(57)【要約】電子シガレットは、液体材料を含む液体供給源に連通する毛細管と、及び毛細管内に含まれる液体材料を蒸発させてエアロゾルを形成するに十分な温度に毛細管を加熱するよう動作するヒータとを備える。液体供給源は、喫煙者が手で絞り込む又は圧縮し、これにより液体を毛細管にポンプ送給するのと同時にヒータを動作させるよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子シガレットにおいて、
長手方向に延在する外側円筒形ハウジングと、
エラストマー材料で形成し、また液体材料を含む液体供給源であって、手操作で圧縮することによって前記液体材料を前記液体供給源から前記液体供給源の出口を経てポンプ送給するよう構成した、該液体供給源と、
入口及び出口を有する毛細管であって、前記毛細管の入口を前記液体供給源の出口に連通させた、該毛細管と、
前記毛細管を加熱して前記毛細管内に含まれる液体材料を少なくとも部分的に揮発させるに十分な温度にするよう動作可能なヒータと
を備える、電子シガレット。
【請求項２】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、前記液体供給源は、少なくとも部分的に前記外側円筒形ハウジング内に収容する、電子シガレット。
【請求項３】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、さらに、
前記ヒータの両側に電圧を加えるよう動作する電源であって、前記ヒータは前記液体供給源が圧縮されたとき動作する構成とした、該電源と、
前記毛細管の下流側の混合チャンバと、及び
引き込んだ空気を前記混合チャンバ内に送給するよう動作可能な少なくとも１個の空気流入口であって、前記空気は前記混合チャンバ内で前記揮発した液体材料と混合するものとした、該空気流入口と
を備える、電子シガレット。
【請求項４】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、前記毛細管は、約０.０５〜０.４ｍｍの内径、及び約５ｍｍ〜約７２ｍｍ又は約１０ｍｍ〜約６０ｍｍの長さを有する、電子シガレット。
【請求項５】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、前記毛細管は、ステンレス鋼管又は非金属製の管を有する、電子シガレット。
【請求項６】
請求項３記載の電子シガレットにおいて、前記電源はバッテリを有する、電子シガレット。
【請求項７】
請求項６記載の電子シガレットにおいて、前記ヒータは、前記バッテリに対して互いに離間する２個の電気リード線によって接続する、電子シガレット。
【請求項８】
請求項３記載の電子シガレットにおいて、さらに、前記電源から前記ヒータへの給電を制御するよう動作可能な制御回路を備える、電子シガレット。
【請求項９】
請求項３記載の電子シガレットにおいて、前記少なくとも１個の空気流入口は、前記毛細管の下流側に配置する、電子シガレット。
【請求項１０】
請求項８記載の電子シガレットにおいて、前記制御回路は、さらに、前記電子シガレットの上流側端部にヒータ動作ライトを有し、ヒータを動作させたとき点灯するよう動作可能にした、該ヒータ動作ライトを有する、電子シガレット。
【請求項１１】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、前記液体供給源は、前記液体を前記液体供給源内に保持するよう動作可能な逆止弁を有し、前記逆止弁は、前記液体供給源に加わる圧力に応答して開く構成とする、電子シガレット。
【請求項１２】
請求項８記載の電子シガレットにおいて、さらに、前記液体供給源に隣接する圧力スイッチを備え、前記液体供給源に加わる圧力は、流体を前記毛細管にポンプ送給すると同時に、前記圧力スイッチに圧力を加えて前記ヒータに給電する制御回路に信号を送信するよう構成する、電子シガレット。
【請求項１３】
請求項８記載の電子シガレットにおいて、さらに、前記液体供給源に隣接する圧力スイッチを備え、前記圧力スイッチは前記外側円筒形ハウジングの外壁に配置し、また前記圧力スイッチに加わる圧力は、前記ヒータを動作させると同時に、前記液体供給源に圧力を加えて前記液体供給源から液体を放出するよう構成する、電子シガレット。
【請求項１４】
請求項８記載の電子シガレットにおいて、電子シガレットは、第１セクション、第２セクション及び第３セクションを有し、前記第１セクションは前記毛細管を収納し、前記第２セクションは前記電源及び前記制御回路を収納し、また第３セクションは前記液体供給源を収納する、電子シガレット。
【請求項１５】
請求項１４記載の電子シガレットにおいて、前記第１セクションは再利用可能とし、前記第２セクションは交換可能にする、電子シガレット。
【請求項１６】
請求項１４記載の電子シガレットにおいて、前記第３セクションは、前記液体供給源を前記電子シガレット内に固定するよう動作可能な取付け具を有し、また前記取付け具は、前記液体供給源の下側に前記圧力スイッチを保持するよう動作可能な窪みを有する、電子シガレット。
【請求項１７】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、前記外側円筒形ハウジングは、前記液体供給源の壁に重なり合う切欠き部を設け、前記切欠き部により喫煙者が前記液体供給源にアクセスしまた圧力を加えることができる、電子シガレット。
【請求項１８】
請求項１記載の電子シガレットにおいて、前記外側円筒形ハウジングは、前記液体供給源の壁に重なり合う凹みを有し、この凹みにより、液体を液体供給源からポンプ送給する圧力をどこに加えればよいかを喫煙者に示す、電子シガレット。
【請求項１９】
請求項３記載の電子シガレットにおいて、さらに、前記液体の前記毛細管への連通を最大流量に制限するよう動作可能な臨界オリフィスを備える、電子シガレット。
【請求項２０】
たばこを燃焼することなくシガレット喫煙体験を得る方法において、
加熱した毛細管を動作させる毛細管動作ステップを含み、
前記毛細管動作ステップは、
前記毛細管に連通する液体を含む圧縮可能な液体供給源に対し手伝達圧力を加えることによって、液体を前記毛細管に送給するステップと、
電源から電力を電気的なヒータに伝達して前記毛細管を動作させるよう圧力スイッチを操作するステップであって、前記加熱した毛細管は前記毛細管に連通する液体を少なくとも部分的に揮発状態にして排出し、この排出は、前記液体を前記毛細管の下流側のチャンバに排出してエアロゾルを生成することを含む、ステップと、
前記エアロゾルを前記チャンバから吸出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、圧縮可能な液体供給源に対する前記手伝達圧力は、前記圧力スイッチにも圧力を伝達する、方法。
【請求項２２】
請求項２０記載の方法において、前記液体を送給するステップは、最小圧力より高い圧力に液体連通を制限するステップを含む、方法。
【請求項２３】
請求項２０記載の方法において、前記液体を送給するステップは、前記液体連通を最大流量に制限するステップを含む、方法。
【請求項２４】
請求項２０記載の方法において、前記エアロゾル生成は、空気を流入させ、前記流入した空気を前記ヒータの下流側で前記排出された液体と混合させるステップを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２０記載の方法において、前記圧力スイッチの操作は、前記液体供給源からの流れを感知するステップを含む、方法。
【請求項２６】
請求項２０記載の方法において、前記圧力スイッチの操作は、前記液体供給源からの流れを感知するとともに、パフを感知するステップを含む、方法。
【請求項２７】
たばこを燃焼することなくシガレット喫煙体験を得ることができる電子喫煙品において、
毛細管と、
前記毛細管に連通する液体を含む圧縮可能な液体供給源であって、圧縮されて前記液体を前記毛細管にポンプ送給する、該液体供給源と、
電源から電力を電気的なヒータに伝達して前記毛細管を動作させる圧力スイッチであって、前記圧縮可能な液体供給源を圧縮するとき手で操作するよう構成した、該圧力スイッチと
を備え、
前記加熱した毛細管は前記毛細管に連通する液体を少なくとも部分的に揮発状態にして排出する、電子喫煙品。
【請求項２８】
請求項２７記載の電子喫煙品において、さらに、逆止弁を備え、前記逆止弁は、閉止するとき前記液体を前記液体供給源内に保持し、また前記圧縮可能な液体供給源が圧縮されるとき開放するよう動作可能にする、電子喫煙品。
【請求項２９】
請求項２７記載の電子喫煙品において、前記圧力スイッチは、前記電子喫煙品の外壁に配置する、電子喫煙品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年２月２２日出願の米国仮出願第６１／６０１，９０３号及の３５Ｕ.Ｓ.Ｃ.§１１９（ｅ）による優先権を主張するものであり、これら内容全体は、参照により本明細書に組込まれるものとする。
【０００２】
本明細書に記載する実施形態の多くは、電子シガレット及び電子シガーに関し、加熱毛細管エアロゾル発生器、及び毛細管を加熱している間に液体供給源から毛細管に液体を送給する手操作構成を有する。
【背景技術】
【０００３】
加熱した毛細管は、例えば、米国特許第５，７４３，２５１号（参照により全体が本明細書に組入れられるものとする）に記載された教示のように液体を揮発させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７４３，２５１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電子シガレットは、長手方向に延在する外側円筒形ハウジングと、エラストマー材料で形成し、また液体材料を含む液体供給源と、入口及び出口を有する毛細管であって、前記毛細管の入口を前記液体供給源の出口に連通させた、該毛細管と、前記毛細管を加熱して前記毛細管内に含まれる液体材料を少なくとも部分的に揮発させるに十分な温度にするよう動作可能なヒータの両側に電圧を加えるよう動作する電源と、毛細管の下流側の混合チャンバと、及び引き込んだ空気を前記混合チャンバ内に送給するよう動作可能な少なくとも１個の空気流入口とを備える。前記液体供給源は、少なくとも部分的に前記外側円筒形ハウジング内に収容する。液体供給源は、圧縮されて液体材料を液体供給源からその出口を経てポンプ送給するよう構成する。ヒータは、前記液体供給源が圧縮されたとき動作して毛細管を加熱する構成とする。混合チャンバ内で揮発した液体材料と混合した空気はエアロゾルを形成する。
【０００６】
電子シガレットは、さらに、少なくとも１個の出口を有する吸口端部インサートを有することができる。吸口端部インサートは混合チャンバと流体連通し、エアロゾルを喫煙者に送給する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態による電子シガレットの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による電子シガレットの斜視図である。
【図３】図２の電子シガレットの分解斜視図である。
【図４】図２及び３の電子シガレット内で液体を含む液体供給源を保持するよう動作する取付け具の上方から見た拡大斜視図である。
【図５】図２の電子シガレットの断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による電子シガレットの断面図である。
【図７】液体供給源を有する図２の電子シガレットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
電子シガレットは、可撓性及び／又は圧縮可能な液体供給源を有し、この液体供給源を喫煙者が絞り込み、液体を液体供給源から毛細管にポンプ送給するとともに、同時にヒータを動作させる。随意的に、電子シガレットに逆止弁を設け、液体供給源の各圧縮でポンプ送給できる液体量を制限する、及び／又は空気が液体供給源内に引戻されるのを防止できるようにする。このように、電子シガレットを手で制御し、電気機械的なポンプを不要とし、これによりバッテリ寿命を延ばす。さらに、手操作ポンプ及び毛細管を使用することにより、空気経路に配置する電子シガレットにおけるウィック又は他の繊維質材料の必要性を排除する。さらに、手操作ポンプによれば、喫煙者が圧力を液体供給源に加えている限りは液体を毛細管に供給することができる。このようにして、感覚的体験の連続性が維持され、なぜなら喫煙者には最初から最後まで喫煙者の好みに応じて同一の香味が供給されるからである。さらに、電子シガレットに毛細管を使用することによって、空気流入口をヒータの下流側に位置決めでき、これによりヒータにおける温度変動を減らすことができる。最後に、電子シガレットには、使用するまでは液体供給源に含まれる液体調合剤を周囲の大気から保護し、蒸発及び／又は劣化を回避する封止した液体供給源を設ける。
【０００９】
図１に示すように、電子シガレット１０は、交換可能なカートリッジ（又は第１セクション）７０及び再利用可能な固定具（第２セクション）７２を有し、これらセクションは互いにねじ連結部７４で、又は他の都合のよい連結手段、例えば滑り嵌め、戻り止め、クランプ及び／又は締め具によって互いに連結する。第１セクション７０は、吸口端部インサート２０、毛細管１８、毛細管１８の少なくとも一部を加熱するヒータ１９（毛細管１８自体の加熱可能部分１９とすることもできる）及び液体供給源１４を収容する。第２セクション７２は電源１２及び制御回路を収容する。第２セクション７２のねじ付き部分は、第１セクション７０に連結しないときバッテリ充電器に連結し、バッテリを充電できるようにする。
【００１０】
代替的実施形態において、図２，３，５，６及び７に示すように、電子シガレット１０は、さらに、液体供給源１４のみ収容することができる中間セクション（第３セクション）７３も有することができる。中間セクション７３は、図５及び６に示すように、第１セクション７０の上流側端部におけるねじ連結部７４′及び第２セクション７２の下流端部におけるねじ連結部７４に嵌合し得る構成とすることができる。この実施形態において、第１セクション７０は加熱される毛細管１８及び吸口端部インサート２０を収容するとともに、第２セクション７２は電源１２を収容する。
【００１１】
好適には、第１セクション７０、第２セクション７２及び随意的な第３セクション７３は、電子シガレット１０の長さに沿って長手方向に延在する外側円筒形ハウジング２２を有する。好適には、外側円筒形ハウジング２２はエラストマーとして可撓性及び／又は圧縮性を持たせ、喫煙者が液体供給源１４に圧力を加える及び／又は絞り込み、液体を毛細管１８にポンプ送給し、またヒータを動作させることができるようにする。
【００１２】
図２，３及び７に示すように、外側円筒形ハウジング２２は、喫煙者が液体供給源１４に直接触れるようにする切欠き１００を設けることができる。したがって、液体供給源１４は、外側円筒形ハウジング２２の一部として設計し、これにより外側円筒形ハウジング２２は、その長さに沿ってほぼ連続するようにする。液体供給源１４の壁１４ａは、電子シガレットの外側円筒形ハウジング２２の一部をなすことができる。好適には、電子シガレットは、電子シガレットの直径がその長さに沿ってほぼ均一になるよう形成する。液体供給源１４が外側円筒形ハウジング２２の一部を形成するとき、外側円筒形ハウジング２２の残りの部分は、ほぼ剛性又はエラストマー状のものとすることができる。
【００１３】
代案として、図６に示すように、外側円筒形ハウジング２２は、その長さに沿ってほぼ連続し、また剛性のものにすることができる。圧力動作スイッチ４４′を外側円筒形ハウジング２２の外面に配置し、液体供給源１４に圧力を加えると同時にヒータを動作させるようにすることができる。この実施形態において、液体供給源１４はエラストマー材料で形成し、圧力スイッチに手による圧力を加える際に液体供給源１４の側面に圧力を加え、液体を液体供給源１４の出口から毛細管１８に強制的に送出する。手操作圧力を圧力スイッチに加えることによって、電源を動作させ、また電流が毛細管１８内の液体を電気的接触により加熱し、液体を揮発させる。
【００１４】
図１に示すように、他の実施形態において、外側円筒形ハウジング２２は、その長さに沿って可撓性にし、また液体供給源１４全体をカバーすることができる。使用にあたり、喫煙者は圧力を液体供給源１４に隣接する外側円筒形ハウジング２２に加え、液体をポンプ送給すると同時に圧力スイッチに圧力を加え、制御回路を動作させ、また電源に作用して電流をヒータに供給してヒータを加熱させる。一実施形態において、凹み１０２を外側円筒形ハウジング２２に形成し、喫煙者が圧力を加えるべき箇所を示すようにすることができる。凹み１０２は外側円筒形ハウジング２２の周縁周り全体又は部分的に延在させることができる。
【００１５】
一実施形態において、中間セクション７３は使い捨てにし、第１セクション７０及び／又は第２セクション７２は再利用可能にする。他の実施形態において、第１セクション７０は交換可能にし、毛細管１８をクリーニングする必要性を回避することができる。セクション７０，７２，７３はねじ連結部によって取付けることができ、これにより、液体供給源１４を使い切ったとき、中間セクション７３を交換できるようにする。
【００１６】
好適な実施形態において、液体供給源１４は、エラストマー材料で形成した管状の細長本体とし、絞り込んだとき撓む及び／又は圧縮ことができるようにする。好適には、エラストマー材料は、シリコーン、プラスチック、ゴム、ラテックス及びこれらの組合せよりなるグループから選択することができる。
【００１７】
好適には、圧縮可能な液体供給源１４は、毛細管１８に流体連通する出口１６を有し、絞り込んだとき、液体供給源１４がある量の液体材料を毛細管１８に送給できるようにする。液体を毛細管に送給するのと同時に、手操作圧力が圧力スイッチに加わる際に電源１２が動作し、毛細管１８を加熱し、液体材料が揮発する加熱部分を形成する。加熱された毛細管１８から放出される際、揮発した材料は拡散し、空気と混合し、またエアロゾルを形成する。
【００１８】
好適には、液体供給源１４は、第１セクション７０における外側円筒形ハウジング２２内（図１参照）、又は中間セクション７３内（図５参照）で長手方向に延在する。さらに、液体供給源１４は、加熱されたとき揮発し、また毛細管１８から放出されたときエアロゾルを形成する液体材料を有する。
【００１９】
好適な実施形態において、毛細管１８は、液体供給源１４の出口１６に流体連通する入口端部６２と、毛細管１８からの揮発した液体材料を排出するよう動作可能な出口端部６０（図５及び６参照）を有する。
【００２０】
好適には、毛細管１８は、０.０１〜１０ｍｍ、好適には０.０５〜１ｍｍ、より好適には０.０５〜０.４ｍｍの内径を有する。例えば、毛細管は約０.０５ｍｍの内径を有することができる。内径が小さければ小さいほど毛細管はより効率的に熱を流体に伝達し、なぜなら流体の中心までの距離が短ければ短いほど、液体を蒸発するのにより少ないエネルギー及び時間で済むからである。代案として、毛細管は、８×１０−５〜８０ｍｍ２、好適には０.００２〜０.８ｍｍ２、より好適には０.００２〜０.０５ｍｍ２の内法断面積を有するものとする。例えば、毛細管は約０.００２ｍｍ２の内法断面積を有するものとする。
【００２１】
さらに好適には、毛細管１８は、約５ｍｍ〜約７２ｍｍ、好適には約１０ｍｍ〜約６０ｍｍ又は約２０ｍｍ〜約５０ｍｍの長さを有することができる。例えば、毛細管１８は約５０ｍｍの長さにし、ヒータ１９を動作させるとき（図１参照）、毛細管１８の下流側の約４０ｍｍにわたる長さ部分が加熱セクション２０２を形成し、また毛細管１８の上流側の約１０ｍｍにわたる長さ部分２００が比較的加熱されないままとなるようにする。
【００２２】
一実施形態において、毛細管１８はほぼ真直ぐなものとする。他の実施形態において、毛細管１８は、コイル状にする及び／又は１つ又は複数の曲げ部を有するようにし、空間を節約する。
【００２３】
好適な実施形態において、毛細管１８は伝導性材料で形成し、したがって、管に通電させることによって管自体がヒータ１９として作用する。毛細管１８は、抵抗加熱できるとともに、毛細管１８に課される動作温度で必要な構造一体性を維持し、また液体材料と反応しない任意の導電性材料とすることができる。毛細管１８を形成するのに適当な材料は、ステンレス鋼、銅、銅合金、膜抵抗材料で被覆した多孔質セラミック材料、スペシャル・メタル社（Special Metal Corporation）から入手可能であり、ニッケル−クロム合金であるＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）、やはりニッケル−クロム合金であるＮｉｃｈｒｏｍｅ（登録商標）、及びこれらの組合せからなるグループから選択する。
【００２４】
一実施形態において、毛細管１８はステンレス鋼製の毛細管１８とし、これに取付けた電気リード線２６を介して毛細管１８の長さに沿って直流又は交流の電流を通電してヒータ１９として作用させる。このようにして、ステンレス鋼製の毛細管１８は抵抗加熱によって加熱する。ステンレス鋼製の毛細管１８は、好適には円形断面とする。種々のゲージ寸法の皮下注射針として使用するのに適した管構成とすることができる。例えば、毛細管１８は、内法直径が０.１１ｍｍの３２ゲージ針、及び内法直径が０.２６ｍｍの２６ゲージ針により構成することができる。
【００２５】
他の実施形態において、毛細管１８は非金属の管、例えば、ガラス管とすることができる。このような実施形態において、ヒータ１９は、ガラス管に沿って配置した抵抗加熱できる伝導性材料、例えば、ステンレス鋼製、Ｎｉｃｈｒｏｍｅ（登録商標）製、又はプラチナ製のワイヤで形成する。ガラス管に沿って配置したヒータを加熱するとき、毛細管１８内の液体材料を加熱し、毛細管１８内の液体を少なくとも部分的に揮発させるのに十分な温度にする。
【００２６】
好適には、少なくとも２つの電気リード線２６を金属製の毛細管１８に結合する。好適な実施形態において、少なくとも２つの電気リード線２６は、毛細管１８にろう付けする。好適には、一方の電気リード線を毛細管１８の上流側第１部分１０１にろう付けし、第２の電気リード線を毛細管１８の下流側端部部分１０２にろう付けする。
【００２７】
使用にあたり、毛細管１８を加熱した後、毛細管１８の加熱部分内に含まれる液体材料は揮発し、また出口６０（図５及び６参照）から放出され、拡散し、また混合チャンバ４６内で空気と混合し、エアロゾルを形成する。
【００２８】
好適には、電子シガレット１０は、さらに、混合チャンバ４６に空気を送給するよう作用する少なくとも１個の空気流入口２４を設ける。好適には、混合チャンバ４６への空気流入口２４は、毛細管１８の下流側に配置し、毛細管に沿って引込む空気を減少し、これにより加熱サイクル中における毛細管１８の冷却を回避できるようにする。使用にあたり、揮発した材料は、毛細管１８から、また混合チャンバ４６内に拡散し、ここで空気と混合し、吸口端部インサート２０に引き込まれるエアロゾルを形成する。好適な実施形態において、少なくとも１個の空気流入口２４は、１個又は２個の空気流入口を有する。代案として、３個、４個、５個又はそれ以上の空気流入口を設けることができる。空気流入口２４のサイズ及び個数は、電子シガレット１０の吸込み抵抗（resistance to draw）を確立するのに役立つことができる。
【００２９】
好適には、毛細管１８は、電子シガレット１０の吸口端部から十分離れるよう配置し、吸口端部インサート２０を取外す場合に、吸口端部及び喫煙者の指を互いに保護する。
【００３０】
好適な実施形態において、液体供給源１４は図１に示すように逆止弁４０を有することができる。逆止弁４０は、液体を液体供給源内に維持し、また液体供給源１４を絞り込み、また圧力を加えるとき開くよう動作する。好適には、逆止弁４０が開くのは臨界的な最小圧力に達するとき開くようにし、液体供給源１４から液体材料を不慮に分注する又はヒータ１９を動作させるのを回避する。好適には、逆止弁４０を開くのに必要な臨界的圧力は、ヒータ１９を動作させるよう圧力スイッチ４４を押込むのに必要な圧力に等しいか、又はそれよりも僅かに低いものとする。好適には、圧力スイッチ４４を押込むのに必要な圧力は、不慮の加熱を回避するに十分な高いものとする。このような構成により、毛細管にポンプ送給される液体がない場合のヒータ１９の動作を回避する。
【００３１】
有利にも、逆止弁４０は、さらに、液体供給源１４（及び／又はスイッチ４４）に対する圧力を釈放する際に毛細管から引戻される液体の量を制限するのにも役立つ。ひとふかしのパフ（又は動作）終了時に毛細管からの液体引戻しは望ましい。新たなパフサイクルの開始時に毛細管に液体が残留していると、動作開始時に加熱された毛細管から望ましくない液体のスパッタリング（跳ね飛び）を生ずるおそれがある。液体供給源１４の嚢体が元の非圧縮状態に復帰する結果としての「引戻し」による液体の引き戻りは、このようなスパッタリングを回避するが、逆止されない場合、空気が液体供給源１４の嚢体内に引き込まれるおそれがある。空気の存在は液体供給源嚢体のポンピング性能を低下させる。逆止弁４０の使用は、望ましい制限した量の引戻しを生ずるよう構成し、これにより、空気を液体供給源１４の嚢体に引き込まれることなく液体の引戻しを生ずる。このような構成は、図１に示す逆止弁のサイズ又は閉止作用を調整することによって得ることができる。
【００３２】
液体供給源１４に対する圧力が釈放された後、逆止弁４０は閉じる。加熱された毛細管１８は逆止弁４０の下流側に残留する液体を排出する。有利にも、毛細管１８は喫煙者が液体供給源１４に対する圧縮を止めた後にはパージされ、なぜなら毛細管内に残留するいかなる液体も加熱中に排出されるからである。
【００３３】
逆止弁は一方向弁又は逆流防止弁であり、液体は単一方向に流れることができ、液体供給源への液体及び気泡の逆流を阻止する。逆止弁は、ボール逆止弁、ダイヤフラム逆止弁、スイング逆止弁、ストップ逆止弁、リフト逆止弁、インライン逆止弁、又はダックビル弁とすることができる。パージを確実にするため、加熱サイクルは、スイッチ４４の圧力釈放及び／又は逆止弁４０の閉止時を越えて制御した時間だけ延長することができる。
【００３４】
随意的に、臨界流れオリフィス４１を逆止弁４０の下流側に配置し、毛細管１８への液体の最大流量を確立する。
【００３５】
圧力スイッチ４４は液体供給源１４に隣接させる。圧力スイッチ４４は、液体供給源１４が絞り込まれるとき、圧力スイッチ４４は制御回路と通信してヒータ１９に給電しまた動作させ、これにより毛細管１８を加熱し、毛細管内の液体材料を揮発させるよう位置決めする。
【００３６】
一実施形態において、図６に示すように、圧力スイッチ４４′は電子シガレット１０の外面２０４上に配置することができ、圧力スイッチ４４′を押してヒータ１９を動作させ、また液体供給源１４を絞り込む。制御回路は圧力スイッチ４４と一体化し、圧力スイッチが押されることに応答してヒータ１９に給電する。好適には、圧力スイッチ４４，４４′は液体供給源１４に隣接させ、ヒータ１９をさせるのと液体を毛細管１８に供給するのを同時に行うのに単独のアクションで済ませる。
【００３７】
図３及び４に示すように、液体１４は取付け具３２内に保持することができる。取付け具３２には圧力スイッチ４４を収容する窪み３６を設けることができる。クランプ３４により液体供給源１４を取付け具３２内に保持する。取付け具３２の各端部３１，３３にはねじ山を設ける、又は電子シガレット１０の第１セクション７０及び第２セクション７２と整合するよう構成する。取付け具３２を使用するとき、液体供給源１４は液体供給源を使い尽くした後に取外し可能及び交換可能に構成することができる。このようにして、新たな液体供給源１４を取付け具３２内に固定し、喫煙を継続できるようになる。
【００３８】
好適な実施形態において、電源１２は電子シガレット１０内に配置したバッテリを有し、この配置はアノードがカソードの下流側にくるように行う。バッテリのアノードコネクタ４（図５参照）は、バッテリの下流側端部に接触する。ヒータ１９は、互いに離間した２つの電気リード線２６（図１に示す）によってバッテリに接続することができる。電源１２は、毛細管１８に関連するヒータ１９の両側に電圧を加え、毛細管内に含まれる液体材料を、所定時間、例えば、５秒間にわたる、又は圧力が液体供給源１４及び／又は圧力作動スイッチ４４に加わっている限りのいずれかの給電サイクルに従って、揮発させる。
【００３９】
好適には、ヒータ１９と電気リード線２６との間の電気的接触又は接続は、高伝導性及び耐熱性にするとともに、毛細管１８の加熱可能部分１９は、発熱が主にヒータ１９に沿って生じ、接点では生じないよう高い抵抗性を有するものとする。
【００４０】
好適には、バッテリは、リチウム−イオンバッテリ、又はその変化形のうちの１つ、例えば、リチウム−イオンポリマーバッテリとすることができる。代案として、バッテリは、ニッケル−金属水素化物バッテリ、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。その場合、好適には、電子シガレット１０は、電源内のエネルギーが尽きるまで、喫煙者が利用できる。代案として、電源１２は再充填可能にし、バッテリを外部充電デバイスにより充填できるようにする回路を設けることができる。その場合、好適には、回路は、充填されたとき所定回数パフ用の電力を供給し、その所定回数以後に回路は外部充電デバイスに再接続しなければならない。
【００４１】
好適には、電子シガレット１０は、さらに、印刷回路板１１上に設けることができる制御回路を有するものとする。圧力スイッチが押込まれた後、電源が動作して、ヒータ１９に給電する。制御回路１１は、さらに、ヒータ１９が作動するとき点灯するヒータ作動ライト２７を有することができる。好適には、ヒータ作動ライト２７はＬＥＤとし、電子シガレット１０の上流側端部２８に配置し、ヒータ作動ライト２７がパフ中に炭が燃焼している体裁をとるようにすることができる。さらに、ヒータ作動ライト２７は、喫煙者が見えるよう配置することができる。それに加えて、ヒータ作動ライト２７は、シガレットシステム診断を示すのに利用することができる。ライト２７は、さらに、所要に応じて喫煙中にライト２７を不作動にするというように、喫煙者がライト２７を作動及び／又は不作動にできるよう構成することもできる。
【００４２】
制御回路１１は、圧力スイッチ４４に一体化し、圧力スイッチ４４が押込まれるのに応答して、毛細管１８のヒータ１９に給電し、好適には、最大時間リミッタ（例えば、タイミング回路）と統合化する。制御回路１１は、さらに、ヒータ１９に給電する時間を制限するタイマーを設ける。
【００４３】
ヒータ１９に電流供給する時間ピリオドは、蒸発させるのが望ましい液体量に基づいてプリセットすることができる。制御回路１１は目的に応じてプログラム可能とする。制御回路は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）とすることができる。
【００４４】
好適には、作動させたとき、ヒータ１９は、毛細管１８の一部を約１０秒未満、より好適には約７秒未満にわたり加熱する。このように、給電サイクル（又は最大パフ長さ）は約２秒〜約１０秒の期間（例えば、約３秒〜約９秒、約４秒〜約８秒、又は約５秒〜約７秒）にわたる。
【００４５】
好適な実施形態において、液体供給源１４は、電子シガレット１０に使用するのに適した沸点を有する液体材料を含むものとする。沸点が高過ぎる場合、ヒータ１９は毛細管１８内の液体を蒸発させることができない。しかし、沸点が低過ぎると、ヒータ１９が作動していないときでも液体は蒸発する。
【００４６】
好適には、液体材料は、加熱の際に液体から放出される揮発性たばこフレーバーを含むたばこ含有材料とすることができる。液体は、たばこフレーバー含有材料及び／又はニコチン含有材料とすることができる。代替的に又は付加的に、液体は非たばこ材料を含む及び／又はニコチンフリーとすることができる。例えば、液体は、水、溶剤、エタノール、植物抽出物、及び天然若しくは人工フレーバーを含むことができる。好適には、液体は、さらに、エアロゾル形成剤を含むものとする。適当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。
【００４７】
使用にあたり、液体材料は、液体供給源１４を絞り込むことにより生ずる手操作ポンプ送給で液体供給源１４から加熱した毛細管１８に転送する。
【００４８】
図１，５及び６に示すように、電子シガレット１０は、さらに、少なくとも２個の軸線から外れた、好適には発散出口２１を有する吸口端部インサート２０を備える。好適には、吸口端部インサート２０は、混合チャンバ４６に流体連通し、また少なくとも２個の発散出口２１を有する（例えば、３，４，５個又は好適には６〜８個若しくはそれ以上の出口）。好適には、吸口端部インサート２０の出口２１は、軸線から外れた通路２３の端部に配置し、電子シガレット１０の長手方向に対して外方に角度をなす（すなわち、発散する）ようにする。本明細書に使用する用語「軸線から外れた」は、電子シガレットの長手方向に対して角度をなすことを示す。さらに好適には、吸口端部インサート（又はフローガイド）２０は、吸口端部インサート２０の周縁周りに均等に分布させ、使用中に喫煙者の口内にエアロゾルをほぼ均一に分配する。このようにして、エアロゾルが喫煙者の口を通過するとき、エアロゾルが口に進入し、また異なる方向に移動し、口に充満する感覚を生ずる。これに対し、単独の軸線上オリフィスを有する電子シガレットは、エアロゾルを喫煙者の口内の単独位置に向けて指向させようとする。
【００４９】
さらに、出口２１及び軸線から外れる通路２３は、エアロゾル内に含まれるエアロゾル化されない液体材料の液滴が、吸口端部インサート２０の内面２５及び／又は軸線から外れる通路２３の内面に衝突するよう配列し、これにより、このような液滴はほぼ排除又は破砕される。好適な実施形態において、吸口端部インサート２０の出口２１は軸線から外れる通路２３の端部に配置し、また電子シガレット１０の中心軸線に対して約５゜〜６０゜の角度をなし、使用中に喫煙者の口全体により完全にエアロゾルを分配できるようにし、また液滴を排除する。
【００５０】
好適には、各出口２１は、約０.０１５インチ〜約０.０９０インチ(例えば、約０.０２０インチ〜約０.０４０インチ、又は約０.０２８インチ〜約０.０３８インチ)の範囲内の直径を有するものとする。出口２１及び軸線から外れる通路２３のサイズ及び出口２１の個数は、所要に応じて電子シガレット１０の吸込み抵抗（ＲＴＤ：resistance to draw）を調整するよう選択することができる。
【００５１】
図１に示すように、吸口端部インサート２０の内面２５は、ほぼドーム状の表面を有することができる。代案として、吸口端部インサート２０の内面２５は、平面状端面を有するほぼ円柱形又は截頭円錐形とすることができる。好適には、内面はその表面全体にわたりほぼ均一なものとする、又は吸口端部インサート２０の長手方向軸線の周りに対称にすることができる。しかし、他の実施形態においては、内面は不規則及び／又は他の形状とすることができる。
【００５２】
好適には、吸口端部インサート２０はカートリッジ７２の外側円筒形ハウジング２２内に固定する。
【００５３】
好適な実施形態において、電子シガレット１０は、普通のシガレットとほぼ同一サイズにする。幾つかの実施形態において、電子シガレット１０は、約８０ｍｍ〜約１１０ｍｍの長さ、好適には約８０ｍｍ〜約１００ｍｍの長さ、及び約７ｍｍ〜８ｍｍの直径にすることができる。例えば、好適な実施形態において、電子シガレットは、約８４ｍｍの長さ、及び約７.８ｍｍの直径を有するものとする。
【００５４】
電子シガレット１０の外側円筒形ハウジング２２は任意な適当な材料、又は材料の組合せで形成することができる。適当な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、又はこれら材料の１つ以上を含む複合材料、又は食品若しくは医薬関連用途に適当な熱塑性材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）がある。好適には、材料は軽量であり、脆弱でないものとする。より好適には、外側円筒形ハウジング２２の少なくとも一部はエラストマー性とし、喫煙者が喫煙中に液体供給源１４を絞り込み、液体供給源から液体材料を放出しかつヒータ１９を動作させることができるようにする。したがって、外側円筒形ハウジング２２は、プラスチック、ゴム及びこれらの組合せを含む種々の材料で形成することができる。好適な実施形態において、外側円筒形ハウジング２２はシリコーンで形成する。外側円筒形ハウジング２２は、任意の適当な色にする、及び／又はグラフィックス若しくは他の印章を印刷して設けることができる。
【００５５】
実施形態において、本明細書に記載したように形成される揮発した材料は、少なくとも部分的に凝縮して粒子を含むエアロゾルを形成する。好適には、蒸気及び／又はエアロゾルに含まれる粒子は、約０.５ミクロン〜約４ミクロン、好適には、約１ミクロン〜約４ミクロンの範囲にわたるサイズである。好適な実施形態において、蒸気及び／又はエアロゾルは、約３.３ミクロン以下、より好適には約２ナノメートル（ｎｍ）以下の粒子を有する。さらに好適には、粒子は蒸気及び／又はエアロゾル全体にわたりほぼ均一に分散するものとする。
【００５６】
他の実施形態において、圧力スイッチの代わりに、毛細管にポンプ送給される流れを検出する流量センサを配置し、電源１２とヒータ１９との間のスイッチとして供することができる。さらに、パフセンサを流量センサに付加及び接続することができ、液体流量及びパフの双方を示す双方センサからの信号をヒータ１９へのバッテリに接続することができる。
【００５７】
本明細書における教示は電子シガーに適用可能であり、「電子シガレット」に対する言及は電子シガー等を含めることを意図する。さらに、「電子喫煙品」に対する言及は、電子シガー、電子シガレット等を含めることを意図する
【００５８】
用語「約」を数値に関連して明細書に使用するとき、関連の数値は、記述した数値周りの±１０％の公差を含むことを意図する。さらに、本明細書でパーセントに言及するとき、それらパーセントは重量に基づく、すなわち、重量％を意図するものである。
【００５９】
さらに、用語「おおよそ」、「ほぼ」を幾何学的形状に関連して使用するとき、幾何学的形状の正確さは必要でなく、形状の許容範囲が本発明の範囲内であることを意図する。幾何学に関する用語で使用するとき、「おおよそ」、「ほぼ」は、厳密な定義に合致する特徴のみならず、厳密な定義に相当近似する特徴をも含むことを意図する。
【００６０】
新規な、改善した、また非自明の電子シガレットを本明細書で、とくに、当業者が理解するのに十分なように記載してきたことは明らかであろう。さらに、当業者であれば、多数の変更、改変、置換及び均等物が電子シガレットの特徴に対して存在し、これらは本発明の精神及び範囲から実質的に逸脱するものではないこと明らかであろう。したがって、本発明の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲内にあるすべてのこのような変更、改変、置換及び均等物は、特許請求の範囲によって包含されるべきものであることを明確に意図する。
【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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【国際調査報告】
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