(57)【要約】  本発明は、エアロゾル生成基体を収容するための電気加熱式エアロゾル発生システムを提供する。本システムは、エアロゾル生成基体を加熱してエアロゾルを形成するための少なくとも１つの電気加熱器を備える。加熱器は、複数の細長い支持要素に電気的に接続される第１の断面の加熱要素を備える。支持要素の各々は、第１の断面よりも大きな断面を有し、支持要素の少なくとも１つは、加熱要素と一体形成される。また、本発明は、エアロゾル発生システムのための加熱器を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル生成基体を収容するための電気加熱式エアロゾル発生システムであって、該システムは、エアロゾル生成基体を加熱してエアロゾルを形成するための少なくとも１つの電気加熱器を備え、前記加熱器は、複数の細長い支持要素に電気的に接続される第１の断面の加熱要素を備え、前記支持要素の各々は、前記第１の断面よりも大きな断面を有し、前記支持要素の少なくとも１つは、前記加熱要素と一体形成される、電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記エアロゾル生成基体は、液体エアロゾル生成基体であり、前記システムは、液体を貯蔵するための液体貯蔵部及び該液体貯蔵部と連通する毛細ウイックを更に備える、請求項１に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記支持要素の各々は、電気的に正のコネクタ又は電気的に負のコネクタを更に備える、請求項１又は請求項２に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記加熱要素は、前記支持要素の間を延びる可撓性加熱要素を備える、請求項１から３のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記加熱要素は、電気絶縁材料シートを備える、請求項１から４のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記加熱要素は、前記支持要素に対して実質的に平行に延びる部分、及び前記支持要素に対して実質的に直交して延びる部分を備え、前記支持要素に対して実質的に直交して延びる部分は、前記支持要素に対して実質的に平行に延びる部分の一つおきの端部において、前記支持要素に対して実質的に平行に延びる部分に結合する、請求項１から５のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記支持要素に対して実質的に平行に延びる加熱要素の部分は、前記加熱要素の他の部分の最大断面よりも大きい最大断面を有する、請求項６に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記支持要素に対して実質的に平行に延びる加熱要素の部分は、実質的に半円形状を有する、請求項６又は７に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記加熱要素は、一方の支持要素と他方の支持要素の間で第１の方向に対角線上に延びる部分、及び一方の支持要素と他方の支持要素との間で前記第１の方向とは異なる第２の方向に対角線上に延びる部分を備える、請求項１から８のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記第１の方向に対角線上に延びる部分は、湾曲部によって前記第２の方向に対角線上に延びる部分に接続される、請求項９に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電気加熱器は、前記支持要素の少なくとも１つに隣接する少なくとも１つの補強部を更に備える、請求項１から１０のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記加熱要素は、加熱要素の第１の部分及び加熱要素の第２の部分を含み、前記少なくとも１つの電気加熱器は、前記加熱要素の第１の部分と前記加熱要素の第２の部分との間に、少なくとも１つの補強部を更に備える、請求項１から１１のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１３】
前記電気加熱器は、前記支持要素の少なくとも１つに対して実質的に直交する少なくとも１つの補強支柱を備える、請求項１から１２のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１４】
複数の細長い支持要素に電気接続される第１の断面の加熱要素を備える加熱器であって、前記支持要素の各々は、前記第１の断面よりも大きい断面を有し、前記支持要素の少なくとも１つは、加熱要素と一体形成されている加熱器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加熱器を電気加熱式エアロゾル発生システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器として使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル生成基体を加熱するための少なくとも１つの電気加熱器を備える電気加熱式エアロゾル発生システムに関する。本発明は、電気加熱式喫煙システムとしての特定の用途に適する。また、本発明は、電気加熱式エアロゾル発生システムのための改良された加熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開特許２００７／０７８２７３公報には電気式喫煙器具が開示されている。液体は、バッテリ電源で駆動される加熱気化器と一連の小さな開口を経由して連通する容器に蓄えられている。加熱器は、電気絶縁支持部上に取り付けられた螺旋巻線形電気加熱器の形態である。使用時、加熱器は、ユーザの口によってバッテリ電源がＯＮになり作動状態になる。ユーザがマウスピースを吸うことで空気が容器の孔から加熱気化器を横切ってマウスピースに引き込まれ、その後、ユーザの口に吸い込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開特許２００７／０７８２７３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この提案されている喫煙器具の１つの問題点は、この加熱器の製造が比較的難しいことである。従って、本発明の目的は、この問題点及び従来の他の問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、エアロゾル生成基体を収容するための電気加熱式エアロゾル発生システムが提供され、システムは、エアロゾル生成基体を加熱してエアロゾルを形成するための少なくとも１つの電気加熱器を備え、加熱器は、複数の細長い支持要素に電気的に接続される第１の断面の加熱要素を備え、支持要素の各々は、第１の断面よりも大きな断面を有し、支持要素の少なくとも１つは、加熱要素と一体形成される。
【０００６】
電気加熱式エアロゾル発生システム内に一体成形された加熱器を設けることで、加熱器及び加熱要素の製造が容易になる。更に、一体の加熱要素及び１つ又はそれ以上の支持要素を備える加熱器を設けることで、加熱器は容易に曲げることができ、加熱器を所定位置に保持するために、支持要素を喫煙システムのハウジングのスロットに入れることができるので、エアロゾル発生システムの組み立てが容易になる。
【０００７】
支持要素の断面を加熱要素の断面よりも大きくすることで、支持要素が加熱器の加熱要素部よりも熱くならないという利点がもたらされる。これにより加熱器を駆動するのに必要なエネルギ量が低減する。また、大きな断面の支持要素は加熱要素よりも剛性が高いので、支持要素は、加熱要素のための良好な構造的支持をもたらす。支持要素の断面を加熱要素の断面よりも大きくすることは、電気的支持要素が形成される領域では厚いが加熱要素が形成される領域では薄いシート材料から加熱器を切断することで実現できる。このことは、加熱要素部の抵抗が支持要素の抵抗よりも大きいことを意味する。更に、支持要素は加熱要素よりも剛性が高い。化学的腐食プロセスによって種々の厚さのシート材料を作ることができる。加熱器をシート材料から作ると製造が容易になる。
【０００８】
好ましくは、エアロゾル発生システムは喫煙システムである、
電気加熱式エアロゾル発生システムの好ましい実施形態において、エアロゾル生成基体は液体エアロゾル生成基体である。好ましい実施形態において、電気加熱式エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部を更に備える。好ましくは、液体エアロゾル生成基体は液体貯蔵部に収容される。１つの実施形態において、電気加熱式エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部と連通する毛細ウイックを更に備える。また、毛細ウイックは液体貯蔵部を用いることなく液体を保持することが可能である。この実施形態において、毛細ウイックは液体を予め充填することができる。
【０００９】
好ましくは、毛細ウイックは液体貯蔵部において液体と接触した状態で配置できる。この場合、使用時、液体は、毛細ウイックの毛細管現象によって液体貯蔵部から加熱器へ移送される。１つの実施形態において、毛細ウイックは、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部は液体貯蔵部内に延びて液体と接触し、第２の端部において、少なくとも１つの電気加熱器が配置されて液体を加熱するようになっている。加熱器が作動する場合、毛細ウイックの第２の端部の液体が加熱器によって蒸発して過飽和蒸気を生成するようになっている。
【００１０】
液体貯蔵部を備える利点は、液体貯蔵部内の液体が酸素から（酸素は概して毛細ウイックから液体貯蔵部に入ることができないため）、及び特定の実施形態において光から保護されるので、液体が劣化するリスクが著しく低減する。従って、高レベルの清潔さを維持できる。液体と加熱器との間で延びる毛細ウイックを用いると、システムの構造が非常に単純になる。液体は、粘性を含む、液体を毛細管現象によって毛細ウイックを介して移送することを可能にする物理特性をもつ。液体貯蔵部は容器であることが好ましい。好ましくは、容器は不透明であり、これにより液体の光劣化が制限される。液体貯蔵部は詰め替え可能ではないことが好ましい。従って、液体貯蔵部の液体を使い果たすと喫煙システムは交換される。もしくは、液体貯蔵部は詰め替え可能とすることができる。この場合、エアロゾル発生システムは、液体貯蔵部の所定回数の詰め替え後に交換できる。好ましくは、液体貯蔵部は、所定回数の吸煙のための液体を保持するよう準備される。
【００１１】
毛細ウイックは、繊維構造又は多孔質構造とすることができる。例えば、毛細ウイックは複数の繊維又は糸を含むことができる。繊維又は糸は、エアロゾル発生システムの略長手方向に整列することができる。もしくは、毛細ウイックは、ロッド形状に形成されスポンジ状又は泡状材料とすることができる。ロッド形状は、エアロゾル発生システムの長手方向に沿って延びることができる。ウイック構造体は複数の小さなボア又はチューブを備え、ここを通って液体を毛細管現象により加熱器へ送ることができる。毛細ウイックは、任意の適切な材料又は材料を組み合わせたもので構成できる。適切な材料の例は、繊維又は焼結粉体の形態のセラミックベース又はグラファイトベースの材料である。毛細ウイックは、密度、粘性、表面張力、及び蒸気圧等の異なる液体物理特性に適合するように、任意の適切な毛細管現象及び気孔率を有することができる。ウイックの毛細管特性は、液体特性と相まって加熱領域のウイックを常に確実に湿潤状態にする。ウイックが乾燥すると過熱状態になり液体の熱劣化につながる場合がある。
【００１２】
電気加熱式エアロゾル発生システムは、少なくとも１つの空気入口を備えることができる。電気加熱式エアロゾル発生システムは、少なくとも１つの空気出口を備えることができる。電気加熱式エアロゾル発生システムは、空気入口と空気出口との間にエアロゾル生成チャンバを備えることができる。使用時、加熱器が作動すると、毛細ウイック内の液体は加熱器によって蒸発されて過飽和蒸気が発生する。過飽和蒸気は少なくとも１つの空気入口からの空気流と混合して輸送される。輸送中に蒸気は凝縮してエアロゾル生成チャンバ内にエアロゾルが形成され、エアロゾルは、空気出口に向かって輸送されてユーザの口に流入する。
【００１３】
液体は、例えば喫煙システムでの使用に適切な沸点である、物理特性を有している。沸点が高すぎると、少なくとも１つの加熱器は毛細ウイック内の液体を蒸発させることができず、一方で沸点が低すぎると、液体は少なくとも１つの加熱器を作動させることなく蒸発するであろう。液体は、加熱されると液体から放出される揮発性タバコ香味合成物を含むタバコ含有材料を備えることが好ましい。別の方法として又は追加的に、液体は非タバコ材料を含むことができる。液体は、水、溶媒、エタノール、植物抽出物、及び天然又は人工香味を含むことができる。液体はエアロゾル生成物を更に含むことが好ましい。適切なエアロゾル生成物の一例はグリセリン及びプロピレングリコールである。
【００１４】
もしくは、エアロゾル生成基体は固体エアロゾル生成基体とすることができる。エアロゾル生成基体は、加熱されると基体から放出される揮発性タバコ香味合成物を含むタバコ含有材料を備えることができる。エアロゾル生成基体は非タバコ材料を含むことができる。エアロゾル生成基体は、タバコ含有材料及び非タバコ含有材料を含むことができる。好ましくは、エアロゾル生成基体はエアロゾル生成物を更に含むことができる。適切なエアロゾル生成物の一例はグリセリン及びプロピレングリコールである。
【００１５】
固体基体は、例えば、１つ又はそれ以上ハーブ葉、タバコ葉、タバコ茎の破片、再構成タバコ、押出タバコ等の均質タバコ、及び膨張タバコを含有する、１つ又はそれ以上の粉体、粒体、ペレット、断片、スパゲティ状、ストリップ、又はシートを含むことができる。固体基体は、バラバラの形態とすること、又は適切なコンテナ又はカートリッジで提供できる。随意的に、固体基体は、加熱すると放出される追加のタバコ又は非タバコ揮発性香味成分を含有することができる。
【００１６】
随意的に、固体基体は、熱的に安定した担体の上に設けるか又はこれに組み込むことができる。好ましい実施形態において、担体は、内面、外面、又は内面及び外面の両方に堆積された固体基体の薄膜を有する管状担体とすることができる。このような管状担体は、例えば、ペーパ、ペーパ様の材料、不織カーボン繊維マット、低質量オープンメッシュ金属スクリーン、又は穿孔金属箔、又は他の熱的に安定したポリマーマトリクスで形成できる。もしくは、担体は、粉体、粒体、小粒、断片、スパゲティ状、ストリップ、又はシートの形態とすることができる。固体基体は、例えば、シート、フォーム、ゲル、又はスラリーの形態で担体表面に堆積することができる。固体基体は、担体の全面に堆積でき、又は別の方法で使用時に不均一な香味放出をもたらすパターンで堆積することができる。もしくは、担体はタバコ成分が組み込まれた不織布又は不織繊維束とすることができる。不織布又は不織繊維束は、例えば、カーボン繊維、天然セルロース繊維、又はセルロース由来派生繊維を含むことができる。
【００１７】
更に、当業者であれば理解できるように、エアロゾルは、空気等のガス中の固体粒子又は液滴の浮遊物である。エアロゾルは、空気等のガス中の固体粒子及び液滴の浮遊物とすることができる。
【００１８】
１つの実施形態において、支持要素の各々は、電気的に正のコネクタ又は電気的に負のコネクタを備えることができる。好ましくは、支持要素は加熱要素よりも可撓性が低い。１つの好ましい実施形態において、支持要素は実質的に剛体である。支持要素は、任意の適切な形状とすることができる。１つの好ましい実施形態において、支持要素は細長い形状である。支持要素は、細長いブレード、ピン、又はロッドとすることができる。支持要素は、長さ方向に沿って略一定の幅を有することができる。
【００１９】
加熱要素は、弾性材料で作ることができる。換言すれば、加熱要素は弾性があることが好ましい。加熱要素は、任意の適切な弾性を有することができる。これにより、加熱要素とエアロゾル生成基体の良好な接触が保証される。加熱要素は、可撓性材料で作ることができる。換言すれば、加熱要素は可撓性があることが好ましい。加熱要素は、任意の適切な可撓性を有することができる。加熱要素は、長さ方向に沿って略一定の幅を有することができる。
【００２０】
加熱要素は、各支持要素の間を延びる可撓性の加熱要素を備えることができる。加熱要素は、電気絶縁材料シートを備えることができる。シートは以下に詳細に説明するように任意の適切な形状とすることができる。加熱要素は、電気絶縁材料シートから成形することで形成できる。例えば、加熱要素は、例えば、レーザによって、又は化学的又は電気的処理装置又は高圧水ジェットによって電気絶縁材料シートからカットできる。もしくは、加熱要素は、所望の形状に事前に形成できる。
【００２１】
加熱器が、液体を保持する毛細ウイックを有する電気加熱式喫煙システムのための電気加熱器である実施形態において、使用時、支持要素は毛細ウイックに隣接して固定され、加熱要素は、各支持要素の間で毛細ウイックの周りに延びることが好ましい。各支持要素は互いに隣接して固定することができる。支持要素が細長い場合、これらは固定されると、毛細ウイックの長手方向軸に平行に延びるように配置されることが好ましい。前述のように、加熱要素は可撓性を有することができる。シート材料は、任意の適切な可撓性を有する。好ましくは、シート材料は弾性を有する。この弾性は、加熱要素を毛細ウイックの周りに組み付けるとバネ作用をもたらす。これにより毛細ウイックとの良好な接触が可能になる。加熱要素は、部分的に又は完全に毛細ウイックに沿って延びることができる。加熱要素は、実質的に毛細ウイックの全周を囲むように延びることが好ましい。
【００２２】
少なくとも１つの電気加熱器は、単一の加熱要素を備えることができる。もしくは、少なくとも１つの加熱器は、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれ以上の、１つ以上の加熱要素を備えることができる。この場合、加熱要素の各々は、電気的に正のコネクタとすることができる一方の支持要素と、電気的に負のコネクタとすることができる他方の支持要素との間を延びることができる。１つ又はそれ以上の加熱要素は、エアロゾル生成基体を最も有効に加熱するよう適切に配置できる。毛細ウイックを備える実施形態において、１つ又はそれ以上の加熱要素は、毛細ウイックの液体を最も有効に蒸発させるよう適切に配置できる。
【００２３】
加熱要素の適切な電気絶縁材料としては、ドープセラミックス等の半導体、導電性セラミックス（例えば、珪化モリブデン等）、カーボン、グラファイト、金属、金属合金、セラミックス材料及び金属材料から作られる複合材料を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。この複合材料は、ドープされた又はドープされていないセラミックスを含むことができる。適切なドープセラミックスの例としてはドープシリコンカーバイトを挙げることができる。適切な金属の例としては、チタニウム、ジルコニウム、タンタル、及び白金族金蔵を挙げることができる。適切な金属合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル−、コバルト−、クロム−、アルミニウム−、チタニウム−、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−、及び鉄−含有合金、及びニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）ベースの超合金、鉄−アルミニウムベース合金、及び鉄−マンガン−アルミニウムベース合金を挙げることができる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、１９９９  Ｂｒｏａｄｗａｙ  Ｓｕｉｔｅ  ４３００、Ｄｅｎｖｅｒ、Ｃｏｌｏｒａｄｏ所在のＴｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。複合材料において、随意的に、電気絶縁材料は、伝達エネルギの動力学及び所望の外部物理化学特性に基づいて、絶縁材料が埋め込まれる、カプセル化される、又は被覆されること、又はその逆とすることができる。加熱要素は、不活性材料の２つの層の間に隔離された金属エッチングされたホイルを備えることができる。この場合、不活性材料は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、オールポリイミド又はマイカホイルを備えることができる。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は、１００７  Ｍａｒｋｅｔ  Ｓｔｒｅｅｔ，  Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，  Ｄｅｌａｗａｒｅ  １９８９８、米国に所在のＥ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。
【００２４】
少なくとも１つの加熱器は、追加的にディスク（エンド）加熱器、又はディスク加熱器を加熱ニードル又はロッドと組み合わせたものを備えることができる。
【００２５】
１つの実施形態において、加熱要素は、各支持要素の間を延びる矩形波形状である。換言すれば、加熱要素は、支持要素に対して実質的に平行に延びる部分と、支持要素に対して実質的に平行に延びる部分の１つおきの端部において該支持要素に対して実質的に平行に延びる部分に結合する、支持要素に対して実質的に直交して延びる部分とを備えることができる。１つの実施形態において、支持要素は細長く、加熱要素は、細長い支持要素の長手方向軸に対して実質的に平行に延びる部分と、細長い支持要素の長手方向軸に対して実質的に平行に延びる部分の１つおきの端部において該細長い支持要素の長手方向軸に対して実質的に平行に延びる部分に結合する細長い支持要素の長手方向軸に対して実質的に直交して延びる部分とを備えることができる。
【００２６】
支持要素に対して実質的に平行に延びる部分の数及び寸法は様々とすることができる。支持要素に対して実質的に直交して延びる部分の数及び寸法は様々とすることができる。これは加熱要素の最終的な可撓性に影響を与えることになる。
【００２７】
加熱要素の全ての部分は同じ断面形状及び断面積とすることができる。もしくは、加熱要素のいくつかの部分は、加熱要素の他の部分とは異なる断面形状とすることができる。
【００２８】
１つの好ましい実施形態において、支持要素に対して実質的に平行に延びる部分は、加熱要素の他の部分の最大断面よりも大きな最大断面を有する。換言すれば、支持要素に対して実質的に平行に延びる部分は、他の部分に対して少なくとも一部が厚くなっている。コネクタに対して実質的に平行に延びる部分は、一定断面でなくてもよい。実際には、好ましい実施形態において、コネクタに対して実質的に平行に延びる部分はレンズ形状であり、中央での断面が両端部での断面よりも大きくなっている。
【００２９】
他の好ましい実施形態において、支持要素に対して実質的に平行に延びる部分は、実質的に半円形状を有する。換言すれば、支持要素に対して実質的に平行に延びる部分は、他の部分よりも厚く半円形に形成されている。好ましくは、各半円の湾曲端部は、支持要素に対して実質的に平行に延びる加熱要素部から離れる方向に向いている。
【００３０】
本発明の発明者は、長さ方向に一定断面の加熱要素では、加熱要素の中央又は端部においてホットスポットが形成される場合があることを見出している。これにより所定箇所で過熱が生じる場合がある。大きな断面積の１つ又はそれ以上の加熱要素部を設けることで、その箇所の抵抗が小さくなり結果的にジュール加熱が低減する。これにより、ホットスポットが形成される可能性が小さくなり、熱分配がより均一になる。
【００３１】
１つの実施形態において、加熱要素は、一方の支持要素と他方の支持要素との間で第１の方向に対角線上に延びる部分と、一方の支持要素と他方の支持要素との間で第１の方向とは異なる方向に対角線上に延びる部分とを備える。１つの実施形態において、支持要素は細長く、加熱要素は、一方の細長い支持要素と他方の細長い支持要素との間で第１の方向に対角線上に延びる部分と、一方の細長い支持要素と他方の細長い支持要素との間で第１の方向とは異なる方向に対角線上に延びる部分とを備える。この場合、加熱要素は、各コネクタの間を延びる実質的に三角波形状とすることができる。
【００３２】
第１の方向に対角線上に延びる部分は、第２の方向に対角線上に延びる部分に湾曲部で接続できる。この場合、加熱要素は、各コネクタの間を延びる実質的に正弦波形状とすることができる。
【００３３】
支持要素に対して実質的に平行な又は直交して延びるのではなく、支持要素に対して対角線上に延びる部分を備えると加熱要素の組み付けが容易になることが分かっている。特に、電気加熱式エアロゾル発生システムが毛細ウイックを含む場合、加熱要素の毛細ウイックの周りへの組み付けが容易になる。特定の実施形態において、加熱要素と毛細ウイックとの間の接触を改善できる。第１の方向に対角線上に延びる部分が対向する方向に対角線上に延びる部分に湾曲部で接続される場合、可撓性は更に改善できる。
【００３４】
第１の方向に対角線上に延びる部分の数、寸法、及び角度は様々とすることができる。異なる方向に対角線上に延びる部分の数、寸法、及び角度は様々とすることができる。湾曲部の曲率は調整可能である。これは加熱要素の最終的な可撓性に影響をあたえる。
【００３５】
加熱要素の全ての部分は同じ断面形状及び断面積とすることができる。もしくは、加熱要素のいくつかの部分は、加熱要素の他の部分とは異なる断面形状とすることができる。前述のように、これは熱分配を改善できる。
【００３６】
加熱要素の種々の形状が開示されているが、当業者であれば任意の適切な形状を使用できることを理解できるはずである。更に、加熱要素は、各支持要素の間の全域にわたって延びる同じ形状をもつ必要はない。例えば、加熱要素は、第１の形状の加熱要素の第１のセクションと、第２の形状の加熱要素の第２のセクションとを備える。または、別のセクションを含むことができる。前述のように、加熱要素の形状及び他の特性は、エアロゾル生成及び喫煙体験に影響を与える。
【００３７】
少なくとも１つの電気加熱器は、少なくとも１つの支持要素に隣接する少なくとも１つの補強部を更に備えることが好ましい。少なくとも１つの補強部は、加熱要素よりも可撓性が劣る材料で構成される。これにより加熱要素を強化できる。少なくとも１つの補強部は、加熱要素と一体形成できる。また、補強部は、曲げ操作を容易にすることができ、このことは薄い加熱要素では重要である。また、加熱器は一層のバネ作用をもつことができるので、加熱器、特に加熱要素をエアロゾル生成基体に接近した状態に維持できる。補強部は、電気的に正のコネクタと電気的に負のコネクタとの間で加熱要素によって電流経路が確立できる限り、導電性材料を備えてもよく又は備えなくてもよい。補強部での加熱を低減するために、補強部の断面は加熱要素の断面よりも大きくできる。補強部は、支持要素に接続される支柱材料を備えることができる。１つの実施形態において、少なくとも１つの補強部は、電気的に正の支持要素に隣接する補強部を構成できる。１つの実施形態において、少なくとも１つの補強部は、電気的に負の支持要素に隣接する補強部を構成できる。１つの実施形態において、少なくとも１つの補強部は、電気的に正の支持要素に隣接する１つ又はそれ以上の補強部、及び電気的に負の支持要素に隣接する１つ又はそれ以上の補強部を構成する。
【００３８】
好ましくは、加熱要素は、加熱要素の第１の部分及び加熱要素の第２の部分を含み、少なくとも１つの電気加熱器は、加熱要素の第１の部分と加熱要素の第２の部分との間に少なくとも１つの補強部を更に備える。好ましくは、２つの加熱要素部の間の補強部は、どちらの支持要素にも隣接しない。また、補強部は、任意の適切な位置に配置でき、２つの加熱要素部は、同じ寸法である必要はない。加熱要素の第１の部分と加熱要素の第２の部分との間の少なくとも１つの補強部は、加熱要素よりも可撓性が劣る材料で構成される。これは加熱要素を強化できる。少なくとも１つの補強部は加熱要素と一体成形できる。補強部は、電気的に正のコネクタと電気的に負のコネクタとの間で加熱要素によって電流経路が確立できる限り、導電性材料を備えてもよく又は備えなくてもよい。補強部は加熱要素部に接続される支柱材料を備えることができる。毛細ウイックを備える１つの実施形態において、少なくとも１つの補強部は、加熱器を毛細ウイックの周りに組み付ける場合に、実質的に支持要素に対向する補強部を備える。
【００３９】
好ましくは、少なくとも１つの電気加熱器は、少なくとも１つの支持要素に対して実質的に直交して延びる、少なくとも１つの補強支柱を更に備える。補強支柱は、加熱要素の一端に存在できる。１つの実施形態において、少なくとも１つの補強支柱は、電気的に負のコネクタに接続される。少なくとも１つの補強支柱は、電気的に負のコネクタと同じ材料で構成できる。この材料は、加熱要素の材料よりも剛性が高いものとすることができる。１つの実施形態において、少なくとも１つの補強支柱は、電気的に正のコネクタに接続される。少なくとも１つの補強支柱は、電気的に正のコネクタと同じ材料で構成できる。この材料は、加熱要素の材料よりも剛性が高いものとすることができる。
【００４０】
１つの実施形態において、少なくとも１つの補強支柱は、電気的に負のコネクタから該電気的に負のコネクタに対して実質的に直交する方向に延びる補強支柱を備える。１つの実施形態において、少なくとも１つの補強支柱は、電気的に正のコネクタから該電気的に正のコネクタに対して実質的に直交する方向に延びる補強支柱を備える。毛細ウイックを備える場合、補強支柱は、毛細ウイックの周りに少なくとも部分的に延びることが好ましい。補強支柱は、毛細ウイックの実質的に全周にわたって延びることができる。液体貯蔵部を使用する場合、加熱要素が毛細ウイックの周りを延びると、補強支柱は、加熱要素よりも液体貯蔵部に近づくことができる。もしくは、補強支柱は、液体貯蔵部から加熱要素よりも遠くに離れることができる。
【００４１】
少なくとも１つの補強支柱は、電気加熱式エアロゾル発生システムに固定できる。これは追加的な構造的支持をもたらすことができる。例えば、液体貯蔵部を備える場合、１つ又はそれ以上の補強支柱は、液体貯蔵部の溝部に固定できる。
【００４２】
喫煙システムは、電源を更に備えることができる。好ましくは、電源は、ハウジングに収容された電池セルを備える。電源は、リチウムイオンバッテリ、又はリチウムイオンポリマーバッテリ等のその変形例の１つとすることができる。もしくは、電源は、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ、リチウム−マンガンバッテリ、リチウム−コバルトバッテリ、又は燃料電池とすることができる。この場合、好ましくは、電気加熱式喫煙システムでは、喫煙者は動力電池が消耗するまで利用できる。もしくは、電源は、外部充電部で充電できる電気回路を備えることができる。この場合、電気回路を充電すると所定回数の吸煙に適する電力が供給され、その後、電気回路は外部充電部に再接続する必要がある。適切な電気回路の例は、１つ又はそれ以上の蓄電器又は充電可能バッテリである。
【００４３】
喫煙システムは、電気回路を更に備えることができる。１つの実施形態において、電気回路は、ユーザの吸煙を表す空気流を検出するセンサを備える。センサは、電気−機械デバイスとすることができる。もしくは、センサは、機械デバイス、光デバイス、光−機械デバイス、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースのセンサ、及び音響センサの何れかとすることができる。この場合、電気回路は、センサがユーザの吸煙を検出すると、少なくとも１つの加熱器に対して電流パルスを供給するように構成されることが好ましい。電流パルスの時間周期は蒸発が望まれる液体量に応じて設定されることが好ましい。好ましくは、電気回路は目的に合わせてプログラム可能である。もしくは、電気回路は、ユーザが吸煙を開始できる手動操作スイッチを備えることができる。電流パルスの時間周期は蒸発が望まれる液体量に応じて設定されることが好ましい。好ましくは、電気回路は目的に合わせてプログラム可能である。
【００４４】
１つの実施形態において、電気加熱式エアロゾル発生システムは少なくとも１つの空気入口を備える。１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の空気入口とすることができる。好ましくは、１つ以上の空気入口がある場合、空気入口は電気加熱式エアロゾル発生システムの周りで離間される。好ましい実施形態において、電気回路は、ユーザの吸煙を表す空気流を検出するセンサを備え、少なくとも１つの空気入口はセンサ上流にある。
【００４５】
好ましくは、エアロゾル発生システムは、少なくとも１つの加熱器が作動中であることを示す表示器を更に備える。電気回路がユーザの吸煙を表す空気流を検出するセンサを備える実施形態において、表示器は、センサがユーザの吸煙を表す空気流を検出する場合に作動できる。電気回路が手動操作スイッチを備える実施形態において、表示器はスイッチにより作動できる。
【００４６】
電気加熱式エアロゾル発生システムは、少なくとも１つの加熱器を含むアトマイザを更に備えることができる。加熱要素に加えて、アトマイザは、圧電素子等の１つ又はそれ以上の電気機械要素を含むことができる。追加的に又は別の方法として、アトマイザは、静電気、電磁気、又は空気作用を利用する要素を含むこともできる。
【００４７】
好ましくは、エアロゾル発生システムはハウジングを備える。好ましくは、ハウジングは細長い。エアロゾル発生手段が毛細ウイックを含む場合、毛細ウイックの長手方向軸及びハウジングの長手方向軸は、実質的に平行とすることができる。ハウジングは、シェル及びマウスピースを備えることができる。この場合、全ての構成要素はシェル又はマウスピースのいずれかに収容できる。好ましくは、電源及び電気回路はシェル内に収容される。好ましくは、液体貯蔵部を備え、毛細ウイックを備える場合、加熱器及び空気出口は、マウスピース内に収容される。少なくとも１つの空気入口を備える場合、シェル又はマウスピースに設けることができる。１つの実施形態において、ハウジングは、液体貯蔵部、毛細ウイック、及び加熱器を備える取り外し可能な挿入体を含む。この実施形態において、エアロゾル発生システムのこれらの部品は、単一構成要素としてハウジングから取り外すことができる。このことは、例えば、液体貯蔵部の補給又は交換に有用である。
【００４８】
好ましくは、マウスピースは交換可能である。シェル及び別個のマウスピースには多くの利点がある。最初に、交換可能なマウスピースが加熱器を収容する場合、マウスピースを交換する際、全ての要素が液体と接触できる液体貯蔵部及びウイックは交換される。これにより、例えば異なる液体を使用する異なるマウスピース間でのシェル内の相互汚染を阻止できる。また、マウスピースを適切な間隔で交換すると、加熱器が液体で塞がれる可能性が低減する。好ましくは、シェル及びマウスピースは、係合時に解除可能にロックするように構成される。
【００４９】
ハウジングは、任意の適切な材料又は材料の組み合わせで構成できる。適切な材料としては、鉄、プラスチック、又は１つ又はそれ以上のこれらの材料を含む複合材料、又はポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びポリエチレン等の食品又は薬剤用途に適切な熱可塑性物質を挙げることができる。この材料は軽量かつ非脆弱であることが好ましい。
【００５０】
エアロゾル発生システムは携帯できることが好ましい。エアロゾル発生システムは喫煙システムであり、従来の葉巻又は巻きたばこと互換性のあるサイズとすることができる。喫煙システムの全長は約３０ｍｍと約１００ｍｍとの間とすることができる。喫煙システムの外径は、約５ｍｍと約１３ｍｍの間とすることができる。加熱要素はエアロゾル生成基体の周りで曲げられるが、約３ｍｍと約５ｍｍの間の直径を有することができる。加熱要素は、約０．５ｍｍと約１ｍｍの間の断面を有することができる。加熱要素は、約０．１ｍｍと約０．３ｍｍの間の厚さを有することができる。
【００５１】
本発明の第２の態様によれば、複数の細長い支持要素に電気接続される第１の断面の加熱要素を備える加熱器が提供され、支持要素の各々は、第１の断面よりも大きい断面を有し、支持要素の少なくとも１つは、加熱要素と一体形成される。
【００５２】
好ましくは、加熱要素は電流が流れると高温になる。加熱器は電気加熱式喫煙システム用とすることができる。加熱器は、液体を保持する毛細ウイックを有する電気加熱式喫煙システム用の電気加熱器とすることができる。加熱器は、毛細ウイックの少なくとも一部分において液体を加熱してエアロゾルを生成するように構成できる。
【００５３】
本発明の第３の態様において、本発明の第２の態様による加熱器を電気加熱式エアロゾル発生システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器として使用する方法が提供される。
【００５４】
本発明による喫煙システム及び加熱器には多数の利点がある。加熱器は安価で製造が容易である。特に、加熱器は、毛細ウイックを取り囲むように配置される電線コイルを備える従来の加熱器に比べて、非常に単純であり製造が容易である。構成要素の溶着又は接着は必要ない。加熱器は頑強である。更に、加熱要素は電気絶縁材料シートから製造できるので、加熱要素は非常に精密に製造できる。このことは、加熱器構造体の僅かな変化（例えば、毛細ウイックの周りの加熱器の配置及び張力）がエアロゾル生成、特にエアロゾルの粒子サイズに影響を与えるので好都合である。これは喫煙体験に影響を与える。精密製造により、一貫性のある再現性のある喫煙体験が可能になる。更に、エアロゾル生成チャンバのサイズを小型にすると、エアロゾル生成プロセスが良好になり喫煙体験が改善されることが分かっている。しかしながら、小型のエアロゾル生成チャンバにより加熱器の寸法許容範囲が小さくなる。本発明の加熱器は精密に作ることができるので、この許容範囲の問題を解決する。
【００５５】
更に、本発明の１つの態様に関連して説明は本発明の他の態様にも適用できる。本発明は、以下に添付図面を参照して例示的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】液体貯蔵部を備える喫煙システムであるエアロゾル発生システムの１つの実施例を示す。
【図２】本発明による加熱器の第１の実施形態を示す。
【図３】毛細ウイックの周りで適所の図２の加熱器を示す。
【図４】図３のライン４−４に沿った断面図である。
【図５】本発明による加熱器の第２の実施形態を示す。
【図６】本発明による加熱器の第３の実施形態を示す。
【図７】本発明による加熱器の第４の実施形態を示す。
【図８】本発明による加熱器の第５の実施形態を示す。
【図９】本発明による加熱器の第６の実施形態を示す。
【図１０】本発明による加熱器の第７の実施形態を示す。
【図１１】本発明による加熱器の第８の実施形態を示す。
【図１２】毛細ウイックの周りで適所の図１１の加熱器を示す。
【図１３】図１２のライン１３−１３に沿った断面図である。
【図１４】本発明による加熱器の第９の実施形態を示す。
【図１５】毛細ウイックの周りで適所の図１５の加熱器を示す。
【図１６】図１５のライン１６−１６に沿った断面図である。
【図１７】本発明の１つの実施形態による毛細ウイックの周りの加熱器の組み立てステップを示す。
【図１８】本発明の１つの実施形態による毛細ウイックの周りの加熱器の組み立てステップを示す。
【図１９】本発明の１つの実施形態による毛細ウイックの周りの加熱器の組み立てステップを示す。
【図２０】本発明の実施形態による、電流が流れた場合の加熱器の温度分布を示す。
【図２１】本発明の実施形態による、電流が流れた場合の加熱器の温度分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１はエアロゾル発生システムの１つの実施例を示す。図１において、システムは液体貯蔵部を備える喫煙システムである。図１の喫煙システム１００は電気加熱式喫煙システムであり、マウスピース端部１０３及び本体端部１０５を有するハウジング１０１を備える。本体端部において、バッテリ１０７の形態の電源、回路１０９の形態の電気回路、及び吸煙検出システム１１１を備える。マウスピース端部において、液体１１５を収容するカートリッジ１１３の形態の液体貯蔵部、毛細ウイック１１７、及び加熱器１１９を備える。図１において加熱器は概略的に示されていることに留意されたい。毛細ウイック１１７の一端はカートリッジ１１３まで延び、毛細ウイック１１７の他端は加熱器１１９で取り囲まれている。加熱器は接続部１２１を介して電気回路に接続される。また、ハウジング１０１は、マウスピース端部の空気入口１２３、空気出口１２５、及びエアロゾル生成チャンバ１２７を含む。
【００５８】
使用時、以下のように作動する。液体１１５はカートリッジ１１３から毛細管現象によってカートリッジに延びるウイック１１７の一端から加熱器１１９で取り囲まれるウイック１１７の他端まで移送又は運送される。ユーザが空気出口１２５でデバイスを吸引すると、周囲空気は空気入口１２３を通って吸引される。図１に示す構成において、吸煙検出システム１１１は吸煙を検出して加熱器１１９を作動する。バッテリ１０７は、パルスエネルギを加熱器１１９に供給して、加熱器で取り囲まれたウイック１１７の一端を加熱するようになっている。ウイック１１７の一端の液体は加熱器１１９によって気化されて過飽和蒸気を生じる。同時に、気化した液体は、毛細管現象でウイック１１７に沿って移動する別の液体で置換される（これは「ポンプ作用」と呼ばれる場合もある）。発生した過飽和蒸気は、空気入口１２３からの空気流と混合して運ばれる。エアロゾル生成チャンバ１２７において、蒸気は凝縮して吸入可能なエアロゾルを生成するようになっており、エアロゾルは出口１２５に向かって運ばれてユーザの口の中に入る。
【００５９】
図１に示す実施形態において、回路１０９及び吸煙検出システム１１１はプログラム可能であることが好ましい。回路１０９及び吸煙検出システム１１１はデバイスの作動を管理するために使用できる。これは、電気加熱式喫煙システムの物理的設計、特に電気加熱要素と一緒に、エアロゾルの粒子サイズの制御を助長する。
【００６０】
毛細ウイックは、種々の多孔質又は毛細材料で作ることができ、公知の所定の毛細管現象を有することが好ましい。例えば、繊維状又は焼結粉体状のセラミック又はグラファイトベースの材料を挙げることができる。密度、粘性、表面張力、及び蒸気圧等の種々の物理特性の液体に適合するように、種々の気孔率のウイックを使用できる。ウイックは、所要の液体量を加熱要素に供給できるようになっている必要がある。
【００６１】
図１は本発明で使用できるエアロゾル発生システムの１つの実施例を示す。しかしながら、本発明では多くの他の実施例を利用できる。例えば、システムは喫煙システムである必要はない。例えば、ハウジングの周りに円周方向に離間した追加の空気入口を備えることができる。例えば、吸煙検出システムを備える必要はない。その代わりに、システムは、手動操作で作動でき、例えば、ユーザは吸煙を行う際にスイッチをＯＮにする。例えば、ハウジングは、別個のシェル及びマウスピースを備えることができる。例えば、ハウジングの全体形状及びサイズは変更できる。例えば、固体基体等の異なる種類の基体を備えることができる。例えば、液体カートリッジを除外することができ、毛細ウイックは単純に使用前に液体を充填することができる。他の変形例も可能である。
【００６２】
以下に図１に示す実施例に基づいて本発明のいくつかの実施形態を説明する。この場合、図１に示す構成要素は図面を単純化する目的で示されていない。更に、吸煙検出システム１１１及び接続部１２１はこの場合も単純化の目的で示されていない。全ての図面は実際には概略的であることに留意されたい。特に、図示の構成要素は、個々に又は他との対比において縮尺通りではない。
【００６３】
図２は、本発明の加熱器の第１の実施形態を示す。図２の実施形態において、加熱器２０１は、電気的に正の支持要素２０３及び電気的に負の支持要素２０５を備える。また、支持要素は、コネクタブレードと呼ぶことができる。加熱要素２０７はコネクタブレード２０３、２０５の間を延びる。１つ又はそれ以上のブレードは加熱要素と一体に形成される。用語「一体に形成される」は、ブレード及び加熱要素の両者が単一の材料から作られることを呼ぶ。
【００６４】
図２の実施形態において、加熱要素２０７は、１つ又はそれ以上の細長い長手方向部分２０８を備える（換言すると、実質的に加熱器の長軸に沿って又はこれに平行に延びる部分）。長手方向部分２０８は、実質的に細長い支持要素２０３、２０５に平行とすることができる。加熱要素の１つ又はそれ以上の長手方向部分２０８は、加熱要素の１つ又はそれ以上の長手方向部分の先端に配置された、加熱要素の一つおきの横方向部分２１０によって結合される。横方向部分２１０は、加熱要素の先の長手方向部分２０８に接続できる。一方の横方向部分は、一方のコネクタブレード２０３、２０５への１つの長手方向部分に接続する。また、他方の横方向部分は、他方のコネクタブレード２０５、２０３への１つの長手方向部分に接続する。横方向部分は、コネクタブレード２０３、２０５に対して実質的に直交して延びることができる。横方向部分は、長手方向部分に対して実質的に直交して延びることができる。結果として得られた構造体は、矩形波の形状である。
【００６５】
図２の下部はライン３−３に沿った断面図を示す。図２の下部から分かるように、本実施形態において、コネクタブレード又は支持要素２０３、２０５は、単一の材料から加熱要素２０７と一緒に形成される。換言すれば、コネクタブレード又は支持要素２０３、２０５及び加熱要素２０７は一体形成される。材料要素は、加熱要素２０７の領域よりもコネクタブレード２０３、２０５の領域で厚い。
【００６６】
図２において、加熱器の長さ又は高さ方向は２２０で示され、加熱器の幅方向は２２２、厚さ方向は２２４で示される。加熱要素又は支持要素の断面積は、伸長方向に対して直交して測定される。換言すれば、支持要素に関して、断面積は方向２２０に直交して測定され、部分２０８に関して、断面積は方向２２０に直交して測定され、部分２１０に関して、断面積は方向２２２に直交して測定される。
【００６７】
長手方向部分及び横方向部分は、加熱要素の両端に電位差が印加される場合に電流が流れるよう、相互に電気的に結合できる。更に、長手方向部分及び横方向部分は、コネクタブレード又は支持要素に電気的に接続できる。従って、コネクタブレードの両端に電位差が印加されると電流が加熱器を流れることができる。加熱要素の１つ又はそれ以上の長手方向部分は、加熱要素の横方向部分よりも長いものとすることができる（図示のように）。もしくは、加熱要素の１つ又はそれ以上の長手方向部分は、横方向部分よりも短いものとすることができる。
【００６８】
本発明の実施形態は矩形波構造体の加熱要素を有することができ、矩形波構造体の高さは、矩形波構造体の隣接する山部又は谷部の間の距離よりも大きい。図面において、矩形波構造体の高さは隣接する山部又は谷部の間の距離の約５．５倍である。換言すれば、加熱要素の１つ又はそれ以上の長手方向部分の長さは、横方向部分の長さの約５．５倍である。これにより、加熱器のより多くの部分が毛細ウイックと接触して加熱が改善される。もしくは、加熱要素は、矩形波構造体の高さが矩形波構造体の隣接する山部又は谷部の間の距離と等しいか又はそれ以下である矩形波構造体を有することができる。
【００６９】
図３は、毛細ウイック１１７の周りに組み付けられた図２の加熱器２０１を示す。図４は図３のライン４−４に沿った断面図である。図３には毛細ウイック１１７及び加熱器、並びに液体カートリッジ１１３の上部だけが示されている。喫煙システムの残りの構成要素は示されていない。換言すれば、図３は図１のボックスＡの拡大図を示す。
【００７０】
図３及び４から分かるように、コネクタブレード２０３、２０５は液体カートリッジ１１３に固定されるが、デバイスの他の部分に固定することもできる。本実施形態において、コネクタブレードは細長く、各コネクタブレードの長手方向軸は、細長い毛細ウイックの長手方向軸に対して実質的に平行に延びる。本実施形態において、各コネクタブレードは相互に隣接して固定される。本実施形態において、各コネクタブレードは、毛細ウイックの同じ側に固定される。本実施形態において、各コネクタブレードは、接続部（図示せず）を介して電気回路（図示せず）に接続される。
【００７１】
本実施形態において、加熱要素２０７は、実質的に幅広く毛細ウイック１１７の周りを延びる。本実施形態において、加熱要素は、毛細ウイックの露出部の長さの一部に沿って延びる。コネクタブレードを液体カートリッジの上部に固定する場合、細長いコネクタブレードは比較的可撓性のある加熱要素に比べて比較的剛性があるので、加熱要素は毛細ウイックの周りで屈曲される。
【００７２】
図示しない別の実施形態において、加熱要素は、ブレード又は支持要素に対して約９０度だけ回転できる。換言すれば、長手方向部分２０８は、細長いコネクタブレード２０３、２０５に対して実質的に直交できる。この実施形態において、横方向部分はコネクタブレード２０３、２０５に対して実質的に平行とすることができる。横方向部分は、長手方向部分に対して依然として実質的に直交することができる。これは本発明の他の実施形態にも適用できる。この構成には、毛細ウイックと接触する加熱要素の全長が図２、３、及び４に示す実施形態と同じであるが、加熱器が毛細ウイックの周りで屈曲されるか又はその周りで折り曲げられる場合、図２，３，及び４の実施形態よりも加熱要素のより多くの部分が湾曲又は屈曲されるという利点がある。これは、加熱要素の細長い長手方向部分が毛細ウイックの周りで湾曲されるからである。従って、本実施形態の加熱器は、より頑強であり、毛細ウイックの周りに組み付ける際に潰れるか又は変形する可能性が低いであろう。
【００７３】
図２の加熱要素は電気絶縁材料を備える。加熱要素は、好ましくは金属製の所望の形状に成形されて毛細ウイックの周りに巻かれたシート材料を備える。金属シートは、任意の適切なレーザ、化学的又は電気的プロセスで切断できる。切断後、金属シートは毛細ウイックの周りに巻くこと又は巻き付けることができる。金属シートは、任意の適切な形状に切断でき、以下に説明するように熱分配を助長するための異なる断面形状及び断面積の部位を含むことができる。熱分配は、エアロゾル生成、特にエアロゾル粒子のサイズに影響を与える。これはユーザの喫煙体験に影響を与える。
【００７４】
例えばコイルとしてではなく、シート材料を切断して加熱要素を作ると製造を容易にできる。更に、加熱器の形状をより正確に定めることができエアロゾルの粘稠性が改善される。更に、加熱要素をより頑強にできる。また、熱分配を改善でき、加熱要素と毛細ウイックとの間の接触を改善できる。
【００７５】
加熱器は種々の変形例が可能である。コネクタブレードの形状、高さ、及び厚さは様々とすることができる。更に、加熱要素の断面積及び断面形状は変えることができ以下に説明する。毛細ウイックの露出部の長さ及びコネクタブレードの高さに比べて、加熱要素の高さは様々とすることができる。加熱要素は、任意の適切な電気絶縁材料を備えることができる。この材料は、種々の厚さをもつことができる。更に、加熱器は、加熱要素の厚さとは異なる厚さのコネクタブレードをもつことができる。前述のように、このことは図２の下部に示されている。本実施形態において、ブレード又は支持要素及び加熱要素は、加熱器のブレード部が加熱器の加熱要素部よりも厚い材料で形成される。これにはブレード又は支持要素が一様により剛性が高くなるという利点がある。図２の下部に示すように、加熱器を作る材料の断面は、実質的にドッグボーン（ｄｏｇ−ｂｏｎｅ）形状である。他の形状も可能である。ブレードの厚さは加熱要素の中央部の厚さの２倍である。このような加熱器は、化学的に腐食させて作ることができる。この場合、厚さがほぼ一定の金属等のシート材料は、厚さが変化するシート材料又は加熱器を作るために化学薬品で腐食処理又はエッチング処理することができる。この材料は、種々のヤング率、換言すれば弾性をもつことができる。これらの材料特性は、組立体及び結果として得られた構造体に影響を与えることになる。毛細ウイックの周りの加熱器組立体は、図１７，１８、及び１９に関連して以下に説明する。
【００７６】
図５は、本発明による加熱器の第２の実施形態を示す。図５の実施形態において、加熱器５０１は、電気的に正のコネクタブレード５０３及び電気的に負のコネクタブレード５０５を備える。加熱要素５０７はブレード５０３、５０５の間に延びる。図５の実施形態において、加熱要素５０７は、長手方向に延びる加熱要素の部分５０８（換言すれば、コネクタブレード５０３、５０５又は加熱器の長手方向軸に対して実質的に平行に延びる部分）を備え、これは該長手方向の加熱要素の各端部に配置される一つおきの横方向の部分５１０（換言すれば、コネクタブレード５０３、５０５又は該システムの長手方向軸に対して実質的に直交して延びる部分）によって結合される。図２の実施形態と同様に、結果として得られた構造体は、矩形波形状である。幾何学的配置及び隣接する山部と谷部との間の距離に関連する高さを含む特定の矩形波形状は、図２に関連して説明したように様々である。
【００７７】
しかしながら、図５の実施形態において、長手方向に延びる加熱要素の部分５０８は幅広であり、少なくともこの場所のこの部分の断面積が加熱要素の他の部分よりも大きくなっている長手方向に延びる加熱要素の部分５０８は、両側が凸状でレンズ形状になっている。換言すれば、加熱要素の長手方向部分５０８は、加熱要素の長手方向の両端部分よりも中央が幅広である。
【００７８】
この形状変化は、加熱要素がもたらす抵抗加熱、従って毛細ウイックの周りの熱分配に影響を与える。特に、ジュール効果は、所定の電流に関して、発生する熱が抵抗に比例することを意味する。もちろん、抵抗は抵抗器の断面積を含む形状に依存する。このことは、加熱要素の断面形状が熱分配の制御に利用できることを意味する。特に、本発明の発明者は、加熱要素が長さ方向に沿って一定の断面をもつと、加熱要素の中央又は両端にホットスポットが形成される場合があることに気付いている。これにより、特定の場所で毛細ウイックの過熱につながる場合がある。加熱要素の１つ又はそれ以上の部分の断面積を大きくすると、この部分での抵抗が低くなり結果的にジュール熱が低減する。これにより、ホットスポット形成の可能性が低くなり、より均一な熱分配がもたらされる。１つの実施形態において、加熱要素の最大断面積は、加熱要素の最小断面積の約２倍とすることができる。換言すれば、加熱要素の長手方向に延びる部分５０８の中央部分５１１の幅は、加熱要素の長手方向に延びる部分５０８の端部５１２の幅の約２倍である。
【００７９】
前述の実施形態と同様に、少なくとも１つのブレードは加熱要素と一体形成されている。換言すれば、ブレード及び加熱要素は単一の材料で作ることができる。
【００８０】
図５の加熱器は、図３及び４と同様の方法で毛細ウイックの周りに組み付けることができ、ここでは説明を省く。図５の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は、図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。毛細ウイックの周りの加熱器の組立体は、図１７、１８、及び１９に関連して以下に説明する。
【００８１】
図６は、本発明による加熱器の第３の実施形態を示す。図６の実施形態において、加熱器６０１は、電気的に正のコネクタブレード６０３及び電気的に負のコネクタブレード６０５を備える。加熱要素６０７はブレード６０３、６０５の間を延びる。一方の又は両方のブレードは加熱要素と一体形成される。図６の実施形態において、加熱要素６０７は、長手方向に延びる加熱要素の部分６０８（換言すれば、コネクタブレード６０３、６０５又は加熱器の長手方向軸に対して実質的に平行に延びる部分）を備える。加熱要素の長手方向部分は、該長手方向の加熱要素の各端部に配置される一つおきの横方向部分６１０によって結合される。横方向部分は、加熱要素の長手方向部分に対して実質的に直交して延びることができる。図６において、横方向部分６１０は半円部分を備える。図６において、半円部分は、加熱要素の長手方向部分６０８の中央部６１１の向こう側に向かう湾曲面を有するが、これは必須ではない。前述の実施形態と同様に、加熱要素の構造体は、実質的に矩形波構造である。幾何学的配置及び隣接する山部と谷部との間の距離に関連する高さを含む特定の矩形波形状は、図２に関連して説明したように様々である。
【００８２】
図５に示す実施形態と同様に、形状変化は加熱要素がもたらす抵抗加熱、従って毛細ウイックの周りの熱分配に影響を与える。特に、加熱要素の１つ又はそれ以上の部分の断面積を大きくすると、この部分での抵抗が低くなり結果的にジュール熱が低減する。これにより、ホットスポット形成の可能性が低くなり、より均一な熱分配がもたらされる。１つの実施形態において、加熱要素の最大断面積は、加熱要素の最小断面積の約２倍とすることができる。
【００８３】
図６の加熱器は、図３及び４と同様の方法で毛細ウイックの周りに組み付けることができる。組立体の特徴は図３及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。図６の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は、図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。毛細ウイックの周りの加熱器の組立体は、図１７、１８、及び１９に関連して以下に説明する。
【００８４】
図７は、本発明による加熱器の第４の実施形態を示す。図７の実施形態において、加熱器７０１は、電気的に正のコネクタブレード７０３及び電気的に負のコネクタブレード７０５を備える。加熱要素７０７はブレード７０３、７０５の間を延びる。図７の実施形態において、加熱要素７０７は、三角波形状である。換言すれば、加熱要素７０７は、ブレード７０５からブレード７０３に向かって第１の方向に対角線上に延びる細長い部分７０８、及びブレード７０５からブレード７０３に向かって第２の方向に対角線上に延びる細長い部分７１０を備える。部分７０８及び部分７１０は、交互に連結されて実質的に三角波形状を形成する。特に、加熱要素７０７は、コネクタブレードに対して実質的に平行な部分、又はコネクタブレードに対して実質的に直交する部分を含んでいない。加熱要素の全ての部分はコネクタブレードに対して角度が付いている。
【００８５】
図７に示す実施形態において、細長い部分７０８、７１０とコネクタブレード７０３、７０５との間の角度は約１５度である。更に、加熱要素の細長い部分７０８、７１０の間の角度は約３０度である（図７においてこれらの角度は正確に示されていないことに留意されたい）。これらの角度は、ブレードと細長い部分との間の角度が例えば８０度といった大きい場合よりも細長い部分７０８、７１０のより多くの部分がウイックに接触するという利点をもたらす。本実施形態において、三角波形状は、三角波の山部又は谷部の間の距離の約２倍である山部から谷部までの距離を有する。
【００８６】
図７の加熱器は、図３及び４と同様の方法で毛細ウイックの周りに組み付けることができる。組立体の特徴は図３及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。毛細ウイックの周りの熱分配を調節することの他に、加熱要素の三角形状により、デバイスを組み立てた際に加熱要素７０７と毛細ウイック１１７との間の良好な接触がもたらされる。特に、発明者は、加熱要素の三角形状は他の形状の加熱要素よりも剛性が低いので、ウイックの周りに巻き付けるのが容易になることを見出した。組立体は図１７、１８、及び１９に関連して詳細に説明する。
【００８７】
図７の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は、図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。更に、図７の実施形態に関し、対角線上に延びる細長い部分は、任意の適切な角度で延びることができる。細長い部分７０８は、細長い部分７１０と反対ではあるが同じ角度で延びる必要はない。
【００８８】
図８は、本発明による加熱器の第５の実施形態を示す。図８の実施形態において、加熱器８０１は、電気的に正のコネクタブレード８０３及び電気的に負のコネクタブレード８０５を備える。加熱要素８０７はブレード８０３、８０５の間を延びる。図８の実施形態において、加熱要素８０７は、図７の実施形態と同様の実質的に三角波形状である。
【００８９】
図８に示す実施形態において、細長い部分とコネクタブレードとの間の角度は約１５度である。更に、加熱要素の細長い部分８０８、８１０の間の角度は約３０度である（同様に、図８においてこれらの角度は正確に示されていないことに留意されたい）。これらの角度は、ブレードと細長い部分との間の角度が例えば８０度といった大きい場合よりも細長い部分のより多くの部分がウイックに接触するという利点をもたらす。本実施形態において、三角波形状は、三角波の山部又は谷部の間の距離の約２倍である山部から谷部までの距離を有する。
【００９０】
しかしながら、図８の実施形態において、三角波の山部及び谷部は図７に示す実施形態のように尖っていない。その代わりに、山部及び谷部は湾曲した又は丸くなった山部及び谷部である。換言すれば、加熱要素８０７は実質的に正弦波形状である。加熱要素は、図７の加熱要素と同じ形状であるが、対角線上に延びる部分は湾曲部で接続される。特に、図７の実施形態と同じように、加熱要素８０７はコネクタブレードに対して実質的に平行な又はコネクタブレードに対して実質的に直交する大きな部分を含まない。湾曲部以外では、加熱要素の全ての部分はコネクタブレードに対して角度が付いている。
【００９１】
図８の加熱器は、図３及び４と同様の方法で毛細ウイックの周りに組み付けることができる。組立体の特徴は図３及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。毛細ウイックの周りの熱分配を調節することの他に、加熱要素の三角形状により、デバイスを組み立てた際に加熱要素８０７と毛細ウイック１１７との間の良好な接触がもたらされる。特に、発明者は、加熱要素の三角形状は他の形状の加熱要素よりも剛性が低いので、ウイックの周りに巻き付けるのが容易になることを見出した。組立体は図１７、１８、及び１９に関連して詳細に説明する。
【００９２】
図８の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は、図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。更に、図８の実施形態に関し、対角線上に延びる細長い部分は、任意の適切な角度で延びることができる。加熱要素は厳密な正弦波形状である必要はないが、任意の適切な湾曲形状を有することができる。
【００９３】
図９は、本発明による加熱器の第６の実施形態を示す。図９の実施形態において、加熱器９０１は、電気的に正のコネクタブレード９０３及び電気的に負のコネクタブレード９０５を備える。加熱要素９０７はブレード９０３、９０５の間を延びる。１つ又はそれ以上のブレードは加熱要素と一体形成される。図９の実施形態において、加熱要素９０７は、長手方向に延びる加熱要素の部分９０８（換言すれば、加熱器の長手方向軸に実質的に沿って、又は実質的に平行に延びる部分）を備える。長手方向部分９０８は、コネクタブレード９０３、９０５に対して実質的に平行とすることができる。加熱要素の長手方向部分は、加熱要素の長手方向部分の各端部に配置される一つおきの横方向部分９１０によって結合される。横方向部分は、加熱要素の別の長手方向部分に結合又は接続できる。一方の横方向部分は、一方のコネクタブレードへの１つの長手方向部分に接続する。他方の横方向部分は、他方のコネクタブレードへの１つの長手方向部分に接続する。横方向部分は、コネクタブレード９０３、９０５に対して実質的に直交して延びることができる。図２、５、及び６の実施形態と同様に、結果として得られた構造体は矩形波形状である。幾何学的配置及び隣接する山部と谷部との間の距離に関連する高さを含む特定の矩形波形状は、図２に関連して説明したように様々である。
【００９４】
しかしながら、図９の実施形態において、加熱器は、コネクタブレード９０３及び９０５に隣接する２つの補強部９０９を更に含む。各補強部９０９は、コネクタブレードを加熱要素の最も近い長手方向に延びる部分９０８に接続する複数の支柱９１１を備える。１つ又はそれ以上の支柱９１１は、加熱要素の長手方向部分に対して実質的に直交することができる。１つ又はそれ以上の支柱９１１は、１つ又はそれ以上のコネクタブレード９０３、９０５に対して実質的に直交することができる。支柱は、最も近い加熱要素の長手方向部分の略中間に配置できる。別の支柱は、加熱要素の長手方向部分の先端部の一方又は両方に配置できる。１つ又はそれ以上のコネクタブレードは補強部９０９を備えることができる。
【００９５】
補強部９０９が導電性をもつ場合、各コネクタブレードから加熱要素９０７の最も近い長手方向に延びる部分９０８への複数の電気接続経路をもたらす。しかしながら、この部分の抵抗は加熱要素の短い横方向部分９１３の抵抗よりも大きいので、電流の大部分は補強部に沿って流れない。従って、補強部９０９は残りの加熱器のようには高温にならない。一方で、補強部が導電性でない場合、唯一の電気接続経路だけが提供される。
【００９６】
補強部９０９は、加熱要素９０７よりも剛性の高いがコネクタブレード９０３、９０５よりは可撓性のある材料で作ることができる。補強部９０９は、加熱器の残りの部分と同じ材料で作ることが好ましい。好ましくは、１つ又はそれ以上の補強部は加熱要素と一体形成することができる。補強部を更に強化するために、補強部の断面寸法は加熱要素の断面寸法よりも大きくすることができる。
【００９７】
図示しない別の実施形態において、補強部は、加熱要素又はコネクタブレードと同じ材料であることが好ましい、シート材料を含むことができる。この場合、補強部は、コネクタブレード及びコネクタブレードに最も近い加熱要素の長手方向部分を実質的に矩形又は正方形のシート材料を用いて結合する。図９を参照すると、これは最上又は最下の支柱９１１から中央支柱９１１まで延びるシート材料、又は横方向部分９１３から中央支柱９１１まで延びるシート材料、又は両方のシート材料を備える。また、この充填補強部は、加熱要素と一体形成できる。
【００９８】
図９の加熱器は、図３及び４と同じ方法で毛細ウイックの周りに組み付けられる。組立体の特徴は図３及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。補強部９０９の剛性に応じて、この部分は、加熱要素９０７と同じ又はそれ以下の大きさだけ撓むことができる。補強部は加熱器の構造体を強化する。また、補強部は、デバイス組み立て時に、加熱要素及び毛細ウイックの良好な接触を可能にし、加熱要素は毛細ウイックの周りで密着することができる。これは、図３及び４に示す、加熱器が実質的に管形状に巻き付けられる場合のバネ作用に起因する。巻き付けられた金属により加熱要素は毛細ウイックに良好に接触できる。組立体は図１７、１８、及び１９に関連して詳細に説明する。
【００９９】
図９の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。更に、補強部の形状及び寸法は様々とすることができる。例えば、補強部は、例えば、個々の支柱ではなくフラッグ又はフランジとしてコネクタブレードから延びる固体材料部を備えることができる。唯一の補強部を設けることができる。または、１つ以上の補強部を各コネクタブレードに隣接して設けることができる。補強部は、任意の適切な材料とすることができる。加熱器構造体を強化するために、材料は、加熱要素の材料よりも剛性が高いことが好ましい。補強部は、同じ構造である必要はなく、又は同じ材料で作られる必要はない。しかしながら、補強部は加熱器の残りの部分と同じ材料で作られることが好ましい。好ましくは、１つ又はそれ以上の補強部は加熱要素と一体成形される。
【０１００】
図９の実施形態による補強部は、図２、５、６、７、及び８に示す形状を含む任意の他の適切な加熱要素の形状を備えることができる。
【０１０１】
図１０は、本発明による加熱器の第７の実施形態を示す。図１０の実施形態において、加熱器１００１は、電気的に正のコネクタブレード１００３及び電気的に負のコネクタブレード１００５を備える。加熱要素１００７はブレード１００３、１００５の間を延びる。１つ又はそれ以上のブレードは加熱要素と一体形成される。図１０の実施形態において、加熱要素１００７は、長手方向に延びる加熱要素の部分１００８（換言すれば、加熱器の長手方向軸に実質的に沿って、又は実質的に平行に延びる部分）を備える。加熱要素の長手方向部分１００８は、加熱要素の長手方向部分の各端部に配置される一つおきの横方向部分１０１０によって結合される。横方向部分は、コネクタブレード１００３、１００５に対して実質的に直交して延びることができる。図２、５、６、及び９の実施形態と同様に、結果として得られた構造体は矩形波形状である。幾何学的配置及び隣接する山部と谷部との間の距離に関連する高さを含む特定の矩形波形状の図２に関連して説明したように様々である。
【０１０２】
図９の実施形態と同様に、加熱器は、コネクタブレード１００３及び１００５に隣接する２つの補強部１００９を更に含む。これら補強部１００９の特性は、図９の補強部９０９と同じであり、ここでは説明を省く。
【０１０３】
加熱器１００１は、２つのコネクタブレードの間で加熱要素の中央に追加の補強部１０１５を更に備える。本実施形態において、補強部１０１５は、構造的には補強部１００９に非常に近い。例えば、補強部１０１５は、隣接の長手方向に延びる部分１００８に接続する複数の支柱を備えることができる。補強部１０１５が導電性をもつ場合、２つの隣接する垂直方向に延びる部分１００８の間に複数の電気接続経路がもたらされる。しかしながら、長さに起因してこの部分の抵抗が加熱要素の短い横方向部分１０１７の抵抗よりも大きいので、大部分の電流は補強部１０１５に沿って流れない。従って、補強部１０１５は残りの加熱器のようには高温にならない。補強部１０１５が導電性でない場合、唯一の電気接続経路だけが提供される。必要であれば１つ以上の中央１０１５の補強部を設けることができる。
【０１０４】
補強部１００９、１０１５は、加熱要素１００７よりも剛性の高いがコネクタブレード１００３、１００５よりは可撓性のある材料で作ることができる。しかしながら、補強部１００９、１０１５は、加熱器の残りの部分と同じ材料で作ることが好ましい。好ましくは、１つ又はそれ以上の補強部は加熱要素と一体形成することができる。補強部を更に強化するために、補強部の断面寸法は加熱要素の断面寸法よりも大きくすることができる。
【０１０５】
図９を参照して説明したように、別の方法として１つ又はそれ以上の補強部は、シート材料を備えることができる。
【０１０６】
図１０の加熱器は、図３及び４と同じ方法で毛細ウイックの周りに組み付けられる。組立体の特徴は図３及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。補強部１００９、１０１５の剛性に応じて、この部分は、加熱要素１００７と同じ又はそれ以下の大きさだけ撓むことができる。補強部は加熱器の構造体を強化する。また、補強部は、デバイス組み立て時に、加熱要素及び毛細ウイックの良好な接触を可能にし、加熱要素は毛細ウイックの周りで密着することができる。これは、前述の巻き付けられた金属シートのバネ作用に起因する。組立体は図１７、１８、及び１９に関連して詳細に説明する。
【０１０７】
図１０の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。
【０１０８】
更に、図９に関連して説明したように、補強部の形状、寸法、構造、及び材料は様々とすることができる。加熱要素の補強部は、コネクタブレードに隣接する１つ又はそれ以上の補強部と一緒に又は別々に設けることができる。
【０１０９】
図１０の実施形態の補強部は、図２、５、６、７、及び８に示す形状を含む、任意の他の適切な加熱要素の形状で提供できる。
【０１１０】
図１１は、本発明による加熱器の第８の実施形態を示す。図１１の実施形態において、加熱器１１０１は、電気的に正のコネクタブレード１１０３及び電気的に負のコネクタブレード１１０５を備える。加熱要素１１０７はブレード１１０３、１１０５の間を延びる。１つ又はそれ以上のブレードは加熱要素と一体形成される。図１１の実施形態において、加熱要素１１０７は、長手方向に延びる加熱要素の部分（換言すれば、加熱器の長手方向軸に実質的に沿って、又は実質的に平行に延びる部分）を備える。長手方向部分は、細長いコネクタブレード１１０３、１１０５に対して平行とすることができる。加熱要素の長手方向部分は、加熱要素の長手方向部分の各端部に配置される一つおきの横方向部分よって結合される。横方向部分は、コネクタブレード１１０３、１１０５に対して実質的に直交して延びることができる。結果として得られた構造体は矩形波形状である。幾何学的配置及び隣接する山部と谷部との間の距離に関連する高さを含む特定の矩形波形状は、図２に関連して説明したように様々である。
【０１１１】
図１１の実施形態において、加熱器は、下側補強支柱１１１３及び上側補強支柱１１１５を更に含む。本実施形態において、下側補強支柱１１１３は、正のコネクタブレード１１０３の延長部である。下側補強支柱１１１３は、加熱要素１１０７よりも低い正のコネクタブレード１１０３上の高さにおいて正のコネクタブレード１１０３から直交方向に延びる。換言すれば、加熱器を毛細ウイックの周りに組み付けると、下側補強支柱１１１３は、加熱器１１０７よりも液体カートリッジ１１３に接近することになる。下側補強支柱１１１３は、負のコネクタブレード１１０５に向けて延びるが、接触はしない。同様に、上側補強支柱１１１５は負のコネクタブレード１１０５の延長部である。上側補強支柱１１１５は、加熱要素１１０７よりも高い負のコネクタブレード１１０５上の高さにおいて負のコネクタブレード１１０５から直交方向に延びる。換言すれば、加熱器を毛細ウイックの周りに組み付けると、上側補強支柱１１１５は、液体カートリッジ１１３から加熱器１１０７よりも遠くに離れることになる。上側補強支柱１１１５は正のコネクタブレード１１０３に向かって延びるが、接触はしない。もしくは、負のコネクタブレードは、下側補強支柱に接続できる。もしくは、正のコネクタブレードは、上側補強支柱に接続できる。更に、上側及び下側補強支柱は一方だけを備える必要がある。
【０１１２】
好ましくは、下側補強支柱は、これが接合される図１１の正のコネクタブレード１１０３であるコネクタブレードと同じ材料でできている。同様に、上側補強支柱は、これが接合される図１１の負のコネクタブレード１１０５であるコネクタブレードと同じ材料でできている。好ましくは、下側支柱又は上側支柱又はこれら両方は加熱要素と一体形成される。
【０１１３】
図１２は、毛細ウイック１１７の周りに組み付けられた図１１の加熱器１１０１を示す。図１３は、図１２のライン１３−１３に沿った断面図である。図１２は、毛細ウイック１１７及び加熱器、並びに液体カートリッジ１１３の上部のみを示す。喫煙システムの残りの構成要素は示されていない。換言すれば、図１２は図１のボックスＡの拡大図である。図１２及び１３は、図３及び４と同様であり、図３及び４に説明される組立体の特徴部はここでは省略されている。図１２及び１３を参照すると、下側補強支柱１１１３は、実質的に毛細ウイック１１７の全周にわたって延びる。下側補強支柱１１１３は、加熱要素１１０７よりも液体カートリッジ１１３に接近している。上側補強支柱１１１５は、実質的に毛細ウイック１１７の全周にわたって延びる。上側補強支柱１１１５は、液体カートリッジ１１３から加熱要素１１０７よりも遠くに離れている。
【０１１４】
補強支柱１１１３、１１１５は加熱器の構造体を強化する。補強支柱１１１３、１１１５は、加熱要素１１０７の材料よりも剛性の高いコネクタブレード１１０３、１１０５と同じ材料から構成されことが好ましい。また、補強支柱により加熱要素及び毛細ウイックの接触が良好になり、デバイスを取り付けると、加熱要素は毛細ウイックの周りに密着できる。組立体は図１７、１８、及び１９に関連して説明する。更に、デバイスを取り付けると、補強支柱１１１３、１１１５は毛細ウイック１１７の支持部をもたらす。加熱器が比較的可撓性のある材料だけで構成される場合、毛細ウイックは外向きに上端に向かってずれる傾向がある。比較的剛性のある上側及び下側補強支柱はこの可能性を低減する。
【０１１５】
図１１、１２，及び１３の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。更に、上側及び下側補強支柱の形状及び寸法は様々とすることができる。補強支柱は任意の適切な材料で構成できる。上側及び下側補強支柱は一方だけを備える必要がある。また、図９及び１０に示す補強部は、上側及び下側補強支柱と一緒に設けることができる。
【０１１６】
図１１、１２、及び１３の実施形態の補強支柱は、図２、５、６、７、及び８に示す形状を含む、任意の他の適切な加熱要素形状で提供できる。
【０１１７】
図１４は、本発明による加熱器の第９の実施形態を示す。図１４の実施形態において、加熱器１４０１は、電気的に正のコネクタブレード１４０３及び電気的に負のコネクタブレード１４０５を備える。加熱要素１４０７はブレード１４０３、１４０５の間を延びる。１つ又はそれ以上のブレードは加熱要素と一体形成される。図１４の実施形態において、加熱要素１４０７は、長手方向に延びる加熱要素の部分（換言すれば、加熱器の長手方向軸に実質的に沿って、又は実質的に平行に延びる部分）を備える。長手方向部分は、細長いコネクタブレード１４０３、１４０５に対して平行とすることができる。加熱要素の長手方向部分は、加熱要素の長手方向部分の各端部に配置される一つおきの横方向部分よって結合される。横方向部分は、コネクタブレード１４０３、１４０５に対して実質的に直交して延びることができる。結果として得られた構造体は矩形波形状である。幾何学的配置及び隣接する山部と谷部との間の距離に関連する高さを含む特定の矩形波形状は、図２に関連して説明したように様々である。
【０１１８】
図１４の実施形態において、加熱器は、図９と同様のコネクタブレード１４０３及び１４０５に隣接する２つの補強部１４０９を更に含む。補強部１４０９の特性は図９の補強部９０９と同じであり、ここでは説明を省く。
【０１１９】
図１４の実施形態において、加熱器は、２つの上側補強支柱１４０８及び１４１０、及び２つの下側補強支柱１４１４及び１４１６を更に含む。本実施形態において、下側補強支柱１４１４は、正のコネクタブレード１４０３の延長部である。下側補強支柱１４１４は、加熱要素１４０７よりも低い正のコネクタブレード１４０３上の高さにおいて正のコネクタブレード１４０３から直交方向に延びる。同様に、下側補強支柱１４１６は、負のコネクタブレード１４０５の延長部である。下側補強支柱１４１６は、加熱要素１４０７よりも低い負のコネクタブレード１４０５上の高さにおいて負のコネクタブレード１４０５から直交方向に延びる。換言すれば、加熱器を毛細ウイックの周りに組み付けると、下側補強支柱１４１４、１４１６は、加熱要素１４０７よりも液体カートリッジ１１３に接近することになる。また、これらは互いにほぼ同じ高さとすることができる。下側補強支柱１４１４、１４１６は、互いに向かって延びるが、接触はしない。
【０１２０】
同様に、上側補強支柱１４０８は正のコネクタブレード１４０３の延長部である。下側補強支柱１４１６は、加熱要素１４０７よりも高い正のコネクタブレード１４０３上の高さにおいて正のコネクタブレード１４０３から直交方向に延びる。同様に、側補強支柱１４１０は負のコネクタブレード１４０５の延長部である。上側補強支柱１４１０は、加熱要素１４０７よりも高い負のコネクタブレード１４０５上の高さにおいて負のコネクタブレード１４０５から直交方向に延びる。換言すれば、加熱器を毛細ウイックの周りに組み付けると、上側補強支柱１４０８、１４１０は、液体カートリッジ１１３から加熱要素１４０７よりも遠くに離れることになる。また、これらは互いにほぼ同じ高さとすることができる。上側補強支柱１４０８、１４１０は、互いに向かって延びるが、接触はしない。
【０１２１】
２つの下側補強支柱は同じ高さである必要はない。２つの上側補強支柱は同じ高さである必要はない。更に、上側及び下側補強支柱は一方だけを備える必要がある。好ましくは、下側補強支柱は、これが取り付けられるコネクタブレードと同じ材料で作ることができる。同様に、上側補強支柱は、これが取り付けられるコネクタブレードと同じ材料で作ることができる。好ましくは、下側支柱の一方又は両方、又は上側支柱の一方又は両方、又はこれら両方は、加熱要素と一体形成できる。
【０１２２】
図１５は、毛細ウイック１１７の周りに組み付けられた図１４の加熱器１４０１を示す。図１６は、図１５のライン１６−１６に沿った断面図である。図１５は、毛細ウイック１１７及び加熱器、並びに液体カートリッジ１１３の上部のみを示す。喫煙システムの残りの構成要素は示されていない。換言すれば、図１５は図１のボックスＡの拡大図である。図１５の液体カートリッジ１１３は、毛細ウイック１１７の上端に上部１１４を備える。上部１１４は、液体カートリッジ１１３の一部の延長部とすることができる。換言すれば、これらは同じ材料要素で形成できる。
【０１２３】
図１５及び１６は、図３及び４と同様であり、図３及び４に説明される組立体の特徴部はここでは省略されている。図１５及び１６から分かるように、コネクタブレード１４０３、１４０５は、液体カートリッジ１１３の上端及び液体カートリッジの上部１１４の下端に固定される。しかしながら、これらはデバイスの他の部位に、液体カートリッジ１１３及び上部１１４の一方だけに又は固定できる。更に、下側補強支柱１４１４、１４１６は、実質的に毛細ウイック１１７の全周にわたって延びることができる。本実施形態において、下側補強支柱１４１４、１４１６は、液体カートリッジ１１３の略円形溝（図示せず）に固定される。上側補強支柱１４０８、１４１０は、実質的に毛細ウイック１１７の全周にわたって延びる。本実施形態において、上側補強支柱１４０８、１４１０は、液体カートリッジの上部１１４の略円形溝（図示せず）に固定される。
【０１２４】
補強支柱１４０８、１４１０、１４１４、１４１６は加熱器の構造体を強化する。補強支柱１４０８、１４１０、１４１４、１４１６は、加熱要素１４０７の材料よりも剛性の高いコネクタブレード１４０３、１４０５と同じ材料から構成されことが好ましい。更に、補強支柱１４１４、１４１６を液体カートリッジ１１３の溝に固定すると、追加的な構造的完全性がもたらされる。更に、補強支柱１４０８、１４１０を液体カートリッジの上部１１４の溝に固定すると、追加的な構造的完全性がもたらされる。１つ又はそれ以上の補強支柱を加熱要素と一体成形できる。
【０１２５】
また、補強支柱により加熱要素及び毛細ウイックの接触が良好になり、デバイスを取り付けると加熱要素は毛細ウイックの周りに密着できる。このことは図１７、１８、及び１９に関連して詳細に説明する。更に、デバイスを取り付けると、補強支柱は、特に液体カートリッジの上部１１４、及び液体カートリッジ１１３及び液体カートリッジの上部１１４の溝部と一緒になって毛細ウイック１１７の支持部をもたらす。加熱器が比較的可撓性のある材料だけで構成される場合、毛細ウイックは外向きに上端に向かってずれる傾向がある。比較的剛性のある上側及び下側補強支柱はこの可能性を低減する。
【０１２６】
図１４、１５、及び１６の加熱要素は電気絶縁材料を備え、加熱器及び加熱要素の種々の特性は図２、３、及び４に関連して説明されており、ここでは説明を省く。更に、上側及び下側補強支柱の形状及び寸法は様々とすることができる。例えば、２つの下側補強支柱は、同じ長さ又は形状である必要はない。例えば、２つの上側補強支柱は、同じ長さ又は形状である必要はない。補強支柱は、任意の適切な材料で構成できる。上側及び下側補強支柱の一方だけを備える必要がある。また、図９及び１０に示す補強部は、上側及び下側補強支柱と一緒に設けることができる。補強支柱は溝部によって液体カートリッジに固定する必要はないが、これは構造的完全性を高める。必要であれば、溝部の形状は、加熱要素を毛細ウイックの周りの形状に曲げるために利用できる。
【０１２７】
図１４、１５、１６の実施形態の補強支柱は、図２、５、６、７、及び８に示す形状を含む、任意の他の適切な加熱要素形状で提供できる。
【０１２８】
多くの異なる実施形態が説明されていること、及び１つの実施形態に関連して説明される特徴部は他の実施形態に適用できることに留意されたい。
【０１２９】
図１７、１８、及び１９は、本発明の１つの実施形態による、毛細ウイックの周りに加熱器を組み付けるステップを示す。加熱器は、図２から１６に示す形態とすることができる。
【０１３０】
図１７を参照すると、最初に、加熱要素１７０７は、好ましくは曲げツールを使用して、コネクタブレード１７０３、１７０５を互いに向かって持ってくることで湾曲される。この場合、曲げツールは、加熱器を実質的に丸い断面の円筒形状に形成する。加熱器が形成されると、ウイック１１７は、図１８及び１９に示すように加熱器の中に挿入できる。曲げられた金属のバネ効果により、加熱器はウイック上に良好に接触する。曲げられた加熱器の直径は、良好な接触を得るためにウイックの直径よりも僅か小さくできる。例えば、曲げられた加熱器の直径は約１．９ｍｍ、ウイックの直径は約２．０ｍｍとすることができる。
【０１３１】
このように、加熱要素の弾性により、曲げられた加熱器を図１８に示す矢印の方向に引っ張る場合、加熱器は確実にウイックに向かって内側に復元するように付勢される。図１８を参照すると、加熱要素は、矢印に示すように開いた加熱要素をウイック１１７の方に移動することで毛細ウイック１１７の周りに固定される。次に、加熱要素は解放され、図１９に示すように、ブレード１７０３、１７０５は毛細ウイックの一面に固定され、加熱要素が毛細ウイックの周りに接近して配置される。
【０１３２】
前述のように、加熱要素は加熱要素として使用する材料シートの厚さ、シートの切断形状、及びシートの弾性（ヤング率）に影響される特定の弾性をもつ。特に、三角形状及び正弦波形状の加熱要素は、組立体に特に適することが分かっている。更に、加熱器が補強部を含む場合、このことも加熱器の全体的な弾性に影響を与えるであろう。コネクタブレードを固定する場合、この弾性によって毛細ウイックの周りに確実に密着する。これにより熱分配、従ってエアロゾル形成が均一になる。
【０１３３】
図２０及び２１は、本発明の実施形態における、２つの加熱器の温度分布を示す。
図２０の加熱器は、加熱要素の横方向部分が半円アーチを形成する以外は図９の実施形態と同じである。また、図２０に示す加熱器は、図１１の実施形態と同様の上側補強支柱及び下側補強支柱を含む。しかしながら、上側支柱及び下側支柱の両方は随意的であり、一方及び両方の補強支柱を含むことができ、又は補強支柱を含まないことも可能である。
【０１３４】
図２０の右側の温度目盛は均等目盛りであり、目盛の暗い部分は目盛の白っぽい部分よりも冷たい。加熱器の最も高温（最も白っぽい）部分は、加熱器の最も低温（最も暗い）部分よりも約５倍だけ高温であることが分かる。加熱器の大部分は、加熱器の加熱要素で発熱する。補強部、上側補強支柱及び下側補強支柱、並びにコネクタブレードの全ては、加熱器の加熱要素部よりも低温である。
【０１３５】
図２１の加熱器は、各コネクタブレードから実質的に等距離にある加熱器の部位である、加熱器の中央に補強部を備える以外は図２０の実施形態と同じである。補強部は一端に半円部を備える実質的に矩形形状である。図２１の右側の温度目盛は均等目盛であり、目盛の暗い部分は目盛の白っぽい部分よりも冷たい。加熱器の最も高温（最も白っぽい）部分は、加熱器の最も低温（最も暗い）部分よりも約５倍だけ高温であることが分かる。加熱器の大部分は、加熱器の加熱要素で発熱する。補強部、上側補強支柱及び下側補強支柱、並びにコネクタブレードの全ては、加熱器の加熱要素部よりも低温である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【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】
エアロゾル生成基体を収容するための電気加熱式エアロゾル発生システムであって、該システムは、エアロゾル生成基体を加熱してエアロゾルを形成するための少なくとも１つの電気加熱器を備え、前記加熱器は、複数の細長い支持要素に電気的に接続される第１の断面の加熱要素を備え、前記支持要素の各々は、前記第１の断面よりも大きな断面を有し、前記支持要素の少なくとも１つは、前記加熱要素と一体形成され、前記システムは、液体を貯蔵するための液体貯蔵部及び該液体貯蔵部と連通する毛細ウイックを更に備える、電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記支持要素の各々は、電気的に正のコネクタ又は電気的に負のコネクタを更に備える、請求項１に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記加熱要素は、前記支持要素の間を延びる可撓性加熱要素を備える、請求項１又は２に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記加熱要素は、電気絶縁材料シートを備える、請求項１から３のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記加熱要素は、前記支持要素に対して実質的に平行に延びる部分、及び前記支持要素に対して実質的に直交して延びる部分を備え、前記支持要素に対して実質的に直交して延びる部分は、前記支持要素に対して実質的に平行に延びる部分の一つおきの端部において、前記支持要素に対して実質的に平行に延びる部分に結合する、請求項１から４のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記支持要素に対して実質的に平行に延びる加熱要素の部分は、前記加熱要素の他の部分の最大断面よりも大きい最大断面を有する、請求項５に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記支持要素に対して実質的に平行に延びる加熱要素の部分は、実質的に半円形状を有する、請求項５又は６に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項８】
前記加熱要素は、一方の支持要素と他方の支持要素の間で第１の方向に対角線上に延びる部分、及び一方の支持要素と他方の支持要素との間で前記第１の方向とは異なる第２の方向に対角線上に延びる部分を備える、請求項１から７のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項９】
前記第１の方向に対角線上に延びる部分は、湾曲部によって前記第２の方向に対角線上に延びる部分に接続される、請求項８に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの電気加熱器は、前記支持要素の少なくとも１つに隣接する少なくとも１つの補強部を更に備える、請求項１から９のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１１】
前記加熱要素は、加熱要素の第１の部分及び加熱要素の第２の部分を含み、前記少なくとも１つの電気加熱器は、前記加熱要素の第１の部分と前記加熱要素の第２の部分との間に、少なくとも１つの補強部を更に備える、請求項１から１０のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１２】
前記電気加熱器は、前記支持要素の少なくとも１つに対して実質的に直交する少なくとも１つの補強支柱を備える、請求項１から１１のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
【請求項１３】
複数の細長い支持要素に電気接続される第１の断面の加熱要素を備える加熱器であって、前記支持要素の各々は、前記第１の断面よりも大きい断面を有し、前記支持要素の少なくとも１つは、加熱要素と一体形成されている加熱器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の加熱器を電気加熱式エアロゾル発生システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器として使用する方法。
【国際調査報告】
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