(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギの供給源と、該電気エネルギの供給源に接続された少なくとも１つの加熱要素と、エーロゾル形成基体とを含み、該エーロゾル形成基体が加熱時に複数の揮発性化合物を放出し、該複数の揮発性化合物の各々が、その温度よりも高くなると該揮発性化合物が放出される最低放出温度を有する電気加熱式エーロゾル発生システムからの揮発性化合物の放出を制御する方法であって、
エーロゾル形成基体からの揮発性化合物の放出を防止するために該揮発性化合物のうちの少なくとも１つの最低放出温度よりも低い所定の最高作動温度を選択する段階と、
少なくとも１つの揮発性化合物が放出されるように少なくとも１つ加熱要素の温度を制御する段階と、
を含み、
前記制御する段階は、
前記少なくとも１つの加熱要素の抵抗率を測定する段階と、
前記抵抗率の測定値から前記少なくとも１つの加熱要素の実際の作動温度の値を導出する段階と、
前記実際の作動温度の値を前記所定の最高作動温度と比較する段階と、
前記少なくとも１つの加熱要素の前記実際の作動温度を前記所定の最高作動温度よりも低く保つために、該少なくとも１つの加熱要素に供給される電気エネルギを調節する段階と、
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記調節する段階は、前記少なくとも１つの加熱要素の前記実際の作動温度を前記所定の最高作動温度よりも低い所定範囲に保つために、該少なくとも１つの加熱要素に供給される前記電気エネルギを調節する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの加熱要素の前記実際の作動温度の値の前記導出は、抵抗率及び温度のルックアップテーブルから温度値を取り出す段階を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ルックアップテーブルは、所定の組成、長さ、及び断面を有する前記少なくとも１つの加熱要素に対して導出された温度対抵抗率の値を格納することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記加熱要素温度の測定値の前記導出は、
ρ（Ｔ）＝ρ0＊（１＋α1Ｔ＋α2Ｔ2）
の形式の多項式の値を求める段階を含み、ここで、ρ（Ｔ）は、前記少なくとも１つの加熱要素の前記測定抵抗率であり、ρ0は、基準抵抗率であり、Ｔは、該少なくとも１つの加熱要素温度であり、α1及びα2は、多項式係数であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記制御が所定の周波数で行われることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記請求項の周波数が１００Ｈｚから１０ｋＨｚから選択されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの加熱要素がさらに１つのセラミック材料を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの加熱要素がさらに１つの金属を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記セラミック材料と前記金属材料がすくなくとも１つの加熱要素を含む複合材料を形成することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属材料が前記セラミック材料を覆っていることを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記金属がプラチナまたは金のいずれかであることを特徴とする請求項９、１０、または１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つ加熱要素が加熱ブレードの形態を取ることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記電気エネルギを調節する段階は、エネルギを節約するために吸煙の検出と連携して行われることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１の加熱要素は鉄アルミニウム合金、チタン系合金、またはニッケル系合金の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
電気エネルギ供給源、
前記電気エネルギ供給源に接続された少なくとも１つの加熱要素、
エーロゾル形成基体、
及び前記請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコントローラとを備えた、
電気的に加熱されたエーロゾル発生装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの加熱要素がセラミック材料を含んでいる請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記加熱要素は、さらに、金属を含んでいる請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記セラミック材料と金属は前記少なくとも１つの加熱要素を含む複合材料を形成する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記金属が前記セラミック材料を覆っている請求項１８または１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記金属がプラチナまたは金のいずれかである請求項１８、１９または２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの加熱要素が加熱ブレードの形態である請求項１８ないし２１のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気加熱式エーロゾル発生システムに関し、より詳細には、加熱時に電気加熱式エーロゾル発生システムによって放出される煙成分の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来的なシガレットは、吸煙中に８００℃を超えることがある温度で発生するタバコ及び包装紙の燃焼の結果として煙を送り出す。このような温度では、熱分解及び燃焼によってタバコが熱劣化する。燃焼の熱は、タバコから様々な気相燃焼生成物及び留出物を放出かつ発生させる。それらの生成物は、シガレットを通して吸引され、冷えて凝縮し、喫煙に関連する風味及び芳香を含有する煙を形成する。燃焼温度においては、風味及び芳香が発生するだけでなく、望ましくない化合物もいくつか生成される。
【０００３】
より低い温度で作動する電気加熱式喫煙システムは公知である。そのような電気式喫煙システムの例は、国際特許出願ＷＯ０３／０７００３１に開示されている。この電気式喫煙システムは、バッテリ放電サイクルに応答して加熱要素に送出される電力の量を制御するコントローラを使用する。
更に、本出願人に譲渡されたＵＳ−Ａ−５、０６０、６７１、ＵＳ−Ａ−５、１４４、９６２、ＵＳ−Ａ−５、３７２、１４８、ＵＳ−Ａ−５、３８８、５９４、ＵＳ−Ａ−５、４９８、８５５、ＵＳ−Ａ−５、４９９、６３６、ＵＳ−Ａ−５、５０５、２１４、ＵＳ−Ａ−５、５３０、２２５、ＵＳ−Ａ−５、５９１、３６８、ＵＳ−Ａ−５、６６５、２６２、ＵＳ−Ａ−５、６６６、９７６、ＵＳ−Ａ−５、６６６、９７８、ＵＳ−Ａ−５、６９２、２９１、ＵＳ−Ａ−５、６９２、５２５、ＵＳ−Ａ−５、７０８、２５８、ＵＳ−Ａ−５、７５０、９６４、ＵＳ−Ａ−５、９０２、５０１、ＵＳ−Ａ−５、９１５、３８７、ＵＳ−Ａ−５、９３４、２８９、ＵＳ−Ａ−５、９５４、９７９、ＵＳ−Ａ−５、９６７、１４８、ＵＳ−Ａ−５、９８８、１７６、ＵＳ−Ａ−６、０２６、８２０、及びＵＳ−Ａ−６、０４０、５６０は、電気式喫煙システム及びそのような電気式喫煙システムの製造の方法を開示しており、これらの特許は、引用により組み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ０３／０７００３１
【特許文献２】ＵＳ−Ａ−５、０６０、６７１
【特許文献３】ＵＳ−Ａ−５、１４４、９６２
【特許文献４】ＵＳ−Ａ−５、３７２、１４８
【特許文献５】ＵＳ−Ａ−５、３８８、５９４
【特許文献６】ＵＳ−Ａ−５、４９８、８５５
【特許文献７】ＵＳ−Ａ−５、４９９、６３６
【特許文献８】ＵＳ−Ａ−５、５０５、２１４
【特許文献９】ＵＳ−Ａ−５、５３０、２２５
【特許文献１０】ＵＳ−Ａ−５、５９１、３６８
【特許文献１１】ＵＳ−Ａ−５、６６５、２６２
【特許文献１２】ＵＳ−Ａ−５、６６６、９７６
【特許文献１３】ＵＳ−Ａ−５、６６６、９７８
【特許文献１４】ＵＳ−Ａ−５、６９２、２９１
【特許文献１５】ＵＳ−Ａ−５、６９２、５２５
【特許文献１６】ＵＳ−Ａ−５、７０８、２５８
【特許文献１７】ＵＳ−Ａ−５、７５０、９６４
【特許文献１８】ＵＳ−Ａ−５、９０２、５０１
【特許文献１９】ＵＳ−Ａ−５、９１５、３８７
【特許文献２０】ＵＳ−Ａ−５、９３４、２８９
【特許文献２１】ＵＳ−Ａ−５、９５４、９７９
【特許文献２２】ＵＳ−Ａ−５、９６７、１４８
【特許文献２３】ＵＳ−Ａ−５、９８８、１７６
【特許文献２４】ＵＳ−Ａ−６、０２６、８２０
【特許文献２５】ＵＳ−Ａ−６、０４０、５６０
【特許文献２６】ＥＰ−Ａ−１、７５０、７８８
【特許文献２７】ＥＰ−Ａ−１、４３９、８７６
【特許文献２８】ＥＰ−Ａ−０、２７７、５１９
【特許文献２９】ＵＳ−Ａ−５、３９６、９１１
【特許文献３０】ＥＰ−Ａ−０、８５７、４３１
【特許文献３１】ＥＰ−Ａ−０、８９３、０７１
【特許文献３２】ＷＯ−Ａ−２００７／０２４１３０
【特許文献３３】ＷＯ−Ａ−２００７／０６６３７４
【特許文献３４】ＥＰ−Ａ−１、７３６、０６２
【特許文献３５】ＷＯ−Ａ−２００７／１３１４４９
【特許文献３６】ＷＯ−Ａ−２００７／１３１４５０
【特許文献３７】ＷＯ−Ａ−２００７／０７７１６７
【特許文献３８】ＷＯ−Ａ−０３／０９５６８８
【特許文献３９】ＵＳ−Ａ−５、５１４、６３０
【特許文献４０】ＫＲ−Ａ−１００６３６２８７
【特許文献４１】ＪＰ−Ａ−２００６３２０２８６
【特許文献４２】ＥＰ−Ａ−１、７３６、０６５
【特許文献４３】ＷＯ−Ａ−２００７／０７８２７３
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明により、電気加熱式エーロゾル発生システムからの揮発性化合物の放出を制御する方法を提供する。電気加熱式エーロゾル発生システムは、電気エネルギの供給源と、電気エネルギの供給源に接続された少なくとも１つの加熱要素と、エーロゾル形成基体とを含む。エーロゾル形成基体は、加熱時に複数の揮発性化合物を放出し、複数の揮発性化合物の各々は、最低放出温度を有し、その温度を超えると揮発性化合物が放出される。本発明による方法は、所定の最高作動温度を選択する段階を含む。この所定の最高作動温度は、複数の揮発性化合物の少なくとも１つの最低放出温度よりも低く、従って、エーロゾル形成基体からのその放出を防止する。本発明による方法は、揮発性化合物の少なくとも１つが放出されるように、少なくとも１つの加熱要素の温度を制御する段階を更に含む。この制御の段階は、少なくとも１つの加熱要素の抵抗率を測定する段階と、抵抗率の測定値から少なくとも１つの加熱要素の実際の作動温度値を導出する段階とを含む。更に、制御の段階は、少なくとも１つの加熱要素の実際の作動温度の値を所定の最高作動温度と比較する段階を含む。更に、制御の段階は、少なくとも１つの加熱要素の実際の作動温度を所定の最高作動温度又はそれ未満に維持するために、少なくとも１つの加熱要素に供給される電気エネルギを調節する段階を含む。
【０００６】
好ましくは、制御の段階は、少なくとも１つの加熱要素の実際の作動温度を所定の最高作動温度よりも低い温度範囲に維持するために、少なくとも１つの加熱要素に供給される電気エネルギを調節する段階を含む。所定の温度範囲は、所定の最高作動温度までとすることができる。
好ましくは、制御の段階は、少なくとも１つの加熱要素の加熱中に必要なだけ頻繁に反復される。
【０００７】
本発明の実施形態は、エーロゾル形成基体の熱分解又は燃焼が防止されるように、少なくとも１つの加熱要素の実際の作動温度を制御することができるという利点を有する。それによって加熱中に放出又は形成される揮発性化合物の数を低減することができる。有害な物質は、典型的には熱分解又は燃焼中の温度が高い時に形成されるので、これらの有害成分、例えば、ホルムアルデヒドの形成は、本発明による方法によって有意に減少する。
【０００８】
更に、電気加熱式エーロゾル発生システム内の限定されたスペースの一部を取ることになるサーミスタ又は他のセンサが不要になる。それによって本発明の実施形態は、各加熱要素の温度が制御されるいくつかの加熱要素を有する形式の電気加熱式エーロゾル発生システムに使用するのに特に適するものになる。本発明の実施形態は、既存のコントローラ内で抵抗率から温度を計算することができるという更に別の利点を有する。それによって本発明のこれらの実施形態は、分かり易く、実施の費用効率が高い。更に、本発明は、温度センサの取り付けの複雑さを回避し、これは、少なくとも１つの加熱要素との良好で信頼できる熱的接触を提供する。
【０００９】
エーロゾル形成基体は、好ましくは、加熱時に基体から放出される揮発性化合物を含有するタバコ含有材料を含む。代替的に、エーロゾル形成基体は、ＥＰ−Ａ−１、７５０、７８８及びＥＰ−Ａ−１、４３９、８７６の装置に使用されるような非タバコ材料を含むことができる。
好ましくは、エーロゾル形成基体は、エーロゾル形成剤を更に含む。適切なエーロゾル形成剤の例は、グリセリン及びプロピレングリコールである。潜在的に適切なエーロゾル形成剤の追加の例は、ＥＰ−Ａ−０、２７７、５１９及びＵＳ−Ａ−５、３９６、９１１に説明されている。
【００１０】
エーロゾル形成基体は、固形基体とすることができる。固形基体は、例えば、ハーブの葉、タバコの葉、タバコ葉脈の破片、再構成タバコ、均質化タバコ、押し出し成形タバコ、及び発泡タバコのうちの１つ又はそれよりも多くを含有する粉末、顆粒、ペレット、細片、スパゲッティ、ストリップ、又はシートのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。固形基体は、ばら詰みの形態とすることができ、又は適切な容器又はカートリッジに入れて提供することができる。任意的に、固形基体は、基体の加熱時に放出される付加的な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。
【００１１】
任意的に、固形基体は、熱安定性担体上に設けるか又はそこに埋め込むことができる。担体は、粉末、顆粒、ペレット、細片、スパゲッティ、ストリップ、又はシートの形態を取ることができる。代替的に、担体は、ＵＳ−Ａ−５、５０５、２１４、ＵＳ−Ａ−５、５９１、３６８、及びＵＳ−Ａ−５、３８８、５９４に開示するように内面上に堆積したものか、又はその外面上に堆積したか又はその内面及び外面の両方に堆積した固形基体の薄い層を有する管状担体とすることができる。そのような管状担体は、例えば、紙又は紙状材料、不織布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、又はいずれか他の熱安定性ポリマーマトリックスで形成することができる。
固形基体は、例えば、シート、フォーム、ゲル、又はスラリの形態で担体の表面上に堆積させることができる。固形基体は、担体の表面全体に堆積させることができ、又は代替的に、使用中に不均一香味送出をもたらすようにある一定のパターンで堆積させることができる。
【００１２】
代替的に、担体は、ＥＰ−Ａ−０、８５７、４３１に説明されているようなタバコ成分が組み込まれた不織布繊維又は繊維の束とすることができる。不織布繊維又は繊維の束は、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。
代替的に、担体は、電気加熱式エーロゾル発生システムの加熱要素の少なくとも一部とすることができる。そのような場合、加熱要素は、典型的には使い捨てである。例えば、固形基体は、ＵＳ−Ａ−５、０６０、６７１に説明されているように、金属箔上又は電気抵抗性支持体上の薄い層として堆積させることができる。
【００１３】
エーロゾル形成基体は、代替的に、液体基体とすることができる。液体基体が設けられる場合、電気加熱式エーロゾル発生システムは、好ましくは、液体を保持するための手段を含む。例えば、液体基体は、ＥＰ−Ａ−０、８９３、０７１に説明されているように、容器内に保持することができる。代替的に又は追加的に、液体基体は、ＷＯ−Ａ−２００７／０２４１３０、ＷＯ−Ａ−２００７／０６６３７４、ＥＰ−Ａ−１、７３６、０６２、ＷＯ−Ａ−２００７／１３１４４９、及びＷＯ−Ａ−２００７／１３１４５０に説明されているように、多孔性担体材料内に吸収させることができる。多孔性担体材料は、あらゆる適切な吸収性プラグ又は吸収体、例えば、発泡金属又はプラスチック材料、ポリプロピレン、テリレン、ナイロン繊維、又はセラミックで作ることができる。液体基体は、電気加熱式エーロゾル発生システムの使用前に多孔性担体材料内に保持することができ、又は代替的に、液体基体材料は、使用中に又は使用直前に多孔性担体材料内に放出される場合がある。例えば、液体基体は、ＷＯ−Ａ−２００７／０７７１６７に説明されているようにカプセルに設けることができる。カプセルのシェルは、好ましくは、加熱時に融解して多孔性担体材料内に液体基体を放出する。カプセルは、任意的に、液体との組合せで固体を含有することができる。
【００１４】
エーロゾル形成基体が液体基体の場合、電気加熱式エーロゾル発生システムは、更に、少量の液体を一度に加熱するための手段を含むことができる。少量の液体を一度に加熱するための手段は、例えば、ＥＰ−Ａ−０、８９３、０７１に説明されているように、液体基体と連通する液体通路を含むことができる。液体基体は、典型的には、毛管力によって液体通路内に押し込まれる。加熱要素は、好ましくは、使用時に容器内の液体ではなく液体通路内の少量の液体基体だけが加熱されて揮発するように配列される。
【００１５】
代替的に又は追加的に、エーロゾル形成基体が液体基体の場合、電気加熱式エーロゾル発生システムは、液体基体供給源と接触して少なくとも１つの加熱要素を含む噴霧器を更に含むことができる。加熱要素に加えて、噴霧器は、圧電素子のような１つ又はそれよりも多くの電気機械要素を含むことができる。追加的に又は代替的に、噴霧器はまた、静電気、電磁気、又は空気圧効果を使用する要素を含むことができる。電気加熱式エーロゾル発生システムは、更に、凝縮チャンバを含むことができる。
【００１６】
エーロゾル形成基体は、代替的に、いずれか他の種類の基体、例えば、気体基体、又は様々な種類の基体のあらゆる組合せとすることができる。作動中に、基体は、電気加熱式エーロゾル発生システム内に完全に収容することができる。その場合、ユーザは、電気加熱式エーロゾル発生システムのマウスピースで吸引することができる。代替的に、作動中に、基体は、電気加熱式エーロゾル発生システム内に部分的に収容することができる。その場合、基体は、個別の物品の一部を形成することができ、ユーザは、個別の物品を直接吸引することができる。
【００１７】
少なくとも１つの加熱要素は、単一の加熱要素を含むことができる。代替的に、少なくとも１つの加熱要素は、１つよりも多くの加熱要素を含むことができる。好ましくは、電気加熱式エーロゾル発生システムは、２つ又はそれよりも多くの加熱要素、例えば、２つから２０の加熱要素を含む。１つ又は複数の加熱要素は、エーロゾル形成基体を最も有効に加熱するように適切に配列することができる。
少なくとも１つの加熱要素は、好ましくは、電気抵抗性材料を含む。適切な電気抵抗性材料は、以下に限定されるものではないが、ドープしたセラミックのような半導体、電気「伝導性」セラミック（例えば、脱ケイ化モリブデンのような）、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及び金属材料で作られた複合材料を含む。そのような複合材料は、ドープ又は非ドープセラミックを含むことができる。適切なドープセラミックの例は、ドープシリコンカーバイドを含む。適切な金属の例は、チタン、ジルコニウム、タンタル、及びプラチナ群からの金属を含む。適切な金属合金の例は、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−含有合金、及びニッケルベース超合金、鉄、コバルト、ステンレス鋼、Ｔｉｍｅｔａ１（登録商標）、及び鉄−マンガン−アルミニウムベース合金を含む。複合材料において、電気抵抗性材料は、任意的に、エネルギ移送の動力学及び要求される外部物理化学特性次第で、絶縁材料に組み込まれるか、それによって封入されるか又は被覆することができ、又はその逆にすることができる。適切な複合加熱要素の例は、ＵＳ−Ａ−５、４９８、８５５、ＷＯ−Ａ−０３／０９５６８８、及びＵＳ−Ａ−５、５１４、６３０に開示されている。
【００１８】
少なくとも１つの加熱要素は、あらゆる適切な形態を取ることができる。例えば、少なくとも１つの加熱要素は、ＵＳ−Ａ−５、３８８、５９４、ＵＳ−Ａ−５、５９１、３６８、及びＵＳ−Ａ−５、５０５、２１４に説明されているような加熱ブレードの形態を取ることができる。エーロゾル形成基体が、容器内に入れた液体の場合、容器は、使い捨て加熱要素を組み込むことができる。代替的に、ＫＲ−Ａ−１００６３６２８７及びＪＰ−Ａ−２００６３２０２８６に説明されているように、エーロゾル形成基体の中心を通って延びる１つ又はそれよりも多くの加熱ニードル又はロッドも適切な場合がある。他の代替物は、ＥＰ−Ａ−１、７３６、０６５に説明されているような加熱ワイヤ又はフィラメント、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ、プラチナ、タングステン、又は合金ワイヤ、又は加熱プレートを含む。任意的に、加熱要素は、剛性担体材料内又は上に堆積させることができる。
【００１９】
少なくとも１つの加熱要素は、伝導の手段によってエーロゾル形成基体を加熱することができる。加熱要素は、少なくとも基体又は基体が堆積した担体と部分的に接触させることができる。代替的に、加熱要素からの熱は、熱伝導要素の手段によって基体に伝導させることができる。
代替的に、少なくとも１つの加熱要素は、使用中に電気加熱式エーロゾル発生システムを通して吸引された入ってくる外気に熱を移送することができ、これが、次に、伝導によってエーロゾル形成基体を加熱する。外気は、ＷＯ−Ａ−２００７／０６６３７４に説明されているように、エーロゾル形成基体を通過する前に加熱することができる。代替的に、エーロゾル形成基体が液体基体の場合には、ＷＯ−Ａ−２００７／０７８２７３に説明されているように、外気は、最初に基体を通して吸引され、次に加熱することができる。
【００２０】
１つの好ましい実施形態では、実際の作動温度は、少なくとも１つの加熱要素に対する抵抗率と温度の関係を保存するルックアップテーブルから取り出される。代替的な実施形態では、抵抗率は、ρ（Ｔ）＝ρo＊（１＋α1Ｔ＋α2Ｔ2）の形の多項式の値を求めることによって判断され、ここで、ρ（Ｔ）は、少なくとも１つの加熱要素又は複数の加熱要素の測定抵抗率、ρoは基準抵抗率、α1＋α2は、多項式係数である。式の評価は、コントローラによって実施することができる。代替的に、より高次の項式関数又は他の数学的関数が使用され、少なくとも１つの加熱要素の抵抗率の変動を温度の関数として説明することができる。
代替的に、区分的線形近似を使用することができる。この代替法は、計算を簡単かつ高速化する。
【００２１】
好ましくは、システムは、１つよりも多くの加熱要素を含み、エーロゾル形成基体は、エーロゾル形成基体が加熱要素の各々と熱的に近接するように配列される。
システムには、好ましくは、エーロゾル形成基体が所定位置に検出されてシステム上の吸煙も検出された時に、電気エネルギが少なくとも１つの加熱要素だけに送出されるように、エーロゾル形成基体検出器及び吸煙検出器が設けられる。
【００２２】
好ましくは、少なくとも１つの加熱要素は、鉄アルミニウム合金を含む。この合金は、抵抗値と温度間に強い依存性を示すので、その抵抗値を測定して加熱要素の温度を判断するのに有用である。代替的に、加熱要素は、上述の電気抵抗性材料、及び温度に対する抵抗率の強い依存性に匹敵する熱抵抗特性を示す他の適切な材料を含む。
好ましくは、本発明による制御の段階は、吸煙中に約１００Ｈｚから約１０ｋＨｚの周波数、好ましくは、約１ｋＨｚの周波数を用いて実施される。
添付図面を参照して、本発明を単に一例として以下に更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】システム内にエーロゾル形成基体が挿入された電気加熱式エーロゾル発生システムの概略図である。
【図２】温度に伴う加熱器ブレードの抵抗率の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、電気加熱式エーロゾル発生システム１００の実施形態の内部を簡単に示している。特に、電気加熱式エーロゾル発生システム１００の要素は、正確な縮尺で示していない。本発明の理解のために関連しない要素は、図１を簡単にするために省略してある。
電気加熱式エーロゾル発生システム１００は、ハウジング１０及びエーロゾル形成基体２、例えば、シガレットを含む。エーロゾル形成基体２は、加熱要素２０と熱的に近接するようにハウジング１０内に押される。エーロゾル形成基体２は、様々な揮発性化合物を別々の温度で放出することになる。エーロゾル形成基体２から放出された揮発性化合物の一部は、加熱過程によってのみ形成される。各揮発性化合物は、固有放出温度よりも高い温度で放出されることになる。電気加熱式エーロゾル発生システム１００の最高作動温度を揮発性化合物の一部の放出温度よりも低く制御することにより、これらの煙成分の放出又は形成を回避することができる。
【００２５】
更に、ハウジング１０は、電気エネルギ供給源４０、例えば、充電可能なリチウムイオンバッテリを含む。コントローラ３０は、加熱要素２０、電気エネルギ供給源４０、エーロゾル形成基体検出器３２、吸煙検出器３４、及びグラフィカルユーザインタフェース３６、例えば、ディスプレイに接続される。
エーロゾル形成基体検出器３２は、加熱要素２０と熱的に近接しているエーロゾル形成基体２の存在を検出し、エーロゾル形成基体２の存在をコントローラ３０に信号送信する。
【００２６】
吸煙検出器３４は、電気加熱式エーロゾル発生システム１００上で吸煙が行われていることを示すシステム内の空気流を検出する。吸煙検出器３４は、そのような吸煙をコントローラ３０に信号送信する。
コントローラ３０は、ユーザインタフェース３６を制御し、システム情報、例えば、バッテリ電力、温度、エーロゾル形成基体２のステータス、他のメッセージ、又はその組合せを表示する。
コントローラ３０は、更に、加熱要素２０の最高作動温度を制御する。
【００２７】
図２は、図１に関連して説明した実施形態において加熱要素２０として使用される典型的な鉄アルミニウム（ＦｅＡ１）合金に関する温度に対する抵抗率ρ（ロー）のグラフを示している。実際の抵抗率ρ特性は、合金の正確な組成及び加熱要素２０の幾何学構成次第で変動することになる。図２のグラフは、単なる例示である。
図２は、温度上昇に伴って抵抗率ρが上昇することを示している。すなわち、どの所定時間における抵抗率ρの知識を使用しても、加熱要素２０の実際の作動温度を推定することができる。
【００２８】
加熱要素の抵抗は、Ｒ＝Ｖ／Ｉであり、ここで、Ｖは、加熱要素にわたる電圧、Ｉは、加熱要素２０を通る電流である。抵抗Ｒは、加熱要素２０の構成並びにその温度に依存し、以下の関係によって表される：
Ｒ＝ρ（Ｔ）＊Ｌ／Ｓ（式１）
ここで、ρ（Ｔ）は、温度依存の抵抗率、Ｌは、加熱要素２０の長さ、Ｓは、加熱要素２０の断面積である。Ｌ及びＳは、与えられた加熱要素２０の構成に対して固定であり、かつ測定可能である。すなわち、与えられた加熱要素設計に対して、Ｒは、ρ（Ｔ）に比例する。
【００２９】
加熱要素の抵抗率ρ（Ｔ）は、次のように多項式の形で表すことができる。
ρ（Ｔ）＝ρ0＊（１＋α1Ｔ＋α2Ｔ2）（式２）
ここで、ρ0は、基準温度Ｔ0での抵抗率、α1及びα2は、多項式係数である。
すなわち、加熱要素２０の長さと断面積が分ると、加熱要素の電圧Ｖ及び電流Ｉを測定することにより、抵抗Ｒ及び従って所定の温度での抵抗率ρを求めることができる。温度は、単に使用されている加熱要素に関する固有抵抗率対温度の関係のルックアップテーブルから、又は上式（２）の多項式の値を求めることによって取得することができる。好ましくは、この過程は、タバコに適用することができる温度範囲において１つ又はそれよりも多くの、好ましくは２つの線形近似値で抵抗率ρ対温度曲線を表すことによって簡略化することができる。これは、温度の評価を簡略化し、これは、計算リソースが限られたコントローラ３０において望ましいものである。
【００３０】
最高作動温度を制御する準備において、電気加熱式エーロゾル発生システム１００の最高作動温度の値が選択される。この選択は、放出すべき及びすべきでない揮発性化合物の放出温度に基づいている。この所定の値は、次に、満足できる範囲、例えば、所定の最高作動温度のマイナス５パーセントと共にコントローラ３０に格納される。
コントローラ３０は、加熱要素２０に電気エネルギを供給することによって加熱要素２０を加熱する。好ましくは、エネルギを節約するために、コントローラは、エーロゾル形成基体検出器３２がエーロゾル形成基体２０を検出し、かつ吸煙検出器３４が吸煙の存在を検出した場合には、加熱要素２０だけを加熱する。
【００３１】
使用時に、コントローラ３０は、加熱要素２０の抵抗率ρを測定する。コントローラ３０は、次に、測定した抵抗率ρをルックアップテーブルと比較して、加熱要素２０の抵抗率を加熱要素の実際の作動温度の値に変換する。次の段階では、コントローラ３０は、導出された実際の作動温度を所定の最高作動温度と比較する。実際の作動温度が所定の最高作動温度の下側の領域よりも低い場合、コントローラ３０は、加熱要素２０の実際の作動温度を上げるために加熱要素２０に付加的な電気エネルギを供給する。実際の作動温度が所定の最高作動温度の上側の領域よりも高い場合、コントローラ３０は、加熱要素２０の実際の作動温度を所定の最高作動温度の許容範囲に下げて戻すために、加熱要素２０に供給される電気エネルギを低減する。
【００３２】
加熱要素抵抗率ρに基づく加熱要素温度の制御は、図１に関連して説明した電気加熱式エーロゾル発生システムに制限されることはなく、加熱要素２０が揮発性化合物を放出するためにタバコ又は他のエーロゾル形成基体に加熱エネルギを送出するあらゆる電気加熱式エーロゾル発生システムに適用可能である。
様々な他の修正は、本発明の範囲内で可能であり、かつ当業者に想起されるであろう。
【符号の説明】
【００３３】
２  エーロゾル形成基体
１０  ハウジング
２０  加熱要素
１００  電気加熱式エーロゾル発生システム
【図１】
0005739800.tif 000002
【図２】
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