(57)【要約】  エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生システム（１０１）が提供される。エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生装置（１０５）と、カートリッジ（１０３）とを備える。エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、少なくとも１つの空気入口（１２３）と、少なくとも１つの空気出口（１２５）と、を含む。空気入口（１２３）及び空気出口（１２５）は、該空気入口及び空気出口間に空気流通路を定めるように構成される。エアロゾル発生システムは更に、少なくとも１つの空気入口（１２３）のサイズを調整し、空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジと協働するエアロゾル発生装置を備え、エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生システムであって、
前記エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、
少なくとも１つの空気入口と、
前記空気入口との間で空気流通路を定めるよう前記空気入口と共に配置された少なくとも１つの空気出口と、
前記少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して、前記空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段と、
を備え、前記流れ制御手段が、前記少なくとも１つの空気入口を協働して定める第１の部材及び第２の部材を含み、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように配置されており、前記カートリッジが前記第１の部材を含み、前記エアロゾル発生装置が前記第２の部材を含む、エアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記第１の部材が、少なくとも１つの第１のアパーチャを含み、前記第２の部材が少なくとも１つの第２のアパーチャを含み、前記第１及び第２のアパーチャが共に前記少なくとも１つの空気入口を形成し、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して、前記第１のアパーチャと前記第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように配置される、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記第１の部材及び前記第２の部材が、互いに対して回転自在に移動可能である、請求項１〜２の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記第１の部材及び前記第２の部材が、互いに対して直線的に移動可能である、請求項１〜３の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記エアロゾル形成基材が、液体エアロゾル形成基材である、請求項１〜４の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記エアロゾル発生システムの気化器が、毛細管作用により前記エアロゾル形成基材を運ぶための毛細管芯を含む、請求項５に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記エアロゾル発生システムが電気作動式であり、前記エアロゾル発生システムの気化器が、前記エアロゾル形成基材を加熱するための電気加熱器を含む、請求項１〜６の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
カートリッジであって、
エアロゾル形成基材を貯蔵する貯蔵部と、
前記エアロゾル形成基材を加熱する気化器と、
前記カートリッジがエアロゾル発生装置と接続できるようにする接続手段と、
使用時に前記カートリッジと前記エアロゾル発生装置との間に定められる少なくとも１つの空気入口と、
前記空気入口との間で空気流通路を定めるよう前記空気入口と共に配置された少なくとも１つの空気出口と、
を備え、前記カートリッジが、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して前記空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段を含む、カートリッジ。
【請求項９】
エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生装置であって、
前記エアロゾル形成基材を貯蔵する貯蔵部及び前記エアロゾル形成基材を加熱する気化器を含むカートリッジに前記エアロゾル発生装置を接続できるようにする接続手段と、
使用時に前記カートリッジと前記エアロゾル発生装置との間に定められる少なくとも１つの空気入口と、
前記空気入口との間で空気流通路を定めるよう前記空気入口と共に配置された少なくとも１つの空気出口と、
を備え、前記エアロゾル発生装置が、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して前記空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段を含む、エアロゾル発生装置。
【請求項１０】
前記流れ制御手段が、前記カートリッジの第１の部材と前記エアロゾル発生装置の第２の部材とを含み、該第１及び第２の部材が協働して前記少なくとも１つの空気入口を定め、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように配置される、請求項８に記載のカートリッジ又は請求項９に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１１】
前記第１の部材が少なくとも１つの第１のアパーチャを含み、前記第２の部材が少なくとも１つの第２のアパーチャを含み、前記第１及び第２のアパーチャが共に前記少なくとも１つの空気入口を形成し、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して、前記第１のアパーチャと前記第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように配置される、請求項１０に記載のカートリッジ又は請求項１０に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１２】
前記気化器が、毛細管作用により前記エアロゾル形成基材を運ぶための毛細管芯を含む、請求項８又は１０に記載のカートリッジ、或いは請求項９又は１０に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１３】
前記気化器が、液体エアロゾル形成基材を加熱するための電気加熱器を含み、該電気加熱器が電力供給源に接続可能である、請求項８、１０又は１２の何れかに記載のカートリッジ、或いは請求項９〜１２の何れかに記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１４】
カートリッジと協働するエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、前記カートリッジと前記エアロゾル発生装置との間に定められる少なくとも１つの空気入口と、前記空気入口との間で空気流通路を定めるよう前記空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、を備えたエアロゾル発生システムにおいて空気流速を変えるための方法であって、
前記カートリッジの第１の部材を前記エアロゾル発生装置の第２の部材に対して移動させて前記少なくとも１つの空気入口のサイズを調整し、前記空気流通路における空気流速を変えるようにするステップを含む、方法。
【請求項１５】
前記第１の部材が少なくとも１つの第１のアパーチャを含み、前記第２の部材が少なくとも１つの第２のアパーチャを含み、前記第１及び第２のアパーチャが共に前記少なくとも１つの空気入口を形成し、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して、前記第１のアパーチャと前記第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように構成される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生装置に関する。詳細には、限定ではないが、本発明は、液体エアロゾル形成基材を加熱するための電気作動式エアロゾル発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２００９／１３２７９３号には、電気加熱式喫煙システムが開示されている。液体は、液体貯蔵部内に貯蔵され、毛細管芯は、液体貯蔵部内に延びて内部の液体と接触する第１の端部と、液体貯蔵部から外に延びた第２の端部とを有する。加熱要素は、毛細管芯の第２の端部を加熱する。加熱要素は、電源と電気的に接続された螺旋巻き電気加熱要素の形態であり、毛細管芯の第２の端部を囲む。使用時には、加熱要素は、ユーザが電源のスイッチを入れて作動させることができる。ユーザがマウスピースを吸引すると、空気が毛細管芯及び加熱要素を介して電気加熱式喫煙システム内へ吸い込まれ、その後ユーザの口腔に入る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、エアロゾル発生装置又はシステムにおけるエアロゾルの発生を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、カートリッジと協働するエアロゾル発生装置を備えたエアロゾル発生システムが提供され、該システムは、エアロゾル形成基材を加熱する気化器と、少なくとも１つの空気入口と、空気入口との間で空気流通路を定めるよう空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して、空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段と、を備える。
【０００５】
エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生装置及びカートリッジを備え、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成するよう構成される。カートリッジ又はエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基材を含むことができ、或いは、エアロゾル形成基材を受けるように適合することができる。当業者であれば周知のように、エアロゾルは、空気のような気体中の固体粒子又は液滴の懸濁体である。エアロゾル発生システムは更に、少なくとも１つの空気入口と少なくとも１つの空気出口との間の空気流通路においてエアロゾル形成チャンバを含むことができる。エアロゾル形成チャンバは、エアロゾルの生成を支援又は容易にすることができる。
【０００６】
流れ制御手段は、空気入口での圧力降下を調整することができる。これは、エアロゾル発生装置及びカートリッジを通る空気流の速度に影響を及ぼす。空気流速は、エアロゾルの平均液滴サイズ及び液滴サイズ分布に影響を及ぼし、結果として、ユーザ体験に影響を及ぼす。従って、流れ制御手段は、複数の理由で有利である。第１に、流れ制御手段は、例えば、ユーザ選好に応じて吸引抵抗（すなわち、空気入口での圧力降下）を調整することができる。第２に、所与のエアロゾル形成基材において、流れ制御手段は、ある範囲の平均エアロゾル液滴サイズを生成することができる。流れ制御手段は、ユーザが作動させて、ユーザの選好に好適な液滴サイズ特性を有するエアロゾルを生成することができる。第３に、流れ制御手段は、エアロゾル形成基材の選択に対して特定の所望の平均エアロゾル液滴サイズを生成することができる。従って、流れ制御手段は、エアロゾル発生装置及びカートリッジを様々な異なるエアロゾル形成基材に適合させることができる。
【０００７】
その上、空気流速はまた、エアロゾル発生装置及びカートリッジ内で、特にエアロゾル形成チャンバ内で形成される凝縮物の量に影響を及ぼすことができる。凝縮物は、エアロゾル発生装置及びカートリッジからの液体漏洩に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、流れ制御手段の別の利点は、液体漏洩を低減するのに用いることができることである。エアロゾル中の液滴サイズの分布及びサイズはまた、何らかの煙の出現に影響を及ぼす可能性がある。よって、第４に、流れ制御手段は、例えば、ユーザ選好に従って、又はエアロゾル発生システムが使用されている特定の環境に従って、エアロゾル発生装置及びカートリッジからの何らかの煙の出現を調整するのに用いることができる。
【０００８】
好ましくは、流れ制御手段は、ユーザにより作動可能である。従って、ユーザは、少なくとも１つの空気入口のサイズを選択することができる。これにより、平均液滴サイズ及び液滴サイズ分布への影響がもたらされる。特定のエアロゾル形成基材に対して、又はエアロゾル発生装置及びカートリッジと共に使用可能なエアロゾル形成基材の選択に対して、ユーザが所望のエアロゾルを選択することができる。或いは、流れ制御手段は、製造者により作動され、少なくとも１つの空気入口に対して望ましいサイズのものを選択することができる。
【０００９】
好ましい実施形態において、流れ制御手段は、第１の部材及び第２の部材を含み、該第１及び第２の部材が協働して少なくとも１つの空気入口を定め、第１の部材及び第２の部材が、互いに対して移動して少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように構成される。
【００１０】
好ましくは、２つの部材はシート状である。シート状部材は、平坦又は湾曲状とすることができる。好ましくは、２つの平坦部材は、互いに滑り合うことにより互いに対して移動する。或いは、２つの平坦部材は、ネジ部（例えば、ネジ山）に沿って互いに対して移動することができる。
【００１１】
好ましくは、エアロゾル発生装置は、第１の部材及び第２の部材のうちの一方を含み、カートリッジは、第１の部材及び第２の部材のうちの他方を含む。エアロゾル発生装置及びカートリッジは各々、ハウジングを含むことができる。好ましくは、第１の部材及び第２の部材は、エアロゾル発生装置及びカートリッジの各々のハウジングの一部を形成する。カートリッジは、マウスピースを含むことができる。ハウジングは、あらゆる好適な材料又は材料の組み合わせを含むことができる。好適な材料の実施例には、金属、合金、プラスチック、又はこれらの材料の１つ又はそれ以上を含む複合材料、或いは、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリエチレンなどの食品又は製薬用途に適した熱可塑性物質が挙げられる。この材料は、軽量で非脆性であることが好ましい。
【００１２】
第１の部材は、アパーチャを含むことができる。第２の部材は、アパーチャを含むことができる。好ましくは、第１の部材は少なくとも１つの第１のアパーチャを含み、第２の部材は少なくとも１つの第２のアパーチャを含み、第１及び第２のアパーチャは共に少なくとも１つの空気入口を形成し、第１及び第２の部材は、互いに対して移動して、第１のアパーチャと第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように構成される。
【００１３】
第１のアパーチャと第２のアパーチャとの間に極めて僅かな重なりが存在する場合、結果として得られる空気入口は、小さな断面積を有することになる。第１のアパーチャと第２のアパーチャとの間に大きな量の重なりが存在する場合、結果として得られる空気入口は、大きな断面積を有することになる。第１のアパーチャはあらゆる好適な形状を有することができる。第２のアパーチャはあらゆる好適な形状を有することができる。第１のアパーチャ及び第２のアパーチャの形状は、同じか又は異なることができる。第１の部材及び第２の部材上にあらゆる数のアパーチャを設けることができる。第１の部材上のアパーチャの数は、第２の部材上のアパーチャの数とは異なることができる。或いは、第１の部材上のアパーチャの数は、第２の部材上のアパーチャの数と同じとすることができる。この場合、第１の部材上の各アパーチャは、第２の部材上のそれぞれのアパーチャと整列して空気入口を形成することができる。従って、空気入口の数は、第１及び第２の部材の各々上のアパーチャの数と同じとすることができる。流れ制御手段によって調整可能ではない固定の断面積を有する追加の空気入口を設けることもできる。
【００１４】
１つの実施形態において、第１の部材及び第２の部材は、互いに対して回転自在に移動可能である。１つの実施形態において、第１の部材及び第２の部材は、互いに対して直線的に移動可能である。１つの実施形態において、第１の部材及び第２の部材は、互いに対して回転して、少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるようにし、直線移動は含まない。別の実施形態において、第１の部材及び第２の部材は、互いに対して直線的に移動して、少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるようにし、回転運動は存在しない。しかしながら、別の実施形態において、第１の部材及び第２の部材は、例えば、スクリューネジによって、互いに対して回転し且つ直線的に移動する。例えば、第１及び第２の部材がエアロゾル発生装置及びカートリッジのハウジングの一部を形成する場合、第１及び第２の部材は、スクリューネジによってエアロゾル発生システムを組み立てるように接続可能にすることができる。スクリューネジはまた、第１及び第２の部材が互いに対して移動できるようにし、これにより流れ制御手段を提供することができる。
【００１５】
好ましくは、カートリッジは第１の部材を含み、エアロゾル発生装置は第２の部材を含む。好ましい実施形態において、カートリッジは、第１の部材を備え且つ少なくとも１つの第１のアパーチャを含む第１のスリーブを有するハウジングを含み、エアロゾル発生装置は、第２の部材を備え且つ少なくとも１つの第２のアパーチャを含む第２のスリーブを有するハウジングを含み、少なくとも１つの第１のアパーチャ及び少なくとも１つの第２のアパーチャが共に少なくとも１つの空気入口を形成し、第１のスリーブ及び第２のスリーブは、互いに対して回転可能であり、第１のアパーチャと第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて、空気入口の断面積を変えるようにする。第１のスリーブ及び第２のスリーブの一方は、外側スリーブとすることができ、第１のスリーブ及び第２のスリーブの他方は、内側スリーブとすることができる。
【００１６】
流れ制御手段は、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整するためのものである。これにより、空気流通路における空気流速を変えることが可能になる。加えて、少なくとも１つの空気出口は、サイズを調整可能にすることができる。これにより、例えば、ユーザ選好に従って吸引抵抗を変えることを可能にすることができる。
【００１７】
少なくとも１つの空気入口は、カートリッジの一部又はエアロゾル発生装置の一部を形成することができる。１つよりも多くの空気入口が存在する場合には、空気入口のうちの１つ又はそれ以上は、カートリッジの一部を形成することができ、空気入口のうちの他の１つ又はそれ以上は、エアロゾル発生装置の一部を形成することができる。流れ制御手段は、カートリッジ又はエアロゾル発生装置の一部を形成することができる。或いは、流れ制御手段は、カートリッジの一部とエアロゾル発生装置の一部との間の協働により形成することができる。流れ制御手段は、第１の部材及び第２の部材を含み、第１及び第２の部材の両方は、カートリッジに含めることができ、又はエアロゾル発生装置に含めることができ、或いは、第１の部材及び第２の部材の一方をカートリッジに含めることができ、第１の部材及び第２の部材の他方をエアロゾル発生装置に含めることができる。
【００１８】
第１及び第２の部材は、外側及び内側スリーブを含むことができ、外側スリーブ及び内側スリーブは、エアロゾル発生装置の一部を形成することができ、又は、カートリッジの一部を形成することができ、或いは、外側スリーブ及び内側スリーブの一方がエアロゾル発生装置の一部を形成することができ、外側スリーブ及び内側スリーブの他方がカートリッジの一部を形成することができる。
【００１９】
エアロゾル形成基材は、エアロゾルを形成できる揮発性化合物を放出することができる。揮発性化合物は、エアロゾル形成基材を加熱することにより放出することができ、或いは、化学反応又は機械的刺激によって放出することができる。エアロゾル形成基材は、ニコチンを含有することができる。エアロゾル形成基材は、固体エアロゾル形成基材とすることができる。エアロゾル形成基材は、好ましくは、加熱時に基材から放出される揮発性タバコ香味化合物を含有するタバコ含有材料を含む。エアロゾル形成基材は、非タバコ材料を含むことができる。エアロゾル形成基材は、タバコ含有材料と非タバコ含有基材とを含むことができる。好ましくは、エアロゾル形成基材は更に、エアロゾルフォーマを含む。好適なエアロゾルフォーマの実施例は、グリセリン及びプロピレン・グリコールである。
【００２０】
しかしながら、好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、液体エアロゾル形成基材である。液体エアロゾル形成基材は、好ましくは、例えば、沸点及び蒸気圧力など、エアロゾル発生装置及びカートリッジにおいて使用するのに好適な物理的特性を有する。沸点が高すぎる場合には、液体を加熱できない可能性があり、沸点が低すぎる場合には、加熱しすぎる可能性がある。液体は、好ましくは、揮発性タバコ香味化合物を含むタバコ含有材料を含み、この香味化合物は、加熱時に液体から放出される。代替として、又はこれに加えて、液体は、非タバコ材料を含むことができる。液体は、エタノール、植物抽出物、ニコチン、天然又は合成香味、或いはこれらの組み合わせなどの水溶液又は非水溶媒を含むことができる。好ましくは、液体は更に、高濃度の安定したエアロゾルの形成を容易にするエアロゾルフォーマを含む。好適なエアロゾルフォーマの実施例は、グリセリン及びプロピレン・グリコールである。
【００２１】
エアロゾル形成基材が液体基材である場合、エアロゾル発生システムは更に、エアロゾル形成基材を貯蔵するための貯蔵部を備えることができる。好ましくは、液体貯蔵部は、カートリッジ内に設けられる。貯蔵部を設ける利点は、液体貯蔵部内の液体が周囲空気（一般には空気が液体貯蔵部に侵入できないので）及び一部の実施形態においては光から保護され、その結果、液体が劣化する危険性が大幅に低減されることである。その上、衛生状態を高レベルに維持することができる。液体貯蔵部は詰め替え可能でない場合がある。従って、液体貯蔵部内の液体を使い果たしたときには、エアロゾル発生システム又はカートリッジが交換される。或いは、液体貯蔵部は詰め替え可能とすることもできる。この場合、エアロゾル発生システム又はカートリッジは、液体貯蔵部の詰め替えを一定回数行った後に交換することができる。好ましくは、液体貯蔵部は、所定回数の吸煙を可能にする液体を保持するよう構成される。
【００２２】
代替として、エアロゾル形成基材は、例えば、ガス基材、ゲル状基材、又は種々のタイプの基材の何らかの組み合わせなど、他の何れかの種の基材とすることができる。
【００２３】
エアロゾル形成基材が液体エアロゾル形成基材である場合、エアロゾル発生システムの気化器は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基材を運ぶための毛細管芯を含むことができる。毛細管芯は、エアロゾル発生装置内又はカートリッジ内に設けることができるが、カートリッジ内に設けられるのが好ましい。好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部内の液体と接触するよう構成される。好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部内に延びている。この場合、使用時には、液体は、毛細管芯の毛細管作用により液体貯蔵部から移送される。１つの実施形態において、毛細管芯の一方端において加熱器により液体が蒸発し、過飽和蒸気を形成する。過飽和蒸気は、空気流と混合されて該空気流内に運ばれる。流れの間に、蒸気が凝縮してエアロゾルを形成し、エアロゾルは、ユーザの口腔に向けて運ばれる。液体エアロゾル形成基材は、表面張力及び粘度を含む好適な物理的特性を有し、これにより液体が毛細管作用により毛細管芯を通って移送できるようになる。
【００２４】
毛細管芯は、繊維状又は海綿状構造を有することができる。毛細管芯は、毛細管芯の束を含むのが好ましい。例えば、毛細管芯は、複数の繊維又は線条、或いは他の微細チューブを含むことができる。繊維又は線条は、エアロゾル発生システムの長手方向にほぼ整列することができる。或いは、毛細管芯は、ロッド形状に形成されたスポンジ状又は発泡状材料を含むことができる。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。芯構造は、複数の小さなボア又はチューブを形成し、ここを通って毛細管作用により液体を移送することができる。毛細管芯は、あらゆる好適な材料又は材料の組み合わせを含むことができる。好適な材料の実施例は、毛細管材料であり、例えば、スポンジ材料又は発泡体材料、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、発泡金属又はプラスチック材料、ファイバ材料であり、ファイバ材料は、例えばセルロースアセテート、ポリエステル、又はボンドポリオレフィン、ポリエチレン、テルリン又はポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ又はセラミックのような、紡糸又は押出しファイバから作られている。毛細管芯は、異なる液体物理特性で使用されるように、あらゆる好適な毛細管現象及び多孔率を有することができる。液体は、限定ではないが、粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、及び蒸気圧を含む物理的特性を有し、これにより、毛細管デバイスを介して毛細管作用により液体を移送することができる。毛細管芯は、所要量の液体を気化器に送給できるように好適でなければならない。
【００２５】
或いは、毛細管芯の代わりに、エアロゾル発生システムは、所望の量の液体を気化器に運ぶために液体エアロゾル形成基材と気化器との間にあらゆる好適な毛細管現象又は多孔性を有する界面を含むことができる。毛細管現象又は多孔性の界面は、カートリッジ内又はエアロゾル発生装置内に設けることができるが、カートリッジ内に設けられるのが好ましい。エアロゾル形成基材は、あらゆる好適な担体又は支持体に吸着、コーティング、含浸、又は充填することができる。
【００２６】
好ましくは、必須ではないが、毛細管芯、或いは、毛細管現象又は多孔性界面は、液体貯蔵部と同じ部分に含められる。
【００２７】
気化器は加熱器とすることができる。加熱器は、熱伝導、対流及び放熱のうちの１つ又はそれ以上によりエアロゾル形成基材手段を加熱することができる。加熱器は、電力供給源により動力供給される電気加熱器とすることができる。或いは、加熱器は、可燃性燃料などの非電力供給源により動力供給することができ、例えば、加熱器は、ガス燃料の燃焼により加熱される熱伝導性要素を含むことができる。加熱器は、熱伝導によりエアロゾル形成基材を加熱することができ、基材又は該基材が堆積された担体と少なくとも部分的に接触することができる。或いは、加熱器からの熱は、中間熱伝導要素を用いて基材に伝導させることができる。或いは、加熱器は、使用時にエアロゾル発生システムを通って吸い込まれる流入周囲空気に熱を伝達することができ、その結果、対流によりエアロゾル形成基材を加熱する。好ましい実施形態において、エアロゾル発生システムは、電気作動式であり、エアロゾル発生システムの気化器は、エアロゾル形成基材を加熱する電気加熱器を備える。
【００２８】
電気加熱器は、単一の加熱要素を含むことができる。或いは、電気加熱器は、１つよりも多い加熱要素、例えば、２つ、又は３つ、又は４つ、又は５つ、又は６つ又はそれよりも多い加熱要素を含むことができる。１つ又は複数の加熱要素は、エアロゾル形成基材を最も効果的に加熱するように適切に配置することができる。
【００２９】
少なくとも１つの加熱要素は、好ましくは、電気抵抗材料を含む。好適な電気抵抗材料は、限定ではないが、ドープされたセラミックスのような半導体、電気的に「伝導性」のセラミックス（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、並びにセラミックス材料及び金属材料から作られた複合材料を含む。このような複合材料は、ドープ又は非ドープのセラミックスを含むことができる。好適なドープセラミックスの実施例は、ドープシリコンカーバイトを含む。好適な金属の実施例は、チタニウム、ジルコニウム、タンタル及び白金族金属を含む。好適な金属合金の実施例には、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、並びにニッケル、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が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、米国コロラド州デンバーの１９９９  Ｂｒｏａｄｗａｙ  Ｓｕｉｔｅ  ４３００所在のＴｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。複合材料では、任意選択的に、電気抵抗材料は、エネルギ伝達の動力学及び所望の外部物理化学特性に応じて、絶縁材料に埋め込まれ、カプセル化され、もしくはコーティングされ、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ホイルを含むことができる。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含むことができる。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は、米国デラウェア州１９８９８  ウィルミントン  １００７  Ｍａｒｋｅｔ  Ｓｔｒｅｅｔ所在のＥ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。
【００３０】
或いは、少なくとも１つの電気加熱要素は、赤外線加熱要素、光子源又は誘導加熱要素を含むことができる。
【００３１】
少なくとも１つの加熱要素は、あらゆる好適な形態とすることができる。例えば、少なくとも１つの加熱要素は、加熱ブレードの形態とすることができる。或いは、少なくとも１つの加熱要素は、異なる導電部を有するケーシング又は基材、もしくは電気抵抗金属チューブの形態とすることができる。液体貯蔵部は、使い捨ての加熱要素を組み込むことができる。或いは、エアロゾル形成基材が液体である場合には、エアロゾル形成基材を貫通する１つ又はそれ以上の加熱ニードル又はロッドも好適とすることができる。或いは、少なくとも１つの電気加熱要素は、ディスク（エンド）加熱器、又はディスク加熱器と加熱ニードル又はロッドとの組み合わせとすることができる。或いは、少なくとも１つの電気加熱要素は、可撓性シート材料を含むことができる。他の代替形態は、加熱ワイヤ又はフィラメント、例えば、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、白金、タングステン又は合金ワイヤ、もしくは加熱プレートを含む。任意選択的に、加熱要素は、剛性担体材料中に又はその上に堆積することができる。
【００３２】
少なくとも１つの電気加熱要素は、ヒートシンク、又は熱を吸熱及び蓄熱し、その後経時的に放熱してエアロゾル形成基材を加熱することができる材料を含むヒートリザーバを含むことができる。ヒートシンクは、好適な金属又はセラミック材料等のあらゆる好適な材料から形成することができる。好ましくは、材料は、高い熱容量を有する（顕熱蓄熱材料）、又は吸熱後に高温相変化のような可逆プロセスにより放熱することができる材料である。好適な顕熱蓄熱材料は、シルカゲル、酸化アルミニウム、炭素、ガラスマット、ガラスファイバ、無機物、アルミニウム、銀、もしくは鉛等の金属又は合金、及びセルロース材料を含む。可逆相変化により放熱する他の好適な材料は、パラフィン、酢酸ナトリウム、ナフタレン、ワックス、ポリエチレンオキシド、金属、金属塩、共晶塩の混合物、又は合金を含む。
【００３３】
ヒートシンクは、エアロゾル形成基材に直接接触して、貯えられた熱を直接基材へ伝達できるように配置することができる。或いは、ヒートシンク又はヒートリザーバに貯えられた熱は、金属チューブのような熱伝導体を介してエアロゾル形成基材に伝達することができる。
【００３４】
少なくとも１つの加熱要素は、液体エアロゾル形成基材を熱伝導により加熱することができる。加熱要素は、基材と少なくとも部分的に接触することができる。或いは、加熱要素からの熱は、熱伝導体により基材に伝導することができる。
【００３５】
或いは、少なくとも１つの加熱要素は、使用中にエアロゾル発生装置及びカートリッジを通って吸い込まれる流入周囲空気に熱を伝達することができ、その結果、この周囲空気が対流によりエアロゾル形成基材を加熱する。周囲空気は、エアロゾル形成基材を通過する前に加熱することができる。或いは、周囲空気は、最初に液体基材を通って吸い込まれた後に加熱することもできる。
【００３６】
電気加熱器は、エアロゾル発生装置内又はカートリッジ内に含めることができる。好ましくは、必須ではないが、電気加熱器は、毛細管芯と同じ部分に含められる。
【００３７】
１つの好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、液体エアロゾル形成基材であり、エアロゾル発生システムは、液体エアロゾル形成基材を貯蔵するための貯蔵部を備え、エアロゾル発生システムの気化器は、電気加熱器及び毛細管芯を含む。この実施形態において、好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部において液体と接触するよう構成される。使用時には、液体は、毛細管芯の毛細管作用により液体貯蔵部から電気加熱器に向けて移送される。１つの実施形態において、毛細管芯は、第１の端部及び第２の端部を有し、該第１の端部は、液体貯蔵部内に延びて内部の液体と接触し、電気加熱器は、第２の端部において液体を加熱するよう構成される。別の実施形態において、毛細管芯は、液体貯蔵部の縁部に沿って置くことができる。加熱器が作動すると、毛細管芯の第２の端部における液体は、加熱器により蒸発されて過飽和蒸気を形成する。過飽和蒸気は、空気流と混合されて該空気流内に運ばれる。流れの間に、蒸気が凝縮してエアロゾルを形成し、エアロゾルは、ユーザの口腔に向けて運ばれる。
【００３８】
しかしながら、本発明は、加熱気化器に限定されず、例えば、限定ではないが、圧電気化器又は加圧液体を用いた噴霧器などの機械式気化器により蒸気及び結果として得られるエアロゾルが生成されるエアロゾル発生システムにおいて用いることもできる。
【００３９】
液体貯蔵部、並びに任意選択的に毛細管芯及び加熱器は、単一の構成要素としてエアロゾル発生システムから取り外し可能とすることができる。例えば、液体貯蔵部、毛細管芯及び加熱器は、カートリッジ内に含めることができる。
【００４０】
エアロゾル発生システムは、電気作動式とすることができ、電力供給源を更に備えることができる。電力供給源は、カートリッジ内、又はエアロゾル発生装置内に含めることができる。好ましくは、電力供給源は、エアロゾル発生装置内に含められる。電力供給源は、ＡＣ電源又はＤＣ電源とすることができる。好ましくは、電力供給源はバッテリである。
【００４１】
エアロゾル発生システムは更に、電気回路を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、ユーザが吸煙したことを示す空気流を検出するセンサを備える。この場合、電気回路は、好ましくは、センサがユーザの吸煙を検知したときに電気加熱器に電流パルスを提供するよう構成される。好ましくは、電流パルスの時間期間は、蒸発するのが望ましいエアロゾル形成基材の量に応じて予め設定されている。電気回路は、この目的でプログラム可能であるのが好ましい。或いは、電気回路は、ユーザが吸煙を開始する手動スイッチを備えることができる。電流パルスの時間期間は、好ましくは、蒸発するのが望ましいエアロゾル形成基材の量に応じて予め設定されている。電気回路は、この目的でプログラム可能であるのが好ましい。電気回路は、カートリッジ内又はエアロゾル発生装置内に含めることができる。電気回路は、エアロゾル発生装置内に含めることが好ましい。
【００４２】
エアロゾル発生システムは、ハウジングを含み、好ましくは、ハウジングは細長である。エアロゾル発生システムが毛細管芯を含む場合には、毛細管芯の長手方向軸線と、ハウジングの長手方向軸線は、実質的に平行とすることができる。ハウジングは、エアロゾル発生装置のハウジング部分と、カートリッジのハウジング部分とを備えることができる。この場合、全ての構成要素は、何れかのハウジング部分に含めることができる。１つの実施形態において、ハウジングは、液体貯蔵部、毛細管芯、及び加熱器を備えた取り外し可能インサートを含む。当該実施形態において、エアロゾル発生システムのこれらの部品は、単一の構成要素としてハウジングから取り外し可能にすることができる。これは、例えば、液体貯蔵部の詰め替え又は交換に有用とすることができる。
【００４３】
１つの特定の好ましい実施形態において、エアロゾル形成基材は、液体エアロゾル形成基材であり、エアロゾル発生システムは更に、少なくとも１つの内側アパーチャを有する内側スリーブと少なくとも１つの外側アパーチャを有する外側スリーブとを含み、該内側及び外側アパーチャが共に少なくとも１つの空気入口を形成するハウジングと、エアロゾル発生装置に構成される電力供給源及び電気回路と、液体エアロゾル形成基材を収容する貯蔵部と、を備え、気化器が、液体貯蔵部から液体エアロゾル形成基材を運ぶ毛細管芯を含み、該毛細管芯が、液体貯蔵部内に延びる第１の端部と該第１の端部の反対側の第２の端部とを有し、気化器が更に、毛細管芯の第２の端部において液体エアロゾル形成基材を加熱するため電力供給源に接続された電気加熱器を含み、液体貯蔵部、毛細管芯、及び電気加熱器がエアロゾル発生システムのカートリッジ内に構成されており、流れ制御手段は、ハウジングの内側スリーブ及び外側スリーブを含み、内側及び外側スリーブは、互いに対して移動して、内側アパーチャと外側アパーチャとの重なりの範囲を変えて、少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように構成される。
【００４４】
好ましくは、エアロゾル発生装置及びカートリッジは、個々に又は協働して携帯可能である。好ましくは、エアロゾル発生装置は、ユーザにより再利用可能である。好ましくは、カートリッジは、例えば、液体貯蔵部内に液体がもはや入っていないときには、ユーザが廃棄することができる。エアロゾル発生装置及びカートリッジが協働し、喫煙システムであり、また従来のシガー又はシガレットに相当するサイズを有することができるエアロゾル発生システムを形成することができる。喫煙システムは、約３０ｍｍ〜約１５０ｍｍの間の全長を有することができる。喫煙システムは、約５ｍｍ〜約３０ｍｍの外径を有することができる。
【００４５】
好ましくは、エアロゾル発生システムは、電気作動式の喫煙システムである。
【００４６】
本発明によれば、エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生システムがまた提供され、本システムは、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、少なくとも１つの空気入口と、空気入口との間で空気流通路を定めるよう空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して、空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段と、を備える。
【００４７】
本発明の別の態様によれば、カートリッジが提供され、該カートリッジが、エアロゾル形成基材を貯蔵する貯蔵部と、エアロゾル形成基材を加熱する気化器と、少なくとも１つの空気入口と、空気入口との間で空気流通路を定めるよう空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、を備え、カートリッジは、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して、空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段を備える。
【００４８】
本発明の別の態様によれば、エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生装置が提供され、エアロゾル形成基材を貯蔵する貯蔵部と、エアロゾル形成基材を加熱する気化器と、少なくとも１つの空気入口と、空気入口との間で空気流通路を定めるよう空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、を備え、エアロゾル発生装置は、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段を備える。
【００４９】
本発明の全ての態様において、貯蔵部は、液体貯蔵部とすることができる。本発明の全ての態様において、エアロゾル形成基材は、液体エアロゾル形成基材とすることができる。
【００５０】
或いは、エアロゾル形成基材は、例えば、ガス基材、ゲル状基材、又は種々のタイプの基材の何らかの組み合わせなど、他の何れかの種の基材とすることができる。
【００５１】
少なくとも１つの空気出口は、カートリッジ内にのみ設けることができる。或いは、少なくとも１つの空気出口は、エアロゾル発生装置内にのみ設けることができる。或いは、少なくとも１つの空気出口をカートリッジ内に設け、少なくとも１つの空気出口をエアロゾル発生装置内にも設けることができる。少なくとも１つの空気入口は、カートリッジ内にのみ設けることができる。或いは、少なくとも１つの空気入口は、エアロゾル発生装置内に設けることができる。或いは、少なくとも１つの空気入口はカートリッジ内に設け、少なくとも１つの空気入口をエアロゾル発生装置内にも設けることができる。例えば、カートリッジ内の少なくとも１つの空気入口とエアロゾル発生装置内の少なくとも１つの空気入口は、カートリッジがエアロゾル発生装置と共に使用するときに、整列又は部分的に整列するよう構成することができる。
【００５２】
流れ制御手段は、カートリッジ内にのみ設けることができる。或いは、カートリッジ及びエアロゾル発生装置の両方が流れ制御手段を備えることができる。当該実施形態において、好ましくは、カートリッジ及びエアロゾル発生装置は、協働して流れ制御手段を形成することができる。或いは、カートリッジは、第１の流れ制御手段を含むことができ、エアロゾル発生装置は、第２の流れ制御手段を含むことができる。好ましい実施形態においいて、流れ制御手段は、カートリッジの第１の部材とエアロゾル発生装置の第２の部材とを含み、該第１及び第２の部材が協働して少なくとも１つの空気入口を定め、第１及び第２の部材は、互いに対して移動して少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように構成される。
【００５３】
例えば、カートリッジが少なくとも１つの空気入口を含み、エアロゾル発生装置が少なくとも１つの空気入口を含む場合、カートリッジの少なくとも１つの空気入口とエアロゾル発生装置の少なくとも１つの空気入口は、カートリッジがエアロゾル発生装置と共に使用されるときに整列又は部分的に整列されるように構成することができる。第１の部材及び第２の部材は、互いに対して移動して、カートリッジ上の空気入口とエアロゾル発生装置上の空気入口との重なりの範囲を変えるように構成することができる。２つの空気入口の間に極めて僅かな重なりが存在する場合には、結果として得られる空気入口は、小さな断面積を有することになる。これは、エアロゾル発生装置における空気流の速度を増大させる。２つの空気入口の間に大きな重なり量が存在する場合、結果として得られる空気入口は、大きな断面積を有することになる。これは、エアロゾル発生装置における空気流の速度を減少させる。
【００５４】
好ましくは、気化器は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基材を運ぶための毛細管芯を備える。このような毛細管芯の特性は、上記で既に考察している。或いは、毛細管芯の代わりに、気化器は、蒸発されることになる所望量の液体を運ぶためのあらゆる好適な細管現象又は多孔性を有する界面を含むことができる。
【００５５】
好ましくは、エアロゾル発生装置は、電気作動式であり、気化器は、液体エアロゾル形成基材を加熱するための電気加熱器を含み、該電気加熱器は、エアロゾル発生装置における電力供給源に接続可能である。このような電気加熱器の特性は、上記で既に考察している。
【００５６】
好ましい実施形態において、カートリッジの気化器は、電気加熱器及び毛細管芯を含む。当該実施形態において、好ましくは、毛細管芯は、貯蔵部の液体と接触するよう構成される。使用時には、液体は、毛細管芯の毛細管作用により貯蔵部から電気加熱器に向けて移送される。１つの実施形態において、毛細管芯は、第１の端部及び第２の端部を有し、該第１の端部は、貯蔵部内に延びて内部の液体と接触し、電気加熱器は、第２の端部において液体を加熱するよう構成される。加熱器が作動すると、毛細管芯の第２の端部における液体は、加熱器により蒸発されて過飽和蒸気を形成する。
【００５７】
本発明の別の態様によれば、カートリッジと協働するエアロゾル発生装置を備えたエアロゾル発生システムにおける空気流速を変える方法が提供され、エアロゾル発生システムは、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、少なくとも１つの空気入口と、空気入口との間で空気流通路を定めるよう空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、を備え、本方法は、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整し、空気流通路における空気流速を変えるようにするステップを含む。
【００５８】
少なくとも１つの空気入口のサイズを調整するステップにより、空気入口での圧力降下が変化する。これは、エアロゾル発生システムを通過する空気流の速度及び吸引抵抗に影響を及ぼす。これにより、平均液滴サイズ及び液滴サイズ分布に影響を及ぼし、その結果、ユーザ体験に影響を及ぼすことができる。
【００５９】
１つの実施形態において、エアロゾル発生システムは、第１の部材及び第２の部材を含み、該第１及び第２の部材が協働して少なくとも１つの空気入口を定め、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整するステップは、第１の部材及び第２の部材が互いに対して移動して少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるようにすることを含む。第１及び第２の部材のうちの一方はエアロゾル発生装置に設けることができ、第１及び第２の部材のうちの他方はカートリッジ内に設けることができる。
【００６０】
本発明の１つの態様に関連して記載した特徴要素は、本発明の別の態様にも適用することができる。詳細には、エアロゾル発生装置に関連して記載した特徴要素はまた、カートリッジにも適用することができる。
【００６１】
単に例証として添付図面を参照しながら本発明を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明によるエアロゾル発生システムの１つの実施形態を示す図である。
【図２】空気入口をより詳細に示す、本発明によるエアロゾル発生システムの一部の斜視図である。
【図３】エアロゾル発生システムの空気流路断面の関数として吸引抵抗を示すグラフである。
【図４】エアロゾル発生システムの所与のエアロゾル形成基材におけるエアロゾル液滴サイズに対する空気流量の影響を示すグラフである。
【図５】エアロゾル発生システムの２つの代替のエアロゾル形成基材におけるエアロゾル液滴サイズに対する空気流量の影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１は、本発明によるエアロゾル発生システムの１つの実施例を示している。図１において、本システムは、貯蔵部を有する電気作動式の喫煙システムである。図１の喫煙システム１０１は、カートリッジ１０３と、装置１０５とを備える。装置１０５において、バッテリの形態の電力供給源と、ハードウェア１０９及び吸煙検出システム１１１の形態の電気回路とが設けられる。カートリッジ１０３において、液体を収容する貯蔵部１１３と、毛細管芯１１７と、加熱器１１９の形態の気化器とが設けられる。加熱器は、図１において概略的にのみ示されている点に留意されたい。図１に示す例示的な実施形態において、毛細管芯１１７の一方の端部は液体貯蔵部１１３内に延びており、毛細管芯１１７の他方の端部は、加熱器１１９により囲まれる。加熱器は、接続部１２１を介して電気回路に接続され、該接続部は、液体貯蔵部１１３（図１には示していない）の外側に沿って通ることができる。カートリッジ１０３及び装置１０５は各々アパーチャを含み、該アパーチャは、カートリッジと装置が共に組み立てられたときに、整列して空気入口１２３を形成する。流れ制御手段（図２〜５を参照して更に説明されることになる）が設けられ、空気入口１２３のサイズ調整を可能にする。カートリッジ１０３は更に、空気出口１２５及びエアロゾル形成チャンバ１２７を含む。空気入口１２３からエアロゾル形成チャンバ１２７を通って空気出口１２５に至る空気流通路が、点線の矢印で示されている。
【００６４】
使用時の動作は以下の通りである。液体１１５は、液体貯蔵部内に延びた毛細管芯１１７の端部から、加熱器１１９により囲まれる毛細管芯の他方端部まで毛細管作用により液体貯蔵部１１４から運ばれる。ユーザが空気出口１２５にてエアロゾル発生システムを吸い込むと、点線矢印により示されるように、周囲空気が空気入口１２３を通って吸い込まれる。図１に示す構成において、吸煙検出システム１１１が吸煙を検知し、加熱器１１９を作動させる。バッテリ１０７は、電気エネルギを加熱器１１９に供給し、加熱器により囲まれる毛細管芯１１７の端部を加熱する。加熱器１１９により、毛細管芯１１７の当該端部において液体が蒸発し、過飽和蒸気を生成する。これと同時に、蒸発する液体に代わって、毛細管作用により毛細管芯１１７に沿って移動する別の液体が置き換わる（これは「ポンプ作動」と呼ばれることがある）。生成された過飽和蒸気は、空気入口１２３からの空気流と混合されて該空気流内に運ばれる。エアロゾル形成チャンバ１２７において、蒸気が凝縮して吸入可能エアロゾルを形成し、出口１２５に向けて、更にユーザの口腔内に運ばれる。
【００６５】
図１に示す実施形態において、ハードウェア１０９及び吸煙検出システム１１１はプログラム可能であるのが好ましい。ハードウェア１０９及び吸煙検出システム１１１は、エアロゾル発生システムの作動を管理するのに用いることができる。
【００６６】
図１は、本発明によるエアロゾル発生システムの１つの実施例を示している。しかしながら、他の多くの実施例が実施可能である。エアロゾル発生システムは、単に、エアロゾル発生装置とカートリッジを備え、更に、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、少なくとも１つの空気入口、少なくとも１つの空気出口、及び空気入口から空気出口までの空気流通路における空気流速を制御するように少なくとも１つの空気入口のサイズを調整する流れ制御手段（図２〜５を参照して更に説明されることになる）とを含めることを必要とする。例えば、システムは、必ずしも電気的に作動する必要はない。例えば、システムは、喫煙システムでなくてもよい。例えば、エアロゾル形成基材は、液体エアロゾル形成基材である必要はない。その上、エアロゾル形成基材が液体エアロゾル形成基材である場合でも、システムは、毛細管芯を含まなくてもよい。この場合、システムは、蒸発のため液体を送給する別の機構を含むことができる。加えて、システムは、加熱器を含まなくてもよく、この場合、エアロゾル形成基材を加熱するための別の装置を含めることができる。例えば、吸煙検出システムを設けなくてもよい。代わりに、システムは、例えば、ユーザが吸煙時にスイッチを作動させるような、手動により作動させることができる。例えば、エアロゾル発生システムの全体の形状及びサイズを変更してもよい。
【００６７】
上記で考察したように、本発明によれば、エアロゾル発生システムは、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して、エアロゾル発生システムを通る空気流通路における空気流速を制御する流れ制御手段を含む。ここで、流れ制御手段を含む本発明の実施形態について、図２〜５を参照して説明する。本実施形態は、図１に示す実施例をベースとするが、エアロゾル発生システムの他の実施形態にも適用可能である。図１及び図２は本質的に概略図である点に留意されたい。詳細には、図示の構成要素は、個々で又は互いに対して必ずしも縮尺通りでない場合がある。
【００６８】
図２は、図１のエアロゾル発生システムの一部の斜視図であり、空気入口１２３をより詳細に示している。図２は、エアロゾル発生システム１０１の装置１０５と共に組み立てられたカートリッジ１０３を示す。カートリッジ１０３及び装置１０５は各々、アパーチャを含み、該アパーチャは、カートリッジと装置が共に組み立てられたときに、整列して空気入口１２３を形成する。
【００６９】
使用時には、カートリッジ１０３及び装置１０５は、矢印で示されるように互いに対して回転することができる。カートリッジ１０３と装置１０５のアパーチャのセットの重なりの範囲は、空気入口１２３のサイズを定める。空気入口１２３のサイズは、エアロゾル発生システム１０１を通る空気流の速度に影響を与え、結果として、エアロゾルの液滴サイズに影響を及ぼす。このことについて、図３〜図５を参照して更に説明する。
【００７０】
図３は、エアロゾル発生システムにおける空気流路の断面積（ｍｍ2）の関数としての吸引抵抗（パスカル（Ｐａ）単位の圧力降下）を示すグラフである。図３において分かるように、空気流路の断面積が減少するにつれて圧力降下が増大する。（図３に示す関係は、吸煙持続時間と吸煙体積の組み合わせである所与の流量のものである点に留意されたい）。圧力降下ｄＰと空気流路断面積Ｓ2との間の関係は、式ｄＰ＝ａ／の逆放物線関係に従い、ここでａは定数である。従って、装置１０５とカートリッジ１０３が互いに対して回転してエアロゾル発生システムにおける空気入口１２３のサイズが増大すると、空気流路の断面積が増大し、圧力降下又は吸引抵抗が小さくなる。装置１０５とカートリッジ１０３が互いに対して回転してエアロゾル発生システムにおける空気入口１２３のサイズが減少すると、空気流路の断面積が減少し、圧力降下又は吸引抵抗が大きくなる。
【００７１】
上述のように、空気入口１２３のサイズは、エアロゾル発生システム１０１を通る空気流の速度に影響を与える。これは、以下で説明するように、エアロゾルの液滴サイズに影響を及ぼすことになる。エアロゾル発生システムにおける冷却速度が増大すると、結果として生じるエアロゾルの平均液滴サイズが減少することは、当業者には周知である。冷却速度は、気化器と周囲温度との間の温度勾配と、気化器に対して局所的な空気流の速度との組み合わせである。温度勾配は、周囲条件により決定及び確定されるので、冷却速度は、主として、エアロゾル発生システム、詳細には気化器の局所におけるエアロゾル形成チャンバを通る局所的空気流速度によって決定付けられる。従って、エアロゾル発生システムのエアロゾル形成チャンバを通る空気流速度を調整することにより、所与のエアロゾル形成基材における様々なタイプのエアロゾルを生成できるようになる。
【００７２】
図４は、エアロゾル発生システムの所与のエアロゾル形成基材におけるエアロゾル液滴サイズ（ミクロン）に対する空気流量（リットル／分）の影響を示すグラフである。図４から、エアロゾル発生システムを通る空気流量が増大すると、平均エアロゾル液滴サイズが小さくなることが分かる。反対に、エアロゾル発生システムを通る空気流量が減少すると、結果として生じるエアロゾルの平均液滴サイズが大きくなる。
【００７３】
図４の曲線の２つの点はＡ及びＢの表記がされている。状態Ａは、エアロゾル発生システムを通る空気流量が比較的少なく、結果として生じるエアロゾルの平均液滴サイズが比較的大きくなる。これは、空気流路の断面積が比較的大きいことに相当し、結果として比較的小さな吸引抵抗、及びひいては比較的小さな空気流量をもたらす。従って、状態Ａは、エアロゾル発生システム（図１及び２を参照）の装置１０５及びカートリッジ１０３が互いに回転し、装置１０５とカートリッジ１０３のアパーチャ間の重なりが比較的大きくなることに相当する。このことは、例えば、最大空気入口サイズの１００％である、比較的大きな空気入口１２３をもたらす。対照的に、状態Ｂは、エアロゾル発生システムを通る空気流量が比較的大きく、結果として生じるエアロゾルの平均液滴サイズが比較的小さくなる。これは、空気流路の断面積が比較的小さいことに相当し、結果として比較的大きな吸引抵抗、及びひいては比較的大きな空気流量をもたらす。従って、状態Ｂは、エアロゾル発生システムの装置１０５及びカートリッジ１０３が互いに回転し、装置１０５とカートリッジ１０３のアパーチャ間の重なり量が比較的小さくなることに相当する。このことは、例えば、最大空気入口サイズの４０％である、比較的小さな空気入口１２３をもたらす。
【００７４】
図４に示すように、本発明は、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して空気流通路における空気流速を制御することを可能にする。これにより、所与のエアロゾル形成基材に対して様々な種のエアロゾル（異なる平均液滴サイズ及び液滴サイズ分布を有するエアロゾル）の生成が可能となる。
【００７５】
或いは、エアロゾル発生システムのエアロゾル形成チャンバを通る空気流速度を調整することにより、種々のエアロゾル形成基材に対し所望のエアロゾル液滴サイズの生成が可能になる。図５は、エアロゾル発生システムの２つの代替のエアロゾル形成基材５０１、５０３におけるエアロゾル液滴サイズ（ミクロン）に対する空気流量（リットル／分）の影響を示すグラフである。図４に示すように、エアロゾル形成基材５０１及び５０３の両方において、エアロゾル発生システムを通る空気流量が増大すると、平均エアロゾル液滴サイズが小さくなり、エアロゾル発生システムを通る空気流量が減少すると、平均エアロゾル液滴サイズが大きくなる。所与の空気流量では、エアロゾル形成基材５０１は、エアロゾル形成基材５０３よりも小さな平均エアロゾル液滴サイズをもたらす。
【００７６】
図５において２つの点Ａ及びＢが表記されている。Ａは、エアロゾル形成基材５０１についての曲線上にある。Ｂは、エアロゾル形成基材５０３における曲線上にある。Ａ及びＢにおいて、結果として得られる平均エアロゾル液滴サイズは等しい。状態Ａでは、エアロゾル形成基材５０１の特性に起因して、当該平均エアロゾル液滴サイズをもたらす空気流量は比較的小さい。このことは、空気流路の断面積が比較的大きいことに相当し、比較的小さい吸引抵抗、及びひいては比較的小さな空気流量をもたらす。従って、状態Ａは、エアロゾル発生システム（図１及び２を参照）の装置１０５及びカートリッジ１０３が互いに回転し、装置１０５とカートリッジ１０３のアパーチャ間の重なりが比較的大きくなることに相当する。このことは、例えば、最大空気入口サイズの１００％である、比較的大きな空気入口１２３をもたらす。しかしながら、状態Ｂは、エアロゾル形成基材５０３の特性に起因して、当該平均エアロゾル液滴サイズをもたらす空気流量は比較的大きい。このことは、空気流路の断面積が比較的小さいことに相当し、比較的大きな吸引抵抗、及びひいては比較的大きな空気流量をもたらす。従って、状態Ｂは、エアロゾル発生システムの装置１０５及びカートリッジ１０３が互いに回転し、装置１０５とカートリッジ１０３のアパーチャ間の重なりが比較的小さくなることに相当する。このことは、例えば、最大空気入口サイズの４０％である、比較的小さな空気入口１２３をもたらす。
【００７７】
図５に示すように、本発明は、少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して空気流通路における空気流速を制御することを可能にする。これにより、様々なエアロゾル形成基材に対して所望のエアロゾル（所望の平均液滴サイズ及び液滴サイズ分布を有する）の生成が可能となる。
【００７８】
記載した実施形態において、装置１０５及びカートリッジ１０３が互いに回転することにより、空気入口１２３での圧力降下を調整可能にする流れ制御手段を提供する。これは、エアロゾル発生システムを通る空気流の速度に影響を与える。空気流速は、エアロゾルの平均液滴サイズ及び液滴サイズ分布に影響を与え、結果として、ユーザの体験に影響を及ぼす。従って、流れ制御手段は、例えば、ユーザ選好に応じて、吸引抵抗（空気出口での圧力降下）を調整できるようにする。加えて、所与のエアロゾル形成基材において、流れ制御手段は、ある範囲の平均エアロゾル液滴サイズを生成可能にし、ユーザ選好に応じて、ユーザが所望のエアロゾルを選択することができる。また、流れ制御手段は、エアロゾル形成基材の選択対象において特定の所望の平均エアロゾル液滴サイズを生成することができる。従って、流れ制御手段は、エアロゾル発生システムを様々な異なるエアロゾル形成基材に適合させることができ、複数の異なる適合のエアロゾル形成基材に対して所望のエアロゾル特性をユーザが選択できるようにする。
【００７９】
図２において、流れ制御手段は、エアロゾル発生システムの装置１０５及びカートリッジ１０３の互いに対する回転により提供される。しかしながら、流れ制御手段は、必ずしもシステムの２つの部分の協働により提供されなくてもよい。流れ制御手段は、装置１０５内に設けることができる。代替として、又はこれに加えて、流れ制御手段は、カートリッジ１０３内に設けることができる。実際には、エアロゾル発生システムは、別個のカートリッジ及び装置を備える必要はない。加えて、図２の実施形態において、空気入口１２３のサイズは、装置１０５のアパーチャとカートリッジ１０３のアパーチャの重なりの範囲を変えることにより調整される。しかしながら、流れ制御手段は、アパーチャの２つのセットの重なりによって形成されなくてもよい。流れ制御手段は、他の何れかの好適な機構によって提供することができる。例えば、流れ制御手段は、アパーチャを開閉させる可動シャッタを有する単一のアパーチャにより提供されてもよい。加えて、図２の実施形態において、装置１０５及びカートリッジ１０３は、互いに対して回転可能である。しかしながら、代替として、装置１０５及びカートリッジ１０３は、例えば、滑動により互いに対して線形的に移動可能にすることができる。或いは、装置１０５及びカートリッジ１０３は、例えば、スクリューネジにより回転と線形移動の組み合わせによって互いに対して移動可能にすることができる。加えて、アパーチャのあらゆる好適な数、配列、及び形状を設けることができる。
【００８０】
従って、本発明によれば、エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生システムを通る空気流通路の空気流速を制御するよう少なくとも１つの空気入口のサイズを調整する流れ制御手段を含む。図２〜図５を参照してエアロゾル発生システム及び流れ制御手段の実施形態を説明した。
【符号の説明】
【００８１】
１０３  カートリッジ
１０５  エアロゾル発生装置
１２３  空気入口
【図１】
2015500026.tif 000003
【図２】
2015500026.tif 000004
【図３】
2015500026.tif 000005
【図４】
2015500026.tif 000006
【図５】
2015500026.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月10日(2014.6.10)
【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】
カートリッジと協働するエアロゾル発生装置を備え、エアロゾル形成基材を加熱するためのエアロゾル発生システムであって、
前記エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、
少なくとも１つの空気入口と、
前記空気入口との間で空気流通路を定めるよう前記空気入口と共に配置された少なくとも１つの空気出口と、
前記少なくとも１つの空気入口のサイズを調整して、前記空気流通路における空気流速を制御するようにする流れ制御手段と、
を備え、前記流れ制御手段が、前記少なくとも１つの空気入口を協働して定める第１の部材及び第２の部材を含み、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように配置されており、前記カートリッジが前記第１の部材を含み、前記エアロゾル発生装置が前記第２の部材を含む、エアロゾル発生システム。
【請求項２】
前記第１の部材が、少なくとも１つの第１のアパーチャを含み、前記第２の部材が少なくとも１つの第２のアパーチャを含み、前記第１及び第２のアパーチャが共に前記少なくとも１つの空気入口を形成し、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して、前記第１のアパーチャと前記第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように配置される、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項３】
前記第１の部材及び前記第２の部材が、互いに対して回転自在に移動可能である、請求項１〜２の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項４】
前記第１の部材及び前記第２の部材が、互いに対して直線的に移動可能である、請求項１〜３の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項５】
前記エアロゾル形成基材が、液体エアロゾル形成基材である、請求項１〜４の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項６】
前記エアロゾル発生システムの気化器が、毛細管作用により前記エアロゾル形成基材を運ぶための毛細管芯を含む、請求項５に記載のエアロゾル発生システム。
【請求項７】
前記エアロゾル発生システムが電気作動式であり、前記エアロゾル発生システムの気化器が、前記エアロゾル形成基材を加熱するための電気加熱器を含む、請求項１〜６の何れかに記載のエアロゾル発生システム。
【請求項８】
カートリッジと協働するエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを形成する気化器と、前記カートリッジと前記エアロゾル発生装置との間に定められる少なくとも１つの空気入口と、前記空気入口との間で空気流通路を定めるよう前記空気入口と共に構成された少なくとも１つの空気出口と、を備えたエアロゾル発生システムにおいて空気流速を変えるための方法であって、
前記カートリッジの第１の部材を前記エアロゾル発生装置の第２の部材に対して移動させて前記少なくとも１つの空気入口のサイズを調整し、前記空気流通路における空気流速を変えるようにするステップを含む、方法。
【請求項９】
前記第１の部材が少なくとも１つの第１のアパーチャを含み、前記第２の部材が少なくとも１つの第２のアパーチャを含み、前記第１及び第２のアパーチャが共に前記少なくとも１つの空気入口を形成し、前記第１及び第２の部材が、互いに対して移動して、前記第１のアパーチャと前記第２のアパーチャとの重なりの範囲を変えて、前記少なくとも１つの空気入口のサイズを変えるように構成される、請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2015500026.tif 000008
2015500026.tif 000009
2015500026.tif 000010