(57)【要約】  液体エアロゾル形成基体（２６）を保持するための液体貯蔵部分（２４）を有するエアロゾル発生システム（１０）で使用するヒーター組立品であって、前記ヒーター組立品は、液体エアロゾル形成基体を加熱してエアロゾルを形成するための電気ヒーター（３０）と、エアロゾル発生システムの液体貯蔵部分から電気ヒーターに液体エアロゾル形成基体を運ぶための毛細管本体（２７）とを備える。電気ヒーター（３０）は、毛細管本体の外表面上に配設されていて、かつ導電性材料の多孔性シート（３３）を備える加熱層を備える。多孔性シート（３３）は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を保持するためにその下面（３５）上に複数の陥凹部（３４）を画定するように形作られ、また複数の陥凹部（３４）の各々の少なくとも一部は、毛細管本体の外表面（２７ａ）から直交方向に離隔している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分を有するエアロゾル発生システムで使用するヒーター組立品であって、
エアロゾルを形成するために前記液体エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターと、
前記液体エアロゾル形成基体を前記エアロゾル発生システムの前記液体貯蔵部分から前記電気ヒーターに運ぶための毛細管本体と、を備え、
前記電気ヒーターが、前記毛細管本体の外表面上に配設されていて、かつ導電性材料の多孔性シートを備える加熱層を備え、
前記多孔性シートが、毛細管作用によって前記液体エアロゾル形成基体を保持するためにその下面上に複数の陥凹部を画定するように形作られ、かつ前記複数の陥凹部の各々の少なくとも一部が前記毛細管本体の前記外表面から直交方向に離隔される、ヒーター組立品。
【請求項２】
前記多孔性シートがエンボス加工され、かつその上面上に複数の隆起部分をさらに備え、前記複数の陥凹部が前記複数の隆起部分によって画定される、請求項１に記載のヒーター組立品。
【請求項３】
前記多孔性シートが波型である、請求項２に記載のヒーター組立品。
【請求項４】
前記多孔性シートが複数の開口部を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
【請求項５】
前記複数の開口部が、前記多孔性シートの第一の領域内に位置する開口部の第一の組と、前記多孔性シートの第二の領域内に位置する開口部の第二の組とを備え、前記開口部の第一の組の平均サイズが前記開口部の第二の組の平均サイズと異なる、請求項４に記載のヒーター。
【請求項６】
前記複数の陥凹部の各々が、断面で見た時に、前記陥凹部の最も深い点に、またはその近傍に位置付けられた単一の開口部を有するように、前記複数の開口部が配設される、請求項４または請求項５に記載のヒーター組立品。
【請求項７】
前記多孔性シートがその下面上に毛細管多孔性被覆を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
【請求項８】
前記多孔性シートが第一の多孔性シートであり、かつ前記電気ヒーターが、前記第一の多孔性シートと平行に、かつ前記第一の多孔性シートと前記毛細管本体の間に位置付けられている、第二の多孔性シートをさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
【請求項９】
前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートが各々複数の開口部を備え、前記第一の多孔性シートの前記複数の開口部が前記第二の多孔性シートの前記複数の開口部から横断方向にずれていて、かつ前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートが、前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートのうちの一方または両方の前記複数の開口部が前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートのうちのもう一方の穴が無い領域によって閉じられている閉位置から、前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートの少なくとも一部分が空間によって分離されている開位置に相互に対して移動可能である、請求項８に記載のヒーター組立品。
【請求項１０】
前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートのうちの一方または両方が加熱に伴い前記閉位置から前記開位置に自動的に変形するように、前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートが、異なる熱膨張係数を有する異なる材料から形成される、請求項９に記載のヒーター組立品。
【請求項１１】
前記ヒーター組立品が、前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートのうちの一方または両方を前記閉位置と前記開位置の間で選択的に移動するためのアクチュエータをさらに備える、請求項９または請求項１０に記載のヒーター組立品。
【請求項１２】
前記電気ヒーターが、前記第一の多孔性シートおよび前記第二の多孔性シートと平行に、かつこれらの間に位置付けられている第三の多孔性シートをさらに備える、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
【請求項１３】
前記第二の多孔性シートおよび前記第三の多孔性シートが各々複数の開口部を備え、前記第二の多孔性シートの前記複数の開口部が前記第三の多孔性シートの前記複数の開口部から横断方向にずれていて、かつ前記第三の多孔性シートが、前記第二の多孔性シートの前記複数の開口部が前記第三の多孔性シートの穴が無い領域によって閉じられている閉位置から、前記第二の多孔性シートおよび前記第三の多孔性シートの少なくとも一部分が離隔されている開位置に移動可能である、請求項１２に記載のヒーター組立品。
【請求項１４】
前記第三の多孔性シートが前記閉位置にある時に、前記第一の多孔性シートが、前記第一の多孔性シートと前記第三の多孔性シートの少なくとも一部分が第一の間隔によって分離されている第一の位置から、前記第一の多孔性シートと前記第三の多孔性シートが前記第一の間隔より小さい第二の間隔によって分離されている第二の位置に、直交方向で移動可能である、請求項１３に記載のヒーター組立品。
【請求項１５】
エアロゾル発生システムで使用する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液体貯蔵部分と、請求項１〜１４のいずれかに記載のヒーター組立品と、を備える、カートリッジ。
【請求項１６】
エアロゾル発生システムであって、
エアロゾル発生装置と、
請求項１５に記載のカートリッジと、を備え、
前記カートリッジが前記エアロゾル発生装置に取り外し可能に連結され、かつ前記エアロゾル発生装置が前記ヒーター組立品のための電源を含む、エアロゾル発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル発生システム用のヒーター組立品であって、エアロゾル形成基体を気化するために適切な電気ヒーターを備えるヒーター組立品に関する。特に本発明は、電気的に作動する喫煙システムなどの、手持ち式のエアロゾル発生システムに関する。本発明の態様は、エアロゾル発生システム用のヒーター組立品、エアロゾル発生システム用のカートリッジ、およびこうしたヒーター組立品を組み込むエアロゾル発生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾル発生システムの一つのタイプは、電気的に作動する喫煙システムである。電池および制御電子機器を備える装置部分と、エアロゾル形成基体の供給および電気的に作動する気化器を備えるカートリッジ部分とから成る、手持ち式の電気的に作動する喫煙システムが周知である。エアロゾル形成基体の供給および気化器の両方を備えるカートリッジは、時に「カトマイザー」と呼ばれる。気化器は典型的にヒーター組立品である。一部の周知の実施例において、エアロゾル形成基体は液体エアロゾル形成基体であり、気化器は、液体エアロゾル形成基体中に浸された細長い芯の周りに巻かれたヒーターワイヤのコイルを備える。カートリッジ部分は典型的に、エアロゾル形成基体の供給および電気的に作動するヒーター組立品だけでなく、ユーザーが使用時に吸ってエアロゾルを口の中に引き出すマウスピースも備える。それ故に、エアロゾル形成液体を加熱することによって気化してエアロゾルを形成する電気的に作動する喫煙システムは典型的に、液体を保持する毛細管材料の周りに巻かれたワイヤのコイルを備える。ワイヤを通過する電流は、毛細管材料の中の液体を気化するワイヤの抵抗加熱を生じさせる。毛細管材料は典型的に気流経路内に保持され、これによって空気は芯を通って引き出され、ベイパーを同伴する。その後、ベイパーは冷却されてエアロゾルを形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このタイプのシステムは、エアロゾルを生成するのに有効でありうるが、また低コストな、かつ再現性のある方法で製造するには課題を呈しうる。さらに、芯およびコイル組立品は、関連付けられた電気的接続とともに、壊れやすくかつ取り扱いが困難でありうる。
【０００４】
他の周知のシステムは、エアロゾル形成液体を液体貯蔵部分からメッシュヒーターに運ぶように配設された毛細管材料上またはその近傍に配設されたメッシュヒーターを備える。使用時に、電流はメッシュを通過して、毛細管材料の中の液体を気化する抵抗加熱を生じさせる。しかしながら、こうしたシステムでは、メッシュからの熱はまた、液体貯蔵部分中に保持されたエアロゾル形成液体に伝達される場合がある。これは、エアロゾル発生システムの効率を低減するエネルギー損失をもたらす場合がある。これはまた、液体貯蔵部分中に保持されたエアロゾル形成液体の特性に悪影響を及ぼす場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の態様によると、液体エアロゾル形成基体を保持するための液体貯蔵部分を有するエアロゾル発生システムで使用するヒーター組立品であって、エアロゾルを形成するために液体エアロゾル形成基体を加熱するための電気ヒーターと、液体エアロゾル形成基体をエアロゾル発生システムの液体貯蔵部分から電気ヒーターに運ぶための毛細管本体とを有するヒーター組立品が提供されていて、電気ヒーターは毛細管本体の外表面上に配設されていて、かつ導電性材料の多孔性シートを備える加熱層を備え、多孔性シートは毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を保持するために複数の陥凹部をその下面上に画定するように形作られ、また複数の陥凹部の各々の少なくとも一部は毛細管本体の外表面から直交方向に離隔される。
【０００６】
特許請求される配設で、毛細管材料からのエアロゾル形成液体は、毛細管作用によって多孔性シートの上に引き出され、かつ多孔性シートの下面上の複数の陥凹部内に保持される。陥凹部が毛細管本体から離隔されていて、電気ヒーターが動作している時に、加熱層からの熱は陥凹部内に保持された液体エアロゾル形成基体上に集中する。これは、ヒーターから毛細管本体中および液体貯蔵部分中に貯蔵された液体への熱伝達の量を減少させる場合があり、電力消費を減少させ、かつ毛細管本体中に吸収されている間に液体が中で気化するヒーター組立品より効率的な動作を容易にする場合がある。これはまた、完全に平坦なヒーターに対して、エアロゾル形成液体と接触している加熱層の表面積を増大する場合があり、所与の量のエアロゾル発生に対する電力消費量をさらに低減し、より効率的な動作につながる場合がある。
【０００７】
本明細書で使用される「多孔性シート」という用語は、流体透過性であり、かつエアロゾルがそれを通過することを可能にする材料から形成された材料の層を指す。「多孔性」という用語は、本質的に多孔性である材料だけでなく、複数の開口部の提供を通して多孔性または浸透性にされた実質的に非多孔性材料を包含することが意図されている。
【０００８】
本明細書で使用される「形作られた」という用語は、シートからの材料の除去なくシートが変形されたことを意味するために使用される。
【０００９】
本明細書で使用される「陥凹部」という用語は、下面の残りの部分から後退させた下面の一部分を指す。これは、メッシュにおける開口部などの平坦なシートを通した単純な開口部と異なる。複数の陥凹部は各々、約２０マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルの深さを有してもよい。複数の陥凹部は、約２０マイクロメートル〜約２０００マイクロメートルの幅を各々有してもよい。
【００１０】
本明細書で使用される「上面」および「下面」という用語は、シートの平面の両側にある多孔性シートの反対向きの面を指す。上面は、毛細管本体から最も遠いシートの面を指す。下面は、上面の反対側にあり、かつ毛細管本体に最も近い面である、シートの面を指す。
【００１１】
複数の陥凹部は、任意の適切なやり方で多孔性シート内に形成されてもよい。多孔性シートはエンボス加工され、その上面上に複数の隆起部分をさらに備え、複数の陥凹部が複数の隆起部分によって画定されていることが好ましい。こうしたエンボス加工は、複数の陥凹部を提供する単純でコスト効果が高い手段である場合がある。こうしたエンボス加工は、多孔性シートの厚さを、より一貫した加熱のために実質的に一定のままにすることができる場合がある。
【００１２】
本明細書で使用される「エンボス加工」という用語は、わずかな起伏で上面から隆起されたその上面上に一つ以上の特徴部を有するように、シートが成形またはスタンプ加工されることを意味するために使用される。シート厚さは実質的に一定のままであることが好ましい。シートの厚さはシートの高さと異なり、下面上の最低点と上面上の最高点との差を指す。シート上の任意の所与の点でのシート厚さは、先述の所与の点でのシートの下面に直交する方向に測定されるべきである。
【００１３】
エンボス加工は任意の適切な形態を取ってもよい。例えば、エンボス加工は、均一な分布および不均一な分布のうちの一方または両方を含んでもよい。
【００１４】
多孔性シートは波型であることが好ましい。多孔性の波型シートを有することは、シート内に複数の陥凹部を提供する、特に単純でコスト効果が高い手段である場合がある。
【００１５】
本明細書で使用される「波型」という用語は、一連の平行な隆起および溝に形作られたシートを指す。このようにして、波型は、シートの上面上の複数の隆起部分と、シートの下面上の複数の陥凹部との両方を形成する。波型の谷は、（シートの上面から見た通りの）隣接した隆起部分の間、および（シートの下面から見た通りの）隣接する陥凹部の間のシートの領域に形成される。
【００１６】
多孔性シートは複数の開口部を備えることが好ましい。複数の開口部は、多孔性シートの第一の領域内に位置する開口部の第一の組と、多孔性シートの第二の領域内に位置する開口部の第二の組とを備え、開口部の第一の組の平均サイズは開口部の第二の組の平均サイズと異なることが好ましい。第一の領域および第二の領域内の開口部のサイズ、または第一の領域および第二の領域の相対的な位置は、エアロゾル発生システムの気流の特徴、またはヒーター組立品の温度プロファイル、またはその両方に基づいて選択することができる。開口部の第一の組の平均径は、開口部の第二の組の平均径より大きくてもよく、また第一の領域は、第二の領域に対して多孔性シートの中心に向かって位置付けられてもよい。これは、ヒーターの中央領域内の流量を増加する場合がある。
【００１７】
各開口部は、約２０平方マイクロメートル〜約１０，０００平方マイクロメートルのサイズを有することが好ましい。    
【００１８】
複数の開口部は、複数の陥凹部の各々が、断面で見た時に、陥凹部の最も深い点に、またはその近傍に位置付けられた単一の開口部を有するように配設されることが好ましい。これは、各陥凹部によって画定された液体保持領域を最大化するのに役立つ場合がある。これはまた、液体が陥凹部内に保持されている時に、流体が電気ヒーターを通って流れるのを容易にするために役立つ場合がある。
【００１９】
好ましくは、多孔性シートは、その下面上に毛細管多孔性被覆を備える。毛細管多孔性被覆は、陥凹部を画定する多孔性シートの下面の少なくとも一部分の上に提供されていることが好ましい。毛細管多孔性被覆は、多孔性シートの下面の実質的に全面積にわたって提供されていることがより好ましい。こうした毛細管多孔性被覆は、多孔性シートの毛細管現象を増大させるのに役立つ場合がある。これは、多孔性シートに対する液体エアロゾル形成基体の毛細管作用による保持、および毛細管本体から離れることを容易にする場合がある。
【００２０】
適切な毛細管多孔性被覆は、セルロース系のコーティング、ポリマー系のコーティング、発泡体系のコーティング、および粘土系のコーティングを含んでもよい。
【００２１】
多孔性シートは第一の多孔性シートであり、また電気ヒーターは、第一の多孔性シートと平行に、かつ第一の多孔性シートと毛細管本体の間に位置付けられている、第二の多孔性シートをさらに備えることが好ましい。第一の多孔性シートに平行に、かつ第一の多孔性シートと毛細管本体の間に位置付けられている第二の多孔性シートを提供することによって、第一の多孔性シートによって発生した熱を、第一の多孔性シートと第二の多孔性シートの間に保持された液体上に集中させることができる。これは、第一の多孔性シートと第二の多孔性シートの間の加熱された液体を毛細管本体から分離し、よって毛細管本体中に吸収された液体への熱の散逸を低減するのに役立つ場合がある。第二の多孔性シートは、第一の多孔性シートについての上述の、または下に記載された特徴のうちのいずれかを有してもよい。
【００２２】
第二の多孔性シートは、断熱材料から形成されていることが好ましい。これは、第一の多孔性シートによって発生した熱を第一の多孔性シートと第二の多孔性シートの間に保持された液体上にさらに集中させるのを助ける場合があり、一方で毛細管本体は第二の多孔性シートによって第一の多孔性シートから断熱されている。これは、エアロゾル形成液体を気化するために必要とされる電力をさらに減少させる場合があり、よって毛細管本体中に吸収された液体への熱の散逸を低減する場合がある。
【００２３】
一部の実施形態において、第二の多孔性シートは、導電性材料の多孔性シートであってもよく、また電気ヒーターのさらなる加熱層を形成してもよい。
【００２４】
第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートは各々、複数の開口部を備えることが好ましい。こうした実施形態において、第一の多孔性シートの複数の開口部は第二の多孔性シートの複数の開口部から横断方向にずれていて、かつ第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートは、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方の複数の開口部が第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちのもう一方の穴が無い領域によって閉じられている閉位置から、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートの少なくとも一部分が空間によって分離されている開位置に相互に対して移動可能であることが好ましい。この配設では、ヒーター組立品が使用されていない時に毛細管本体からの液体エアロゾル形成基体の漏れを低減または阻止するために、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートが閉位置にある時に、電気ヒーターを通って流れる流体は低減または阻止される場合があり、一方で多孔性シートが開位置にある時に、通常の流体の流れを可能にする。第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートは、電流が電気ヒーターに供給されている時に、開位置に移動するように構成されていることが好ましい。
【００２５】
第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートは、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方が加熱に伴い閉位置から開位置に自動的に変形するように、異なる熱膨張係数を有する異なる材料から形成されていることが好ましい。すなわち、多孔性シートは、第一の温度から第二の温度への変化を受ける時に、閉位置と開位置の間で変形するように配設されることが好ましい。温度の変化を、多孔性シートの一方または両方を通して電流を通すことによって誘導することができる。第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方が加熱に伴い閉位置から開位置に自動的に変形するように、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートを、異なる熱膨張係数を有する異なる材料から形成することによって、使用する前の流体の漏れを低減または防止するための単純な手段が提供される。例えば、電気ヒーターがオフ状態である時に、多孔性シートは周囲温度であってもよい。この周囲温度にて、シートは閉位置に配設され、よって流体の漏れを防止することができる。しかしながら、電流が第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方を通過する時に、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方の温度は増加する。こうした温度変化は、シートのうちの一方または両方を閉位置から開位置に変形させ、これによって通常の流体流れを可能にする。
【００２６】
ヒーター組立品は、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方を閉位置と開位置の間で選択的に移動するためのアクチュエータをさらに備えることが好ましい。第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方を閉位置と開位置の間で選択的に移動するためのアクチュエータを有するヒーター組立品を提供することによって、第一の多孔性シートと第二の多孔性シートとの相対的な位置の微細な制御が提供されてもよい。アクチュエータはまた、第一の多孔性シートまたは第二の多孔性シートを、開位置と閉位置の間で時間遅延がほとんどないまたは全くない状態で移動できるようにする場合がある。
【００２７】
閉位置にある第一の多孔性シートと第二の多孔性シートの間の間隔は、選択的に調整可能であることが好ましい。この配設では、第一の多孔性シートと第二の多孔性シートの間に画定された容積は、ユーザーの要件に従って選択的に調整されてもよい。例えば、望ましいエアロゾル形成液体消費速度、吸煙速度、および電気ヒーターの温度定格のうちの一つ以上は、ユーザー要件に従って選択的に調整されてもよい。
【００２８】
電気ヒーターは、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートと平行に、かつこれらの間に位置付けられている第三の多孔性シートをさらに備えることが好ましい。第三の多孔性シートは、第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートのうちの一方または両方についての上述の、または下に記載された特徴のうちのいずれかを有してもよい。例えば、第一の多孔性シート、第二の多孔性シート、および第三の多孔性シートは各々、複数の開口部を含んでもよい。
【００２９】
第二の多孔性シートの複数の開口部は、第三の多孔性シートの複数の開口部と実質的に整列されてもよい。これは、流体が電気ヒーターを通って流れるのを容易にする場合がある。
【００３０】
第二の多孔性シートおよび第三の多孔性シートは各々複数の開口部を備え、第二の多孔性シートの複数の開口部は、第三の多孔性シートの複数の開口部から横断方向にずれることが好ましい。こうした実施形態において、第三の多孔性シートは、第二の多孔性シートの複数の開口部が第三の多孔性シートの穴が無い領域によって閉じられている閉位置から、第二の多孔性シートおよび第三の多孔性シートの少なくとも一部分が離隔している開位置に移動可能であることが好ましい。この配設で、第一の多孔性シートは、第一の多孔性シートと第三の多孔性シートの間に保持された液体を漸進的に加熱するために、使用中に第三の多孔性シートに向かって移動されてもよい。これは加熱の効率を改善する場合がある。ある特定の実施例において、第一の多孔性シートは、第三の多孔性シートが閉位置にある時に、第一の位置と第二の位置の間で移動可能である。これは、第一の多孔性シートが第一の多孔性シートと第三の多孔性シートの間に捕捉された所定の量の液体を加熱することを可能にする場合がある。これは、加熱の効率を改善するだけでなく、吸煙ごとのより一貫したエアロゾル特性を容易にする場合がある。
【００３１】
第一の多孔性シートおよび第二の多孔性シートは、相互に対して、および毛細管本体に対して適所に固定されてもよい。第三の多孔性シートが閉位置にある時に、第一の多孔性シートは、第一の多孔性シートおよび第三の多孔性シートの少なくとも一部分が第一の間隔によって分離されている第一の位置から、第一の多孔性シートと第三の多孔性シートとが第一の間隔より小さい第二の間隔によって分離されている第二の位置に、直交方向に移動可能であることが好ましい。
【００３２】
本明細書で使用される「毛細管本体」という用語は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を電気ヒーターに運ぶことができる、ヒーター組立品の構成要素を指す。毛細管本体は、毛細管材料で作製されてもよい。毛細管材料は、液体を材料の一方の端から別の端に能動的に運ぶ材料である。毛細管材料は繊維状または海綿体状の構造を有してもよい。毛細管材料は一束の毛細管を含むことが好ましい。例えば、毛細管材料は複数の繊維もしくは糸、またはその他の微細チューブを含んでもよい。繊維または糸は、液体エアロゾル形成基体をエアロゾル発生要素に向かって運ぶために概して整列していてもよい。別の方法として、毛細管材料は海綿体様または発泡体様の材料を含んでもよい。毛細管材料の構造は複数の小さい穴または管を形成し、これを通して液体エアロゾル形成基体を毛細管作用によって搬送することができる。毛細管材料は任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例は、海綿体もしくは発泡体材料、繊維もしくは焼結粉末の形態のセラミック系またはグラファイト系の材料、発泡性の金属材料もしくはプラスチック材料、繊維質材料、例えば紡糸繊維または押出成形繊維（酢酸セルロース、ポリエステル、または結合されたポリオレフィン、ポリエチレン、テリレンもしく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）で作製された繊維質材料である。毛細管材料は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象および空隙率を有してもよい。液体エアロゾル形成基体は、毛細管作用によって毛細管媒体を通して液体エアロゾル形成基体を搬送することを可能にする粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、および蒸気圧を含む物理特性（しかし、これらに限定されない）を有する。
【００３３】
本発明の第二の態様によると、エアロゾル発生システムで使用するカートリッジが提供されていて、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液体貯蔵部分と、本発明の第一の態様によるヒーター組立品とを含む。
【００３４】
カートリッジは接続端と、接続端から離れた口側端とを有するハウジングを備えてもよく、接続端はエアロゾル発生システムの制御本体に接続するように構成されている。ハウジングは、液体貯蔵部分を画定してもよい。電力は、ハウジングの接続端を通して、接続された制御本体からヒーター組立品に送達されてもよい。カートリッジは空気吸込み口を有してもよい。口側端は、空気吸込み口と流体連通する口側端の開口を有してもよい。カートリッジは、空気吸込み口と口側端の開口との間に延びる気流経路を有してもよい。
【００３５】
ハウジングは細長くてもよい。ハウジングは、任意の適切な材料または材料の組み合わせを備えてもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはこれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または食品もしくは医薬品用途に適切な熱可塑性樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリエチレンが挙げられる。材料は軽量であり、脆くないものであってもよい。ハウジングは、本発明の第一の態様に関連して記載されるハウジングの特徴のうちのいずれかを備えてもよい。
【００３６】
カートリッジは、ユーザーが引き出しうるエアロゾルが通る取り外し可能なマウスピースを備えてもよい。取り外し可能なマウスピースは、口側端の開口を覆う場合がある。別の方法として、カートリッジは、ユーザーが口側端の開口を直接吸うことを可能にするように構成されてもよい。
【００３７】
カートリッジの液体貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体で再充填可能であってもよい。別の方法として、カートリッジは、貯蔵区画の液体エアロゾル形成基体が空になった時に廃棄されるように設計されてもよい。
【００３８】
本発明の第三の態様によると、エアロゾル発生装置と、本発明の第二の態様によるカートリッジとを備えるエアロゾル発生システムが提供されていて、カートリッジはエアロゾル発生装置に取り外し可能に連結され、またエアロゾル発生装置はヒーター組立品のための電源を含む。
【００３９】
装置は、電源からエアロゾル発生要素への電力の供給を制御するように構成された制御回路を備えてもよい。制御回路はマイクロコントローラーを備えてもよい。マイクロコントローラーはプログラム可能なマイクロコントローラーであることが好ましい。制御回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。制御回路はエアロゾル発生要素への電力の供給を調節するように構成されてもよい。電力はシステムの起動後、エアロゾル発生要素に連続的に供給されてもよく、または毎回の吸煙ごとなどのように断続的に供給されてもよい。電力は、電流パルスの形態でエアロゾル発生要素に供給されてもよい。
【００４０】
エアロゾル発生要素は独立した電源を備えてもよい。エアロゾル発生システムは、電力を制御回路に供給するように配設された第一の電源、および電力をエアロゾル発生要素に供給するように構成された第二の電源を備えてもよい。
【００４１】
電源はＤＣ電源であってもよい。電源は電池であってもよい。電池は、リチウム系の電池、例えばリチウムコバルト電池、リチウム鉄リン酸塩電池、チタン酸リチウム電池、またはリチウムポリマー電池であってもよい。電池はニッケル水素電池またはニッケルカドミウム電池であってもよい。電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は再充電を必要とする場合があり、また数多くの充放電サイクルのために構成されてもよい。電源は、一回以上のユーザー体験のための十分なエネルギーの貯蔵を可能にする容量を有してもよく、例えば電源は従来の紙巻たばこ一本を喫煙するのにかかる典型的な時間に対応する約六分間、または六分間の倍数の期間の間、エアロゾルの連続的な発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定の吸煙回数、または霧化組立品の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。
【００４２】
エアロゾル発生システムは、ユーザーがマウスピースを吸って口側端の開口を通してエアロゾルを引き出すことを可能にするように構成された手持ち式エアロゾル発生システムであってもよい。エアロゾル発生システムは従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有してもよい。エアロゾル発生システムは約３０ｍｍ〜約１５０ｍｍの全長を有してもよい。エアロゾル発生システムは約５ｍｍ〜約３０ｍｍの外径を有してもよい。
【００４３】
本発明のシステムは、カートリッジおよび制御本体を備えるように記載されているが、一体のシステムで本発明を実施することが可能である。
【００４４】
本発明の態様のうちのいずれかにおけるカートリッジまたはエアロゾル発生システムは、制御回路と通信する吸煙検出器を備えてもよい。吸煙検出器は、ユーザーが気流通路を通して吸い込む時にそれを検出するように構成されてもよい。
【００４５】
本発明の態様のうちのいずれかにおけるカートリッジまたはエアロゾル発生システムは、制御回路と通信する温度センサーを備えてもよい。カートリッジ、制御本体、またはエアロゾル発生システムは、スイッチまたはボタンなどのユーザー入力を備えてもよい。ユーザー入力は、ユーザーがシステムをオンおよびオフにすることを可能にしてもよい。
【００４６】
カートリッジまたはエアロゾル発生システムはまた、液体貯蔵部分中に保持された液体エアロゾル形成基体の判定された量をユーザーに示すための表示手段を備えてもよい。制御回路は、液体貯蔵部分中に保持された液体エアロゾル形成基体の量の判定がなされた後、表示手段を起動するように構成されてもよい。
【００４７】
表示手段は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光、ＬＣＤディスプレイなどのディスプレイ、ラウドスピーカーまたはブザーなどの可聴式表示手段、および振動手段のうちの一つ以上を備えてもよい。制御回路は、一つ以上の光を点灯させ、ディスプレイ上にある量を表示し、ラウドスピーカーまたはブザーを介して音を発し、また振動手段を振動させるように構成されてもよい。
【００４８】
本発明の一態様の特徴は、本発明のその他の態様にも適用されてもよい。
【００４９】
本明細書で使用される「毛細管本体」という用語は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を電気ヒーターに運ぶことができる、ヒーター組立品の構成要素を指す。
【００５０】
本明細書で使用される「導電性材料」という用語は、１×１０-2Ωｍ以下の比抵抗を有する材料を意味する。
【００５１】
本明細書で使用される「断熱性材料」および「断熱材料」という用語は、摂氏２３度および５０パーセントの相対湿度で、１００Ｗ／ｍ．Ｋ未満、好ましくは４０Ｗ／ｍ．Ｋ未満、または１０Ｗ／ｍ．Ｋ未満の熱伝導率を有する材料を指す。
【００５２】
本明細書で使用される「エアロゾル形成体」という用語は、使用時にエアロゾルの形成を容易にする任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物を記述するために使用される。
【００５３】
本明細書で使用される「液体エアロゾル形成基体」という用語は、固体形態ではなく液体であるエアロゾル形成基体を指す。液体エアロゾル形成基体は、液体保持媒体によって少なくとも部分的に吸収されてもよい。液体エアロゾル形成基体は、ゲルの形態のエアロゾル形成基体を含む。
【００５４】
本明細書で使用される「液体保持媒体」という用語は、液体エアロゾル形成基体を放出可能に保持する能力を有する構成要素を指す。液体保持媒体は、液体エアロゾル形成基体を吸収するか、もしくは液体エアロゾル形成基体を保持する多孔性または繊維性材料であるか、または別の方法でこの多孔性または繊維性材料を含んでもよく、この材料は液体エアロゾル形成基体と接触し、一方で液体エアロゾル形成基体が気化によって放出されることを可能する。
【００５５】
本明細書で使用される「上流」および「下流」という用語は、システムの使用中に空気がシステムを通して引き出される方向に対して、ヒーター組立品、カートリッジ、またはエアロゾル発生システムの要素または要素の部分の相対位置を記述するために使用される。
【００５６】
本明細書で使用される「長軸方向」という用語は、ヒーター組立品、カートリッジ、またはエアロゾル発生システムの上流端と下流端の間の方向を記述するために使用され、「横断方向」という用語は、長軸方向と直交する方向を記述するために使用される。ヒーター組立品に関しては、「横断方向」という用語は、多孔性シート（複数可）の平面に平行な方向を指し、一方で「直交」という用語は、多孔性シート（複数可）の平面に直交する方向を指す。
【００５７】
本明細書で使用される「直径」という用語は、ヒーター組立品、カートリッジ、またはシステム、もしくはその構成要素の最大寸法を、ヒーター組立品、カートリッジ、またはシステムの横断方向で記述するために使用される。本明細書で使用される「長さ」という用語は、長軸方向の最大寸法を記述するために使用される。
【００５８】
本明細書で使用される「取り外し可能に連結された」という用語は、システムの二つ以上の構成要素（カートリッジおよびエアロゾル発生装置など）を、構成要素のいずれも著しく損傷することなく、相互に連結し、かつ連結を外すことができることを意味するために使用される。
【００５９】
本明細書で使用される「実質的に平坦な」とは、単一の平面の状態に形成され、また例えば湾曲した形状もしくはその他の非平面形状にフィットするように周りに巻かれたり、または他に適合されたりしないことを意味することが好ましい。平面の電気ヒーターは、製造中に簡単に取り扱うことができ、かつ頑丈な構造を提供する。
【００６０】
ここで本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら、例証としてのみではあるが詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の第一の実施形態によるエアロゾル発生システムの概略図を示す。
【図２】図２は、図１に示すカートリッジの一部分の拡大図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第二の実施形態によるヒーター組立品を閉じた状態で示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第二の実施形態のヒーター組立品を開位置で示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第三の実施形態によるヒーター組立品を閉じた状態で示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第三の実施形態のヒーター組立品を開位置で示す。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図１は、連結されて一緒になったカートリッジ２０とエアロゾル発生装置４０とを備えるエアロゾル発生システム１０の概略図である。装置は、電池の形態である電源４１と、電源４１に連結された制御回路４２とを備える。
【００６３】
カートリッジ組立品２０は、システム用のマウスピースを形成するハウジング２２を備える。ハウジング内には液体エアロゾル形成基体２６を保持する貯蔵容器２４がある。毛細管本体２７は、液体貯蔵容器２４の開放端に隣接して配置されている。電気ヒーター３０は毛細管本体２７の外表面に隣接して提供されていて、これによって毛細管本体２７は液体エアロゾル形成基体２６を液体貯蔵容器２６から電気ヒーター３０に運ぶことができる。毛細管本体２７および電気ヒーター３０は共に、ヒーター組立品３１の少なくとも一部を形成する。
【００６４】
電気ヒーター３０はまた、カートリッジ２０の中の気流経路に隣接して配置されている。気流経路は、図１において湾曲した矢印で示されている。気流経路は、空気吸込み口２８ａからカートリッジハウジング２２の中の口側端の開口２８ｂに延びる。
【００６５】
図１に示す通り、カートリッジ２０がエアロゾル発生装置４０に連結されている時に、電気ヒーター３０は電源４１に電気的に連結されている。従って装置４０は、液体エアロゾル形成基体を気化するために、カートリッジ２０の中の電気ヒーター３０に電力を供給するように機能する。気化されたエアロゾル形成基体はシステムを通る気流中に同伴され、気流はユーザーがカートリッジ２０の口側端で吸煙することによってもたらされる。気化されたエアロゾル形成基体は気流中で冷めて、ユーザーの口の中に引き出される前にエアロゾルを形成する。
【００６６】
図２は、図１に示すカートリッジの一部分の拡大図を示す。この部分はヒーター組立品３１の少なくとも一部を形成する。図２に示す通り、電気ヒーターは、導電性材料の多孔性シート３３を備える。シート３３は、その下面３５上に複数の陥凹部３４を画定するように形作られている。陥凹部３４は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を保持するように配設されている。図２に示す通り、複数の陥凹部３４の各々の少なくとも一部は、毛細管本体２７の外表面２７ａから直交方向に離隔している。図２の実施形態において、多孔性シート３３は波型であり、複数の陥凹部３４を画定する。図２では見えないが、多孔性シート３３の下面３５には毛細管被覆が提供されている。
【００６７】
多孔性シート３３には、複数の開口部３６が提供されていて、単一の開口部は、対応する陥凹部の最も深い点に位置付けられている。開口部３６は、液体エアロゾル形成基体が多孔性シート３３の下面３５から多孔性シート３３の外表面３７に通ることを可能にするようにサイズが決められている。
【００６８】
図３Ａは、本発明の第二の実施形態によるヒーター組立品３３１を示す。ヒーター組立品３３１は、図２の実施形態の多孔性シート３３に対応する第一の多孔性シート３３３を備える。すなわち、第一の多孔性シート３３３は、その下面３３５上に複数の陥凹部３３４を画定するように形作られている。陥凹部３３４は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を保持するように配設されている。第一の多孔性シート３３３には、複数の開口部３３６が提供されていて、単一の開口部は、対応する陥凹部の最も深い点に位置付けられている。開口部３３６は、液体エアロゾル形成基体が第一の多孔性シート３３３の下面３３５から第一の多孔性シート３３３の上面３３７に通ることを可能にするようにサイズが決められている。
【００６９】
ヒーター組立品３３１はまた、第一の多孔性シート３３３と毛細管本体２７の間に位置付けられた第二の多孔性シート３５３を備える。第二の多孔性シート３５３は、その下面３５５上に複数の陥凹部３５４を画定するように形作られている。陥凹部３５４は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を保持するように配設されている。第二の多孔性シート３５３には、複数の開口部３５６が提供されていて、単一の開口部は、対応する陥凹部の最も深い点に位置付けられている。開口部３５６は、液体エアロゾル形成基体が第二の多孔性シート３５３の下面３５５から第二の多孔性シート３５３の外表面３５７に通ることを可能にするようにサイズが決められている。
【００７０】
第一の多孔性シート３３３および第二の多孔性シート３５３は、第一の多孔性シート３３３の複数の開口部３３６が、第二の多孔性シート３５３の複数の開口部３５６から横断方向にずれるように配設されている。第一の多孔性シート３３３および第二の多孔性シート３５３はまた、第二の多孔性シート３５３の複数の開口部３５６が第一の多孔性シート３３３の穴が無い領域によって閉じられている閉位置から、第一の多孔性シート３３３および第二の多孔性シート３５３の少なくとも一部分が間隔３７０によって分離されている開位置に相互に対して移動可能でもある。これは、それぞれ閉位置および開位置を示す図３Ａおよび図３Ｂの両方を参照すると最もよく理解することができる。
【００７１】
閉位置において、第二の多孔性シート３５３の開口部３５６が第一の多孔性シート３３３の穴が無い領域によって閉じられるため、液体は毛細管本体２７から第一の多孔性シート３３３の上面３３７に通るのを阻止することができる。しかしながら、シート３３３、３５３が開位置にある時に、液体は毛細管本体２７から、各シートの開口部３３６、２５６を通して、そして第一の多孔性シート３３３の上面３３７の上に通ることができる。
【００７２】
図３Ａおよび図３Ｂの実施形態において、第一の多孔性シート３３３は、液体エアロゾル形成基体を加熱および気化するために使用することができるように、電源４１に電気的に接続されている。第二の多孔性シート３３３は、断熱材料で形成されている。これは、第一の多孔性シートによって発生した熱を第一の多孔性シートと第二の多孔性シートの間に保持された液体上にさらに集中させるのを助ける場合があるためであり、一方で毛細管本体は第二の多孔性シートによって第一の多孔性シートから断熱されている。これは、エアロゾル形成液体を気化するために必要とされる電力をさらに減少させる場合があり、よって毛細管本体中に吸収された液体への熱の散逸を低減する場合がある。
【００７３】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第三の実施形態によるヒーター組立品４３１を示す。図４Ａおよび図４Ｂのヒーター組立品４３１は、互いに対して移動可能な第一の多孔性シート３３３および第二の多孔性シート３５３を備える点で、図３Ａおよび図３Ｂのヒーター組立品３３１と類似している。しかしながら、図４Ａおよび図４Ｂのヒーター組立品４３１は、第一の多孔性シート３３３および第二の多孔性シート３５３と平行に、かつこれらの間に位置付けられている第三の多孔性シート４６３をさらに備える。
【００７４】
第三の多孔性シート４６３は、その下面４６５上に複数の陥凹部４６４を画定するように形作られている。陥凹部４６４は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を保持するように配設されている。第三の多孔性シート４６３には、複数の開口部４６６が提供されていて、単一の開口部は、対応する陥凹部の最も深い点に位置付けられている。開口部４６６は、液体エアロゾル形成基体が第三の多孔性シート４６３の下面４６５から第三の多孔性シート４６３の外表面４６７に通ることを可能にするようにサイズが決められている。
【００７５】
第二の多孔性シート３５３および第三の多孔性シート４６３は、第二の多孔性シート３５３の複数の開口部３５６が、第三の多孔性シート４６３の複数の開口部４６６から横断方向にずれるように配設されている。第三の多孔性シート４６３および第二の多孔性シート３５３はまた、第二の多孔性シート３５３の複数の開口部３５６が第三の多孔性シート４６３の穴が無い領域によって閉じられている閉位置から、第二の多孔性シート３５３および第三の多孔性シート４６３の少なくとも一部分が間隔４７０によって離隔された開位置に相互に対して移動可能でもある。これは、それぞれ閉位置および開位置を示す図４Ａおよび図４Ｂの両方を参照すると最もよく理解することができる。
【００７６】
図４Ａおよび図４Ｂによっても図示されている通り、第一の多孔性シート３３３もまた第三の多孔性シート４６３に対して、第一の多孔性シート３３３および第三の多孔性シート４６３の少なくとも一部分が第一の間隔４８０によって分離されている第一の位置と、第一の多孔性シート３３３および第三の多孔性シート４６３が、第一の間隔４８０より小さい第二の間隔４９０によって分離されている第二の位置との間で、直交方向に移動可能である。これは、それぞれ第一の間隔４８０および第二の間隔４９０を示す図４Ａおよび図４Ｂの両方を参照すると最もよく理解することができる。
【００７７】
図４Ａおよび図４Ｂは、開位置と閉位置の間の第二のシート３５３および第三のシート４６３の相対的動きと同時に生じるこうした動きを示すものの、当然のことながら、第一のシート３３３および第三のシート４６３を、第二のシート３５３と第三のシート４６３の間の相対的動きと無関係に、相互に対して移動させることができる。すなわち、第一の多孔性シート３３３は、第三の多孔性シート４６３に対して移動されてもよく、一方で第二の多孔性シート３５３および第三の多孔性シート４６３は閉位置にとどまってもよい。
【００７８】
この図４Ａおよび図４Ｂのこの配設では、第一の多孔性シート３３３は、第一の多孔性シート３３３と第三の多孔性シート４６３の間に保持された液体を漸進的に加熱するために、使用中に第三の多孔性シート４６３に向かって移動されてもよい。これは加熱の効率を改善する場合がある。第三の多孔性シート４６３が閉位置にある時に、第一の多孔性シート３３３を第一の位置と第二の位置の間で移動可能であるように配設することによって、第一の多孔性シート３３３は、第一の多孔性シート３３３と第三の多孔性シート４６３の間に捕捉された所定の量の液体を加熱することができる。これは、加熱の効率を改善するだけでなく、吸煙ごとのより一貫したエアロゾル特性を容易にする場合がある。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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