(57)【要約】  液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置は、液体エアロゾル形成基体のための液体貯蔵部分（１６）を備える装置ハウジング（１０）を備える。装置はまた、霧化領域（４０）を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー、１５）と、表面弾性波を発生してＳＡＷアトマイザー（１５）の表面に沿って伝搬するための少なくとも一つの変換器（２０）と、少なくとも第二の変換器（２０）と、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分（１６）からＳＡＷアトマイザー（１５）上の霧化領域（４０）に供給するために配置された供給要素（３０）とを備える。装置は、霧化領域（４０）内の液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを発生するためのＳＡＷアトマイザー（１５）を動作するように構成された制御システム（１４）をさらに備える。こうした喫煙装置用のカートリッジ、および喫煙システム内でエアロゾルを発生するための方法もまた提供されている。【選択図】図１
2019513353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置であって、
液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える装置ハウジングと、
霧化領域、前記霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの変換器、および少なくとも第二の変換器を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）と、
液体エアロゾル形成基体を前記液体貯蔵部分から前記ＳＡＷアトマイザー上の前記霧化領域に供給するように配置された供給要素と、
前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを発生するための前記ＳＡＷアトマイザーを動作するように構成された制御システムとを備える喫煙装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの変換器が、圧電基板上に配置された電極を備えるインターデジタル変換器である、請求項１に記載の喫煙装置。
【請求項３】
液体エアロゾル形成基体を加熱するように配置されたヒーターをさらに備える、請求項１〜２のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項４】
前記制御システムは、液体エアロゾル形成基体を所定の温度へと加熱するために前記ヒーターを動作するように構成された、請求項３に記載の喫煙装置。
【請求項５】
前記ＳＡＷアトマイザーの表面上で、前記霧化領域の隣に、または前記霧化領域の反対側の前記ＳＡＷアトマイザーの表面上に前記ヒーターが配置される、請求項３または４のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項６】
前記供給要素の一部分が、前記ＳＡＷアトマイザーの前記霧化領域と隣接して配置され、かつ前記供給要素の別の部分が前記液体貯蔵部分に流体接続可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項７】
前記供給要素が、前記ＳＡＷアトマイザーの前記霧化領域に供給される液体エアロゾル形成基体に対する毛細管作用を有する毛細管要素である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項８】
前記少なくとも第二の変換器が、前記霧化領域の物理的情報を表す電気的信号を発生するためのものである、またはさらなる表面弾性波を発生するものである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項９】
前記液体貯蔵部分、前記ＳＡＷアトマイザー、および前記供給要素がカートリッジの一部を形成し、かつ前記装置ハウジングが前記カートリッジを受けるためにくぼみを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項１０】
喫煙システム内にエアロゾルを発生するための方法であって、
霧化領域および少なくとも一つの変換器を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）を提供することと、
前記ＳＡＷアトマイザーの前記霧化領域に液体エアロゾル形成基体を提供することと、
前記ＳＡＷアトマイザーを動作し、これによって前記少なくとも一つの変換器を用いて表面弾性波を発生し、前記表面弾性波が前記ＳＡＷアトマイザーの表面に沿って前記霧化領域へと伝搬し、かつ前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体へと伝搬し、これによって前記液体エアロゾル形成基体を霧化し、かつ前記エアロゾルを発生することと、を含む方法。
【請求項１１】
前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体を室温より高い温度まで加熱する工程をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも第二の変換器を有する前記ＳＡＷアトマイザーを提供する工程と、
前記少なくとも一つの第二の変換器を用いて信号を出力する工程であって、前記出力信号が前記霧化領域内の物理的プロセスを表す、出力する工程、および
前記ＳＡＷアトマイザーの動作を制御するために前記出力信号を使用する工程のいずれかと、または
前記少なくとも第二の変換器を用いてさらなる表面弾性波を発生し、前記さらなる表面弾性波を前記ＳＡＷアトマイザーの前記表面に沿って前記霧化領域へと伝搬し、かつ前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体へと伝搬する工程とをさらに含む、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の喫煙装置と、液体エアロゾル形成基体とを備えるエアロゾル発生喫煙システムであって、供給要素が、前記喫煙装置の液体貯蔵部分のハウジングの中に備えられた前記液体エアロゾル形成基体と流体接続し、表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）上の霧化領域と流体接続する、エアロゾル発生喫煙システム。
【請求項１４】
前記液体エアロゾル形成基体が少なくとも一つのエアロゾル形成体および液体添加剤を備える、請求項１３に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１５】
エアロゾル発生のための喫煙装置用カートリッジであって、
液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分と、
霧化領域、前記霧化領域を含む前記ＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの変換器、および少なくとも第二の変換器を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）と、
液体エアロゾル形成基体を前記液体貯蔵部分のハウジングから前記ＳＡＷアトマイザー上の前記霧化領域に供給するように配置された供給要素とを備える、カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置、方法、および喫煙システム、ならびにこうした喫煙装置用のカートリッジに関する。喫煙装置およびエアロゾル発生システムは、電気的に作動する装置およびシステムである。
【背景技術】
【０００２】
電気的に作動する喫煙システムでは、例えば液体エアロゾル形成基体が霧化されてエアロゾルを形成する。典型的には、アトマイザーでは、液体エアロゾル形成基体の中に浸された細長い芯の周りに加熱ワイヤーのコイルが巻かれる。他のタイプのアトマイザーは、液体基体を霧化するために、熱ではなく超音波振動を使用する。その中で、液体をメッシュを通して押し出して、または引き出して、霧化するために振動が使用される。超音波振動を使用するほとんどのアトマイザーに伴う問題は、これらが電気的に作動する喫煙システムで典型的に使用されるような粘性の高い液体を霧化することができないことである。さらに、数多くのアトマイザーは、望ましい霧化レートを達成するために高電力を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの問題を改善する、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置に対するニーズがある。効率的な霧化を達成するために小さい電力しか必要としない、液体エアロゾル基体のエアロゾル発生のための喫煙装置に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一の態様によると、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置が提供されている。喫煙装置は、液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える装置ハウジングを備える。装置ハウジングは、例えばカートリッジを受けるためのくぼみを備えてもよく、カートリッジは液体エアロゾル形成基体を備える。喫煙装置は、霧化領域と、霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの変換器と、少なくとも第二の変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）をさらに備える。供給要素は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザー上の霧化領域に供給するように配置されている。供給要素は、液体貯蔵部分、例えばカートリッジと、ＳＡＷアトマイザー、特にＳＡＷアトマイザー上の霧化領域とを流体接続してもよい。制御システムは、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを発生するためのＳＡＷアトマイザーを動作するように構成されている。制御システムは、例えばＳＡＷアトマイザーに接続された電源および制御電子回路を備えてもよい。制御システムは、例えばＲＦ信号を少なくとも一つの変換器に提供するように適合されている。発生したエアロゾルはその後、装置ハウジング内で喫煙装置の下流端へと移動され、喫煙装置のユーザーへと移動されてもよい。
【０００５】
使用時、ユーザーはスイッチを操作することによって、または装置のマウスピースを吸うことによって装置を動作してもよい。電力がＳＡＷアトマイザーに提供され、ＳＡＷアトマイザーが少なくとも一つの変換器を起動して、ＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波（レイリー波）を発生してもよい。これらの表面弾性波のエネルギーは、霧化領域に供給される液体エアロゾル形成基体へと伝達される。液体に供給されたエネルギーは、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル液滴を形成させ、ひいては霧化領域から液体エアロゾル形成基体を霧化する。液体へと伝達された表面弾性波は基本的に、ＳＡＷアトマイザーの表面上の液体の液滴を不安定化し、その結果液滴の表面が破裂し、エアロゾル液滴のミストを形成する。
【０００６】
エアロゾルを発生するこのやり方は、好都合な喫煙の体験のために、液体エアロゾル形成基体から確かな一貫した量のエアロゾルを提供することが証明されている。さらに、エアロゾル発生には、周知の振動要素（例えば、熱を使用する要素）を用いて発生する時よりも少ない電力しか必要としない。
【０００７】
ＳＡＷアトマイザーとしては、一般的に知られているＳＡＷセンサーチップを使用してもよい。これらは典型的に、圧電基板上に配置された（例えば、基板上に印刷された）（金属）電極を備える少なくともインターデジタル（またはインターデジタル化した）変換器を備える。変換器電極の個々の「フィンガー」に印加されたＡＣ電圧は、フィンガーの間で圧電基板内の引張歪みと圧縮歪みとの交互の領域に起因して、圧電基板に機械的な変形を発生させる。変換器の同一の側にあるフィンガーは、圧縮または引張の同一のレベルにあるので、これらの間の空間（ピッチとして知られる）は機械的波動の波長に対応する。
【０００８】
そのように発生した波動は典型的に、ナノメートルサイズの振幅を有し、かつＭＨｚ周波数で圧電基板の表面に沿って伝搬する。
【０００９】
本発明による喫煙装置で使用されるＳＡＷアトマイザーの少なくとも一つの変換器は、圧電基板上に配置された電極を備えるインターデジタル変換器であることが好ましい。
【００１０】
変換器は、発生した表面弾性波の方向性を一方向へと支持するように反射器を備えてもよい。これによって、システムの電力効率が上がる場合がある。
【００１１】
変換器は、例えば平行に配置された真っ直ぐな電極のアレイによって、平行波を発生するように構成されてもよい。
【００１２】
変換器は、発生した波動の焦点合わせ効果を有するように構成されてもよい。例えば、変換器には、発生した波動を小さいゾーンへと集中させるなどのために、平行であるが湾曲した形状を有する電極が提供されてもよい。
【００１３】
変換器は反射器を備え、かつ焦点合わせ効果を有することが好ましい。
【００１４】
喫煙装置の制御システムは、ＳＡＷアトマイザーを動作して、所定の周波数で表面弾性波を発生するように構成されている。所定の周波数は約２０ＭＨｚ以上であってもよく、例えば２０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚであってもよく、または約２０ＭＨｚ〜約８０ＭＨｚであってもよい。このことは、良好なユーザーの体験のための所望のエアロゾル出力レートおよび所望の液滴サイズを提供してもよい。
【００１５】
制御システムは、ＳＡＷアトマイザーおよび電源に接続された電気回路を備えてもよい。
【００１６】
電気回路はマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路はＳＡＷアトマイザーへの電力供給を調節するように構成されてもよい。電力は装置の起動後、ＳＡＷアトマイザーに連続的に供給されてもよく、断続的に供給（例えば、吸煙するごとに供給）されてもよい。
【００１７】
ＳＡＷアトマイザーは任意の適切な形状とすることができる。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に円形または楕円形であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に三角形状、または正方形状、または任意の規則的な形状もしくは不規則な形状であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは実質的に平坦であることが好ましい。ＳＡＷアトマイザーは、湾曲していてもよい。ＳＡＷアトマイザーは、ドーム形状であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に正方形のプレートであってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に円形または楕円形のディスクであってもよい。
【００１８】
ＳＡＷアトマイザーは、再使用可能であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、使い捨てであってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、以下に説明するように、別個の要素であってもよく、またはカートリッジの一部であってもよい。
【００１９】
ＳＡＷアトマイザーは、一般的に小さく、かつ軽量である。さらに、ＳＡＷアトマイザー、特に電気的に作動する喫煙装置での使用に適しているサイズを有するＳＡＷアトマイザーは、周知の振動要素（例えば、エアロゾル生成に熱を使用する要素）の場合よりも少ない電力を使用する。なおさらに、ＳＡＷアトマイザーは一般的に、小さい液滴サイズのエアロゾルを発生する能力を有する。ＳＡＷアトマイザーのこれらの利点は、本発明の喫煙装置を改善し、かつ効率的で経済的な喫煙装置の提供を可能にする。
【００２０】
本発明による喫煙装置は、液体エアロゾル形成基体、好ましくは霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を加熱するために配置されたヒーターをさらに備えてもよい。ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーの少なくとも一部分を加熱するように、またこれによってＳＡＷアトマイザー上のエアロゾル形成基体を加熱するように配置されてもよい。ヒーターは、少なくともＳＡＷアトマイザーの霧化領域を加熱するように、またこれによって霧化領域内のエアロゾル形成基体を加熱するように配置されることが好ましい。
【００２１】
ヒーターは、液体エアロゾル形成基体を加熱し、液体の粘性および表面張力を減少してもよい。好ましくは霧化の前だけでなく、霧化の間も液体を加熱することによって、ヒーターは霧化のレートを上げる場合がある。エアロゾル形成基体を加熱すること、および液体エアロゾル形成基体の粘性を減少することは、装置または喫煙システムの信頼性をそれぞれ高める場合がある。
【００２２】
ヒーターは、霧化のために液体エアロゾル形成基体を一貫性のある所定の温度まで加熱してもよい。このことは、一定の粘性での液体エアロゾル形成基体の霧化を可能にし、また装置による一定の霧化のレートでのエアロゾルの生成を可能にする場合がある。これはユーザーの体験を改善する。
【００２３】
液体エアロゾル形成基体の粘性は、霧化のレート、および装置またはシステムによって生成したエアロゾルの液滴サイズに対して効果がありうる。従って、霧化の前に液体エアロゾル形成基体を一貫性のある所定の温度に加熱することは、一貫性のある液滴サイズの分布を有するエアロゾルの生成を容易にする場合がある。
【００２４】
霧化の前に液体エアロゾル基体を周囲温度より高い温度に加熱することはまた、周囲温度における変動に対するシステムの感度を減少し、各使用においてユーザーに一貫性のあるエアロゾルを提供する場合がある。
【００２５】
本明細書で使用される「液滴サイズ」という用語は、問題の液滴と同一の速度になる球状の単位密度液滴のサイズである空気力学的な液滴サイズを意味するために使用される。エアロゾルの液滴サイズを説明するために当該技術分野において、いくつかの測定が使用される。これらは、質量中央径（ＭＭＤ）および空気力学的質量中央径（ＭＭＡＤ）を含む。本明細書で使用される「質量中央径（ＭＭＤ）」という用語は、半分の質量のエアロゾルが小径の液滴に含まれ、また半分の大径の液滴に含まれるような液滴の直径を意味するために使用される。本明細書で使用される「空気力学的質量中央径（ＭＭＡＤ）」という用語は、エアロゾルの中央質量の液滴と同一の空気力学的特性を有する単位密度の球の直径を意味するために使用される。
【００２６】
本発明の喫煙装置およびシステムによって発生した液滴の空気力学的質量中央径（ＭＭＡＤ）は、約１μｍ〜約１０μｍであってもよく、またはそのＭＭＡＤは、約１μｍ〜約５μｍであってもよい。液滴のＭＭＡＤは、３μｍ以下であってもよい。本発明の喫煙装置によって発生した液滴の所望の液滴サイズは、上述の任意のＭＭＡＤであってもよい。所望の液滴サイズ（ＭＭＡＤ）は、３μｍ以下であってもよい。
【００２７】
喫煙装置の制御システムは、好ましくはＳＡＷアトマイザーの少なくとも一部分を所定の温度まで加熱することによって、ヒーターを動作して液体エアロゾル形成基体を所定の温度まで加熱するように構成されてもよい。所定の温度は周囲温度より高くてもよい。所定の温度は室温より高くてもよい。このことは、未加熱のエアロゾル形成基体の粘性と比較してエアロゾル形成基体の粘性を減少させるだけでなく、表面張力も減少させる場合がある。このことは、霧化のレートを増加する場合があり、また所望の液滴サイズを有するエアロゾルの発生を促進する場合がある。このことは、周囲温度における変動に対するシステムの感度を減らす場合がある。所定の温度は、液体エアロゾル形成基体の気化温度未満であってもよく、または沸点より低くてもよい。所定の温度は、摂氏１８度〜摂氏８０度、または摂氏３０度〜摂氏６０度、または摂氏３５度〜摂氏４５度であってもよい。所定の温度は、摂氏２０度〜摂氏３０度、摂氏３０度〜摂氏４０度、摂氏４０度〜摂氏５０度、摂氏５０度〜摂氏６０度、摂氏６０度〜摂氏７０度、または摂氏７０度〜摂氏８０度であってもよい。ＳＡＷアトマイザーの加熱された部分の所定の温度は、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体の所定の温度に対応することが好ましい。
【００２８】
本明細書で使用される「周囲温度」という用語は、エアロゾル発生装置またはエアロゾル発生システムが用いられる周囲の環境の空気温度を意味する。周囲温度は典型的には摂氏約１０度〜摂氏３５度の温度に対応する。本明細書で使用される「室温」という用語は、標準的な周囲温度および圧力、典型的には摂氏約２５度の温度および約１００ｋＰａ（１ａｔｍ）の絶対圧力を指す。
【００２９】
ヒーターを動作するように構成された制御システムは、喫煙装置の制御システムと一体型であってもよく、または分離していてもよい。
【００３０】
制御システムは、ヒーターおよび電源に接続された電気回路を備えてもよい。電気回路は、ヒーターの電気抵抗をモニターし、かつヒーターの電気抵抗に応じてヒーターへの電力供給を制御するように構成されてもよい。電気回路はマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路はヒーターへの電力供給を調節するように構成されてもよい。電力は装置の起動後、ヒーターに連続的に供給されてもよく、断続的に供給（例えば、吸煙するごとに供給）されてもよい。電力は、電流パルスの形態でヒーターに供給されてもよい。
【００３１】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーの表面上に、好ましくは霧化領域の隣、または霧化領域の反対側に配置されてもよい。例えば、ヒーターは、霧化領域とＳＡＷアトマイザーの同一の表面上に配置されてもよい。こうした配置は、ヒーターと加熱される液体エアロゾル形成基体との直接的な物理的接触または密接な接触が、特に霧化領域の近くで起こるのを可能にする。ヒーターは、例えば霧化領域内でエアロゾル形成基体を囲んでもよく、または部分的に囲んでもよい。
【００３２】
ヒーターが霧化領域とは反対側のＳＡＷアトマイザーの表面上に配置される配置において、エアロゾル形成基体の霧化領域への供給はヒーターの存在によって変化しない。さらに、ヒーターは、霧化領域の位置に配置されてもよいが、ＳＡＷアトマイザーの基体の反対側に配置されてもよい。ヒーターのサイズは、ＳＡＷアトマイザーのサイズに対応してもよい。ヒーターのサイズは、霧化領域のサイズに制限される場合がある。ヒーターのサイズは、少なくとも霧化領域のサイズに対応してもよい。ヒーターの位置は、供給要素の方向に移されてもよい。これによって、液体が霧化領域に入る前に液体を加熱できるようになる。ヒーターの熱は、ＳＡＷアトマイザーの基体を通して熱伝導によって伝達されることが好ましい。
【００３３】
説明の通り、ヒーターの位置は、ＳＡＷアトマイザー上のヒーターと液体エアロゾル形成基体との間の熱伝達を改善する場合がある。
【００３４】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーに取り付けられた、またはＳＡＷアトマイザーの隣もしくは近くに配置された別個のヒーターであってもよい。
【００３５】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーと一体型であってもよい。このことは、装置の構成要素部品の数を減らし、また単純な製造を容易にする場合がある。
【００３６】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーと熱伝導の関係にあることが好ましい。
【００３７】
ヒーターは、液体貯蔵部分のハウジング上に、またはハウジング内に配置されてもよい。その後、液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザーに供給された時に高温になる。
【００３８】
ヒーターは、液体エアロゾル形成基体を加熱する能力を有する任意の適切なヒーターであってもよい。ヒーターは電気的に作動するヒーターであってもよい。ヒーターは抵抗ヒーターであってもよい。ヒーターは誘導加熱手段を含んでもよい。ヒーターは、単純な製造ができるように、実質的に平坦としてもよい。本明細書で使用される「実質的に平坦」という用語は、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。平坦なヒーターは、製造時に簡単に取り扱える場合があり、丈夫な構造を提供する。
【００３９】
ヒーターは、電気的に絶縁された基体上に一つ以上の導電性トラックを備えてもよい。電気的に絶縁された基体は、任意の適切な材料を備えてもよく、また高温（摂氏１５０度を超える）および急激な温度変化に耐えることができる材料であってもよい。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。
【００４０】
ヒーターもしくはＳＡＷアトマイザーまたは両者を動作するように構成された制御システムは、周囲温度を検出するために、周囲温度センサーを備えてもよい。制御システムは、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体の温度を検出するためにＳＡＷアトマイザー上に温度センサーを備えてもよい。一つ以上の温度センサーは、エアロゾル発生装置の制御電子回路と連動して、制御電子回路が液体エアロゾル形成基体の温度を所定の温度に維持できるようにしてもよい。一つ以上の温度センサーは、熱電対または抵抗温度センサーであってもよい。ヒーターは、温度に関する情報を提供するために使用されてもよい。ヒーターの温度に依存する抵抗の特性は周知であり、少なくとも一つのヒーターの温度を当業者にとって周知の方法で決定するために使用されてもよい。
【００４１】
本発明による喫煙装置では、供給要素の一部分は、ＳＡＷアトマイザーの霧化領域と隣接して配置されてもよく、一方で供給要素の別の部分は液体貯蔵部分に流体接続可能であってもよい。霧化領域に隣接して配置された供給要素の部分は霧化領域の中に延びてもよい。喫煙装置の使用準備完了状態では、供給要素は、液体貯蔵部分、例えばカートリッジの中から霧化領域への液体エアロゾル形成基体の搬送を容認してもよい。これによって、供給要素のもう一方の部分は、液体貯蔵部分へと直接的に接続（例えば、液体貯蔵部分の内容物の中へと挿入）されてもよく、またはこれと隣接して配置されてもよい。しかし、エアロゾル形成基体はまた、液体貯蔵部分の外へと、例えば液体通路内で搬送されてもよく、また供給要素の貯蔵部分からＳＡＷアトマイザーへの液体搬送のさらに下流にあるもう一方の部分と流体接続してもよい。液体搬送の分離は、液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザーへの液体搬送手段の変動および最適化を強化する場合がある。特に、液体エアロゾル形成基体のＳＡＷアトマイザーへの供給のための供給要素は、霧化領域への液体の供給および霧化領域にわたる分配のために最適化される場合がある。一方で液体貯蔵部分の外での液体搬送は最適化されてもよい。
【００４２】
供給要素は、例えば芯または紙の細片、液体エアロゾル形成基体を収容するカートリッジを貫通するための毛細管または貫通要素などの毛細管要素であってもよいが、これに限定されない。
【００４３】
供給要素は、液体エアロゾル形成基体に対する毛細管作用を有する毛細管要素であることが好ましい。毛細管要素の形態の供給要素は、液体エアロゾル形成基体がＳＡＷアトマイザーの霧化領域に供給されることを可能にすることが好ましい。毛細管要素は、液体エアロゾル形成基体が毛細管効果によって移動されるような材料から成る、またはそのような材料を含む。毛細管材料は、液体を材料の一方の端から他方へ能動的に運ぶ材料である。有利なことに、毛細管材料は装置内で、液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーの表面上の霧化領域へと運ぶように方向付けられる。毛細管材料は繊維質構造を有してもよく、または海綿状構造を有してもよい。毛細管材料は、毛細管、複数の繊維、複数の糸の束を含んでもよく、または微細チューブを含んでもよい。毛細管材料は、繊維と糸と微細チューブとの組み合わせを含んでもよい。繊維、糸、および微細チューブは一般的に、液体をＳＡＷアトマイザーへと運ぶように整列されてもよい。毛細管材料は海綿体様材料を含んでもよく、または発泡体様材料を含んでもよい。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てもよく、それを通して液体を毛細管作用によって搬送することができる。
【００４４】
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んでもよい。適切な材料の例としては、スポンジまたは発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミックベース、紙ベース、またはグラファイトベースの材料、発泡性の金属またはプラスチック材料、シート材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（セルロースアセテート、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。毛細管材料は紙ベースであってもよい。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。
【００４５】
液体エアロゾル形成基体は、液体が毛細管作用によって毛細管要素の毛細管材料を通って移動されることを可能にする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、および沸点を含むがこれに限定されない物理的特性を有する。毛細管要素は液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーの霧化領域へと運ぶように構成されてもよい。毛細管要素はシートの形態であってもよい。一部の毛細管材料（例えば、紙ベースの芯材料など）は、液体からの汚染の濾過の能力をさらに有する場合があり、それ故に純粋な液体エアロゾル形成基体の霧化を支持する。
【００４６】
供給要素は別個の要素であってもよく、またはＳＡＷアトマイザーの一部であってもよい。供給要素はＳＡＷアトマイザーの一部である（例えば、一体型である）ことが好ましい。
【００４７】
供給要素は、液体を搬送するために毛細管効果を使用する、当該技術分野において周知の芯要素であってもよい。供給要素はまた、液体を霧化領域に搬送するために、例えばベンチュリ効果も使用してもよい。供給要素は、例えばＳＡＷアトマイザーの基板の中へと組み込まれたマイクロチャネル、または上述の供給要素の任意の組み合わせであってもよい。
【００４８】
ＳＡＷアトマイザーは、少なくとも一つの圧電変換器を備えてもよい。ＳＡＷアトマイザーは、少なくとも一つのインターデジタル変換器を備えてもよい。圧電変換器は、単結晶材料を含むことが好ましいが、多結晶材料も含んでもよい。圧電変換器は、石英、セラミック、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を含んでもよい。セラミックは、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含んでもよい。セラミックは、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｎｄ、またはＮｂイオンなどのドーピング材料を含んでもよい。圧電変換器は極性化されてもよい。圧電変換器は極性化されていなくてもよい。圧電変換器は、極性化された圧電材料と極性化されていない圧電材料の両方を含んでもよい。
【００４９】
ＳＡＷアトマイザーは、表面弾性波を発生するために一つの変換器を備えてもよい。ＳＡＷアトマイザーは、表面弾性波を発生するために二つ以上の変換器を備えてもよい。表面弾性波を発生する変換器は、入力変換器と呼ばれる。入力変換器は電気的信号を受け、入力信号に従って表面弾性波を発生する。二つ以上の入力変換器は、相互に干渉する表面弾性波を発生してもよく、霧化領域へのエネルギー入力を強化する有益な干渉をすることが好ましい。追加的な入力変換器は、霧化領域内の液体を集めるために、または一般的に液体を小さいゾーン内に集めるために使用されてもよい。
【００５０】
ＳＡＷアトマイザーが二つ以上の変換器を備える場合、二つ以上の変換器のうちの少なくとも一つは電気的信号を発生するために使用されてもよい。
【００５１】
電気的信号を発生する変換器は出力変換器と呼ばれる。出力変換器は表面弾性波を出力信号へと変換する。出力変換器によって受けられる表面弾性波は、少なくとも一つの入力変換器によって発生され、ＳＡＷアトマイザーの霧化領域に沿って出力変換器へと伝搬する。出力信号は、霧化領域における物理的プロセスに関する情報（例えば、霧化領域内に存在する液体の量）を含んでもよい。それ故に、ＳＡＷアトマイザーは、霧化プロセスに関する情報を得るＳＡＷセンサーとして使用されてもよい。この情報は霧化プロセスを制御するために使用されてもよい。センサー情報は、例えばＳＡＷアトマイザーの動作を制御する、または例えばヒーターを制御する制御システムで使用されてもよい。霧化プロセスの制御は、例えばＳＡＷアトマイザーに供給される電力の調整を通して達成されてもよい。
【００５２】
ＳＡＷアトマイザーは少なくとも第二の変換器を備える。少なくとも第二の変換器は、霧化領域の物理的情報を表す電気的信号を発生するために使用されてもよい。別の方法として、少なくとも第二の変換器は、さらなる表面弾性波を発生するために使用されてもよい。
【００５３】
二つの変換器が存在する場合、二つの変換器は、二つの変換器の間に配置される霧化領域によって、互いに向かい合って配置されることが好ましい。二つの変換器のうちの第一の変換器は、入力変換器である。二つの変換器のうちの第二の変換器は、入力変換器であっても、または出力変換器であってもよい。
【００５４】
本発明による喫煙装置では、液体貯蔵部分、ＳＡＷアトマイザー、および供給要素はカートリッジの一部を形成しうる。ＳＡＷアトマイザーおよび供給要素を含むまたは含まないカートリッジは、予め製造されてもよい。カートリッジは、取り外し可能であってもよく、交換可能であってもよく、再使用可能であってもよく、または使い捨てであってもよい。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を再充填可能であってもよい。再充填可能な液体貯蔵部分を用いると、または特に交換可能なカートリッジを用いると、喫煙装置は再使用可能になる。カートリッジは毎回の使用後に再充填可能ではなく、また交換されないことが好ましい。
【００５５】
装置ハウジングは、カートリッジを受けるためのくぼみを備えてもよい。
【００５６】
カートリッジは、エアロゾル発生装置に取り外し可能に結合されてもよい。カートリッジは、エアロゾル形成基体が消費された時にエアロゾル発生装置から取り外されてもよい。本明細書で使用される「取り外し可能に結合される」という用語は、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、カートリッジおよび装置が互いに結合および分離できることを意味するように使用される。
【００５７】
カートリッジは、低コストで、信頼性があり、かつ再現可能な方法で製造されてもよい。カートリッジは単純な設計を有してもよい。カートリッジはハウジングを有してもよく、その中にエアロゾル形成基体が保持される。
【００５８】
カートリッジは、エアロゾル形成液体を保持する液体保有材料を備えてもよい。カートリッジは、液体で充填されたタンクシステムであってもよい。
【００５９】
カートリッジハウジングは剛直なハウジングであってもよい。本明細書で使用される「剛直なハウジング」とは、自立型のハウジングを意味する。ハウジングは液体に対して不透過性の材料を含んでもよい。
【００６０】
カートリッジはリッドを備えてもよい。リッドは、カートリッジをエアロゾル発生装置に結合する前に剥がすことができるものであってもよい。リッドは、例えば供給要素によって貫通可能であってもよい。
【００６１】
供給要素およびＳＡＷアトマイザーを備えるカートリッジは、カートリッジが交換された時はいつでも完全に「新鮮」な霧化プロセスが可能である。供給要素内またはＳＡＷアトマイザー上の付着物または残渣は、カートリッジを交換する際に取り除かれうる。供給要素を含むＳＡＷアトマイザーは、再使用可能で、かつ好ましくは喫煙装置に固定して取り付けられた要素であってもよい。これによって、廃棄物および材料のコストは低減しうる。
【００６２】
本発明の別の態様によると、喫煙システム中でエアロゾルを発生する方法が提供されている。方法は、霧化領域と、少なくとも一つの変換器と、少なくとも第二の変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）を提供することを含む。方法は、液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーの霧化領域に提供して、ＳＡＷアトマイザーを動作し、これによって少なくとも一つの変換器を用いて表面弾性波を発生し、表面弾性波がＳＡＷアトマイザーの表面に沿って霧化領域へと伝搬し、かつ霧化領域内の液体エアロゾル形成基体へと伝搬し、これによって液体エアロゾル形成基体を霧化し、かつエアロゾルを発生する工程をさらに備える。方法は、本発明の他の態様による喫煙装置、喫煙システム、およびカートリッジを使用して実施されてもよい。
【００６３】
方法は、本発明の他の態様に関連して説明されたすべての利点を有する場合がある。ＳＡＷアトマイザーの特徴（例えば、動作モードなど）、供給要素の特徴（例えば、その配置および構造など）、ヒーターの特徴（例えば、所定の温度）は、本発明の他の態様に関して説明されたものと同一であってもよい。
【００６４】
方法は、液体貯蔵部分（例えば、液体エアロゾル形成基体を含むカートリッジ）をＳＡＷアトマイザーの霧化領域と流体連結する工程を含んでもよい。
【００６５】
方法は、無線周波数信号を少なくとも一つの変換器に提供する工程を含んでもよい。
【００６６】
この方法は、ある量の液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーに供給する工程をさらに含んでもよく、液体の量は１回の吸煙に対応する。
【００６７】
方法は、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を、好ましくは霧化の前に室温より高い温度まで加熱する工程を含んでもよい。加熱は、霧化される液体の温度が摂氏５０度より高い温度、例えば摂氏５０〜８０度となるように実施されてもよい。
【００６８】
本発明による方法は、少なくとも第二の変換器を用いてＳＡＷアトマイザーを提供する工程をさらに含んでもよい。
【００６９】
方法はその後、少なくとも一つの第二の変換器を用いて信号を出力する工程を含んでもよい。出力信号は、霧化領域内の物理的プロセスを表すものである。前記出力信号は、ＳＡＷアトマイザーの動作を制御するために使用されてもよい。例えば、出力信号は、ＳＡＷアトマイザーまたはヒーターを制御するための制御システムへの入力信号として使用されてもよい。
【００７０】
別の方法として、方法は、少なくとも第二の変換器を用いてさらなる表面弾性波を発生し、さらなる表面弾性波をＳＡＷアトマイザーの表面に沿って霧化領域へと伝搬し、かつ霧化領域内の液体エアロゾル形成基体へと伝搬する工程を含んでもよい。
【００７１】
本発明の別の態様によると、本明細書に記載の喫煙装置を備えるエアロゾル発生喫煙システムが提供されている。システムは液体エアロゾル形成基体を備えてもよい。供給要素は、喫煙装置の液体貯蔵部分のハウジング内に備えられた液体エアロゾル形成基体と、表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）上の霧化領域と、を流体接続する。
【００７２】
液体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体および液体添加剤を備える。エアロゾル形成体は、例えばプロピレングリコールまたはグリセロールであってもよい。
【００７３】
液体エアロゾル形成基体は水を含んでもよい。
【００７４】
液体添加剤は、液体風味または液体刺激物質のうちのいずれか一つまたは任意の組み合わせであってもよい。液体風味は、例えばたばこ風味、たばこ抽出物、果実風味、またはコーヒー風味を含んでもよい。液体添加剤は、例えばスイート系の液体（例えば、バニラ、キャラメル、およびココアなど）、ハーブ液、スパイス系の液体、または刺激的な液体（例えば、カフェイン、タウリン、ニコチン、もしくは食品業界で使用される周知の他の刺激剤を含有する液体）であってもよい。
【００７５】
本発明のなお別の態様によると、エアロゾル発生のための喫煙装置用カートリッジが提供されている。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える。カートリッジは、霧化領域と、霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの変換器と、少なくとも第二の変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）をさらに備える。供給要素は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分のハウジングからＳＡＷアトマイザー上の霧化領域に供給するように提供され、かつ配置されている。
【００７６】
本明細書に記載の通り、液体貯蔵部分、ＳＡＷアトマイザー、供給要素、またはヒーターは、任意の特徴を備えてもよく、またはエアロゾル発生装置の液体貯蔵部分、ＳＡＷアトマイザー、供給要素、およびヒーターに関して上述の通り任意の構成で配置されてもよい。カートリッジの利点および特徴は、喫煙装置に関して説明されており、繰り返さない。
【００７７】
さらなる態様によると、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置が提供されている。喫煙装置は、液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える装置ハウジングを備える。装置ハウジングは、例えばカートリッジを受けるためのくぼみを備えてもよく、カートリッジは液体エアロゾル形成基体を備える。喫煙装置は、霧化領域と、霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）をさらに備える。供給要素は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザー上の霧化領域に供給するように配置されている。供給要素は、液体貯蔵部分、例えばカートリッジと、ＳＡＷアトマイザー、特にＳＡＷアトマイザー上の霧化領域とを流体接続してもよい。制御システムは、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを発生するためのＳＡＷアトマイザーを動作するように構成されている。制御システムは、例えばＳＡＷアトマイザーに接続された電源および制御電子回路を備えてもよい。制御システムは、例えばＲＦ信号を少なくとも一つの変換器に提供するように適合されている。発生したエアロゾルはその後、装置ハウジング内で喫煙装置の下流端へと移動され、喫煙装置のユーザーへと移動されてもよい。
【００７８】
本発明は、単なる例証として、添付図面を参照しながら、さらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、貫通可能なカートリッジを有するエアロゾル発生装置、および焦点合わせ変換器を備えるＳＡＷアトマイザーを概略的に図示する。
【図２】図２は、二つの焦点合わせ変換器を備えるＳＡＷアトマイザーを有するエアロゾル発生装置を概略的に図示する。
【図３】図３は、貫通可能なカートリッジを有するエアロゾル発生装置、および焦点合わせ変換器を備える尖ったＳＡＷアトマイザーを概略的に図示する。
【図４】図４は、真っ直ぐな変換器を有するＳＡＷアトマイザーを示す。
【図５】図５は、反射器を有する図４のＳＡＷアトマイザーを示す。
【図６】図６は、異なる反射器および追加的な発熱体を有する真っ直ぐな変換器を備えるＳＡＷアトマイザーを示す。
【図７】図７は、焦点合わせ変換器を有するＳＡＷアトマイザーを示す。
【図８】図８は、焦点合わせ変換器、発熱体、および毛細管要素を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示す。
【図９】図９は、図８のＳＡＷアトマイザーの（中央線Ａ〜Ａに沿った）断面を示す。
【図１０】図１０は、発熱体を有するＳＡＷアトマイザーのさらなる実施形態の中央線に沿った断面を示す。
【図１１】図１１は、発熱体を有するＳＡＷアトマイザーのさらなる実施形態の中央線に沿った断面を示す。
【図１２】図１２は、二つの焦点合わせ変換器を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示す。
【図１３】図１３は、図１２のＳＡＷアトマイザーを通る（中央線Ｂ〜Ｂに沿った）断面を示す。
【図１４】図１４は、マイクロチャネルを備える供給要素を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示す。
【図１５】図１５は、図１４のＳＡＷアトマイザーを通る（中央線Ｃ〜Ｃに沿った）断面を示す。
【図１６】図１６は、カウンターサンク供給要素を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示す。
【図１７】図１７は、図１６のＳＡＷアトマイザーを通る（中央線Ｄ〜Ｄに沿った）断面を示す。
【図１８】図１８は、ＳＡＷアトマイザーの表面処理を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
図１は、ハウジング１０およびマウスピース１１を備える電子エアロゾル発生装置を示す。ハウジングは、エアロゾル形成液体を収容するカートリッジ１６と、表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）チップ１５と、ＳＡＷアトマイザーを動作および制御するための電子機器１４と、電子機器１４およびＳＡＷアトマイザー１５に電力を提供する電池１３とを備える。ＳＡＷアトマイザーチップ１５は、反射器を含む焦点合わせインターデジタル変換器２０を備える長方形のチップであり、これは以下で、より詳細に説明される。
【００８１】
円筒形状のカートリッジ１６は、ＳＡＷアトマイザーチップに面するその遠位端において密封要素（例えば、貫通可能なまたは穿孔可能な箔１６０）で閉鎖されている。密封要素は、尖った毛細管要素３０（例えば、針または紙片）の形態の供給要素によって貫通される。もう一方の、毛細管要素３０の遠位端は、チップ上の変換器２０の焦点合わせゾーンに達し、焦点合わせゾーンはチップ１５上の霧化領域４０または気化領域に対応する。
【００８２】
図２は、電子エアロゾル発生装置の別の実施形態を示し、同一のまたは類似の要素に対して同一の参照番号が使用される。図２では、ＳＡＷアトマイザー１５は、互いに向かい合って配置された二つの焦点合わせインターデジタル変換器２０を備える。霧化領域４０は二つの変換器２０の間にある。
【００８３】
両方の変換器は、表面弾性波を発生するように動作されてもよい。これによって、霧化領域４０内の霧化が強化される場合があり、または同一の気化レートを達成するために必要な電力はより少ない場合がある。別の方法として、二つの変換器のうちの一つは、霧化領域内での効果または状態（例えば、気化レートまたは液体の存在もしくは不在）を表す信号を提供するために動作されてもよい。前記信号は、電子機器１４内で霧化プロセスを制御し、かつ場合によっては適合するために使用されてもよい。
【００８４】
図２の実施形態において、カートリッジ１６の遠位端は、多孔性材料１６１の層によって閉鎖されている。多孔性材料は、芯３１（例えば、繊維もしくは紙片の細片またはより糸）と接触し、芯３１は多孔性材料１６１からチップ１５上の霧化領域４０に延びる。装置の長軸方向軸に実質的に垂直な波動伝搬方向を有する二つの変換器２０の配置に起因して、芯３１は二つの変換器の間にある。
【００８５】
図３は、図１に示したものと類似の電子エアロゾル発生装置のなお別の実施形態を示し、同一のまたは類似の要素に対して同一の参照番号が使用される。図３では、ＳＡＷアトマイザーチップ１５は、カートリッジの貫通可能な膜１６０の貫通を支持する尖った先端部分１５０を備える。毛細管３２は、カートリッジ１６の内側とチップ１５の霧化領域４０との間に延びるように配置されている。毛細管３２は、例えばマイクロチャネルであってもよい。
【００８６】
随意的なヒーターは、毛細管の各々の側面上に、毛細管の上に、またはチップの裏側面上に配置されてもよい。
【００８７】
図４〜図１７は、ＳＡＷアトマイザーチップ１５の実施形態、ならびに変換器、毛細管要素、および発熱体の配置および実施形態の異なる実施例を示す。
【００８８】
図４では一つのインターデジタル変換器２１が圧電基板の側方の表面部分上に配置されている。変換器２１は、平行に配置された一連の真っ直ぐな、組み合わさっている電極２１０を備える（真っ直ぐな変換器）。霧化領域４０は破線によって示され、また変換器の近くに、しかし圧電基板の反対側の側方表面部分上に配置されている。図５では、同一の変換器２１が反射器電極２１５を有して提供されている。真っ直ぐな反射器電極２１５は、変換器２１の電極２１０と平行に配置され、かつ霧化領域４０に面する側とは反対側の変換器の側に隣接して配置されている。反射器電極は、表面弾性波を意図される伝搬方向（図では右側へ）へと戻るように反射してもよい。変換器２１は、例えばＬｉＮｂＯ3基体上に配置された２０個の電極対および３２個の反射器電極２１５を有してもよい。電極材料は金であってもよい。
【００８９】
図６の真っ直ぐな変換器は、変換器電極２１０の間に配置された反射器電極２１６を備える。発熱体、例えば印刷回路経路の形態の抵抗ヒーター５０は、霧化領域４０とは反対側の基体上に配置されている。
【００９０】
図７は、発生した波動を基体の表面上の小さい焦点合わせゾーン２００上へと焦点合わせする、湾曲した、かつテーパー付きの電極２１１を有する焦点合わせインターデジタル変換器２０の実施例である。変換器電極２１１の間に、湾曲した反射器電極２１４が、変換器電極と平行に配置されている。
【００９１】
図８は、チップの表面上の組み込みヒーター５０と、変換器２１によって発生した波動の伝搬方向の方向に実質的に沿ってヒーター５０を覆って配置される細片の形態の毛細管要素３１（例えば、芯または毛細管）とを有する図７のＳＡＷチップ１５を示す。
【００９２】
図９は、図８のチップの断面である。変換器２０およびヒーター５０は、圧電基板１５１、例えばニオブ酸リチウム基板の同一の表面（上面）上に配置されている。芯３１は、芯３１の中をカートリッジ（図示せず）から変換器２０とヒーター５０との間に配置された霧化領域に搬送される液体の加熱を支持するように、ヒーターを覆ってこれと密接な接触で部分的に配置されている。
【００９３】
図１０および図１１は、ＳＡＷチップ１５のさらなる実施形態の断面を示す。図１０では、ヒーター５０は基体１５１の反対側（裏側）に配置されている。ヒーターは、霧化領域へと「延び」、かつ芯３１と「重なる」ように位置するが、その間に基体１５１を有する。熱が、芯３１の中または霧化領域内の液体に到達するために基体を通過しなければならない道のりを減らすために、圧電基板の厚さを薄くしてもよい。図１１では、変換器２０および芯３１は、圧電層１５２、例えばＬｉＮｂＯ3、ＺｎＯ、ＡｌＮ、またはＳＡＷアトマイザー用途のための層に適した他の圧電材料の表面上に配置されている。ヒーター５０は、図１０に説明されかつ示された同一の位置において、層１５２の裏側に配置されている。
【００９４】
層１５２は、支持体１５３（例えば、ガラス、セラミック、シリコン、または金属で作製された基体）上に配置されている。製造上の理由により、ヒーターは基体１５３に適用されてもよく、その後この基体には圧電層１５２が提供されている。
【００９５】
ヒーターはチップ上に配置されるように示されてきたが、一方でヒーターもまた、例えばチップとエアロゾル形成液体を含むカートリッジとの間の毛細管材料またはチャネルに沿って配置されてもよい。
【００９６】
図１２および図１３では、反射器電極が提供された二つの焦点合わせ変換器２０は、圧電基板１５１上で互いに向かい合って配置されている。二つの変換器２０は、変換器の間に共通の焦点合わせゾーン２００を有する。焦点合わせゾーン２００では、基体１５１には貫通穴１５５が提供され、この貫通穴を通してエアロゾル形成液体が基体１５１の上面に供給されてもよい。毛細管要素３３は、貫通穴１５５の下部への液体供給のために、基体１５１の下方に配置されている。随意的に、貫通穴１５５は毛細管材料で充填されてもよい。この実施形態において、霧化区域４１は、基体１５１の表面において貫通穴１５５の縁に集められる。鋭い縁は、非常に薄いエアロゾル形成液体層の形成を支持し、これがその気化を促進する。
【００９７】
図１４および図１５では、エアロゾル形成液体は、芯材料３４のシートの形態の毛細管要素を介してチップに供給される。シート３４は基体１５１の表面上に延び、かつ基体表面内に提供された一連の平行なマイクロチャネル３５を部分的に覆う。マイクロチャネルは真っ直ぐな変換器２１の霧化領域へと延び、この変換器も基体表面上に配置されている。しかし、霧化区域４１はマイクロチャネルの縁の上へと集められている。
【００９８】
図１６および図１７に示されるように、霧化領域４１が基体縁１５６上に集められる場合にも、カウンターサンク毛細管要素３６によって類似した結果が達成される場合がある。基体表面の一部分が、例えばエッチングによって取り除かれている。液体を縁１５６に搬送できるように、この低いレベルの表面部分上に、毛細管要素（例えば、一片の紙など）を、低い部分の縁１５６と同一平面上に配置する。
【００９９】
基体１５１の表面処理も、薄いエアロゾル形成液体層の形成を支持する場合がある。表面処理はまた、こうした層の局在化も支持する場合がある。例えば、および図１８に示すように、霧化領域４０（破線によって示される）は、親水性区域を形成するように処理されてもよく、その一方で、へこみを付けた霧化領域の外側の領域は疎水性区域１５８であってもよい。
【０１００】
本発明によるエアロゾル発生装置内の一つまたは二つの変換器を備えるＳＡＷチップを動作するための例示的な電力範囲は、５ワット〜１５ワットであり、２０ワット未満であることが好ましい。典型的な変換器の電極距離は、約１００マイクロメートルの範囲内であり（真っ直ぐな変換器）、その一方で反射器の距離は約５０マイクロメートルの範囲内であってもよい。
【０１０１】
二つの変換器を備える長方形のＳＡＷチップのサイズは、約５０ｍｍ×２０ｍｍ〜５５ｍｍ×２５ｍｍである。
【０１０２】
例示的なエアロゾル形成液体組成は、４０パーセント〜８０パーセントがプロピレングリコール、２０パーセントが水、そして０パーセント〜４０パーセントがグリセロールであった。エアロゾル発生液体は約６５℃まで加熱された。２０秒未満の間に約５マイクロリットルの量のこうした液体が霧化または気化され、１秒当たり約０．２〜０．３マイクロリットル以上の気化レートを達成した。
【図１】
2019513353.tif 000003
【図２】
2019513353.tif 000004
【図３】
2019513353.tif 000005
【図４】
2019513353.tif 000006
【図５】
2019513353.tif 000007
【図６】
2019513353.tif 000008
【図７】
2019513353.tif 000009
【図８】
2019513353.tif 000010
【図９】
2019513353.tif 000011
【図１０】
2019513353.tif 000012
【図１１】
2019513353.tif 000013
【図１２】
2019513353.tif 000014
【図１３】
2019513353.tif 000015
【図１４】
2019513353.tif 000016
【図１５】
2019513353.tif 000017
【図１６】
2019513353.tif 000018
【図１７】
2019513353.tif 000019
【図１８】
2019513353.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月1日(2018.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置、方法、および喫煙システム、ならびにこうした喫煙装置用のカートリッジに関する。喫煙装置およびエアロゾル発生システムは、電気的に作動する装置およびシステムである。
【背景技術】
【０００２】
電気的に作動する喫煙システムでは、例えば液体エアロゾル形成基体が霧化されてエアロゾルを形成する。典型的には、アトマイザーでは、液体エアロゾル形成基体の中に浸された細長い芯の周りに加熱ワイヤーのコイルが巻かれる。他のタイプのアトマイザーは、液体基体を霧化するために、熱ではなく超音波振動を使用する。その中で、液体をメッシュを通して押し出して、または引き出して、霧化するために振動が使用される。超音波振動を使用するほとんどのアトマイザーに伴う問題は、これらが電気的に作動する喫煙システムで典型的に使用されるような粘性の高い液体を霧化することができないことである。さらに、数多くのアトマイザーは、望ましい霧化レートを達成するために高電力を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの問題を改善する、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置に対するニーズがある。効率的な霧化を達成するために小さい電力しか必要としない、液体エアロゾル基体のエアロゾル発生のための喫煙装置に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一の態様によると、請求項１に記載されるように、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置が提供されている。喫煙装置は、液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える装置ハウジングを備える。装置ハウジングは、例えばカートリッジを受けるためのくぼみを備えてもよく、カートリッジは液体エアロゾル形成基体を備える。喫煙装置は、霧化領域と、霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの入力変換器と、表面弾性波を霧化領域の物理的情報を表す電気信号へと変換するための少なくとも一つの出力変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）をさらに備える。供給要素は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザー上の霧化領域に供給するように配置されている。供給要素は、液体貯蔵部分、例えばカートリッジと、ＳＡＷアトマイザー、特にＳＡＷアトマイザー上の霧化領域とを流体接続してもよい。制御システムは、電気信号に従って霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを発生するためのＳＡＷアトマイザーを動作するように構成されている。制御システムは、例えばＳＡＷアトマイザーに接続された電源および制御電子回路を備えてもよい。制御システムは、例えばＲＦ信号を少なくとも一つの変換器に提供するように適合されている。発生したエアロゾルはその後、装置ハウジング内で喫煙装置の下流端へと移動され、喫煙装置のユーザーへと移動されてもよい。
【０００５】
使用時、ユーザーはスイッチを操作することによって、または装置のマウスピースを吸うことによって装置を動作してもよい。電力がＳＡＷアトマイザーに提供され、ＳＡＷアトマイザーが少なくとも一つの入力変換器を起動して、ＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波（レイリー波）を発生してもよい。これらの表面弾性波のエネルギーは、霧化領域に供給される液体エアロゾル形成基体へと伝達される。液体に供給されたエネルギーは、液体エアロゾル形成基体のエアロゾル液滴を形成させ、ひいては霧化領域から液体エアロゾル形成基体を霧化する。液体へと伝達された表面弾性波は基本的に、ＳＡＷアトマイザーの表面上の液体の液滴を不安定化し、その結果液滴の表面が破裂し、エアロゾル液滴のミストを形成する。
【０００６】
エアロゾルを発生するこのやり方は、好都合な喫煙の体験のために、液体エアロゾル形成基体から確かな一貫した量のエアロゾルを提供することが証明されている。さらに、エアロゾル発生には、周知の振動要素（例えば、熱を使用する要素）を用いて発生する時よりも少ない電力しか必要としない。
【０００７】
ＳＡＷアトマイザーとしては、一般的に知られているＳＡＷセンサーチップを使用してもよい。これらは典型的に、圧電基板上に配置された（例えば、基板上に印刷された）（金属）電極を備える少なくともインターデジタル（またはインターデジタル化した）変換器を備える。変換器電極の個々の「フィンガー」に印加されたＡＣ電圧は、フィンガーの間で圧電基板内の引張歪みと圧縮歪みとの交互の領域に起因して、圧電基板に機械的な変形を発生させる。変換器の同一の側にあるフィンガーは、圧縮または引張の同一のレベルにあるので、これらの間の空間（ピッチとして知られる）は機械的波動の波長に対応する。
【０００８】
そのように発生した波動は典型的に、ナノメートルサイズの振幅を有し、かつＭＨｚ周波数で圧電基板の表面に沿って伝搬する。
【０００９】
本発明による喫煙装置で使用されるＳＡＷアトマイザーの少なくとも一つの入力変換器は、圧電基板上に配置された電極を備えるインターデジタル変換器であることが好ましい。
【００１０】
変換器は、発生した表面弾性波の方向性を一方向へと支持するように反射器を備えてもよい。これによって、システムの電力効率が上がる場合がある。
【００１１】
変換器は、例えば平行に配置された真っ直ぐな電極のアレイによって、平行波を発生するように構成されてもよい。
【００１２】
変換器は、発生した波動の焦点合わせ効果を有するように構成されてもよい。例えば、変換器には、発生した波動を小さいゾーンへと集中させるなどのために、平行であるが湾曲した形状を有する電極が提供されてもよい。
【００１３】
変換器は反射器を備え、かつ焦点合わせ効果を有することが好ましい。
【００１４】
喫煙装置の制御システムは、ＳＡＷアトマイザーを動作して、所定の周波数で表面弾性波を発生するように構成されている。所定の周波数は約２０ＭＨｚ以上であってもよく、例えば２０ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚであってもよく、または約２０ＭＨｚ〜約８０ＭＨｚであってもよい。このことは、良好なユーザーの体験のための所望のエアロゾル出力レートおよび所望の液滴サイズを提供してもよい。
【００１５】
制御システムは、ＳＡＷアトマイザーおよび電源に接続された電気回路を備えてもよい。
【００１６】
電気回路はマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路はＳＡＷアトマイザーへの電力供給を調節するように構成されてもよい。電力は装置の起動後、ＳＡＷアトマイザーに連続的に供給されてもよく、断続的に供給（例えば、吸煙するごとに供給）されてもよい。
【００１７】
ＳＡＷアトマイザーは任意の適切な形状とすることができる。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に円形または楕円形であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に三角形状、または正方形状、または任意の規則的な形状もしくは不規則な形状であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは実質的に平坦であることが好ましい。ＳＡＷアトマイザーは、湾曲していてもよい。ＳＡＷアトマイザーは、ドーム形状であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に正方形のプレートであってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、実質的に円形または楕円形のディスクであってもよい。
【００１８】
ＳＡＷアトマイザーは、再使用可能であってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、使い捨てであってもよい。ＳＡＷアトマイザーは、以下に説明するように、別個の要素であってもよく、またはカートリッジの一部であってもよい。
【００１９】
ＳＡＷアトマイザーは、一般的に小さく、かつ軽量である。さらに、ＳＡＷアトマイザー、特に電気的に作動する喫煙装置での使用に適しているサイズを有するＳＡＷアトマイザーは、周知の振動要素（例えば、エアロゾル生成に熱を使用する要素）の場合よりも少ない電力を使用する。なおさらに、ＳＡＷアトマイザーは一般的に、小さい液滴サイズのエアロゾルを発生する能力を有する。ＳＡＷアトマイザーのこれらの利点は、本発明の喫煙装置を改善し、かつ効率的で経済的な喫煙装置の提供を可能にする。
【００２０】
本発明による喫煙装置は、液体エアロゾル形成基体、好ましくは霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を加熱するために配置されたヒーターをさらに備えてもよい。ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーの少なくとも一部分を加熱するように、またこれによってＳＡＷアトマイザー上のエアロゾル形成基体を加熱するように配置されてもよい。ヒーターは、少なくともＳＡＷアトマイザーの霧化領域を加熱するように、またこれによって霧化領域内のエアロゾル形成基体を加熱するように配置されることが好ましい。
【００２１】
ヒーターは、液体エアロゾル形成基体を加熱し、液体の粘性および表面張力を減少してもよい。好ましくは霧化の前だけでなく、霧化の間も液体を加熱することによって、ヒーターは霧化のレートを上げる場合がある。エアロゾル形成基体を加熱すること、および液体エアロゾル形成基体の粘性を減少することは、装置または喫煙システムの信頼性をそれぞれ高める場合がある。
【００２２】
ヒーターは、霧化のために液体エアロゾル形成基体を一貫性のある所定の温度まで加熱してもよい。このことは、一定の粘性での液体エアロゾル形成基体の霧化を可能にし、また装置による一定の霧化のレートでのエアロゾルの生成を可能にする場合がある。これはユーザーの体験を改善する。
【００２３】
液体エアロゾル形成基体の粘性は、霧化のレート、および装置またはシステムによって生成したエアロゾルの液滴サイズに対して効果がありうる。従って、霧化の前に液体エアロゾル形成基体を一貫性のある所定の温度に加熱することは、一貫性のある液滴サイズの分布を有するエアロゾルの生成を容易にする場合がある。
【００２４】
霧化の前に液体エアロゾル基体を周囲温度より高い温度に加熱することはまた、周囲温度における変動に対するシステムの感度を減少し、各使用においてユーザーに一貫性のあるエアロゾルを提供する場合がある。
【００２５】
本明細書で使用される「液滴サイズ」という用語は、問題の液滴と同一の速度になる球状の単位密度液滴のサイズである空気力学的な液滴サイズを意味するために使用される。エアロゾルの液滴サイズを説明するために当該技術分野において、いくつかの測定が使用される。これらは、質量中央径（ＭＭＤ）および空気力学的質量中央径（ＭＭＡＤ）を含む。本明細書で使用される「質量中央径（ＭＭＤ）」という用語は、半分の質量のエアロゾルが小径の液滴に含まれ、また半分の大径の液滴に含まれるような液滴の直径を意味するために使用される。本明細書で使用される「空気力学的質量中央径（ＭＭＡＤ）」という用語は、エアロゾルの中央質量の液滴と同一の空気力学的特性を有する単位密度の球の直径を意味するために使用される。
【００２６】
本発明の喫煙装置およびシステムによって発生した液滴の空気力学的質量中央径（ＭＭＡＤ）は、約１μｍ〜約１０μｍであってもよく、またはそのＭＭＡＤは、約１μｍ〜約５μｍであってもよい。液滴のＭＭＡＤは、３μｍ以下であってもよい。本発明の喫煙装置によって発生した液滴の所望の液滴サイズは、上述の任意のＭＭＡＤであってもよい。所望の液滴サイズ（ＭＭＡＤ）は、３μｍ以下であってもよい。
【００２７】
喫煙装置の制御システムは、好ましくはＳＡＷアトマイザーの少なくとも一部分を所定の温度まで加熱することによって、ヒーターを動作して液体エアロゾル形成基体を所定の温度まで加熱するように構成されてもよい。所定の温度は周囲温度より高くてもよい。所定の温度は室温より高くてもよい。このことは、未加熱のエアロゾル形成基体の粘性と比較してエアロゾル形成基体の粘性を減少させるだけでなく、表面張力も減少させる場合がある。このことは、霧化のレートを増加する場合があり、また所望の液滴サイズを有するエアロゾルの発生を促進する場合がある。このことは、周囲温度における変動に対するシステムの感度を減らす場合がある。所定の温度は、液体エアロゾル形成基体の気化温度未満であってもよく、または沸点より低くてもよい。所定の温度は、摂氏１８度〜摂氏８０度、または摂氏３０度〜摂氏６０度、または摂氏３５度〜摂氏４５度であってもよい。所定の温度は、摂氏２０度〜摂氏３０度、摂氏３０度〜摂氏４０度、摂氏４０度〜摂氏５０度、摂氏５０度〜摂氏６０度、摂氏６０度〜摂氏７０度、または摂氏７０度〜摂氏８０度であってもよい。ＳＡＷアトマイザーの加熱された部分の所定の温度は、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体の所定の温度に対応することが好ましい。
【００２８】
本明細書で使用される「周囲温度」という用語は、エアロゾル発生装置またはエアロゾル発生システムが用いられる周囲の環境の空気温度を意味する。周囲温度は典型的には摂氏約１０度〜摂氏３５度の温度に対応する。本明細書で使用される「室温」という用語は、標準的な周囲温度および圧力、典型的には摂氏約２５度の温度および約１００ｋＰａ（１ａｔｍ）の絶対圧力を指す。
【００２９】
ヒーターを動作するように構成された制御システムは、喫煙装置の制御システムと一体型であってもよく、または分離していてもよい。
【００３０】
制御システムは、ヒーターおよび電源に接続された電気回路を備えてもよい。電気回路は、ヒーターの電気抵抗をモニターし、かつヒーターの電気抵抗に応じてヒーターへの電力供給を制御するように構成されてもよい。電気回路はマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路はヒーターへの電力供給を調節するように構成されてもよい。電力は装置の起動後、ヒーターに連続的に供給されてもよく、断続的に供給（例えば、吸煙するごとに供給）されてもよい。電力は、電流パルスの形態でヒーターに供給されてもよい。
【００３１】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーの表面上に、好ましくは霧化領域の隣、または霧化領域の反対側に配置されてもよい。例えば、ヒーターは、霧化領域とＳＡＷアトマイザーの同一の表面上に配置されてもよい。こうした配置は、ヒーターと加熱される液体エアロゾル形成基体との直接的な物理的接触または密接な接触が、特に霧化領域の近くで起こるのを可能にする。ヒーターは、例えば霧化領域内でエアロゾル形成基体を囲んでもよく、または部分的に囲んでもよい。
【００３２】
ヒーターが霧化領域とは反対側のＳＡＷアトマイザーの表面上に配置される配置において、エアロゾル形成基体の霧化領域への供給はヒーターの存在によって変化しない。さらに、ヒーターは、霧化領域の位置に配置されてもよいが、ＳＡＷアトマイザーの基体の反対側に配置されてもよい。ヒーターのサイズは、ＳＡＷアトマイザーのサイズに対応してもよい。ヒーターのサイズは、霧化領域のサイズに制限される場合がある。ヒーターのサイズは、少なくとも霧化領域のサイズに対応してもよい。ヒーターの位置は、供給要素の方向に移されてもよい。これによって、液体が霧化領域に入る前に液体を加熱できるようになる。ヒーターの熱は、ＳＡＷアトマイザーの基体を通して熱伝導によって伝達されることが好ましい。
【００３３】
説明の通り、ヒーターの位置は、ＳＡＷアトマイザー上のヒーターと液体エアロゾル形成基体との間の熱伝達を改善する場合がある。
【００３４】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーに取り付けられた、またはＳＡＷアトマイザーの隣もしくは近くに配置された別個のヒーターであってもよい。
【００３５】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーと一体型であってもよい。このことは、装置の構成要素部品の数を減らし、また単純な製造を容易にする場合がある。
【００３６】
ヒーターは、ＳＡＷアトマイザーと熱伝導の関係にあることが好ましい。
【００３７】
ヒーターは、液体貯蔵部分のハウジング上に、またはハウジング内に配置されてもよい。その後、液体エアロゾル形成基体は、液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザーに供給された時に高温になる。
【００３８】
ヒーターは、液体エアロゾル形成基体を加熱する能力を有する任意の適切なヒーターであってもよい。ヒーターは電気的に作動するヒーターであってもよい。ヒーターは抵抗ヒーターであってもよい。ヒーターは誘導加熱手段を含んでもよい。ヒーターは、単純な製造ができるように、実質的に平坦としてもよい。本明細書で使用される「実質的に平坦」という用語は、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。平坦なヒーターは、製造時に簡単に取り扱える場合があり、丈夫な構造を提供する。
【００３９】
ヒーターは、電気的に絶縁された基体上に一つ以上の導電性トラックを備えてもよい。電気的に絶縁された基体は、任意の適切な材料を備えてもよく、また高温（摂氏１５０度を超える）および急激な温度変化に耐えることができる材料であってもよい。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。
【００４０】
ヒーターもしくはＳＡＷアトマイザーまたは両者を動作するように構成された制御システムは、周囲温度を検出するために、周囲温度センサーを備えてもよい。制御システムは、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体の温度を検出するためにＳＡＷアトマイザー上に温度センサーを備えてもよい。一つ以上の温度センサーは、エアロゾル発生装置の制御電子回路と連動して、制御電子回路が液体エアロゾル形成基体の温度を所定の温度に維持できるようにしてもよい。一つ以上の温度センサーは、熱電対または抵抗温度センサーであってもよい。ヒーターは、温度に関する情報を提供するために使用されてもよい。ヒーターの温度に依存する抵抗の特性は周知であり、少なくとも一つのヒーターの温度を当業者にとって周知の方法で決定するために使用されてもよい。
【００４１】
本発明による喫煙装置では、供給要素の一部分は、ＳＡＷアトマイザーの霧化領域と隣接して配置されてもよく、一方で供給要素の別の部分は液体貯蔵部分に流体接続可能であってもよい。霧化領域に隣接して配置された供給要素の部分は霧化領域の中に延びてもよい。喫煙装置の使用準備完了状態では、供給要素は、液体貯蔵部分、例えばカートリッジの中から霧化領域への液体エアロゾル形成基体の搬送を容認してもよい。これによって、供給要素のもう一方の部分は、液体貯蔵部分へと直接的に接続（例えば、液体貯蔵部分の内容物の中へと挿入）されてもよく、またはこれと隣接して配置されてもよい。しかし、エアロゾル形成基体はまた、液体貯蔵部分の外へと、例えば液体通路内で搬送されてもよく、また供給要素の貯蔵部分からＳＡＷアトマイザーへの液体搬送のさらに下流にあるもう一方の部分と流体接続してもよい。液体搬送の分離は、液体貯蔵部分からＳＡＷアトマイザーへの液体搬送手段の変動および最適化を強化する場合がある。特に、液体エアロゾル形成基体のＳＡＷアトマイザーへの供給のための供給要素は、霧化領域への液体の供給および霧化領域にわたる分配のために最適化される場合がある。一方で液体貯蔵部分の外での液体搬送は最適化されてもよい。
【００４２】
供給要素は、例えば芯または紙の細片、液体エアロゾル形成基体を収容するカートリッジを貫通するための毛細管または貫通要素などの毛細管要素であってもよいが、これに限定されない。
【００４３】
供給要素は、液体エアロゾル形成基体に対する毛細管作用を有する毛細管要素であることが好ましい。毛細管要素の形態の供給要素は、液体エアロゾル形成基体がＳＡＷアトマイザーの霧化領域に供給されることを可能にすることが好ましい。毛細管要素は、液体エアロゾル形成基体が毛細管効果によって移動されるような材料から成る、またはそのような材料を含む。毛細管材料は、液体を材料の一方の端から他方へ能動的に運ぶ材料である。有利なことに、毛細管材料は装置内で、液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーの表面上の霧化領域へと運ぶように方向付けられる。毛細管材料は繊維質構造を有してもよく、または海綿状構造を有してもよい。毛細管材料は、毛細管、複数の繊維、複数の糸の束を含んでもよく、または微細チューブを含んでもよい。毛細管材料は、繊維と糸と微細チューブとの組み合わせを含んでもよい。繊維、糸、および微細チューブは一般的に、液体をＳＡＷアトマイザーへと運ぶように整列されてもよい。毛細管材料は海綿体様材料を含んでもよく、または発泡体様材料を含んでもよい。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てもよく、それを通して液体を毛細管作用によって搬送することができる。
【００４４】
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んでもよい。適切な材料の例としては、スポンジまたは発泡体材料、繊維または焼結粉末の形態のセラミックベース、紙ベース、またはグラファイトベースの材料、発泡性の金属またはプラスチック材料、シート材料、例えば紡がれたかまたは押し出された繊維（セルロースアセテート、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。毛細管材料は紙ベースであってもよい。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。
【００４５】
液体エアロゾル形成基体は、液体が毛細管作用によって毛細管要素の毛細管材料を通って移動されることを可能にする粘性、表面張力、密度、熱伝導率、および沸点を含むがこれに限定されない物理的特性を有する。毛細管要素は液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーの霧化領域へと運ぶように構成されてもよい。毛細管要素はシートの形態であってもよい。一部の毛細管材料（例えば、紙ベースの芯材料など）は、液体からの汚染の濾過の能力をさらに有する場合があり、それ故に純粋な液体エアロゾル形成基体の霧化を支持する。
【００４６】
供給要素は別個の要素であってもよく、またはＳＡＷアトマイザーの一部であってもよい。供給要素はＳＡＷアトマイザーの一部である（例えば、一体型である）ことが好ましい。
【００４７】
供給要素は、液体を搬送するために毛細管効果を使用する、当該技術分野において周知の芯要素であってもよい。供給要素はまた、液体を霧化領域に搬送するために、例えばベンチュリ効果も使用してもよい。供給要素は、例えばＳＡＷアトマイザーの基板の中へと組み込まれたマイクロチャネル、または上述の供給要素の任意の組み合わせであってもよい。
【００４８】
ＳＡＷアトマイザーは、少なくとも一つの圧電変換器を備えてもよい。ＳＡＷアトマイザーは、少なくとも一つのインターデジタル変換器を備えてもよい。圧電変換器は、単結晶材料を含むことが好ましいが、多結晶材料も含んでもよい。圧電変換器は、石英、セラミック、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を含んでもよい。セラミックは、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含んでもよい。セラミックは、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｎｄ、またはＮｂイオンなどのドーピング材料を含んでもよい。圧電変換器は極性化されてもよい。圧電変換器は極性化されていなくてもよい。圧電変換器は、極性化された圧電材料と極性化されていない圧電材料の両方を含んでもよい。
【００４９】
ＳＡＷアトマイザーは、表面弾性波を発生するために一つの変換器を備えてもよい。ＳＡＷアトマイザーは、表面弾性波を発生するために二つ以上の変換器を備えてもよい。表面弾性波を発生する変換器は、入力変換器と呼ばれる。入力変換器は電気的信号を受け、入力信号に従って表面弾性波を発生する。二つ以上の入力変換器は、相互に干渉する表面弾性波を発生してもよく、霧化領域へのエネルギー入力を強化する有益な干渉をすることが好ましい。追加的な入力変換器は、霧化領域内の液体を集めるために、または一般的に液体を小さいゾーン内に集めるために使用されてもよい。
【００５０】
ＳＡＷアトマイザーは二つ以上の変換器を備える。二つ以上の変換器のうちの少なくとも一つは電気的信号を発生するために使用される。
【００５１】
電気的信号を発生する変換器は出力変換器と呼ばれる。出力変換器は表面弾性波を出力信号へと変換する。出力変換器によって受けられる表面弾性波は、少なくとも一つの入力変換器によって発生され、ＳＡＷアトマイザーの霧化領域に沿って出力変換器へと伝搬する。出力信号は、霧化領域における物理的プロセスに関する情報（例えば、霧化領域内に存在する液体の量）を含む。それ故に、ＳＡＷアトマイザーは、霧化プロセスに関する情報を得るＳＡＷセンサーとして使用される。この情報は霧化プロセスを制御するために使用される。センサー情報は、ＳＡＷアトマイザーの動作を制御する制御システムで使用される。センサー情報は、例えばヒーターを制御するためにも使用されてもよい。霧化プロセスの制御は、例えばＳＡＷアトマイザーに供給される電力の調整を通して達成されてもよい。
【００５２】
ＳＡＷアトマイザーは少なくとも一つの出力変換器を備える。少なくとも一つの出力変換器は、霧化領域の物理的情報を表す電気的信号を発生するために使用される。ＳＡＷアトマイザーは、さらなる表面弾性波を発生するために、さらなる入力変換器を備えてもよい。
【００５３】
二つの変換器が存在する場合、二つの変換器は、二つの変換器の間に配置される霧化領域によって、互いに向かい合って配置されることが好ましい。二つの変換器のうちの第一の変換器は、入力変換器である。二つの変換器のうちの第二の変換器は、出力変換器である。
【００５４】
本発明による喫煙装置では、液体貯蔵部分、ＳＡＷアトマイザー、および供給要素はカートリッジの一部を形成しうる。ＳＡＷアトマイザーおよび供給要素を含むまたは含まないカートリッジは、予め製造されてもよい。カートリッジは、取り外し可能であってもよく、交換可能であってもよく、再使用可能であってもよく、または使い捨てであってもよい。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を再充填可能であってもよい。再充填可能な液体貯蔵部分を用いると、または特に交換可能なカートリッジを用いると、喫煙装置は再使用可能になる。カートリッジは毎回の使用後に再充填可能ではなく、また交換されないことが好ましい。
【００５５】
装置ハウジングは、カートリッジを受けるためのくぼみを備えてもよい。
【００５６】
カートリッジは、エアロゾル発生装置に取り外し可能に結合されてもよい。カートリッジは、エアロゾル形成基体が消費された時にエアロゾル発生装置から取り外されてもよい。本明細書で使用される「取り外し可能に結合される」という用語は、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、カートリッジおよび装置が互いに結合および分離できることを意味するように使用される。
【００５７】
カートリッジは、低コストで、信頼性があり、かつ再現可能な方法で製造されてもよい。カートリッジは単純な設計を有してもよい。カートリッジはハウジングを有してもよく、その中にエアロゾル形成基体が保持される。
【００５８】
カートリッジは、エアロゾル形成液体を保持する液体保有材料を備えてもよい。カートリッジは、液体で充填されたタンクシステムであってもよい。
【００５９】
カートリッジハウジングは剛直なハウジングであってもよい。本明細書で使用される「剛直なハウジング」とは、自立型のハウジングを意味する。ハウジングは液体に対して不透過性の材料を含んでもよい。
【００６０】
カートリッジはリッドを備えてもよい。リッドは、カートリッジをエアロゾル発生装置に結合する前に剥がすことができるものであってもよい。リッドは、例えば供給要素によって貫通可能であってもよい。
【００６１】
供給要素およびＳＡＷアトマイザーを備えるカートリッジは、カートリッジが交換された時はいつでも完全に「新鮮」な霧化プロセスが可能である。供給要素内またはＳＡＷアトマイザー上の付着物または残渣は、カートリッジを交換する際に取り除かれうる。供給要素を含むＳＡＷアトマイザーは、再使用可能で、かつ好ましくは喫煙装置に固定して取り付けられた要素であってもよい。これによって、廃棄物および材料のコストは低減しうる。
【００６２】
本発明の別の態様によると、喫煙システム中でエアロゾルを発生する方法が提供されている。方法は、霧化領域と、少なくとも一つの入力変換器と、少なくとも第二の出力変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）を提供することを含む。方法は、液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーの霧化領域に提供して、ＳＡＷアトマイザーを動作し、これによって少なくとも一つの入力変換器を用いて表面弾性波を発生し、表面弾性波はＳＡＷアトマイザーの表面に沿って霧化領域へと伝搬し、かつ霧化領域内の液体エアロゾル形成基体へと伝搬し、これによって液体エアロゾル形成基体を霧化し、かつエアロゾルを発生する工程をさらに備える。方法は、少なくとも一つの出力変換器を用いて表面弾性波を霧化領域の物理的情報を表す電気信号へと変換する工程と、少なくとも一つの出力変換器を用いて電気信号を出力する工程と、ＳＡＷアトマイザーの動作を制御するために電気信号を使用する工程とをさらに含む。方法は、本発明の他の態様による喫煙装置、喫煙システム、およびカートリッジを使用して実施されてもよい。
【００６３】
方法は、本発明の他の態様に関連して説明されたすべての利点を有する場合がある。ＳＡＷアトマイザーの特徴（例えば、動作モードなど）、供給要素の特徴（例えば、その配置および構造など）、ヒーターの特徴（例えば、所定の温度）は、本発明の他の態様に関して説明されたものと同一であってもよい。
【００６４】
方法は、液体貯蔵部分（例えば、液体エアロゾル形成基体を含むカートリッジ）をＳＡＷアトマイザーの霧化領域と流体連結する工程を含んでもよい。
【００６５】
方法は、無線周波数信号を少なくとも一つの変換器に提供する工程を含んでもよい。
【００６６】
この方法は、ある量の液体エアロゾル形成基体をＳＡＷアトマイザーに供給する工程をさらに含んでもよく、液体の量は１回の吸煙に対応する。
【００６７】
方法は、霧化領域内の液体エアロゾル形成基体を、好ましくは霧化の前に室温より高い温度まで加熱する工程を含んでもよい。加熱は、霧化される液体の温度が摂氏５０度より高い温度、例えば摂氏５０〜８０度となるように実施されてもよい。
【００６８】
本発明による方法は、少なくとも一つの出力変換器を有するＳＡＷアトマイザーを提供する工程を含む。
【００６９】
方法は、少なくとも一つの出力変換器を用いて電気信号を出力する工程を含む。出力信号は、霧化領域内の物理的プロセスを表すものである。前記出力信号は、ＳＡＷアトマイザーの動作を制御するために使用される。例えば、出力信号は、ＳＡＷアトマイザーまたはヒーターを制御するための制御システムへの入力信号として使用されてもよい。
【００７０】
表面弾性波アトマイザーを提供する工程は、複数の入力変換器を提供することを含んでもよく、またＳＡＷアトマイザーを動作する工程は、複数の入力変換器を用いて表面弾性波を発生し、表面弾性波をＳＡＷアトマイザーの表面に沿って霧化領域へと伝搬し、かつ霧化領域内の液体エアロゾル形成基体へと伝搬することによって実施されてもよい。
【００７１】
本発明の別の態様によると、本明細書に記載の喫煙装置を備えるエアロゾル発生喫煙システムが提供されている。システムは液体エアロゾル形成基体を備えてもよい。供給要素は、喫煙装置の液体貯蔵部分のハウジング内に備えられた液体エアロゾル形成基体と、表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）上の霧化領域と、を流体接続する。
【００７２】
液体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体および液体添加剤を備える。エアロゾル形成体は、例えばプロピレングリコールまたはグリセロールであってもよい。
【００７３】
液体エアロゾル形成基体は水を含んでもよい。
【００７４】
液体添加剤は、液体風味または液体刺激物質のうちのいずれか一つまたは任意の組み合わせであってもよい。液体風味は、例えばたばこ風味、たばこ抽出物、果実風味、またはコーヒー風味を含んでもよい。液体添加剤は、例えばスイート系の液体（例えば、バニラ、キャラメル、およびココアなど）、ハーブ液、スパイス系の液体、または刺激的な液体（例えば、カフェイン、タウリン、ニコチン、もしくは食品業界で使用される周知の他の刺激剤を含有する液体）であってもよい。
【００７５】
本発明のなお別の態様によると、エアロゾル発生のための喫煙装置用カートリッジが提供されている。カートリッジは、液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える。カートリッジは、霧化領域と、霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの入力変換器と、表面弾性波を霧化領域の物理的情報を表す電気信号へと変換するための少なくとも一つの出力変換器とを備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）をさらに備える。供給要素は、液体エアロゾル形成基体を液体貯蔵部分のハウジングからＳＡＷアトマイザー上の霧化領域に供給するように提供され、かつ配置されている。
【００７６】
本明細書に記載の通り、液体貯蔵部分、ＳＡＷアトマイザー、供給要素、またはヒーターは、任意の特徴を備えてもよく、またはエアロゾル発生装置の液体貯蔵部分、ＳＡＷアトマイザー、供給要素、およびヒーターに関して上述の通り任意の構成で配置されてもよい。カートリッジの利点および特徴は、喫煙装置に関して説明されており、繰り返さない。
【００７７】
本発明は、単なる例証として、添付図面を参照しながら、さらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、貫通可能なカートリッジを有するエアロゾル発生装置、および焦点合わせ変換器を備えるＳＡＷアトマイザーを概略的に図示する。
【図２】図２は、二つの焦点合わせ変換器を備えるＳＡＷアトマイザーを有するエアロゾル発生装置を概略的に図示する。
【図３】図３は、貫通可能なカートリッジを有するエアロゾル発生装置、および焦点合わせ変換器を備える尖ったＳＡＷアトマイザーを概略的に図示する。
【図４】図４は、真っ直ぐな変換器を有するＳＡＷアトマイザーを示す。
【図５】図５は、反射器を有する図４のＳＡＷアトマイザーを示す。
【図６】図６は、異なる反射器および追加的な発熱体を有する真っ直ぐな変換器を備えるＳＡＷアトマイザーを示す。
【図７】図７は、焦点合わせ変換器を有するＳＡＷアトマイザーを示す。
【図８】図８は、焦点合わせ変換器、発熱体、および毛細管要素を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示し、出力変換器は示されていない。
【図９】図９は、図８のＳＡＷアトマイザーの（中央線Ａ〜Ａに沿った）断面を示し、出力変換器は示されていない。
【図１０】図１０は、発熱体を有するＳＡＷアトマイザーのさらなる実施形態の中央線に沿った断面を示し、出力変換器は示されていない。
【図１１】図１１は、発熱体を有するＳＡＷアトマイザーのさらなる実施形態の中央線に沿った断面を示し、出力変換器は示されていない。
【図１２】図１２は、本発明による、二つの焦点合わせ変換器を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示す。
【図１３】図１３は、図１２のＳＡＷアトマイザーを通る（中央線Ｂ〜Ｂに沿った）断面を示す。
【図１４】図１４は、マイクロチャネルを備える供給要素を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示し、出力変換器は示されていない。
【図１５】図１５は、図１４のＳＡＷアトマイザーを通る（中央線Ｃ〜Ｃに沿った）断面を示し、出力変換器は示されていない。
【図１６】図１６は、カウンターサンク供給要素を有するＳＡＷアトマイザーの上面図を示し、出力変換器は示されていない。
【図１７】図１７は、図１６のＳＡＷアトマイザーを通る（中央線Ｄ〜Ｄに沿った）断面を示し、出力変換器は示されていない。
【図１８】図１８は、ＳＡＷアトマイザーの表面処理を示し、出力変換器は示されていない。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
図１は、ハウジング１０およびマウスピース１１を備える電子エアロゾル発生装置を示す。ハウジングは、エアロゾル形成液体を収容するカートリッジ１６と、表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）チップ１５と、ＳＡＷアトマイザーを動作および制御するための電子機器１４と、電子機器１４およびＳＡＷアトマイザー１５に電力を提供する電池１３とを備える。ＳＡＷアトマイザーチップ１５は、反射器を含む焦点合わせインターデジタル変換器２０を備える長方形のチップであり、これは以下で、より詳細に説明される。
【００８０】
円筒形状のカートリッジ１６は、ＳＡＷアトマイザーチップに面するその遠位端において密封要素（例えば、貫通可能なまたは穿孔可能な箔１６０）で閉鎖されている。密封要素は、尖った毛細管要素３０（例えば、針または紙片）の形態の供給要素によって貫通される。もう一方の、毛細管要素３０の遠位端は、チップ上の変換器２０の焦点合わせゾーンに達し、焦点合わせゾーンはチップ１５上の霧化領域４０または気化領域に対応する。
【００８１】
図２は、電子エアロゾル発生装置の別の実施形態を示し、同一のまたは類似の要素に対して同一の参照番号が使用される。図２では、ＳＡＷアトマイザー１５は、互いに向かい合って配置された二つの焦点合わせインターデジタル変換器２０を備える。霧化領域４０は二つの変換器２０の間にある。
【００８２】
両方の変換器は、表面弾性波を発生するように動作されてもよい。これによって、霧化領域４０内の霧化が強化される場合があり、または同一の気化レートを達成するために必要な電力はより少ない場合がある。別の方法として、二つの変換器のうちの一つは、霧化領域内での効果または状態（例えば、気化レートまたは液体の存在もしくは不在）を表す信号を提供するために動作されてもよい。前記信号は、電子機器１４内で霧化プロセスを制御し、かつ場合によっては適合するために使用されてもよい。
【００８３】
図２の実施形態において、カートリッジ１６の遠位端は、多孔性材料１６１の層によって閉鎖されている。多孔性材料は、芯３１（例えば、繊維もしくは紙片の細片またはより糸）と接触し、芯３１は多孔性材料１６１からチップ１５上の霧化領域４０に延びる。装置の長軸方向軸に実質的に垂直な波動伝搬方向を有する二つの変換器２０の配置に起因して、芯３１は二つの変換器の間にある。
【００８４】
図３は、図１に示したものと類似の電子エアロゾル発生装置のなお別の実施形態を示し、同一のまたは類似の要素に対して同一の参照番号が使用される。図３では、ＳＡＷアトマイザーチップ１５は、カートリッジの貫通可能な膜１６０の貫通を支持する尖った先端部分１５０を備える。毛細管３２は、カートリッジ１６の内側とチップ１５の霧化領域４０との間に延びるように配置されている。毛細管３２は、例えばマイクロチャネルであってもよい。
【００８５】
随意的なヒーターは、毛細管の各々の側面上に、毛細管の上に、またはチップの裏側面上に配置されてもよい。
【００８６】
図４〜図１７は、ＳＡＷアトマイザーチップ１５の実施形態、ならびに変換器、毛細管要素、および発熱体の配置および実施形態の異なる実施例を示す。
【００８７】
図４では一つのインターデジタル変換器２１が圧電基板の側方の表面部分上に配置されている。変換器２１は、平行に配置された一連の真っ直ぐな、組み合わさっている電極２１０を備える（真っ直ぐな変換器）。霧化領域４０は破線によって示され、また変換器の近くに、しかし圧電基板の反対側の側方表面部分上に配置されている。図５では、同一の変換器２１が反射器電極２１５を有して提供されている。真っ直ぐな反射器電極２１５は、変換器２１の電極２１０と平行に配置され、かつ霧化領域４０に面する側とは反対側の変換器の側に隣接して配置されている。反射器電極は、表面弾性波を意図される伝搬方向（図では右側へ）へと戻るように反射してもよい。変換器２１は、例えばＬｉＮｂＯ3基体上に配置された２０個の電極対および３２個の反射器電極２１５を有してもよい。電極材料は金であってもよい。
【００８８】
図６の真っ直ぐな変換器は、変換器電極２１０の間に配置された反射器電極２１６を備える。発熱体、例えば印刷回路経路の形態の抵抗ヒーター５０は、霧化領域４０とは反対側の基体上に配置されている。
【００８９】
図７は、発生した波動を基体の表面上の小さい焦点合わせゾーン２００上へと焦点合わせする、湾曲した、かつテーパー付きの電極２１１を有する焦点合わせインターデジタル変換器２０の実施例である。変換器電極２１１の間に、湾曲した反射器電極２１４が、変換器電極と平行に配置されている。
【００９０】
図８は、チップの表面上の組み込みヒーター５０と、変換器２１によって発生した波動の伝搬方向の方向に実質的に沿ってヒーター５０を覆って配置される細片の形態の毛細管要素３１（例えば、芯または毛細管）とを有する図７のＳＡＷチップ１５を示す。
【００９１】
図９は、図８のチップの断面である。変換器２０およびヒーター５０は、圧電基板１５１、例えばニオブ酸リチウム基板の同一の表面（上面）上に配置されている。芯３１は、芯３１の中をカートリッジ（図示せず）から変換器２０とヒーター５０との間に配置された霧化領域に搬送される液体の加熱を支持するように、ヒーターを覆ってこれと密接な接触で部分的に配置されている。
【００９２】
図１０および図１１は、ＳＡＷチップ１５のさらなる実施形態の断面を示す。図１０では、ヒーター５０は基体１５１の反対側（裏側）に配置されている。ヒーターは、霧化領域へと「延び」、かつ芯３１と「重なる」ように位置するが、その間に基体１５１を有する。熱が、芯３１の中または霧化領域内の液体に到達するために基体を通過しなければならない道のりを減らすために、圧電基板の厚さを薄くしてもよい。図１１では、変換器２０および芯３１は、圧電層１５２、例えばＬｉＮｂＯ3、ＺｎＯ、ＡｌＮ、またはＳＡＷアトマイザー用途のための層に適した他の圧電材料の表面上に配置されている。ヒーター５０は、図１０に説明されかつ示された同一の位置において、層１５２の裏側に配置されている。
【００９３】
層１５２は、支持体１５３（例えば、ガラス、セラミック、シリコン、または金属で作製された基体）上に配置されている。製造上の理由により、ヒーターは基体１５３に適用されてもよく、その後この基体には圧電層１５２が提供されている。
【００９４】
ヒーターはチップ上に配置されるように示されてきたが、一方でヒーターもまた、例えばチップとエアロゾル形成液体を含むカートリッジとの間の毛細管材料またはチャネルに沿って配置されてもよい。
【００９５】
図１２および図１３では、反射器電極が提供された二つの焦点合わせ変換器２０は、圧電基板１５１上で互いに向かい合って配置されている。二つの変換器２０は、変換器の間に共通の焦点合わせゾーン２００を有する。焦点合わせゾーン２００では、基体１５１には貫通穴１５５が提供され、この貫通穴を通してエアロゾル形成液体が基体１５１の上面に供給されてもよい。毛細管要素３３は、貫通穴１５５の下部への液体供給のために、基体１５１の下方に配置されている。随意的に、貫通穴１５５は毛細管材料で充填されてもよい。この実施形態において、霧化区域４１は、基体１５１の表面において貫通穴１５５の縁に集められる。鋭い縁は、非常に薄いエアロゾル形成液体層の形成を支持し、これがその気化を促進する。
【００９６】
図１４および図１５では、エアロゾル形成液体は、芯材料３４のシートの形態の毛細管要素を介してチップに供給される。シート３４は基体１５１の表面上に延び、かつ基体表面内に提供された一連の平行なマイクロチャネル３５を部分的に覆う。マイクロチャネルは真っ直ぐな変換器２１の霧化領域へと延び、この変換器も基体表面上に配置されている。しかし、霧化区域４１はマイクロチャネルの縁の上へと集められている。
【００９７】
図１６および図１７に示されるように、霧化領域４１が基体縁１５６上に集められる場合にも、カウンターサンク毛細管要素３６によって類似した結果が達成される場合がある。基体表面の一部分が、例えばエッチングによって取り除かれている。液体を縁１５６に搬送できるように、この低いレベルの表面部分上に、毛細管要素（例えば、一片の紙など）を、低い部分の縁１５６と同一平面上に配置する。
【００９８】
基体１５１の表面処理も、薄いエアロゾル形成液体層の形成を支持する場合がある。表面処理はまた、こうした層の局在化も支持する場合がある。例えば、および図１８に示すように、霧化領域４０（破線によって示される）は、親水性区域を形成するように処理されてもよく、その一方で、へこみを付けた霧化領域の外側の領域は疎水性区域１５８であってもよい。
【００９９】
本発明によるエアロゾル発生装置内の一つまたは二つの変換器を備えるＳＡＷチップを動作するための例示的な電力範囲は、５ワット〜１５ワットであり、２０ワット未満であることが好ましい。典型的な変換器の電極距離は、約１００マイクロメートルの範囲内であり（真っ直ぐな変換器）、その一方で反射器の距離は約５０マイクロメートルの範囲内であってもよい。
【０１００】
二つの変換器を備える長方形のＳＡＷチップのサイズは、約５０ｍｍ×２０ｍｍ〜５５ｍｍ×２５ｍｍである。
【０１０１】
例示的なエアロゾル形成液体組成は、４０パーセント〜８０パーセントがプロピレングリコール、２０パーセントが水、そして０パーセント〜４０パーセントがグリセロールであった。エアロゾル発生液体は約６５℃まで加熱された。２０秒未満の間に約５マイクロリットルの量のこうした液体が霧化または気化され、１秒当たり約０．２〜０．３マイクロリットル以上の気化レートを達成した。
【手続補正２】
【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】
液体エアロゾル形成基体のエアロゾル発生のための喫煙装置であって、
液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分を備える装置ハウジングと、
霧化領域、前記霧化領域を含むＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの入力変換器、および表面弾性波を前記霧化領域の物理的情報を表す電気信号へと変換するための少なくとも一つの出力変換器を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）と、
液体エアロゾル形成基体を前記液体貯蔵部分から前記ＳＡＷアトマイザー上の前記霧化領域に供給するように配置された供給要素と、
前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体を霧化してエアロゾルを発生するための前記ＳＡＷアトマイザーを動作するように構成された制御システムであって、前記電気信号に従って前記ＳＡＷアトマイザーの動作を制御するように構成された制御システムとを備える喫煙装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの変換器が、圧電基板上に配置された電極を備えるインターデジタル変換器である、請求項１に記載の喫煙装置。
【請求項３】
液体エアロゾル形成基体を加熱するように配置されたヒーターをさらに備える、請求項１〜２のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項４】
前記制御システムは、液体エアロゾル形成基体を所定の温度へと加熱するために前記ヒーターを動作するように構成された、請求項３に記載の喫煙装置。
【請求項５】
前記ＳＡＷアトマイザーの表面上で、前記霧化領域の隣に、または前記霧化領域の反対側の前記ＳＡＷアトマイザーの表面上に前記ヒーターが配置される、請求項３または４のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項６】
前記供給要素の一部分が、前記ＳＡＷアトマイザーの前記霧化領域と隣接して配置され、かつ前記供給要素の別の部分が前記液体貯蔵部分に流体接続可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項７】
前記供給要素が、前記ＳＡＷアトマイザーの前記霧化領域に供給される液体エアロゾル形成基体に対する毛細管作用を有する毛細管要素である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つの入力変換器が、表面弾性波を発生するための複数の入力変換器を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項９】
前記液体貯蔵部分、前記ＳＡＷアトマイザー、および前記供給要素がカートリッジの一部を形成し、かつ前記装置ハウジングが前記カートリッジを受けるためにくぼみを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の喫煙装置。
【請求項１０】
喫煙システム内にエアロゾルを発生するための方法であって、
霧化領域、少なくとも一つの入力変換器、および少なくとも一つの出力変換器を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）を提供することと、
前記ＳＡＷアトマイザーの前記霧化領域に液体エアロゾル形成基体を提供することと、
前記ＳＡＷアトマイザーを動作し、これによって前記少なくとも一つの入力変換器を用いて表面弾性波を発生し、前記表面弾性波が前記ＳＡＷアトマイザーの表面に沿って前記霧化領域へと伝搬し、かつ前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体へと伝搬し、これによって前記液体エアロゾル形成基体を霧化し、かつ前記エアロゾルを発生することと、
前記少なくとも一つの出力変換器を使用して前記表面弾性波を、前記霧化領域の物理的情報を表す電気信号へと変換することと、
前記少なくとも一つの出力変換器を用いて前記電気信号を出力することと、
前記ＳＡＷアトマイザーの動作を制御するために前記電気信号を使用することとを含む方法。
【請求項１１】
前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体を室温より高い温度まで加熱する工程をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の入力変換器を提供することを含む表面弾性波アトマイザーを提供する工程、および前記ＳＡＷアトマイザーを動作する工程が、前記複数の入力変換器を用いて表面弾性波を発生することによって実行され、前記表面弾性波が前記ＳＡＷアトマイザーの前記表面に沿って前記霧化領域へ、および前記霧化領域内の前記液体エアロゾル形成基体へと伝搬する、請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の喫煙装置と、液体エアロゾル形成基体とを備えるエアロゾル発生喫煙システムであって、供給要素が、前記喫煙装置の液体貯蔵部分のハウジングの中に備えられた前記液体エアロゾル形成基体と流体接続し、表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）上の霧化領域と流体接続する、エアロゾル発生喫煙システム。
【請求項１４】
前記液体エアロゾル形成基体が少なくとも一つのエアロゾル形成体および液体添加剤を備える、請求項１３に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項１５】
エアロゾル発生のための喫煙装置用カートリッジであって、
液体エアロゾル形成基体を保持するためのハウジングを備える液体貯蔵部分と、
霧化領域、前記霧化領域を含む前記ＳＡＷアトマイザーの表面に沿って伝搬する表面弾性波を発生するための少なくとも一つの入力変換器、および表面弾性波を前記霧化領域の物理的情報を表す電気信号へと変換するための少なくとも一つの出力変換器を備える表面弾性波アトマイザー（ＳＡＷアトマイザー）と、
液体エアロゾル形成基体を前記液体貯蔵部分のハウジングから前記ＳＡＷアトマイザー上の前記霧化領域に供給するように配置された供給要素とを備える、カートリッジ。
【国際調査報告】
2019513353.tif 000021
2019513353.tif 000022
2019513353.tif 000023
2019513353.tif 000024