(57)【要約】  エアロゾル発生装置（２）は、電力供給源（５）と、ハウジング（４）内に収容された変圧器組立品（６）とを備える。変圧器組立品６は、磁束ガイド（６１）の第一の部分の周りに延び、かつ電力供給源５へと電気的に接続される一次巻線（６２）を備える一次回路と、一次巻線に誘導結合され、かつ磁束ガイド（６１）の第二の部分の周りに延びる二次巻線（６３）を備える二次回路とを含む。一次巻線（６２）の巻数は、二次巻線（６３）の巻数より多い。二次回路は、発熱体（８）との電気的接続を形成するように構成された二つの電気接点（７）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の変圧器組立品によって発熱体に電力を供給するように構成された電力供給源であって、前記変圧器組立品が、
磁束ガイドと、
前記磁束ガイドの第一の部分の周りに延び、かつ前記電力供給源に電気的に接続された一次巻線を備える一次回路と、
前記一次巻線に誘導結合され、かつ前記磁束ガイドの第二の部分の周りに延びる二次巻線を備える二次回路と、を備え、
前記一次巻線の巻数が、前記二次巻線の巻数より多く、
前記二次回路が、前記発熱体と電気的接続を形成するように構成される少なくとも二つの電気接点を備える、エアロゾル発生装置。
【請求項２】
前記エアロゾル発生装置が、前記発熱体を備え、前記発熱体が、前記二次回路の前記少なくとも二つの電気接点に永久的に貼り付けられる、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項３】
前記装置が、エアロゾル形成基体を収容するように構成された貯蔵部分を備え、また前記電気的に作動可能な発熱体が前記エアロゾル形成基体を加熱するように配設される、請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項４】
前記ハウジングが、取り外し可能なカートリッジに接続するように構成された第一の部分を有し、前記取り外し可能なカートリッジが、前記電気的に作動可能な発熱体を有し、かつ
前記少なくとも二つの電気接点が、前記カートリッジが前記エアロゾル発生装置に接続された時に、前記発熱体との電気的接続を形成するように構成される、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項５】
前記取り外し可能なカートリッジが、エアロゾル形成基体を収容するように構成された貯蔵部分を備え、かつ前記電気的に作動可能な発熱体が前記エアロゾル形成基体を加熱するように配設される、請求項４に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項６】
各電気接点の少なくとも一部分が、前記エアロゾル発生装置の前記ハウジングの前記第一の部分から延びる、請求項４または請求項５に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項７】
前記カートリッジが前記装置に接続された時に、前記少なくとも二つの電気接点が前記発熱体に直接接触するように構成される、請求項４〜６のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項８】
前記カートリッジが前記装置に接続された時に、前記発熱体が前記少なくとも二つの電気接点間に導電性ブリッジを形成し、前記二次回路を完成させる、請求項４〜７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項９】
前記少なくとも二つの電気接点の各々が電気接点ブレードである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気加熱式エアロゾル発生装置。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの電気接点ブレードの各々が、前記発熱体との電気的接続を形成するように構成された尖った前縁を有する、請求項９に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１１】
前記少なくとも二つの電気接点の各々がタングステンを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１２】
前記磁束ガイドがループ状の磁心を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１３】
前記磁束ガイドの前記第一の部分および第二の部分が、前記ループ状の磁心の対向する側面上にそれぞれ位置する、請求項１２に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１４】
前記二次巻線が単一の巻きから成る、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１５】
前記電気的に作動可能な発熱体が、実質的に平坦な導電性および流体透過性の発熱体である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生装置およびシステムなどのエアロゾル発生装置およびシステムに関する。特に、本発明は、エアロゾル発生装置および前記装置に接続するように構成されたカートリッジに関し、カートリッジはエアロゾル形成基体の供給源およびヒーターを収容する。
【背景技術】
【０００２】
電池および制御電子回路を備える装置部分と、貯蔵部分内に保持されたエアロゾル形成基体の供給源および気化器として作用する電気的に作動するヒーター組立品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エアロゾル発生システムが周知である。貯蔵部分内に保持されるエアロゾル形成基体の供給源と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。
【０００３】
ヒーター組立品は、貯蔵部分内に保持されたエアロゾル形成基体と接触する流体透過性発熱体を備えてもよい。流体透過性発熱体は、メッシュを形成する導電性フィラメントのアレイとすることができる。電力がメッシュに供給されて、貯蔵部分内に保持される流体を気化する。
【０００４】
既存の電気的に作動するエアロゾル発生システムの発熱体（メッシュなど）は、比較的高い電気抵抗を有するように設計される。これは、これによりシステム内の電気損失の大きい比率が発熱体で生じる。システム内の電気損失の大きい比率を発熱体において生じさせることは、回路効率を改善し、かつ望ましくない区域の加熱を低減することができる。
【０００５】
しかしながら、メッシュなどのある特定の発熱体が比較的高い電気抵抗を持つように設計することが問題となる可能性がある。例えば、発熱体で形成することができる材料に制限を課す場合がある。別の例として、得るのが困難または費用がかかる寸法を有することが発熱体に要求される場合がある。加熱メッシュの場合、メッシュフィラメントが非常に小さい直径を有することが要求される場合がある。これは、メッシュの製造を困難にする場合がある。これはまた、メッシュを構造的に壊れやすくする場合もある。これはまた、メッシュに対する設計の柔軟性を阻害する場合もある。
【０００６】
従って、発熱体のために選ぶことができる設計および材料のより大きい柔軟性を可能にするであろうエアロゾル発生装置用の改善された電気動力式ヒーター配設を提供することが望ましいことになる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第一の態様によると、ハウジングと、ハウジング内の変圧器組立品によって発熱体に電力を供給するように構成される電力供給源と、を備えるエアロゾル発生装置が提供される。変圧器組立品は、磁束ガイドと、磁束ガイドの第一の部分の周りに延び、かつ電力供給源へと電気的に接続される一次巻線を備える一次回路と、一次巻線に誘導結合され、かつ磁束ガイドの第二の部分の周りに延びる二次巻線を備える二次回路とを備える。一次巻線の巻数は、二次巻線の巻数より多い。二次回路は、発熱体との電気的接続を形成するように構成された少なくとも二つの電気接点を備える。
【０００８】
ハウジング内の変圧器組立品によって発熱体に電力を提供することによって、電力回路内のいずれかで著しい損失が生じることなく、適切に高い電流を発熱体に供給することができる。特に、変圧器組立品は、一次回路内に比較的低い電流が流れることを可能にし、それ故に前記回路の配線での損失を減少させる。しかしながら、一次巻線の巻数は二次巻線の巻数よりも多いため、そして一次巻線は二次巻線に誘導結合されるので、より高い電流を二次回路内に流すことができ、それ故に発熱体に十分な電力を供給することができる。この配設の結果として、発熱体は、システムの効率を著しく損失することなく、周知のエアロゾル発生装置またはシステムの発熱体より低い抵抗を有することができる。これにより、発熱体のために選ぶことができる設計および材料の柔軟性をより増すことができる。これは、発熱体が実質的に平坦な、導電性かつ流体透過性の発熱体（メッシュなど）である時に特に関連する。
【０００９】
一次巻線の巻数は、二次巻線の巻数より多い。一次巻線の巻数は、二次巻線の巻数より少なくとも２倍多いことが好ましい。一次巻線の巻数は、二次巻線の巻数より少なくとも４倍多いことがより好ましい。一次巻線の巻数は、二次巻線の巻数より少なくとも５倍多いことがなおより好ましい。一部の好ましい実施形態では、二次巻線は単一の巻きのみから成る。一部の好ましい実施形態では、一次巻線の巻数は、二次巻線の巻数より２０倍以下だけ多いことがより好ましい。
【００１０】
本発明は、発熱体が装置の一体型の部品として提供されるエアロゾル発生装置に適用可能である。
【００１１】
従って、実施形態の第一の組では、エアロゾル発生装置は発熱体を備え、また発熱体は二次回路の少なくとも二つの電気接点へと永久的に貼り付けられる。発熱体は、二次回路を完成するために少なくとも二つの電気接点間に導電性ブリッジを形成することが好ましい。少なくとも二つの電気接点は、発熱体と直接接触させることが好ましい。こうした実施形態では、発熱体は、二次回路を完成するために少なくとも二つの電気接点間の導電性ブリッジを形成する。
【００１２】
実施形態の第一の組では、装置はエアロゾル形成基体を収容するように構成された貯蔵部分をさらに備え、またエアロゾル形成基体を加熱するために電気的に作動可能な発熱体が配設されることが好ましい。貯蔵部分は、ハウジング内に収容されてもよい。発熱体はハウジング内に収容されてもよい。実施形態の第一の組では、貯蔵部分は、エアロゾル形成基体で再充填されるように構成されてもよい。すなわち、エアロゾル形成基体のうちの少なくとも一部が発熱体によって気化された時、貯蔵部分はより多くのエアロゾル形成基体で再充填されてもよい。
【００１３】
本発明はまた、取り外し可能なカートリッジへと接続するように構成されたエアロゾル発生装置に適用可能であり、ここで発熱体は取り外し可能なカートリッジの一部である。
【００１４】
従って、好ましい実施形態の第二の組では、ハウジングは、取り外し可能なカートリッジへと接続するように構成された第一の部分を有し、前記取り外し可能なカートリッジは電気的に作動可能な発熱体を有する。この実施形態の組では、少なくとも二つの電気接点は、カートリッジがエアロゾル発生装置に接続された時に、発熱体との電気的接続を形成するように構成される。各電気接点の少なくとも一部分は、エアロゾル発生装置のハウジングの第一の部分から延びることが好ましい。少なくとも二つの電気接点は、カートリッジが装置へと接続された時に、発熱体に直接接触するように構成されることが好ましい。カートリッジが装置に接続された時、発熱体は、二次回路を完成させるために少なくとも二つの電気接点間に導電性ブリッジを形成することが好ましい。
【００１５】
取り外し可能なカートリッジは、エアロゾル形成基体を収容するように構成された貯蔵部分を備えてもよい。カートリッジの電気的に作動可能な発熱体は、エアロゾル形成基体を加熱するように配設されてもよい。
【００１６】
その結果、好ましい実施形態の第二の組では、エアロゾル形成基体がカートリッジの発熱体によって気化された時、カートリッジを装置のハウジングから接続を外すことができ、そして新しい交換カートリッジを装置に接続することができる。
【００１７】
以下の特徴は、上記で参照される実施形態の第一の組および実施形態の第二の組の両方に対して好ましい。
【００１８】
貯蔵部分は、液体エアロゾル形成基体を保持するための毛細管媒体から作製された、ホスト材料を収容することが好ましい。ホスト材料片は、発熱体と少なくとも部分的に接触して提供されてもよい。
【００１９】
カートリッジまたはエアロゾル発生装置は、ホスト材料片から発熱体へと液体エアロゾル形成基体を搬送するための毛細管媒体から作製された搬送材料片を備えることが好ましい。搬送材料片は、発熱体と接触して提供されてもよい。搬送材料片は、発熱体とホスト材料片との間に配設されることが好ましい。この場合、ホスト材料は、発熱体と直接接触しない。
【００２０】
搬送材料片は、発熱体の表面の少なくとも一部分と接触する液体エアロゾル形成基体があることを保証する能力を有する材料で作製されてもよい。搬送材料片は、発熱体の導電性フィラメントと接触してもよい。搬送材料片は、フィラメントの間の隙間の中へと延びてもよい。発熱体は、毛細管作用によって液体エアロゾル形成基体を隙間の中へと引き出してもよい。
【００２１】
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、液体貯蔵部分と接触して発熱体に向かって液体エアロゾル形成基体を運ぶために、直接的に、または別の毛細管媒体を経由して間接的に、向けられてもよい。
【００２２】
毛細管材料は、エアロゾル発生を促進するために、発熱体の導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物と直接接触する毛細管材料の一つ以上の層を含む、三つ以上の毛細管材料さえも含んでもよい。
【００２３】
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発熱体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。
【００２４】
少なくとも二つの電気接点の各々は、電気接点ブレードであることが好ましい。電気接点ブレードは、実質的に平面であることが好ましい。実質的に平面の接点ブレードは、幅、長さ、および厚さを有する。接点ブレードは１ミリメートル未満の厚さを有することが好ましく、約０．５ミリメートルであることがより好ましい。接点ブレードは、発熱体の少なくとも一部と係合し、かつ発熱体との電気的接続を形成するように構成された前縁を有することが好ましい。前縁は細長いことが好ましい。これは、細長い前縁がメッシュのフィラメントにわたって電流をより効果的に配分するために役立つため、発熱体がメッシュである時に特に有利である可能性がある。
【００２５】
各接点ブレードは、発熱体との電気的接続を形成するように構成された尖った前縁を有することが好ましい。これは、接点ブレードの尖った前縁が接触する発熱体の部分を変形することができ、そしてそれ故に発熱体とのより良好な電気的接続を形成することができるため、尖った前縁が発熱体に直接接触するように構成された時に特に有利である可能性がある。接触表面積が増大するので、より良好な電気的接続を達成することができる。これは、発熱体がメッシュ（ステンレス鋼または黒鉛で形成されたメッシュなど）である場合には、特に関連がある場合がある。
【００２６】
少なくとも二つの電気接点の各々は、タングステンを含むことが好ましく、少なくとも二つの電気接点の各々はタングステンから成ることがより好ましい。タングステンは、特に耐摩耗性材料である。従って、これは、有利なことに、発熱体と良好な電気的接続を形成することができる。これは、発熱体が取り外し可能なカートリッジ上に提供される場合、接点がカートリッジの取り付けと取り外しの繰り返しの間に損傷するようになる可能性が低いことを確保するため、特に有利である可能性がある。タングステンはまた、有利なことに、比較的低い電気抵抗も有する。
【００２７】
少なくとも二つの電気接点の各々は、ハウジングに対して固定されることが好ましい。少なくとも二つの電気接点の各々の少なくとも一部分は、外側ハウジングを越えて延びることが好ましい。
【００２８】
少なくとも二つの電気接点の各々が電気接点ブレードである場合、二次巻線は、接点ブレードによって形成される単一の巻きと、接点ブレードを電気的に接続する導電性トラックとから成ることが好ましい。トラックは単一の配線であってもよい。
【００２９】
一次巻線は、磁束ガイドの第一の部分の周りに延び、また二次巻線は磁束ガイドの第二の部分の周りに延びる。
【００３０】
磁束ガイドは、単一の要素として、またはより多くの個別の要素のうちの二つとして形成されてもよい。磁束ガイドは、ループ状の磁心を備えることが好ましい。ループ状の磁心は、完全なトロイダル形状を有してもよい。別の方法として、ループ状の磁心は、一方のバーの各端部がもう一方のバーのそれぞれの端部へと接続されて、ループ状の配設を形成する、二つの実質的に平行なバーを備えてもよい。
【００３１】
磁束ガイドの第一の部分および第二の部分は、ループ状の磁心のそれぞれ反対側の側面上に位置することが好ましい。これは、一次巻線と二次巻線との間の誘導結合を改善することができる。
【００３２】
磁束ガイドは、フェライト材料を含むことが好ましく、フェライト材料から成ることがより好ましい。適切なフェライト材料は、酸化鉄（ＩＩＩ）および炭酸バリウムを含む。
【００３３】
電気的に作動する発熱体は、数多くの異なる構成を有してもよい。例えば、発熱体は、コイルを備えてもよい。コイルは、液体エアロゾル発生基体を収容する貯蔵部分からコイルに隣接した場所へと液体を搬送するように構成された芯の周りに延びてもよい。搬送された液体を気化してエアロゾルを生成するために、コイル発熱体を使用することができる。
【００３４】
発熱体は、実質的に平坦な、導電性かつ流体透過性の発熱体（メッシュなど）であることが好ましい。例えば、発熱体は、例えば相互に平行に配設された、フィラメントのアレイであってもよい。
【００３５】
電気的に作動する発熱体は、磁性材料を含むことが好ましい。発熱体のための適切な磁性材料としては、フェライト、電磁鋼、およびパーマロイが挙げられる。
【００３６】
本発明のエアロゾル発生装置は、変圧器組立品によって発熱体に電力を供給するように構成された電力供給源を備える。特に、電力供給源は一次巻線に電気的に接続される。電力供給源は電力源を備えうる。電力源は、リン酸鉄リチウム電池などの電池であってもよい。代替として、電力源はコンデンサなどの別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電力源は再充電を必要とする場合があり、一回以上の喫煙の体験のために十分なエネルギーの蓄積を可能にする容量を有する場合がある。例えば、電力供給源は従来の紙巻たばこ１本を喫煙するのにかかる典型的な時間に対応する約６分間、または６分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例では、電力供給源が所定の吸煙回数、またはヒーターの不連続的な起動を可能にするための十分な容量を有してもよい。
【００３７】
電力供給源は、電力源を一次巻線に電気的に接続する電力供給回路をさらに備えることが好ましい。電力供給回路は制御電子回路を備えることが好ましい。制御電子回路は、一次巻線への電力の供給を調節するように、そしてその結果として変圧器組立品によってヒーター要素への電力の供給を調整するように構成されることが好ましい。電力は、装置の起動後、一次巻線に連続的に供給されてもよく、または吸煙するごとなどのように断続的に供給されてもよい。
【００３８】
発熱体は、第一のキャップ開口部を横切って発熱体を取り付けた時に開口区域を提供するように切断されてもよい。発熱体の各側面から傾斜した窓スロットを切断することによって、開口区域が製造されることが好ましい。好ましくは、フィラメントがメッシュを形成しうる。メッシュは織られていてもよく、または不織であってもよい。メッシュは、異なるタイプの織り構造または格子構造を使用して形成されてもよい。別の方法として、導電性発熱体は、互いに平行に配置されたフィラメントのアレイから成る。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物はまた、液体を保持するその能力によっても特徴付けられる場合がある。
【００３９】
好ましい実施形態では、実質的に平坦な発熱体は、ワイヤーメッシュへと形成されたワイヤーで構築されてもよい。メッシュは平織の設計を有することが好ましい。発熱体は、メッシュ細片から作製されたワイヤーグリルであることが好ましい。
【００４０】
導電性フィラメントはフィラメント間に隙間を画定してもよく、また隙間は１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの幅を有してもよい。使用時に気化されることになる液体が隙間の中へと引き出されるように、フィラメントは隙間内で毛細管作用を生じさせることが好ましく、発熱体と液体エアロゾル形成基体との間の接触面積を増大する。
【００４１】
導電性フィラメントは、１センチメートル当たりのフィラメント数が６０〜２４０個（±１０パーセント）のサイズのメッシュを形成してもよい。メッシュ密度は、１センチメートル当たりのフィラメント数が１００〜１４０個（±１０パーセント）であることが好ましい。メッシュ密度は、１センチメートル当たりのフィラメント数がおよそ１１５個であることがより好ましい。隙間の幅は、１００マイクロメートル〜２５マイクロメートル、好ましくは８０マイクロメートル〜７０マイクロメートル、より好ましくはおよそ７４マイクロメートルであってもよい。メッシュの総面積に対する隙間の面積の比であるメッシュの開口面積の割合は、４０パーセント〜９０パーセントであってもよく、８５パーセント〜８０パーセントであることが好ましく、およそ８２パーセントであることがより好ましい。本明細書全体を通して、こうしたメッシュの密度は、「第一のメッシュ密度」として言及される。
【００４２】
追加的に、メッシュは、メッシュ密度を増加した（「第二のメッシュ密度」と言及される）一つ以上のセクションを有してもよく、ここでフィラメント間の隙間は、５マイクロメートル未満、好ましくは２マイクロメートル未満、より好ましくはおよそ１マイクロメートルである。メッシュ密度を増加したメッシュの一つ以上のセクションは、本明細書全体を通して「高密度区域」と言及される。
【００４３】
導電性フィラメントは、８マイクロメートル〜１００マイクロメートルの直径を有してもよく、１０マイクロメートル〜５０マイクロメートルの直径を有することが好ましく、１２マイクロメートル〜２５マイクロメートルの直径を有することがより好ましい。フィラメントは丸い断面を有してもよく、または扁平な断面を有してもよい。
【００４４】
導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の面積は小さくてもよく、例えば５０平方ミリメートル以下であってもよく、２５平方ミリメートル以下であることが好ましく、およそ１５平方ミリメートルであることがより好ましい。サイズは、発熱体を手持ち式システムの中へと組み込むように選ばれる。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物のサイズ設定を５０平方ミリメートル以下にすることは、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物を加熱するのに必要な総電力量を低減する一方で、導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物が液体エアロゾル形成基体に十分に接触していることを依然として確保する。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物は、例えば長方形であってもよく、また２ミリメートル〜１０ミリメートルの長さ、および２ミリメートル〜１０ミリメートルの幅を有してもよい。メッシュは、およそ５ミリメートル×３ミリメートルの寸法を有することが好ましい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、発熱体がそれを横切って延在する第一のキャップ開口部の開口面積の３０パーセント〜９０パーセントの面積を覆ってもよい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、第一のキャップ開口部の開口面積の５０パーセント〜７０パーセントの面積を覆うことが好ましい。導電性フィラメントのメッシュまたはアレイは、第一のキャップ開口部の開口面積の５５パーセント〜６５パーセントの面積を覆うことがより好ましい。
【００４５】
発熱体のフィラメントは、適切な電気特性を有する任意の材料で形成されてもよい。適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料と金属材料とで作製された複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル、および白金族の金属が挙げられる。
【００４６】
適切な合金の例としては、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル含有、コバルト含有、クロム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオビウム含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有、および鉄含有合金、ならびにニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、鉄−アルミニウム系合金、鉄−マンガン−アルミニウム系合金が挙げられる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。フィラメントは一つ以上の絶縁体で被覆されていてもよい。導電性フィラメント用の好ましい材料はステンレス鋼および黒鉛であり、ＡＩＳＩ  ３０４、３１６、３０４Ｌ、３１６Ｌなどの３００シリーズのステンレス鋼であることがより好ましい。追加的に、導電性発熱体は上記の材料の組み合わせを含んでもよい。実質的に平坦な発熱体の抵抗の制御を改善するために、材料の組み合わせが使用されてもよい。例えば、固有抵抗が高い材料を、固有抵抗が低い材料と組み合わせてもよい。これは、材料のうちの一つが他の観点、例えば価格、機械加工性、またはその他の物理的および化学的パラメータの観点から、より有益である場合に、有利である場合がある。有利なことに、抵抗を増大させた実質的に平坦なフィラメント配列は、寄生損失を低減する。有利なことに、抵抗が高いヒーターは、電池エネルギーのより効率的な使用を可能にする。
【００４７】
フィラメントはワイヤーで作製されることが好ましい。ワイヤーは金属で作製されることがより好ましく、ステンレス鋼で作製されることが最も好ましい。
【００４８】
発熱体の導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．１オーム〜２オームであってもよい。電気抵抗は０．１オーム以上であることが好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、０．１オーム〜０．６オームであることがより好ましく、約０．３オームであることが最も好ましい。導電性フィラメントのメッシュ、アレイ、または織物の電気抵抗は、導電性接点区域の電気抵抗よりも少なくとも１桁大きいことが好ましく、また少なくとも２桁大きいことがより好ましい。これは、発熱体に電流を通過させることによって発生した熱が、導電性フィラメントのメッシュまたはアレイに局在化されることを確実にする。システムが電池によって電力供給される場合、発熱体に対する全体抵抗が低いことは有利である。低抵抗で大電流のシステムは、発熱体に高電力を送達することを可能にする。これは、発熱体が導電性フィラメントを望ましい温度に素早く加熱することを可能にする。
【００４９】
上述の通り、好ましい実施形態の第二の組では、本発明の第一の態様は、取り外し可能なカートリッジに接続するように構成された第一の部分を有するハウジングを備えるエアロゾル発生装置に関与し、前記取り外し可能なカートリッジは電気的に作動可能な発熱体を有する。
【００５０】
その結果、本発明の第二の態様によると、本発明の第一の態様によるエアロゾル発生装置と、エアロゾル発生装置のハウジングの第一の部分に接続するように構成された取り外し可能なカートリッジであって、エアロゾル形成基体を収容する貯蔵部分を備えるカートリッジと、エアロゾル形成基体を加熱するように配設された電気的に作動可能な発熱体と、が提供される。
【００５１】
当然のことながら、本発明の第一の態様に関して上述した好ましい特徴はまた、本発明の第二の態様に適用されてもよい。
【００５２】
ここで、例証としてのみであるが、以下の添付図面を参照しながら本発明をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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装置、および取り外し可能なカートリッジを備えるシステムの概略断面図である。
【図２】図２は、図１の装置の変圧器組立品の斜視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、図１のエアロゾル発生物品の部分の斜視図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１のエアロゾル発生物品の部分の斜視図を示す。
【図４】図４は、図１の装置の接点ブレードの前縁の拡大図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、エアロゾル発生装置２と、装置２へと接続された取り外し可能なカートリッジ３を備えるエアロゾル発生システム１を示す。装置２はハウジング４を備える。電力供給源５および変圧器組立品６は、ハウジング４内に収容される。電力供給源５および変圧器組立品６の大部分は図１では見えないが、図２から最も良好に見ることができる。
【００５５】
変圧器組立品６は、ループ状の磁心の形態の磁束ガイド６１を備える。変圧器組立品６は、磁束ガイド６１の第一の部分の周りに延び、かつ電力供給源５に電気的に接続される一次巻線６２を備える一次回路も含む。変圧器組立品６は、一次巻線に誘導結合され、かつ磁束ガイド６１の第二の部分の周りに延びる二次巻線６３を備える二次回路も含む。一次巻線６２の巻数は、二次巻線６３の巻数より多い。特に、一次巻線６２は６回の巻きを持ち、一方で二次巻線６３は単一の巻きのみを有する。二次巻線６３の単一の巻きは、二枚の接点ブレード７と、接点ブレード７に電気的に接続する導電性トラック（図示されていない）によって形成される。トラックは、ループ状の磁心６１の中空中心を通って延びる。
【００５６】
図１から最も良好に見られるように、二つの電気接点７は、カートリッジ３が装置２に接続された時に、発熱体８との電気的接続を形成するように構成される。図３Ｂから最も良好に見られるように、発熱体８は、実質的に平坦な導電性かつ流体透過性のメッシュの形態で提供される。図３Ｂにおける湾曲した矢印は、装置が使用中である時の空気の流路を示す。接点ブレード７は実質的に平面であり、各々がメッシュ８のそれぞれの縁と係合する長軸方向の前縁７１を有する。メッシュ８は、液体エアロゾル形成基体１１をカートリッジ３の貯蔵部分１０からメッシュ８へと移動させるように構成される搬送材料９に隣接する。
【００５７】
使用時に、消費者はカートリッジ３の口側の端１２から吸う。これにより、空気は入口Ａを通して中へ引き込まれ、そしてメッシュ８を通過して進む。メッシュ８は、電力供給源５によって交流電流を用いて変圧器組立品６を介して電力供給される。これにより、メッシュ８は、搬送材料９によってメッシュ８へと移動した液体エアロゾル形成基体を加熱する。次に、液体はメッシュ８によって気化されて、エアロゾルを形成し、これは流路に沿って通る空気によってカートリッジ３の口側の端１２にある出口Ｂへと搬送され、これによって消費者へと送達される。
【００５８】
図４は、図１の接点ブレード７のうちの一つの前縁の一部分の拡大図を示す。図４からわかるように、前縁は尖った先端７１を有する。これは、ブレード７が加熱メッシュ８とより良好な電気接点を形成するのを補助することができる。
【００５９】
変圧器組立品内の電圧と電流との関係は、次のように表現することができる。
2020535800.tif 000003
式中、
Ｖｐは、変圧器組立品の一次側における電圧である。
Ｖｓは、変圧器組立品の二次側における電圧である。
Ｉｐは、一次側における電流であり、Ｉｓは、二次側における電流である。
Ｎｐは一次巻線の巻数であり、そして
Ｎｓは二次巻線の巻数である。
【００６０】
図１の実施形態では、Ｎｐ＝６、およびＮｓ＝１である。これは、関係を次のように表現できることを意味する。
Ｉｓ＝６Ｉｐ、およびＶｓ＝Ｖｐ／６
【００６１】
しかしながら、二次巻線の関数としての一次巻線のインピーダンスは、次のように定義される。
Ｚｐ＝Ｚｓ×（Ｎｐ／Ｎｓ）2→Ｚｐ＝Ｚｓ×（Ｎｐ）2
【００６２】
その結果、変圧器組立品の一次側で見られるインピーダンスを、一次巻線の巻数の二乗に比例して増加させることができる。それ故に、図１の実施形態では、望ましい、例えば、０．３  Ωの二次インピーダンスのために、１０．８  Ωの一次インピーダンスが必要とされる。これは結果として、メッシュを加熱するために使用される駆動電流を、メッシュを直流電流で駆動する場合に必要になるであろう駆動電流と比較して、より小さくする。より低い損失もまた、電気的接続に沿って、および接点において達成することができる。
【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４】
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【国際調査報告】
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