(57)【要約】  エアロゾル形成基質を加熱するためのヒータ（１０１）を提供する。このヒータは、細長いアレーの形で配置された複数の細長い加熱素子（１０７）を含む。細長いアレーは、第１の寸法の支持端部と、第２の寸法の加熱端部と、第３の寸法の中間部分とを含む。アレーは、基質を加熱してエアロゾルを形成するように配置される。第３の寸法は、第１の寸法よりも大きく、第２の寸法よりも大きい。このようなヒータを含む電気加熱式エアロゾル生成システムも提供する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル形成基質を加熱するためのヒータ（１０１）であって、第１の寸法の支持端部、第２の寸法の加熱端部及び第３の寸法の中間部分を有する細長いアレーの形で配置された複数の細長い加熱素子（１０７）を含み、前記アレーが、基質を加熱してエアロゾルを形成するように構成され、前記第３の寸法が、前記第１の寸法よりも大きく、かつ前記第２の寸法よりも大きい、
ことを特徴とするヒータ。
【請求項２】
前記複数の細長い加熱素子が、実質的に管状のアレーの形で配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記第１の寸法、前記第２の寸法、及び前記第３の寸法の少なくとも１つが、前記アレーの直径である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒータ。
【請求項４】
前記複数の加熱素子が、前記加熱端部において互いに電気的に、又は機械的に、或いは機械的に及び電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒータ。
【請求項５】
前記アレーの前記中間部分の前記寸法が、前記エアロゾル形成基質のキャビティの内寸よりも大きく、これにより前記複数の加熱素子を前記エアロゾル形成基質の前記キャビティに挿入したときに、前記加熱素子が、前記基質に力を加えるように互いの方へ向けて押されるようになる、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒータ。
【請求項６】
前記エアロゾル形成基質の外側を加熱するための少なくとも１つの外部加熱素子をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のヒータ。
【請求項７】
前記加熱素子の細長いアレーの実質的に中心に位置する導電性ピンをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のヒータ。
【請求項８】
前記複数の加熱素子を、第１の電圧と第２の電圧の間に接続することができる、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のヒータ。
【請求項９】
全ての前記加熱素子を、前記支持端部において前記第１及び第２の電圧の一方に接続することができ、全ての前記加熱素子を、前記加熱端部において前記第１及び第２の電圧の他方に接続することができる、
ことを特徴とする請求項８に記載のヒータ。
【請求項１０】
前記加熱素子の少なくとも１つの前記支持端部を、前記第１及び第２の電圧の一方に接続することができ、前記加熱素子の少なくとも他の１つの前記支持端部を、前記第１及び第２の電圧の他方に接続することができる、
ことを特徴とする請求項８に記載のヒータ。
【請求項１１】
前記ヒータが、各加熱素子のためのスイッチを含み、各スイッチが、前記それぞれの加熱素子に電流が流れるようにする、
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載のヒータ。
【請求項１２】
前記ヒータがスイッチを含み、該スイッチが、全ての前記加熱素子に電流が流れるようにする、
ことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれかに記載のヒータ。
【請求項１３】
エアロゾル形成基質を受け入れるための電気加熱式エアロゾル生成システムであって、請求項１から請求項１２のいずれかに記載のヒータを含む、
ことを特徴とする電気加熱式エアロゾル生成システム。
【請求項１４】
エアロゾル形成基質を受け入れるための電気加熱式エアロゾル生成システムであって、前記エアロゾル形成基質を加熱するためのヒータ（１０１）を備え、該ヒータが、第１の寸法の支持端部、第２の寸法の加熱端部及び第３の寸法の中間部分を有する細長いアレーの形で配置された複数の細長い加熱素子（１０７）を含み、前記アレーが、基質を加熱してエアロゾルを形成するように構成され、前記第３の寸法が、前記第１の寸法よりも大きく、かつ前記第２の寸法よりも大きい、
ことを特徴とする電気加熱式エアロゾル生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル形成基質を加熱するためのヒータに関する。好ましくは、限定するわけではないが、本発明は、エアロゾル形成基質を加熱するための電気ヒータに関し、また電気加熱式エアロゾル生成システム用のヒータに関する。本発明は、キャビティを有するエアロゾル形成基質を加熱するための電気加熱式喫煙システム用の内部ヒータとしての特定の用途を見出すものである。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許出願第０３５８０２０号には、内部のタバコ材料を加熱するための抵抗加熱素子を備えたシガレットを含む喫煙物品が開示されている。このシガレットは、再使用可能な手持ち式コントローラに接続するための電気接続プラグを有する。この手持ち式コントローラは、バッテリと、シガレット内の抵抗加熱素子への電力供給を制御する電流制御回路とを含む。このような提案される喫煙物品には、加熱素子がタバコ材料と直接接触せず、従って抵抗加熱素子が、ヒータさらにはタバコ材料を通じて吸い込まれた空気を介して、タバコ材料を間接的にしか加熱しないという１つの短所がある。この結果、間接的加熱プロセスに起因してタバコ材料の加熱が非効率的になる可能性がある。このことは、間接的加熱プロセスに起因して、物品が望ましい温度より熱くなる可能性があることも意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願第０３５８０２０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、エアロゾル形成基質を加熱するためのヒータが提供され、このヒータは、第１の寸法の支持端部、第２の寸法の加熱端部及び第３の寸法の中間部分を有する細長いアレーの形で配置された複数の細長い加熱素子（１０７）を含み、このアレーは、基質を加熱してエアロゾルを形成するように構成され、第３の寸法は、第１の寸法よりも大きく、かつ第２の寸法よりも大きい。
【０００５】
本発明の実施形態によるヒータは、加熱素子が基質と接触することによって基質を効率的に加熱できるという利点を有する。エアロゾル形成基質のキャビティに加熱端部を挿入できる一方で、加熱端部と対向する支持端部を、エアロゾル形成基質の外側に（又は外側近くに）存在したままにすることができる。中間部分は、支持端部と加熱端部の間に存在してエアロゾル形成基質に接触することができる。アレーの中間部分の寸法（アレーの断面が円形又は円形に近い場合、その直径とすることができる）が最も大きいので、細長いアレーを加熱端部においてエアロゾル形成基質のキャビティに容易に挿入できる一方で、基質の内側と良好に接触したままにすることができる。このヒータは、基質と良好に接触することで基質を最適に加熱するので有利である。加熱プロセスが効率的であるため、必要な温度及び電力を下げることができる。
【０００６】
また、本発明の実施形態によるヒータは、加熱素子の外側に形成されるあらゆる凝縮液を、基質の内側との接触によって除去できるという利点を有する。このヒータは、加熱素子の温度が、除去されなかった凝縮液が加熱プロセス中に基質と接触することによって蒸発できるほど十分に高いという利点をさらに有する。細長いアレーは、強固なヒータ構成を提供することができ、これにより加熱素子が壊れる可能性が低下する。
【０００７】
このヒータは、電気加熱式エアロゾル生成システムで使用することができる。ヒータは、内部ヒータであることが好ましい。しかしながら、ヒータは外部ヒータであってもよい。
【０００８】
複数の細長い加熱素子は、実質的に管状のアレーの形で配置されることが好ましい。すなわち、アレーの形状を実質的に管状にすることができる。第１の寸法、第２の寸法、及び第３の寸法の少なくとも１つをアレーの直径とすることができる。第１の寸法は、管状アレーの支持端部における直径であることが好ましい。第２の寸法は、管状アレーの加熱端部における直径であることが好ましい。第３の寸法は、中間部分におけるアレーの直径であることが好ましい。アレーの直径は、アレーの対称の縦軸を通じて、及びこの縦軸と実質的に垂直に測定することができる。或いは、加熱素子は、実質的に円錐形のアレーの形で構成される。すなわち、アレーの形状を実質的に円錐形にすることができる。
【０００９】
加熱端部における第２の寸法は、支持端部における第１の寸法よりも小さいことが好ましい。１つの好ましい構成では、加熱端部が尖った形状である。これにより、加熱素子をエアロゾル形成基質のキャビティに容易に挿入できるようになる。加熱素子は、支持端部、中間部分、及び加熱端部の間で湾曲していることが好ましい。１つの好ましい構成では、加熱素子が互いの方へ向けて湾曲して、加熱端部に点を形成する。この場合、細長いアレーは円錐頭形状であることが好ましく、各加熱素子は湾曲した楕円形となることが好ましい。
【００１０】
実質的に細長いアレーは、円形の断面を有することが好ましい。しかしながら、この必要性はなく、長方形、楕円形、又はその他の形状の断面も可能である。この場合、支持端部、加熱端部、及び中間部分の各々の寸法は、アレーの縦軸に対して実質的に垂直な寸法を含むことができる。この寸法は、アレーの長さ、アレーの全幅、又はアレーの幅を含むことができる。支持端部、加熱端部、及び中間部分の各々の寸法は、アレーの縦軸に対して実質的に垂直な最大寸法を含み、これが、エアロゾル形成基質に細長いアレーを挿入する場合の限界寸法となることが好ましい。
【００１１】
１つの実施形態では、加熱素子の細長いアレーが、支持端部におけるカラーから延びる。カラーの断面は、実質的に円形とすることができる。しかしながら、カラーは、例えば正方形、長方形、楕円形、又は八角形などの他の様々な形状をとることもできる。１つの実施形態では、カラーがリングを含む。別の実施形態では、カラーが環状ディスクを含む。カラーは、導電性とすることができる。或いは、カラーは、電気絶縁性であってもよい。
【００１２】
複数の加熱素子は、加熱端部において互いに電気的に接続されることが好ましい。複数の加熱素子は、加熱端部において互いに機械的に接続されることが好ましい。複数の加熱素子は、加熱端部において互いに電気的に及び機械的に接続することができる。
【００１３】
１つの実施形態では、アレーの中間部分の寸法が、エアロゾル形成基質のキャビティの内寸よりも大きく、これにより複数の加熱素子をエアロゾル形成基質のキャビティに挿入したときに、加熱素子が、基質に力を加えるように互いの方へ向けて押されるようになる。中間部分の寸法は、中間部分の直径であることが好ましい。キャビティの内寸は、キャビティの内径であることが好ましい。加熱素子が互いの方へ向けて押される場合、これらの加熱素子は、ヒータの対称の中心軸の方へ、すなわち細長いアレーの対称の縦軸の方へ向けて押されることが好ましい。基質に対して働く力は、ヒータの対称の中心軸から離れる方向に、すなわち細長いアレーの対称の縦軸から離れる方向に働くことが好ましい。この構成が基質との接触をさらに最適化し、これにより加熱プロセスの効率が向上する。
【００１４】
複数の加熱素子は、２つの加熱素子を含むことができる。細長いアレーが２つの加熱素子を含む場合、ヒータの縦軸に沿って見たときに、各加熱素子は、隣接する加熱素子から約１８０度の角度だけ離れて位置することができる。すなわち、２つの加熱素子は、互いに実質的に向かい合うことができる。この場合、支持端部、加熱端部、及び中間部分の各々の寸法は、縦軸に対して実質的に垂直に測定した２つの加熱素子間の距離を含むことができる。或いは、複数の加熱素子は、３つの加熱素子を含んでもよい。細長いアレーが３つの加熱素子を含む場合、ヒータの縦軸に沿って見たときに、各加熱素子は、隣接する加熱素子から約１２０度の角度だけ離れて位置することができる。この場合、支持端部、加熱端部、及び中間部分の各々の寸法は、縦軸に対して実質的に垂直に測定した、３つの加熱素子のうちの２つの加熱素子間の距離又は別の寸法を含むことができる。或いは、複数の加熱素子は、４つの加熱素子を含んでもよい。細長いアレーが４つの加熱素子を含む場合、ヒータの縦軸に沿って見たときに、各加熱素子は、隣接する加熱素子から約９０度の角度だけ離れて位置することができる。この場合、支持端部、加熱端部、及び中間部分の各々の寸法は、縦軸に対して実質的に垂直に測定した、加熱素子のうちの２つの加熱素子、好ましくは加熱素子のうちの互いに向かい合う２つの加熱素子間の距離を含むことができる。複数の加熱素子は、５つ、６つ、７つ、又は８つの加熱素子を含んでもよい。細長いアレーが８つの加熱素子を含む場合、ヒータの縦軸に沿って見たときに、各加熱素子は、隣接する加熱素子から約４５度の角度だけ離れて位置することができる。あらゆる数の加熱素子に関して、支持端部、加熱端部、及び中間部分の各々の寸法は、アレーの縦軸に対して実質的に垂直に測定した２つの実質的に向かい合う加熱素子間の距離を含むことができる。
【００１５】
複数の細長い加熱素子の各々は、電気抵抗材料を含むことが好ましい。好適な電気抵抗材料としては、以下に限定されるわけではないが、ドープしたセラミックなどの半導体、（例えばケイ化モリブデンなどの）導電性セラミック、カーボン、グラファイト、金属、金属合金、及びセラミック材料と金属材料から成る複合材料が挙げられる。このような複合材料は、ドープした又はドープしていないセラミックを含むことができる。好適なセラミックの例には、ドープした炭化ケイ素がある。好適な金属の例には、チタン、ジルコニウム、タンタル、及び白金族からの金属がある。好適な金属合金の例としては、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、クロム、アルミニウム−チタン−ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、錫、ガリウム、マンガン及び鉄を含む合金、及びニッケルベースの超合金、鉄、コバルト、ステンレス鋼、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、及び鉄−マンガン−アルミニウムベースの合金が挙げられる。複合材料では、必要なエネルギー伝達速度及び外部的物理化学特性に応じて、任意に絶縁材料に電気抵抗材料を埋め込み、カプセル化し、又は電気抵抗材料に絶縁材料を被覆することができ、或いは逆もまた同様である。Ｔｉｍｅｔａｌ（Ｒ）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ社（コロラド州デンバー、１９９９  Ｂｒｏａｄｗａｙ  Ｓｕｉｔｅ  ４３００）の登録商標である。
【００１６】
或いは、複数の細長い加熱素子の各々は、赤外線加熱素子、フォトニックソース、又は誘導加熱素子を含むことができる。
【００１７】
複数の細長い加熱素子の各々は、細長いブレードの形をとることが好ましい。
【００１８】
１つの実施形態では、複数の加熱素子が、単一の好適な材料のシートから加熱素子をフラットスタンピングすることによって形成される。カラーも、好適な材料のシートからフラットスタンピングによって形成することができる。カラーの形状は、実質的に円形とすることができる。１つの実施形態では、スタンプされた加熱素子が、クモ型又は星型を形成することができる。この場合、その後、加熱素子をカラーの方へ曲げて実質的に細長いアレーを形成する。代替の実施形態では、スタンプされた加熱素子が、櫛形を形成することができる。この場合、その後、櫛の歯を結合する連結要素をリングの形に湾曲させて、実質的に細長い加熱素子のアレーを形成する。別の実施形態では、カラーと複数の加熱素子を別個に形成し、その後、例えば溶接によって加熱素子を連結要素に接続する。加熱素子の支持端部は、これらをカラーに溶接、接着、又は別の方法で取り付けることにより、カラーによって適所に保持することができる。
【００１９】
ヒータは、エアロゾル形成基質の外側を加熱するための少なくとも１つの外部加熱素子をさらに含むことができる。この１又は複数の外部加熱素子は、基質を取り囲むように設計された加熱ブレードを含むことができる。１又は複数の外部加熱素子は、基質を取り囲むように設計されたチューブを含むことができる。１又は複数の外部加熱素子は、ディスク（端部）ヒータを含むことができる。支持端部にカラーを設ける場合、カラーが外部加熱素子を含むことができる。この１又は複数の外部加熱素子に適した材料は、上述した加熱素子のための材料と同じものである。
【００２０】
１つの実施形態では、ヒータが、細長い加熱素子のアレーの実質的に中心に位置する導電性ピンをさらに含む。このピンは、全ての加熱素子を第１の電圧に接続することができる。各加熱素子を、スイッチを介して第２の電圧に接続し、スイッチがオンになったときにそれぞれの加熱素子に通電が行われるようにすることもできる。或いは、全ての加熱素子を、単一のスイッチを介して第２の電圧に接続し、スイッチがオンになったときに全ての加熱素子に通電が行われるようにすることもできる。これらの実施形態では、支持端部におけるカラーが導電性であり、第２の電圧及び加熱素子の支持端部に接続されることが好ましい。
【００２１】
導電性ピンは、加熱端部において全ての加熱素子に電気接続されることが好ましく、全ての加熱素子を第１の電圧に接続することが好ましい。この実施形態では、ピンが、第１の電圧に接続されるとともに、加熱端部において全ての加熱素子に接続されることが好ましい。カラーは、第２の電圧に接続されるとともに、支持端部において全ての加熱素子に接続可能であることが好ましい。
【００２２】
第１の電圧と第２の電圧の間に複数の加熱素子を接続できることが好ましい。この実施形態では、加熱素子の少なくとも１つの支持端部を、第１及び第２の電圧の一方に接続することができる。
【００２３】
１つの実施形態では、支持端部において全ての加熱素子を第１及び第２の電圧の一方に接続することができ、加熱端部において全ての加熱素子を第１及び第２の電圧の他方に接続することができる。すなわち、接続されると、支持端部における第１の電圧から各加熱素子を通って加熱端部における第２の電圧へ電流が流れる。
【００２４】
代替の実施形態では、加熱素子の少なくとも１つの支持端部を第１及び第２の電圧の一方に接続することができ、加熱素子の少なくとも他の１つの支持端部を第１及び第２の電圧の他方に接続することができる。すなわち、接続されると、加熱素子のいくつかの支持端部における第１の電圧からこれらの加熱素子を通って加熱端部へ、そして加熱端部からその他の加熱素子を通って支持端部における第２の電圧へ電流が流れる。
【００２５】
いずれかの実施形態では、ヒータが、各々がそれぞれの加熱素子に電流が流れるようにするスイッチを加熱素子ごとに含むことができる。この場合、各加熱素子は個別に制御される。この場合、各加熱素子に個別に通電することができる。スイッチを制御することで、どの加熱素子に通電するかが決定される。これにより、エアロゾル形成基質の異なる部分を選択的に加熱できるようになるので有利である。
【００２６】
或いは、ヒータは、全ての加熱素子に電流が流れるようにするスイッチを含むことができる。この場合、全ての加熱素子のためのスイッチが１つの共通の制御下にあることが好ましい。この場合、スイッチをオン又はオフすると、全ての加熱素子に通電されるか、又はいずれの加熱素子にも通電されないようになる。或いは、スイッチを、全部ではなく一部の加熱素子に電流を流すようにすることもできる。
【００２７】
１つの好ましい構成では、ヒータが、第１の電圧に電気的に接続されるとともに加熱端部において加熱素子の全てに電気的に接続される導電性ピンを含む。支持端部では、加熱素子を、単一のスイッチを介して第２の電圧に接続することができる。
【００２８】
別の好ましい構成では、ヒータが、第１の電圧に電気的に接続されるとともに加熱端部において加熱素子の全てに電気的に接続される導電性ピンを含む。支持端部では、加熱素子の各々を、それぞれのスイッチを介して第２の電圧に接続することができる。
【００２９】
別の好ましい構成では、加熱素子の一部が支持端部において第１の電圧に接続される。この接続は、単一のスイッチを介して、又は加熱素子ごとの個別のスイッチを介して行うことができる。加熱素子の残りは、支持端部において第２の電圧に接続される。この接続も、やはり単一のスイッチを介して、又は加熱素子ごとの個別のスイッチを介して行うことができる。加熱素子は、加熱端部において互いに接続される。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、エアロゾル形成基質を受け入れるための電気加熱式エアロゾル生成システムが提供され、このシステムは、本発明の第１の態様によるヒータを含む。
【００３１】
本発明の第２の態様によれば、エアロゾル形成基質を受け入れるための電気加熱式エアロゾル生成システムが提供され、このシステムは、エアロゾル形成基質を加熱するためのヒータを備え、このヒータが、第１の寸法の支持端部、第２の寸法の加熱端部及び第３の寸法の中間部分を有する細長いアレーの形で配置された複数の細長い加熱素子（１０７）を含み、このアレーが、基質を加熱してエアロゾルを形成するように構成され、第３の寸法は、第１の寸法よりも大きく、かつ第２の寸法よりも大きい。
【００３２】
この電気加熱式エアロゾル生成システムは、電気加熱式喫煙システムであることが好ましい。好ましい実施形態では、複数の加熱素子の少なくとも１つに第１の電圧を接続することができ、複数の加熱素子の少なくとも他の１つに第２の電圧を接続することができる。本発明の１つの態様に関連して説明した特徴を、本発明の他の態様に適用することもできる。
【００３３】
好ましい実施形態では、エアロゾル形成基質が、複数の加熱素子を受け入れるためのキャビティを有する管状基質を含む。或いは、エアロゾル形成基質は、複数の加熱素子を受け入れるためのキャビティを有する実質的に円錐形の基質を含むことができる。その他の実施形態では、エアロゾル形成基質が、加熱素子を挿入できる他のいずれかの適当な形状を有することができる。「キャビティ」という用語は、エアロゾル形成基質内の、ヒータを挿入できる空間を意味するために使用するものである。
【００３４】
エアロゾル形成基質は、加熱時に基質から放出される揮発性タバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含むことが好ましい。エアロゾル形成基質は、非タバコ材料を含むこともできる。エアロゾル形成基質は、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。エアロゾル形成基質は、エアロゾル形成剤をさらに含むことが好ましい。好適なエアロゾル形成剤の例には、グリセリン及びプロピレングリコールがある。
【００３５】
エアロゾル形成基質は、固体基質であることが好ましい。この固体基質は、例えば、粉末、顆粒、ペレット、細片、スパゲッティ、及びハーブ葉、タバコ葉、タバコ葉脈の断片のうちの１又はそれ以上を含有するストリップ又はシート、再構成タバコ、均質タバコ及び発泡タバコなどの押し出しタバコ、のうちの１又はそれ以上を含むことができる。固体基質は、バラバラの形であっても、又は好適な容器又はカートリッジに入れて提供することもできる。任意に、固体基質は、基質の加熱時に放出される追加のタバコ又は非タバコ揮発性香味化合物を含有することができる。
【００３６】
任意に、固体基質を耐熱性キャリアに載せて、又はこれに埋め込んで提供することもできる。好ましい実施形態では、このキャリアが、その内面又は外面又はこれらの両方に固体基質の薄い層を堆積させた管状キャリアである。このような管状キャリアは、例えば、ペーパ、又はペーパ状材料、不織カーボン繊維マット、低質量開放メッシュ金属スクリーン、又は穿孔金属箔、又はその他のいずれかの耐熱性ポリマーマトリックスで形成することができる。或いは、キャリアは、粉末、顆粒、ペレット、細片、スパゲッティ、ストリップ、又はシートの形をとることができる。
【００３７】
固体基質は、例えばシート、泡、ゲル、又はスラリの形でキャリアの表面に堆積させることができる。固体基質は、キャリアの表面全体に堆積させることもでき、或いは使用時に非均一的な香味の送達を行うために、あるパターンで堆積させることもできる。
【００３８】
或いは、キャリアは、タバコ化合物を混和させた不織繊維又は繊維束であってもよい。不織繊維又は繊維束は、例えば、カーボン繊維、天然セルロース繊維、又はセルロース派生繊維を含むことができる。
【００３９】
さらに、当業者には公知のように、エアロゾルは、空気などの気体中に固形粒子又は液滴が懸濁したものである。エアロゾルは、空気などの気体中に固形粒子と液滴が懸濁したものであってもよい。空気は、容積で約７８％の窒素と２１％の酸素が混合したものである。二酸化炭素及びその他の希ガスが残りの１％を構成する。
【００４０】
動作中は、電気加熱式エアロゾル生成システム内に基質を完全に収容することができる。この場合、ユーザは、電気加熱式エアロゾル生成システムのマウスピースで吸煙することができる。或いは、動作中、電気加熱式エアロゾル生成システム内に基質を部分的に収容することもできる。この場合、基質は、別個の物品の一部を形成することができ、ユーザは、この別個の物品を直接吸煙することができる。基質は、別個の喫煙物品の一部を形成し、ユーザは、この喫煙物品を直接吸煙できることが好ましい。
【００４１】
喫煙物品は、約３０ｍｍ〜１００ｍｍの全長を有することができる。喫煙物品は、約５ｍｍ〜約１３ｍｍの外径を有することができる。喫煙物品は、フィルタプラグを有することができる。フィルタプラグは、喫煙物品の下流端部に位置することができる。フィルタプラグは、セルロースアセテートフィルタプラグとすることができる。フィルタプラグは、長さが約７ｍｍであることが好ましいが、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの長さを有することができる。
【００４２】
喫煙物品は、シガレットであることが好ましい。好ましい実施形態では、喫煙物品が、４０ｍｍ〜５０ｍｍの全長を有する。喫煙物品は、約４５ｍｍの全長を有することが好ましい。喫煙物品は、約７．２ｍｍの外径を有することも好ましい。エアロゾル形成基質は、タバコを含むことが好ましい。さらに、エアロゾル形成基質は、約１０ｍｍの長さを有することができる。しかしながら、エアロゾル形成基質は、約１２ｍｍの長さを有することが最も好ましい。
【００４３】
さらに、エアロゾル形成基質の直径も、約５ｍｍ〜約１２ｍｍとすることができる。
【００４４】
喫煙物品は、外側ペーパラッパを含むことができる。
【００４５】
さらに、喫煙物品は、エアロゾル形成基質とフィルタプラグの間に、ある隔離距離を含むことができる。この隔離距離は、約１８ｍｍとすることができるが、約５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲であってもよい。
【００４６】
（単複の）加熱素子が、約２００℃〜４４０℃の温度に達するまで、加熱素子の１又はそれ以上に電気エネルギーが供給されることが好ましい。加熱素子の加熱を、約２００℃〜４４０℃の温度に達するように制御するために、いずれかの好適な温度センサ及び制御回路を使用することができる。このことは、タバコ及びシガレットラッパの燃焼によって８００℃に達し得る従来のシガレットとは対照的である。
【００４７】
このシステムは、ユーザが吸煙していることを示す気流を検出するためのセンサをさらに含む。この実施形態では、ユーザが吸煙していることをセンサが感知すると、加熱素子の少なくとも１つに通電するようシステムが構成されるようにセンサを接続することが好ましい。センサは、電気機械装置とすることができる。或いは、センサは、機械装置、光学装置、光学機械装置、及び微小電気機械システム(ＭＥＭＳ）ベースのセンサのいずれであってもよい。この実施形態では、センサが電力供給部に接続され、ユーザが吸煙していることをセンサが感知すると、加熱素子又は加熱素子の一部に通電するようにシステムが構成されることが好ましい。代替の実施形態では、システムが、ユーザが吸煙を開始するために手動で操作できるスイッチをさらに含む。
【００４８】
システムは、エアロゾル形成基質を受け入れるための、ユーザが把持するように設計されたハウジングをさらに含むことが好まし。このハウジングは、ヒータ、電源、及びシステムに必要なその他のいずれか構成要素を収容することが好ましい。
【００４９】
電気加熱式喫煙システムは、加熱素子に電力を供給するための電力供給部をさらに含むことが好ましい。第１及び第２の電圧を供給するための電力供給部は、例えば、直流（ＤＣ）電源などのいずれかの好適な電力供給部とすることができる。１つの実施形態では、電力供給部がリチウムイオンバッテリである。或いは、電力供給部は、ニッケル金属水素化物バッテリ又はニッケルカドミウムバッテリ、又はリン酸鉄リチウム、又はリチウムマンガンバッテリであってもよい。電力供給部は、電気加熱式喫煙システムに収容された電池を含むことができる。或いは、電力供給部は、例えば外部充電部によって充電可能なキャパシタ及び外部電力供給部に接続するためのインターフェイスを含む回路を含むことができる。
【００５０】
電気加熱式喫煙システムは、電力供給部及び加熱素子に接続されるように構成された電子回路をさらに含むことが好ましい。いくつかの実施形態では、電子回路が、加熱素子を独立制御可能にすることが好ましい。電子回路は、プログラム可能とすることができる。
【００５１】
本発明の１つの態様に関連して説明した特徴を、本発明の別の態様に適用することもできる。
【００５２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明をほんの一例としてさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】組み立て中のヒータの第１の実施形態の複数の加熱素子を示す図である。
【図２】組み立て中のヒータの第１の実施形態のカラー部分を示す図である。
【図３】図１及び図２のヒータを組み立てた形で示す図である。
【図４】共通の加熱素子制御部を含む図３のヒータの電気接続を示す電気回路図である。
【図５】個別の加熱素子制御部を含む図３のヒータの電気接続を示す電気回路図である。
【図６】本発明の実施形態とともに使用する、エアロゾル形成基質の管状マットを含む喫煙物品の概略断面図である。
【図７】管状タバコマットに挿入された図３のヒータを示す図である。
【図８】喫煙物品内の管状タバコマットとともに使用可能な状態にある、図３のヒータと同様のヒータを示す図である。
【図９】図３のヒータを組み立てる代替の方法を示す図である。
【図１０】図３のヒータを組み立てる代替の方法を示す図である。
【図１１】本発明によるヒータの第２の実施形態を示す図である。
【図１２】図１１のヒータの電気接続を示す電気回路図である。
【図１３】喫煙物品内の管状タバコマットとともに使用可能な状態にある、図１１のヒータと同様のヒータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１〜図５、図７及び図８に、本発明のヒータの第１の実施形態を示す。特に、図１、図２及び図３を参照して分かるように、ヒータ１０１は、共通ピン１０３の形の導電性ピン、環状カラー１０５、及び複数の加熱素子１０７を含む。組み立てられたヒータ１０１は、カラー端部Ａ、加熱端部Ｂ、及び中間部分Ｃを有する。図１には、フラットスタンピングによって好適な材料のシートから形成した後の、最終組立前の加熱素子１０７を示している。図２には、最終組立前の、環状カラー１０５及び共通ピン１０３を含むカラー部分を示している。環状カラー１０５は、加熱素子の姿勢を図３に示す形に保持するための支持部の役割を果たす電気絶縁材料とすることができる。環状カラー１０５は、共通ピン１０３をカラー上の実質的な中心位置に保持することもできる。（図４に関連して以下で説明する）加熱素子の共通制御部を有する実施形態では、カラーを導電性として、加熱素子をカラーに連結したときに加熱素子とカラーが電気的に接続されるようにすることができる。
【００５５】
共通ピン１０３は、加熱素子１０７及びカラー１０５とは別個に形成される。この実施形態では、フラットスタンピング後に、加熱素子１０７が加熱端部Ｂに対して内向きに曲げられる。共通ピン１０３は、環状カラー１０５の中心開口部に挿入されるが、共通ピン１０３とカラー１０５の間に直接的な電気接続が存在しないこともある。加熱素子１０７は、カラー端部Ａにおいて環状カラー１０５の外側部分に接続される。加熱素子１０７は、加熱端部Ｂにおいて、共通ピン１０３に電気的及び物理的に接続される。この組立体が、図３に示す実質的に細長いアレー構造を形成する。
【００５６】
組み立てたヒータの側面図である図３を特に参照して分かるように、組み立てたヒータの加熱素子１０７は、円形断面のカラー端部Ａ、尖った加熱端部Ｂ及び円形断面の中間部分Ｃを有する実質的に細長いアレーを形成する。図３では、中間部分Ｃの直径にｆのマークを付けている。このヒータは、内部ヒータと呼ぶことができる。加熱素子１０７の独特な湾曲形状については、さらに以下で説明する。図３に示すように、共通ピン１０３は、Ｖ＋として示す第１の電圧に接続され、カラー１０５は、Ｖ−として示す第２の電圧に接続される。明確にするために、図３には８つの加熱素子１０７のうちの４つしか示していない。
【００５７】
未使用時には、中間部分Ｃのヒータの直径ｆ、すなわち中間部分の対向する加熱素子間のおおよその距離は、約５ｍｍ〜１３ｍｍであることが好ましい。ヒータが圧縮されていないときには、中間部分Ｃの直径を、カラー端部Ａの直径よりも約０．５ｍｍ又は１ｍｍだけ大きくすることができる。ヒータが圧縮されていないときには、中間部分Ｃにおける加熱素子の間隔、すなわち隣接する加熱素子間の距離を１ｍｍ〜４ｍｍにできることが好ましい。ヒータが圧縮されていないときには、中間部分Ｃにおける加熱素子の間隔を１．２５ｍｍ〜３．２５ｍｍにできることがより好ましい。
【００５８】
１つの実施形態では、カラー端部Ａにおける加熱素子の各々が互いに電気的に接続され、その後１つのスイッチに電気的に接続される。これを図４の回路図に示しており、共通制御と呼ぶ。図４を参照すると、共通ピン１０３が第１の電圧Ｖ＋に接続されている。加熱素子１０７は、第１の電圧に接続されるとともに並列に接続されて、各々が低い電圧への電圧降下をもたらす。加熱素子は、互いに低い電圧で接続され、その後１つのスイッチ１０９に接続される。さらに、このスイッチ１０９は、カラー１０５において第２の電圧Ｖ−に電気的に接続される。この構成では、電流を加熱素子１０７の全てに流すかどうかを単一のスイッチ１０９で制御する。図４に示すスイッチ１０９は機械式スイッチであるが、代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタ、又は別の種類のスイッチであってもよい。
【００５９】
動作中、スイッチ１０９が閉じると、図３の破線及び図４の矢印によって示すように電流が流れる。ジュール熱効果により、全ての加熱素子１０７が温まる。当然ながら、電流の流れを逆方向にすることもできる。この場合、ヒータの中心を走る共通ピン１０３が電圧Ｖ−に接続され、加熱素子のカラー端部が電圧Ｖ＋に接続される。すなわち、電流が流れるためには、共通ピンのカラー端部と加熱素子のカラー端部の間に電位差があれば十分である。既に説明したように、全ての加熱素子１０７を通る電流の流れを１つのスイッチで制御するこの動作モードを共通制御と呼ぶ。
【００６０】
別の実施形態では、加熱素子１０７の各々の個別制御が可能である。この実施形態の回路図を図５に示しており、これを個別制御と呼ぶ。図５を参照すると、図４の場合のように、共通ピン１０３が第１の電圧Ｖ＋に接続されている。共通ピン１０３は、ヒータの加熱端部Ｂにおいて加熱素子全てに電気的に及び機械的に接続される。従って、加熱素子１０７は、第１の電圧に接続される。加熱素子１０７は並列に接続されて、各々が低い電圧への電圧降下をもたらす。加熱素子１０７の各々は、製造過程の異なる段階でこれらを溶接又は接着又は別の方法で取り付けることにより、この低い電圧で非導電性カラー部分に接続される。上述したように、非導電性カラーは、シート状絶縁材料をスタンプしたものとすることができる。カラー端部Ａにおいて、各加熱素子１０７が、カラー１０５にＶ−として示す第２の電圧にスイッチ１０９を介して接続される。図５に示すスイッチ１０９は機械式スイッチであるが、代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどのトランジスタ、又はその他の種類のスイッチであってもよい。
【００６１】
動作中、スイッチ１０９の１又はそれ以上が閉じると、共通ピンの第１の電圧Ｖ＋と第２の電圧Ｖ−の間に電圧降下が生じることにより、電流がそれぞれの抵抗加熱素子１０７を流れる。図５に矢印で示すように、電流はＶ＋からＶ−へ流れる。電流が流れると、対応するスイッチが閉じた加熱素子１０７の温度が上昇し、これによりエアロゾル形成基質が加熱される。当然ながら、図４と同じように、電流の流れを逆方向にすることもできる。以下でさらに説明するように、共通ピン１０３の温度は上昇しても、加熱素子１０７の温度よりも大幅に低いことが好ましい。
【００６２】
加熱素子１０７は、例えば、ニッケルクロム、鉄アルミナイド、タングステン合金、又は他のいずれかの電気抵抗性のある高性能金属合金などの電気抵抗性シート材料から形成される。通常、共通ピンは、銅などの導電性材料から形成される。共通ピンは、基質の加熱には実質的に寄与しない。通常、共通ピンは、加熱素子の全抵抗値の約５％〜１０％の抵抗値を有する。共通ピンは、ヒートシンクにはならずに加熱素子から熱を放散させるようなサイズであることが好ましい。カラー１０５も、銅などの導電性材料から形成することができる。或いは、カラーを、プラスチック又はセラミックなどの電気絶縁材料から形成することもできる。この場合、加熱素子内の電流の流れを制御するために、支持端部における加熱素子を、接着、溶接、又は別の方法で取り付けることによってカラーに機械的に接続した後に、支持端部における加熱素子の各々とスイッチを電気的に接続する。
【００６３】
図４及び図５のスイッチ１０９は、さまざまな方法で形成することができる。まず、導電性カラーのＶ−のマークを付けた一端にワイヤを半田付けするとともに、図３でＶ＋のマークを付けた共通ピンに第２のワイヤを半田付けすることができる。この実施形態では、カラーと複数の加熱素子が互いに電気的に接続される。
【００６４】
スイッチ１０９は、加熱素子から離れた別個のプリント基板上に設けることができる。このスイッチは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であることが好ましく、ワイヤは、このスイッチを介して電力供給部に電気接続される。
【００６５】
或いは、上述したような加熱素子のフラットスタンピング後に、ＭＯＳＦＥＴＳなどのスイッチ及び図４の電気回路を含む、ほぼカラー１０５の形の別個のプリント基板を製造することができる。カラーを装着したプリント基板と、加熱素子と、共通ピンとの間に好適な電気接続を行って、図４の電気回路を形成する。
【００６６】
図１、図３、図４及び図５には、８つの加熱素子１０７を示している。しかしながら、あらゆる適当な数の加熱素子が可能である。例えば、５個〜１５個の加熱素子が存在してもよい。１０個、１１個又は１２個の加熱素子が存在できることがより好ましい。また、加熱素子１０７に加えて外部加熱素子を設けることもできる。これについては、図８及び図１３に関連してさらに説明する。
【００６７】
図６に、本発明の実施形態による電気加熱式喫煙システムとともに使用する喫煙物品６０１を示す。喫煙物品６０１は、細長い円筒形状を有し、連続的に同軸配列で配置されたエアロゾル形成基質１１５、及びフィルタプラグ６１１を含む。構成要素１１５及び６１１は、外側ペーパラッパ６１５で上包装される。エアロゾル形成基質１１５は、実質的に管状である。管の長さｌは、喫煙物品の長さに対して実質的に平行とすることができる。さらに、ユーザが喫煙物品を吸煙する場合、管の長さｌは、電気加熱式喫煙物品内の気流（図示せず）の方向に対して実質的に平行とすることができる。管の円周は、長さに対して実質的に垂直とすることができ、管の内径はｄである。
【００６８】
図７に、図６のものと同様の管状タバコマット１１５に挿入した図３のヒータを示す。図３のヒータでは、加熱素子が、加熱端部Ｂにおいて先端へ向けて狭くなる実質的に弾丸形状のアレーを形成する。図３では、ｆのマークを付けた中間部分Ｃにおけるアレーの直径が、先端（加熱端部Ｂ）及び支持端部Ａにおけるアレーの直径よりも大きい。
【００６９】
図７を参照すると、ヒータの中心を走って第１の電圧Ｖ＋に接続される共通ピン１０３が、加熱素子１０７の各々のための共通接続部を提供する。共通ピン１０３は、加熱端部Ｂにおいて、各加熱素子１０７に電気的に及び物理的に接続される。各加熱素子は抵抗器であり、電流が流れると温まり、これにより基質を加熱する。図７には、管状マットの内径ｄが、図３に示す中間部分Ｃにおけるヒータの直径ｆよりも小さいときに管状マットに挿入されたヒータを示している。ヒータをマットに挿入する行為により、加熱素子１０７がピン１０３へ向けて内向きに強制される。この動きを容易にするために、加熱素子を図７に示すように変形させる。この加熱素子の動きを、機械的アーティキュレーションと呼ぶ。これにより、図３の中間部分Ｃにおけるヒータの直径ｆが図６及び図７に示す管状マットの内径ｄと同じか又はこれよりも小さい場合に接触するであろう加熱素子よりも多くの加熱素子が管状マットと接触するようになる。また、これにより、加熱素子と管状マットの良好な接触が確実になる。
【００７０】
加熱素子が管状マットに挿入されると、加熱素子の形状が、中間部分Ｃにおける直径が２つの端部Ａ、Ｂのいずれの直径よりも大きな実質的な弾丸形状から、ヒータの側面が管状マットと実質的に平行となる実質的な管形状に変化する。さらに、ヒータが実質的な管形状である場合、ヒータの直径は、ヒータの長さ方向に沿って実質的に一定である。さらに、ヒータＢの先端形状も、図３に示すような尖った形状から図７に示すような丸い形状に変形する。
【００７１】
図８に、喫煙物品内の管状タバコマットとともに使用可能な状態にある、図３のものと同様のヒータを示す。このヒータを、図８の左側に断面図で示している。このヒータは、上述したように、共通ピン１０３、加熱素子１０７、及びカラー１０５を含むとともに、実質的に管状のフレーム１１３をさらに含む。図８には示していないが、管状フレームは、その内面上に１又はそれ以上の外部加熱素子を含むことができる。図８の右側には、エアロゾル形成基質１１５を概略的に示している。エアロゾル形成基質は、実質的に管状のタバコマットであることが好ましい。ヒータを加熱端部Ｂにおいて管状マットに挿入し、加熱素子１０７のアレーが管状マットの内側に位置して、フレーム１１３が管状マットの外側に位置するようにする。管状マットの内径は、細長いアレーの中間部分Ｃの直径に匹敵し、又はそれよりも僅かに小さいことが好ましい。従って、管状マットに細長いアレーを挿入すると、湾曲した加熱素子によって管状マットに外向きの力を与えることができる。これにより、図７に関連して説明したように、アレーが適所にとどまるような締まりばめと、加熱素子と基質の良好な接触が確実になる。管状マットの外径ｅは、フレーム１１３の内径ｇに匹敵し、又はそれよりも僅かに小さいことが好ましい。これによっても、締まりばめが確実になる。また、フレーム１１３の内面上に外部加熱素子を設けた場合、加熱効率が最大になる。
【００７２】
図９及び図１０に、本発明の実施形態のヒータを組み立てる代替の方法を示す。図９及び図１０では、最終組立前に、ヒータ２０１が、連結要素２０６及び複数の加熱素子２０７を含む。
【００７３】
図９に示す実施形態では、加熱素子２０７が、フラットスタンピングにより、適当な形のスタンプを使用して好適な材料の単一シートから形成される。加熱素子を打ち抜いて、複数の実質的に平行なレッグを形成する。これらのレッグは全て、実質的に直線状の連結要素２０６によって互いに電気的に及び機械的に連結される。連結部は、レッグに対して実質的に垂直であることができる。
【００７４】
図１０に示す実施形態では、加熱素子２０７を別個に形成し、次に各加熱素子２０７を溶接部２０３において連結要素２０６にスポット溶接する。
【００７５】
図９又は図１０では、連結要素２０６を形成した後に、これを図９及び図１０に矢印で示すように曲げてリングを形成する。このリングは、連結要素２０６から約９０度の角度で延びる加熱素子２０７を有する。連結要素２０６の２つの端部は、溶接又は接着又はその他のいずれかの好適な連結法を使用することによってともに連結することができる。連結要素２０６は、このようにして屈曲又は成型されると、実質的に円形になることが好ましい。次に、加熱素子２０７を図３に示す形状に成型し、溶接、接着、又はその他のいずれかの接合法を使用して（図２に示すように）カラー１０５に機械的に取り付ける。ここでも、加熱素子を個別に制御する場合にはカラーを電気絶縁性とすることができるが、加熱素子を共通制御する場合には導電性とすることができる。カラーは、加熱素子を機械的に支持する役割も果たす。また、レーザ切断又は鋸の使用によってカラー部分にスロットを形成し、接着、溶接、ネジ止めを使用して、又は加熱素子を曲げることによって加熱素子をスロットに挿入し、適所に固定することができる。上述したようにスイッチ１０９（図９及び図１０には図示せず）を形成することができる。図９及び図１０では、カラー端部にＡのマークを付け、加熱端部にＢのマークを付け、中間部分にＣのマークを付けている。図１〜図３に関連して上述したように、ヒータには共通ピンを取り付けることができる。
【００７６】
図１１、図１２、及び図１３に、本発明のヒータの第２の実施形態を示す。図１１には、組み立てたヒータの側面図を示しており、ヒータの電気接続を示す電気回路図を含む。図１２は、図１１のヒータの電気接続を示す電気回路図である。図１３には、喫煙物品の管状タバコマットとともに使用可能な状態にある、図１１に示すヒータと同様のヒータを示している。図１〜図５、図７及び図８の実施形態とは異なり、共通ピンは存在せず、代わりに電気的多経路システムを使用している。図１１のヒータは、図１及び図２又は図９又は図１０に示す方法を使用して作成することができる。
【００７７】
図１１には、組み立てたヒータの側面図を示している。明確にするために、図１１には加熱素子２０７を６つしか示していない。組み立てたヒータの加熱素子２０７は、円形断面のカラー端部Ａ、尖った加熱端部Ｂ及び円形断面の中間部分Ｃを有する実質的に細長いアレーを形成する。加熱素子２０７の独特な湾曲形状については、さらに以下で説明する。図１１及び図１２に示すように、個別の加熱素子の一部は、カラー端部ＡにおいてＶ＋として示す第１の電圧に接続され、一部は、カラー端部ＡにおいてＶ−として示す第２の電圧に接続される。全ての加熱素子は、ヒータの加熱端部Ｂにおいて電気的に及び機械的に互いに接続される。電気回路、配線、及びスイッチを上述したように設けて、図１１及び図１２に示す回路を形成する。図１１の破線は、適当なスイッチを閉じたときに加熱素子内でどのように電流が流れるかを示している。
【００７８】
図１２を参照すると、上述したように、カラー端部Ａにおける加熱素子の一部が、加熱素子ごとに設けられたスイッチ２１０を介して第１の電圧Ｖ＋に接続されている。ヒータの回路内には、第１の電圧Ｖ＋への接続部２０５が設けられる。カラー端部Ａにおける加熱素子の残りは、加熱素子ごとに設けられたスイッチ２０９を介して第２の電圧Ｖ−に接続される。ヒータの回路内には、第２の電圧Ｖ−への接続部２１１が設けられる。各加熱素子２０７は抵抗器であり、電流が流れると温まり、これにより基質を加熱する。図１２には、第１の電圧に接続可能な４つの加熱素子、及び第２の電圧に接続可能な４つの加熱素子を示している。しかしながら、少なくとも１つの加熱素子を第１の電圧に接続できるとともに、少なくとも１つの加熱素子を第２の電圧に接続できる限り、２つの電圧間のあらゆる割り当てが可能である。図１１の矢印は、適当なスイッチを閉じたときに電流が流れる方向を示す。図１２のスイッチ２０９、２１０は、機械式スイッチとして示しているが、これらを電界効果トランジスタ、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどのトランジスタ、又は別の種類のスイッチとすることは容易である。
【００７９】
図１１及び図１２の実施形態では、スイッチ２０９、２１０の各々が個別に制御されることが好ましい。これにより、各加熱素子に選択的に通電できるようになる。これにより、エアロゾル形成基質の異なる部分を加熱する方法が提供される。さらに、これにより、基質の異なる部分を連続的に加熱できるようになる。しかしながら、必要に応じて、全てのスイッチ２０９を単一のスイッチに置き換えることもできる。必要に応じて、全てのスイッチ２１０を単一のスイッチに置き換えることもできる。
【００８０】
動作中、少なくとも１つのスイッチ２０９を閉じて、少なくとも１つのスイッチ２１０を閉じると、第１の電圧と第２の電圧の間に接続が形成され、それぞれの加熱素子２０７を電流が流れる。加熱素子２０７の温度が上昇し、これによりエアロゾル形成基質が加熱される。通電すべき特定の加熱素子は、適当なスイッチ２０９、２１０を切り替えることによって選択される。いずれのスイッチも接続されないと、電圧降下がもたらされず、加熱素子２０７のいずれにも通電が行われない。
【００８１】
既に説明したように、加熱素子２０７は、例えば、ニッケルクロム、鉄アルミナイド、タングステン合金、又は他のいずれかの電気抵抗性のある高性能金属合金などの１又はそれ以上の電気抵抗性シート材料から形成される。上述したように、カラーは、別個の非導電性材料から形成することができる。
【００８２】
図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２に示す実施形態では、８つの加熱素子２０７を示している。しかしながら、あらゆる好適な数の加熱素子が可能である。例えば、５個〜１５個の加熱素子が存在してもよい。１０個、１１個又は１２個の加熱素子が存在できることがより好ましい。また、加熱素子２０７に加えて外部加熱素子を設けることもできる。
【００８３】
図１３には、喫煙物品の管状のタバコマットとともに使用可能な状態にある、図１１のものと同様のヒータを示している。明確にするために、６つの加熱素子しか示していない。このヒータを、図１３の左側に断面図で示している。このヒータは、上述したように、加熱素子２０７及びカラー２０５を含むとともに、実質的な管状フレーム２１３をさらに含む。図１３には示していないが、管状フレームは、その内面上に１又はそれ以上の外部加熱素子を含むことができる。図１３の右側には、エアロゾル形成基質１１５を概略的に示している。エアロゾル形成基質は、実質的に管状のタバコマットであることが好ましい。ヒータを加熱端部Ｂにおいて管状マットに挿入し、加熱素子２０７のアレーが管状マットの内側に位置して、フレーム２１３が管状マットの外側に位置するようにする。管状マットの内径は、細長いアレーの中間部分Ｃの直径に匹敵し、又はそれよりも僅かに小さいことが好ましい。従って、管状マットに細長いアレーを挿入すると、湾曲した加熱素子によって管状マットに外向きの力を与えることができる。これにより、上述したように、アレーが適所にとどまるような締まりばめと、加熱素子と基質の良好な接触が確実になる。上述したように、このことは機械的アーティキュレーションとして知られている。管状マットの外径ｅは、フレーム２１３の内径ｇに匹敵し、又はそれよりも僅かに小さいことが好ましい。これによっても、締まりばめが確実になる。また、フレーム２１３の内面上に外部加熱素子を設けた場合、加熱効率が最大になる。
【００８４】
なお、上述した実施形態の特徴の多くは、互いに置き換えることができる。
【００８５】
動作中、通常、ヒータの加熱素子は、５００℃未満の温度に達する。到達温度は、約３００℃〜約５００℃であることがより好ましい。到達温度は、約２５０℃であることがさらに好ましい。
【００８６】
図面に示すヒータは、内部ヒータとすることができる。「内部ヒータ」という用語は、使用中にエアロゾル形成基質の内側又は内部に加熱素子を配置したヒータを意味する。このようにすると、加熱素子上に必ず形成される凝縮液が加熱プロセスで気化し、又は基質との接触によって除去される。特に、このヒータは、各加熱素子の外面が凝縮液を除去するために基質と決して接触しないため容易に汚れる恐れのある外部加熱素子とは異なる。説明した、共通ピン１０３を含む実施形態では、共通ピンの表面、さらには加熱素子の内面上における凝縮液の形成が熱によって防がれるので、共通ピン１０３の何らかの自己加熱を許容することができる。
【００８７】
或いは、ヒータを外部ヒータとすることもできる。「外部ヒータ」という用語は、エアロゾル形成基質を少なくとも部分的に取り囲むヒータを意味する。
【００８８】
また、ヒータを内部ヒータにすることもできるので、加熱プロセスをより効率的にすることができる。従って、必要な電力が少なくて済み、ユーザが吸煙してからエアロゾルが生成されるまでの時間を最小化することができる。この理由は、動作中、加熱素子がエアロゾル形成基質の内側に存在し、熱の大部分が基質を加熱するために使用され、少量の熱しか放散しないようになるからである。また、外部加熱素子とは異なり、例えば外側のペーパスリーブなどではなく、基質自体のみとしか接触しない。これにより効率が高まり、望ましくない香味が放出される可能性も低下する。
【００８９】
図面に示すヒータは、円錐形又は管形状のエアロゾル形成基質とともに使用したときに最適となる。例えば、基質は、加熱素子を受け入れるためのキャビティを形成する円錐形又は管形状のタバコ材料マットを含むことができる。ヒータ及び基質は、加熱素子を管状又は円錐状基質に挿入するために、これを僅かに内向きに押しつける必要があるようなサイズであることが好ましい。この結果、基質の内壁上の加熱素子によって外向きの力が働き、これが基質との良好な接触を確実にする。このことは、加熱素子を基質内の適所に保持する役にも立つことができる。管状基質は、シガレットなどの喫煙材料のロッド内に形成することができる。
【００９０】
図３、図７、図８、図１１及び図１３には、楕円形の、すなわち長さに沿って外向きに撓んだ加熱素子を示している。ヒータは、支持端部又はカラー端部における（Ａのマークを付けた）第１の寸法と、加熱端部における（Ｂのマークを付けた）第２の寸法と、中間部分における（Ｃのマークを付けた）第３の寸法とを有する。（これは、図面内のヒータが実質的に円形の断面を有し、これらの寸法が直径であるからである）。このことは、組み立てたヒータの最大直径が、加熱素子の中心を取り巻く中間部分に存在することを意味する。これにより、基質との良好な接触が確実になる。また、加熱端部Ｂにおける直径は、支持端部Ａにおける直径よりも小さく、これにより組み立てたヒータを管状基質に挿入するのが容易になることも好ましい。加熱素子は、これを基質に挿入できるだけの剛性、及び基質により形成されたキャビティを満たして基質との接触を維持できるだけの柔軟性を有することが好ましい。
【符号の説明】
【００９１】
１０１  ヒータ
１０３  共通ピン
１０５  カラー
１０７  加熱素子
Ａ  カラー端部
Ｂ  加熱端部
Ｃ  中間部分
Ｖ＋  第１の電圧
Ｖ−  第２の電圧
【図１】
2013516160.tif 000003
【図２】
2013516160.tif 000004
【図３】
2013516160.tif 000005
【図４】
2013516160.tif 000006
【図５】
2013516160.tif 000007
【図６】
2013516160.tif 000008
【図７】
2013516160.tif 000009
【図８】
2013516160.tif 000010
【図９】
2013516160.tif 000011
【図１０】
2013516160.tif 000012
【図１１】
2013516160.tif 000013
【図１２】
2013516160.tif 000014
【図１３】
2013516160.tif 000015
【国際調査報告】
2013516160.tif 000016
2013516160.tif 000017