(57)【要約】  電気操作可能な、特に扁平な、１つの流入面６１と１つの流出面６４とを有する１つのヒーター６０と、このヒーターを支持するための１つのキャリア２３と、ヒーター６０を貫通して流入面６１から流出面６４までそれぞれ延在する複数の微細流路６２とを備える吸入器用の気化器ユニット、特に電子たばこ製品用の気化器ユニットであって、ヒーター６０は、加熱電圧を印加することによって複数の微細流路６２を通じて移送された液体を気化させるように適合されている。多孔性及び／又は毛細管状の１つの芯組織１９が、１つの液体タンク１８に液体透過性に接合されているか又は接合可能である、ヒーター６０の流入面６１に配置されている。芯組織１９が、キャリア２３の１つの貫通開口部２５を貫通して延在する１つの軸と、キャリア２３とヒーター６０との間に配置された円板状の１つのカラー２８とを有する。カラー２８の直径は、キャリア２３の貫通開口部２５の直径よりも大きい。
2020536562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気操作可能な、特に扁平な、１つの流入面（６１）と１つの流出面（６４）とを有する１つのヒーター（６０）と、このヒーターを支持するための１つのキャリア（２３）と、前記ヒーター（６０）を貫通して前記流入面（６１）から前記流出面（６４）までそれぞれ延在する複数の微細流路（６２）とを備える吸入器用の気化器ユニット、特に電子たばこ製品用の気化器ユニットであって、
前記ヒーター（６０）は、加熱電圧を印加することによって前記複数の微細流路（６２）を通じて移送された液体を気化させるように適合されている当該気化器ユニットにおいて、
多孔性及び／又は毛細管状の１つの芯組織（１９）が、１つの液体タンク（１８）に液体透過性に接合されているか又は接合可能である、前記ヒーター（６０）の前記流入面（６１）に配置されていて、
前記芯組織（１９）が、前記キャリア（２３）の１つの貫通開口部（２５）を貫通して延在する１つの軸と、前記キャリア（２３）と前記ヒーター（６０）との間に配置された円板状の１つのカラー（２８）とを有し、
前記カラー（２８）の直径は、前記キャリア（２３）の貫通開口部（２５）の直径よりも大きいことを特徴とする気化器ユニット。
【請求項２】
前記気化器ユニット（２０）は、前記ヒーター（６０）及び前記カラー（２８）を前記キャリア（２３）上に挟持するように配置されていて且つ適合されている、プレストレスを発生させる少なくとも１つの挟持要素（３７）を有することを特徴とする請求項１に記載の気化器ユニット。
【請求項３】
少なくとも２つの挟持要素（３７）が、前記ヒーター（６０）の相対向する両側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の気化器ユニット。
【請求項４】
前記少なくとも１つの挟持要素（３７）は、前記ヒーター（６０）に線状に接触する１つの挟持クランプ（３８）を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の気化器ユニット。
【請求項５】
前記少なくとも１つの挟持要素（３７）は、前記流出面に対して平行に横方向に、及び／又は流出面（６４）に向かって直角方向に、及び／又は前記キャリア（２３）の溝又は段差内で前記ヒーター（６０）を挟持することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項６】
前記少なくとも１つの挟持要素（３７）は、前記ヒーター（６０）に電気接触し給電するための電極として使用されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項７】
前記キャリア（２３）の孔（４５）を貫通して延在する少なくとも１つの導電体（１２）が、前記挟持要素（３７）に接触するために設けられていることを特徴とする請求項６に記載の気化器ユニット。
【請求項８】
前記少なくとも１つの導電体（１２）は、前記キャリア（２３）の、前記ヒーター（６０）に面しない側に離間して配置されている１つのプリント基板（２６）に接触することを特徴とする請求項７に記載の気化器ユニット。
【請求項９】
前記キャリア（２３）は、プリント基板として形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１０】
前記カラー（２８）は、その全周にわたって前記キャリア（２３）の前記貫通開口部（２５）から張り出していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１１】
前記キャリア（２３）の前記貫通開口部（２５）にわたる前記カラー（２８）の全方向の余長部分ｋは、少なくとも０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の気化器ユニット。
【請求項１２】
前記芯組織（１９）の移送速度は、前記ヒーター（６０）の最大気化速度と少なくとも同じ速度であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１３】
前記芯組織（１９）は、材料である綿、セルロース、アセテート、ガラス繊維織物、ガラス繊維セラミック、焼結セラミック、セラミックペーパー、アルミノシリケートペーパー、発泡金属、海綿状金属、適切な移送速度を呈するその他の耐熱性の材料、多孔性の材料及び／又は毛細管状の材料のうちの１つ以上の材料、又は前述の材料のうちの２つ以上の材料から成る複合構造から構成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１４】
前記芯組織（１９）は、特にマイクロガラス繊維から成るフィルター層（５５）を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１５】
前記芯組織（１９）は、グラファイトペーパー層及び／又はセラミックペーパー層（３５；５６）を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１６】
前記芯組織（１９）は、多孔性のセラミック層（３６；５７）を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【請求項１７】
前記芯組織（１９）は、油灯用芯層（５８）を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の気化器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気操作可能な、特に扁平な、１つの流入面と１つの流出面とを有する１つのヒーターと、このヒーターを支持するための１つのキャリアと、当該ヒーターを貫通して当該流入面から当該流出面までそれぞれ延在する複数の微細流路とを備える吸入器用の気化器ユニット、特に電子たばこ製品用の気化器ユニットに関する。この場合、当該ヒーターは、加熱電圧を印加することによって当該複数の微細流路を通じて移送された液体を気化させるように適合されている。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、一般に、当該液体は、芯を用いて毛細管現象によりヒーターに供給される。当該使用された芯は、移送方向に沿って理想的には一定の気化速度を呈する。当該移送速度が、要求された気化速度よりも小さいと、当該芯は、当該ヒーターのすぐ近くで乾燥する。空焚き吸引（いわゆる、ドライパフ）が発生し、有害物質が放出される。
【０００３】
扁平なヒーターの場合、当該ヒーターの表面にわたる一定の温度分布、すなわち均一で、有害物質を放出しない気化を保証するため、当該ヒーターは、それぞれの時間とそれぞれの場所とに対して芯によって可能な限り均一に湿潤されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、液体の気化時の有害物質の発生が回避される、高い熱的電気機械的安定性を呈する機能的に常に安定な気化器ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。
【０００６】
本発明によれば、多孔性及び／又は毛細管状の１つの芯組織が、１つの液体タンクに液体透過性に接合されているか又は接合可能である、当該ヒーターの当該流入面に配置されている。当該芯組織が、当該キャリアの１つの貫通開口部を貫通して延在する１つの軸と、当該キャリアと当該ヒーターとの間に配置された円板状の１つのカラーとを有する。当該カラーの直径は、当該キャリアの貫通開口部の直径よりも大きい。それ故に、当該カラーは、当該貫通開口部を形成する当該キャリアの一部に当接し得て、こうして当該芯組織を保持できる。何故なら、当該カラーは、本発明によるその寸法に起因して、当該貫通開口部を通じて液体タンクの方向に移動（当該移動は、気化器ユニットの機能を損ない得る）できないからである。
【０００７】
当該気化器ユニット、当該ヒーター及び当該カラーを当該キャリア上に挟持するように配置されていて且つ適合されている、プレストレスを発生させる少なくとも１つの挟持要素が設けられている。当該挟持要素を使用することで、芯組織のカラーが、当該ヒーターと当該キャリアとの間に挟持され、こうして当該芯組織が、当該気化器ユニット内に確実に且つ移動不可能に保持され得る。この場合、当該カラーは、その全周にわたって当該キャリアの当該貫通開口部から、特に少なくとも０．１ｍｍ以上の余長部分だけ張り出していることが特に有益である。当該全方向の余長部分によって、均一な挟持が達成され、漏洩が回避される。
【０００８】
特に好適な実施の形態では、当該少なくとも１つの挟持要素は同時に、当該ヒーターに電気接触し、給電するために使用される。この場合、当該ヒーターに電気接触するための独立した電極は不要である。
【０００９】
特に、少なくとも２つの挟持要素が、当該ヒーターの相対向する両側に設けられている。その結果、非常に高い機械的安定性が、比較的少ないコストで可能になる。好適な実施の形態では、少なくとも１つの挟持要素が、当該ヒーターに線状に接触する１つの挟持クランプを有する。当該挟持クランプと当該ヒーターとの間の線接触に起因して、当該挟持要素と当該ヒーターとが、良好に電気接続すると同時に、面接触がない故に、当該挟持要素と当該ヒーターとが、理想的に熱絶縁される。
【００１０】
当該挟持要素は、当該流出面に対して平行に横方向に、及び／又は当該流出面に向かって直角方向に、及び／又は当該キャリアの溝又は段差内で当該ヒーターを挟持できる。最後に言及した可能性は、２つの接触線を当該挟持クランプと当該ヒーターとの間に含む。その結果、当該電気接触はさらに改善される。１つの挟持要素が、１つよりも多い挟持クランプを有してもよく、特に、これらの挟持クランプのうちの任意の２つの挟持クランプ又は全ての３つの挟持クランプを有してもよい。
【００１１】
好適な実施の形態では、当該キャリアの孔を貫通して延在する少なくとも１つの導電体が、当該挟持要素に接触するために設けられ得る。当該導電体は、特に１つのプリント基板に接触する。当該プリント基板は、当該キャリアの、当該ヒーターに面しない側に離間して配置されている。しかし、好ましくは、当該キャリア自体が、プリント基板として形成されていることも可能である。その結果、部品の数が減少し、したがって製造コストが削減される。
【００１２】
それにもかかわらず、好ましくは、芯組織が、機械式に固定されていて、ヒーターと液体貯蔵部とが、より確実に、空気不透過性に水力学的に結合され、同時に当該ヒーターの電気接続が保証されるように、当該芯組織をキャリア上に挟持する特に扁平なシリコンヒーターが提供される。ヒーターと貯蔵部とが、当該芯の相対向する両側に存在する。
【００１３】
当該カラーは、好ましくは円板、フランジ又は別の平面内の円盤状のカラーでもよい。したがって、円板の場合、当該芯組織は、きのこ状に形成されている。本発明のカラーは、当該キャリアの貫通開口部を通じて液体を透過させると同時に、当該芯組織を当該キャリアと当該ヒーターとの間に挟持することを可能にする。当該ヒーターは、当該芯組織によって当該キャリアから熱絶縁されていると同時に、当該挟持は、導電体を通じて電流を当該ヒーターに供給する役割もする。当該電気接続は、気化中の熱的な圧力に対抗する、ヒーターと芯組織とに対する押圧力をもたらす。
【００１４】
芯の表面とヒーターの表面との間の液体透過性の接触が重要である。当該液体透過性の接触はカラーを有してもよいが、当該カラーは必ずしも必要ではない。例えば、キャリアは、液体貯蔵部の場合によっては拡張されたハウジング壁から形成されてもよい。この場合、独立したキャリアにできる。
【００１５】
ヒーターの流入領域内での蒸気気泡の発生（Ｂｌａｓｅｎｂｉｌｄｕｎｇ）が、芯組織によって阻止され得る。当該領域内では、当該ヒーターの微細流路内で発生する蒸気粒子（Ｂｌａｅｓｃｈｅｎ）が、流入面から上流に向かって拡散できず、当該ヒーターの流入領域の乾燥が進行せず、したがって気化器の機能が損なわれない。当該芯組織の領域内で発生し得る蒸気粒子が、この芯組織の孔又は毛細管内で捕捉されていて、大きい蒸気気泡に成長し得ない。この場合、当該芯組織が、当該ヒーターの流入面に平面状に且つ接触して密接し、全ての微細流路を当該流入面で覆い、したがって当該微細流路内で発生する個々の蒸気粒子が、間違った方向に、すなわち当該微細流路の流入面から液体タンクに向かって流出できないことが重要である。むしろ、本発明の芯組織による流入面の遮断は、当該微細流路内で発生する当該微細流路内の蒸気粒子が、流出面に向かって移動することに寄与する。当該蒸気粒子は、この流出面で当該微細流路から流出され、したがって問題はもはや発生し得ない。
【００１６】
ステップごとの気化が、喫煙者によって監視されないにもかかわらず、エアロゾルが、ほぼ均一に、心地よい風味で、繰り返し可能に、正確に生成されることが保証されるように、液体の個々の部分の個々の成分の温度及び／又は気化が異なる場合でも、個々の気化ステップの期間が、短く保持され得て、及び／又は、当該個々の気化ステップが、１つの制御周波数によって制御され得る。特に、好ましくは最初に、液体のより容易に沸騰する成分が、第１気化期間中に第１温度Ａで気化され、次いで、当該液体のより高温で沸騰する成分が、第２気化期間中に温度Ａを超える第２温度Ｂで気化される。
【００１７】
好ましくは、当該芯組織の移送速度は、当該ヒーターの最大気化速度と少なくとも同じ速度である。したがって、常に、液体の十分な移送が保証される。その結果、当該ヒーターが、不利に空になることが阻止される。この場合、当該気化速度は、当該ヒーターの幾何構造（容積対表面）と気化器の出力とによって決定される。
【００１８】
したがって、毛細管状の芯組織の全体の容積を通じて液体をヒーターに均一に移送するように、当該芯組織は適合されている。当該芯組織の移送速度が、少なくとも当該ヒーターの気化速度を制御できるように、当該移送速度と当該気化速度とが互いに調整されている。こうして、非常に少ない液体が、気化工程中に当該ヒーターに流入することによって、このヒーターが乾燥することが阻止される。
【００１９】
当該芯組織は、十分に耐熱性で、多孔性及び／又は毛細管状の、適切な移送速度を呈するあらゆる物質から成り得る。好ましくは、当該芯組織の全部又は一部が、綿、セルロース、アセテート、ガラス繊維織物、ガラス繊維セラミック、焼結セラミック、セラミックペーパー、アルミノシリケートペーパー、発泡金属、海綿状金属、及び／又は前述の材料のうちの２つ以上の材料から成る複合構造から構成され得る。
【００２０】
以下に、本発明を好適な実施の形態に基づいて添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】電子たばこ製品の概略図である。
【図２】気化器ユニットの投影横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における気化器ユニットの概略横断面図である。
【図４】気化器ユニットのキャリアのヒーター側の図である。
【図５】気化器ユニットのキャリアの液体を移送する反対側の図である。
【図６】本発明の別の実施の形態における気化器ユニットの横断面である。
【図７】キャリアの貫通開口部にわたる芯カラーの余長部分の領域内の図６による断面図である。
【図８】本発明の別の実施の形態における気化器ユニットの横断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
吸入器１０、ここでは電子たばこ製品は、空気通路３０が少なくとも１つの空気流入口３１とたばこ製品１０のマウスエンド３２にある空気流出口２４との間に設けられているハウジング１１を有する。この場合、たばこ製品１０のマウスエンド３２は、喫煙者が喫煙の目的で吸引し、これによりたばこ製品１０が負圧にされ、気流３４が空気通路３０内で発生する端部を意味する。
【００２３】
たばこ製品１０は、好ましくは基幹部１６と消耗ユニット１７とから成る。この消耗ユニット１７は、気化器ユニット２０と液体タンク１８とを有し、特に交換可能なカートリッジとして構成されている。流入口３１を通じて吸引された空気が、空気通路３０内で少なくとも１つの気化器ユニット２０に向けて又は当該気化器ユニット２０に沿って送られる。気化器ユニット２０は、少なくとも１つの液体５０が貯蔵されている少なくとも１つの液体タンク１８に接続されているか又は接続可能である。気化器ユニット２０は、この気化器ユニット２０の液体タンク１８から供給される液体５０を気化させ、当該気化した液体をエアロゾル／蒸気として流出面６４で気流３４中に混入する。液体タンク１８の有益な容積は、０．１ｍｌ〜５ｍｌ、特に０．５ｍｌ〜３ｍｌ、さらに特に０．７ｍｌ〜２ｍｌの範囲内にあるか又は１．５ｍｌである。
【００２４】
さらに、電子たばこ１０は、蓄電部１４と電子制御機構部１５とを有する。一般に、蓄電部１４は、基幹部１６内に配置されていて、特に、使い捨ての電気化学電池又は再使用可能な電気化学電池、例えばリチウムイオン電池でもよい。電子制御機構部１５は、デジタルデータ処理装置、特にマイクロプロセッサ及び／又はマイクロコントローラを（図１に示されたような）基幹部１６及び／又は消耗ユニット１７内に有する。
【００２５】
好ましくはセンサ、例えば圧力スイッチ又は流れスイッチが、ハウジング１１内に配置されている。この場合、制御機構部１５は、当該センサから出力されるセンサ信号に基づいて、喫煙者が喫煙するためにたばこ製品１０のマウスエンド３２で吸引することを確認できる。この場合、液体タンク１８からの液体５０をエアロゾル／蒸気として気流３４中に混入するため、制御機構部１５は、気化器ユニット２０を制御する。
【００２６】
液体タンク１８内に貯蔵された配量すべき液体５０は、例えば、１，２−プロピレングリコール、グリセリン、水、少なくとも１つのアロマ（フレーバー）及び／又は少なくとも１つの作用物質、特にニコチンから成る混合物である。
【００２７】
消耗ユニット又はカートリッジ１７は、当該消耗ユニット又はカートリッジ１７に関する情報又はパラメータを記憶するために、好ましくは不揮発性のデータメモリを有する。当該データメモリは、電子制御機構部１５の一部でもよい。当該データメモリ内には、好ましくは、液体タンク１８内に貯蔵された液体の組成に関する情報、プロセスプロファイル、特に出力制御／温度制御に関する情報、状態監視又はシステム検査、例えば漏れ試験に関するデータ、コピープロテクション及び改竄保護に関するデータ、消耗ユニット又はカートリッジ１７を一義的に識別するためのＩＤ（識別情報）、シリアルナンバー、製造年月日及び／又は使用期限、及び／又は、吸引回数（喫煙者による喫煙の回数）若しくは使用期間が記憶されている。当該データメモリは、好ましくは、接触子及び／又は導線を介して制御機構部１５に接続されているか又は接続可能である。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態が、図２に示されている。気化器ユニット２０は、ブロック状の、好ましくは一体構造の、導電材料、好ましくはシリコン、ドープされたセラミック、金属セラミック、フィルタセラミック、半導体、特にゲルマニウム、グラファイト、半金属及び／又は金属から成るヒーター６０を有する。ヒーター６０の全体が、導電材料から成る必要はない。例えば、ヒーター６０の表面が、導電性に、例えば金属で被覆されていることで十分である。この場合、全ての表面が被覆される必要はなく、例えば、導電路が、非導電性の基体上に設けられてもよい。
【００２９】
ヒーター６０は、液体を導くようにこのヒーター６０の流入面６１を流出面６４に接続する複数の微細流路６２を有する。流入面６１は、液体を導くように芯組織１９を介して液体タンク１８に接続されている。芯組織１９は、毛細管力によって液体を液体タンク１８からヒーター６０に受動的に送る役割をする。ヒーター６０から芯組織１９及び／又は液体タンク１８内への気泡を含む液体の望ましくない逆流を回避するため、ヒーター６０に対する接触領域６１内の芯組織１９は、液体を均一に分散させ、断熱効果を奏させ、この芯組織１９の比較的小さい複数の孔及び／又は薄い毛細管によって或る種の逆止弁を構成する役割をする。
【００３０】
微細流路６２の平均直径は、特に５μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは３０μｍ〜１５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは５０μｍ〜１００μｍの範囲内にある。これらの寸法に起因して、毛細管作用が有益に発生する。その結果、微細流路６２が、液体で充填されるまで、流入面６１から微細流路６２内に浸入する液体が、微細流路６２を通じて上に向かって上昇する。ヒーター６０の多孔率と呼ばれ得るヒーター６０に対する微細流路６２の体積比は、例えば、１０％〜５０％の範囲内にあり、好ましくは１５％〜４０％の範囲内にあり、さらに好ましくは２０％〜３０％の範囲内にあり、例えば２５％である。
【００３１】
微細流路６２を有するヒーター６０の面の流路長さは、例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にある。微細流路６２を有するヒーター６０の面の寸法は、例えば、０．９５ｍｍ×１．７５ｍｍ、又は１．９ｍｍ×１．７５ｍｍ又は１．９ｍｍ×０．７５ｍｍであり得る。ヒーター６０の辺の長さは、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあり、好ましくは０．７５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあり得る。ヒーター６０の面積（チップサイズ）は、例えば１ｍｍ×３ｍｍ又は２ｍｍ×３ｍｍであり得る。
【００３２】
ヒーター６０の幅ｂ（図２参照）は、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、例えば３ｍｍである。ヒーター６０の高さｈ（図２参照）は、好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは０．１ｍｍ〜０．７５ｍｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内にあり、例えば０．３ｍｍである。
【００３３】
微細流路６２の数は、好ましくは４〜１０００の範囲内にある。こうして、微細流路６２内への熱入力が最適化され得て、保証された高い気化出力と十分に大きい蒸気流出面とが実現され得る。
【００３４】
複数の微細流路６２が、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形のアレイを成して配置されている。当該アレイは、ｓ個の列とｚ個の行とを有するマトリクスとして構成され得る。この場合、ｓは、好ましくは２〜５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３〜３０の範囲内にあり、及び／又は、ｚは、好ましくは２〜５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３〜３０の範囲内にある。こうして、保証された高い気化出力を有する効率的に且つ簡単に製造可能な複数の微細流路６２の配置が実現され得る。
【００３５】
これらの微細流路６２の横断面は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形でもよく、及び／又は長手方向に部分的に変化してもよく、特に大きくしてもよく、小さくしてもよく又は一定のままでもよい。
【００３６】
１つ又はそれぞれの微細流路６２の長さは、好ましくは１００μｍ〜１０００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１５０μｍ〜７５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１８０μｍ〜５００μｍの範囲内にあり、例えば３００μｍである。こうして、最適な液体吸収及び配分（Ｐｏｒｔｉｏｎｓｂｉｌｄｕｎｇ）が、ヒーター６０から微細流路６２内への十分に良好な熱入力で実現され得る。
【００３７】
２つの微細流路６２の間隔は、特に１つの微細流路６２の細径の１．３倍である。この場合、当該間隔は、２つの微細流路６２の中心軸線同士の間隔である。当該間隔は、１つの微細流路６２の細径の好ましくは１．５〜５倍でもよく、さらに好ましくは２〜４倍でもよい。こうして、当該複数の微細流路内への最適な熱入力と、当該複数の微細流路の十分に安定な配置及び壁厚とが保証され得る。
【００３８】
気化器ユニット２０は、特に制御機構部１５によって制御可能な加熱電圧源７１を有する。当該加熱電圧源７１は、ヒーター６０の対向する両面の複数の電極７２を介してこのヒーター６０に接続されている。その結果、加熱電圧源７１から発生した電圧Ｕｈが、電流をヒーター６０に通電させる。導電性のヒーター６０のオーミック抵抗に起因して、当該通電は、ヒーター６０を加熱し、それ故に複数の微細流路６２内に含まれている液体を気化させる。したがって、ヒーター６０は、気化器として作用する。こうして発生した蒸気／エアロゾルが、これらの微細流路６２から流出面６４に向かって放出し、気流３４が混入される（図１参照）。喫煙者の吸引によって引き起こされた空気通路３０を通じた気流３４の確認時に、制御機構部１５が、加熱電圧源７１をより正確に制御する。この場合、自動的な加熱によって、これらの微細流路６２内に存在する液体が、蒸気／エアロゾルとしてこれらの微細流路６２から放出される。
【００３９】
特に、使用される液体混合物に適合された電圧曲線Ｕｈ（ｔ）が、吸入器１０のデータメモリ内に記憶されている。当該記憶は、電圧曲線Ｕｈ（ｔ）を使用される液体に適合されるように予め設定することを可能にする。その結果、ヒーター６０の加熱温度と、毛細管状の微細流路６２の温度とが、それぞれの液体の既知の気化特性にしたがって気化工程にわたって時間制御され得る。これにより、最適な気化結果が入手可能である。気化温度は、特に１００℃〜４００℃、さらに好ましくは１５０℃〜３５０℃、いっそうさらに好ましくは１９０℃〜２９０℃の範囲内にある。
【００４０】
好ましくは１０００μｍ未満、さらに好ましくは７５０μｍ、さらにいっそう好ましくは５００μｍ未満の層厚を有するヒーター６０が、薄膜技術によって、好ましくは１つのウェハの複数の部分から製造され得る。ヒーター６０の表面は、好ましくは親水性でもよい。ヒーター６０の流出面６４は、好ましくは微細構造化されてもよく、又は複数の微細溝を有してもよい。
【００４１】
液体が、好ましくは１μｌ〜１０μｌ、さらに好ましくは２μｌ〜１０μｌ、さらにいっそう好ましくは３μｌ〜５μｌの範囲内で、一般には４μｌで喫煙者の吸引ごとに添加されるように、気化器ユニット２０は調整されている。好ましくは、気化器ユニット２０は、吸引ごとの液体量／蒸気量に関して調整可能でもよい。
【００４２】
多孔性で及び／又は毛細管状で液体透過性の芯組織１９が、ヒーター６０の流入面６１に配置されている。図２、３、６及び８で分かるように、芯組織１９は、ヒーター６０の流入面６１に平面状に接触し、流入面側で全ての微細流路６２を覆う。当該芯組織は、ヒーター６０に対向する面で液体タンク１８に液体透過性に接合されている。図１〜３に示された芯組織１９に対する液体タンク１８の直接の接合は、一例に過ぎない。特に、１つの液体インターフェース及び／又は複数の液体管路が、液体タンク１８と芯組織１９との間に設けられてもよい。それ故に、液体タンク１８は、芯組織１９から離間して配置されてもよい。液体タンク１８の寸法が、芯組織１９よりも大きくできる（例えば、図３参照）。芯組織１９は、例えば、液体タンク１８のハウジングの開口部内に嵌入されてもよい。複数の気化器ユニット２０が、１つの液体タンク１８に割り当てられてもよい。
【００４３】
微細流路６２の無流通と、このことから発生する問題とを阻止するため、芯組織１９は、多孔性及び／又は毛細管状の材料から成る。当該材料は、ヒーター６０から気化する液体を、毛細管作用によって液体タンク１８からヒーター６０に十分な量で受動的に送ることができる。
【００４４】
芯組織１９に通流する液体の望ましくない加熱を回避するため、芯組織１９は、好ましくは絶縁性材料から成る。芯組織１９が、芯組織１９が、伝導性材料から成る場合（このことは排除されない）、好ましくは、電気絶縁性材料及び／又は熱絶縁性材料から成る絶縁層を貫通して延在し、複数の微細流路６２に対応する複数の貫通開口部を有する当該絶縁層、例えばガラス、セラミック又は合成樹脂が、芯組織１９とヒーター６０との間に設けられている。
【００４５】
芯組織１９は、好ましくは、材料である綿、セルロース、アセテート、ガラス繊維織物、ガラス繊維セラミック、焼結セラミック、セラミックペーパー、アルミノシリケートペーパー、発泡金属、海綿状金属、適切な移送速度を呈するその他の耐熱性の材料、多孔性の材料及び／又は毛細管状の材料のうちの１つ以上の材料、又は前述の材料のうちの２つ以上の材料から成る複合構造から構成される。実際の好適な実施の形態では、芯組織１９は、少なくとも１つのセラミックペーパー及び／又は多孔性セラミックを含み得る。芯組織１９の体積は、好ましくは１ｍｍ３〜１０ｍｍ３の範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ３〜８ｍｍ３の範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは３ｍｍ３〜７ｍｍ３の範囲内にあり、例えば５ｍｍ３である。
【００４６】
気化器ユニット２０の好適な実施の形態が、図３〜８に示されている。一般に、芯組織１９は、１つの部材から成ってもよく（図８）、又は複数の部材から成ってもよい（図３及び６）。
【００４７】
図６による実施の形態では、芯組織１９は、例えば、ヒーター６０の流入面６１に平面状に接触して密接する芯層３５とこの芯層３５に密接する別の芯層３６とを有する２つの層から成る。この芯層３５は、好ましくは、ガラスフィルタを有するか又は有しないグラファイトペーパー層又はセラミックペーパー層でもよい。芯層３６は、好ましくは多孔性のセラミックでもよい。
【００４８】
図３による実施の形態では、芯組織１９は、例えば２つよりも多い、４つよりも多い複数の層を有する。特に１つ以上のマイクロガラス繊維層から成り得るフィルター層５５が、ヒーター６０に直接に密接して且つこのヒーター６０に平面状に接触して配置されている。グラファイトペーパー層５６が、当該フィルター層５５に平面状に密接して配置されてもよい。好ましくは、複数の芯層５７，５８、例えばセラミック芯層５７及び油灯用芯層５８、すなわち従来では油灯の芯用に使用されるガラス繊維の芯材料が、当該グラファイトペーパー層５６に平面状に密接して設けられている。
【００４９】
液体タンク１８からヒーター６０への液体の毛細管現象による移送のための毛細管力は、主に又は完全に芯層５７，５８によって提供され得る。通常は、芯組織１９の全ての層が、当該液体の毛細管現象による移送のための毛細管力を提供する必要はない。芯組織１９のただ１つの層が、当該液体の毛細管現象による移送のための毛細管力を提供するだけで十分である。
【００５０】
図３〜８に示されているように、気化器ユニット２０は、ヒーター６０及び／又は芯組織１９を保持するために、特に板状キャリア２３を有する。このキャリア２３は、適切な材料、例えばセラミック、ガラス及び／又は繊維強化プラスチック、例えばプリント基板材料を含む合成樹脂から成り得て、芯組織１９が貫通して延在し且つこの芯組織１９が保持されている１つの貫通開口部２５を有する。
【００５１】
キャリア２３の厚さＤ（図６参照）は、好ましくは０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内にあり、例えば１．６ｍｍ又は２ｍｍでもよい。キャリア２３の貫通開口部２５内に配置された芯層５７の厚さは、キャリア２３の厚さに適合に適合されてもよく、又はこの厚さに相当してもよく、それ故に例えば、同様に１．６ｍｍ又は２ｍｍでもよい。
【００５２】
貫通開口部２５は、好ましくは、製造しやすい円形を成す。貫通開口部２５の直径ｄ又は場合によっては平均直径（図６参照）は、好ましくは０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にあり、例えば２ｍｍである。
【００５３】
貫通開口部２５の直径ｄは、好ましくは、ヒーター６０の幅ｂ以下又は未満である（図６参照）。貫通開口部２５の容積又は貫通開口部２５内の芯の容積は、好ましくは１ｍｍ３〜８ｍｍ３の範囲内にあり、２ｍｍ３〜６．５ｍｍ３の範囲内にあり、さらに好ましくは２．５ｍｍ３〜５ｍｍ３の範囲内にある。
【００５４】
芯組織１９は、カラー状部又はカラー２８と、軸部又は軸２９とを有するか、又はこれらの構成要素２８，２９から成る。
【００５５】
カラー２８は、ヒーター６０とキャリア２３との間に配置されていて、ヒーター６０の流入面６１に平面状に接触して密接し、このときに全ての微細流路６２を覆う。当該カラーの厚さｓ（図８参照）は、好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあり、好ましくは最大で０．８ｍｍであり、さらに好ましくは最大で０．６ｍｍであり、さらにいっそう好ましくは最大で０．４ｍｍであり、例えば０．２ｍｍである。
【００５６】
軸部２９は、ヒーター６０に面しないカラー２８の面でこのカラー２８に密接する。カラー２８と軸部２９との間の実際又は仮想の分離面が、ヒーター６０に面したキャリア２３の表面と同一平面上にあってもよい。軸部２９は、カラー２８から見て芯部分１９の特に残りの部分を意味し得る。貫通開口部２５内での軸２９の追加の保持力を発生させるため、軸部２９は、取り付ける前の自由な状態で余裕寸法（Ｕｅｂｅｒｍａｓｓ）、すなわち貫通開口部２５よりも大きい直径を有してもよい。
【００５７】
カラー２８及び軸２９は、１つの部材から形成されてもよい（図８参照）。カラー２８及び軸２９はそれぞれ、固有の部品でもよく、対応する複数の芯部分３５，３６から形成されてもよい（図６参照）。図３は、カラー２８及び／又は軸２９がそれぞれ、複数の部材から形成され得て、対応するそれぞれの芯部分５５，５６又は５７，５８から形成され得ることを示す。
【００５８】
カラー２８の直径（図６参照）は、貫通開口部２５、したがって貫通開口部２５の領域内の軸２９の直径ｄよりも大きい。特に、カラー２８は、その全周にわたって貫通開口部２５から余長部分ｋだけ張り出している。貫通開口部２５にわたるカラー２８の余長部分ｋは、好ましくは少なくとも０．１ｍｍであり、さらに好ましくは少なくとも０．２ｍｍであり、さらにいっそう好ましくは少なくとも０．３ｍｍであり、特に好ましくは少なくとも０．４ｍｍである。
【００５９】
カラー２８が、貫通開口部２５から全方向に張り出しているので、当該カラー２８、すなわち芯組織１９の全体が、キャリア２３上へのヒーター６０の挟持時に気化器ユニット２０内に確実に保持される。
【００６０】
ヒーター６０は、このヒーター６０の相対向する両側でこのヒーター６０を把持する少なくとも２つの挟持要素３７によってキャリア２３上に挟持される（特に図４参照）。それぞれの挟持要素３７は、好ましくは挟持クランプ３８を有する。当該挟持クランプ３８は、互いに離間した２つの固定点３９でキャリア２３に弾性固定されていて、プレストレスを発生させる。ヒーター６０及びカラー２８が、キャリア２３上に固定挟持される。
【００６１】
１つの挟持クランプ３８の２つの固定点３９同士の間隔ａは、好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは５ｍｍ〜８ｍｍの範囲内にあり、例えば６ｍｍである。２つの挟持クランプ３８の複数の固定点３９同士の間隔ｃは、好ましくは５ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは６ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にあり、例えば８ｍｍである。例えば長方形のキャリア２３の寸法は、好ましくは６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは８ｍｍ〜１７ｍｍの範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは１０ｍｍ〜１４ｍｍの範囲内にある。
【００６２】
特に好ましくは、これらの挟持要素３７は同時に、ヒーター６０に接触し、このヒーター６０に加熱電流を供給するために使用される。このため、これらの挟持要素３７又は挟持クランプ３８は、好ましくは、導電性の材料から成り、例えば金属線でもよく、例えば黄銅線でもよい。挟持クランプ３８とヒーター６０との間の線接触に起因して、挟持要素３７とヒーター６０とが、良好に電気接続すると同時に、面接触がない故に、挟持要素３７とヒーター６０とが、理想的に熱絶縁される。ヒーター６０から挟持要素３７への熱放出が僅かであるので、電極３８は、ヒーター６０よりも著しく冷たいままである。
【００６３】
挟持クランプ３８は、流出面６４に対して平行に横方向にヒーター６０を挟持してもよく（図６の位置３８Ａ）、及び／又は流出面６４に向かって直角方向にヒーター６０を挟持してもよく（図６の位置３８Ｂ）、及び／又は溝又は段差内で、例えば３０°〜６０°の中間角度を成してヒーター６０を挟持してもよく、流出面６４に向かって横方向にヒーター６０を挟持してもよく、流出面６４に向かって直角方向にヒーター６０を挟持してもよい（図６の位置３８Ｃ）。最後に言及した可能性は、２つの接触線を挟持クランプ３８とヒーター６０との間に含む。その結果、当該電気接触はさらに改善される。１つの挟持要素３７が、１つよりも多い挟持クランプ３８を有してもよく、特に、これらの挟持クランプ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃのうちの任意の２つの挟持クランプ又は全ての３つの挟持クランプを有してもよい。
【００６４】
電子制御機構部１５とヒーター６０に電力を供給するための電源４６とに電気接続するため、挟持要素３７が、導電体１２によって、好ましくは消耗ユニット１７内に設けられているプリント基板２６（ＰＣＢ）に接続されている。好ましくは、消耗ユニット１７の電子部品が、プリント基板２６上に配置されている。
【００６５】
図３による実施の形態では、プリント基板２６は、独立した部品であり、キャリア２３から離間した、ヒーター６０に面しない下面４３に配置されている。プリント基板２６は、芯組織１９が貫通して延在し、この芯組織１９が保持され得る１つ貫通開口部２７を有する。ここでは、複数の導電体１２が、例えば４つの金属ピン４４を有する。これらの金属ピン４４は、キャリア２３の上面３３の複数の固定点３９内で複数の挟持要素３７に接続されていて、それぞれ１つの貫通孔４５を通じてキャリア２３を貫通されていて、反対側の下面４３でキャリア２３とプリント基板２６との間の間隔をブリッジする。
【００６６】
別の実施の形態では、キャリア２３は、プリント基板２６を形成する。このとき、導電体１２は省略できる。気化器ユニット２０自体が、プリント基板を有しないで、挟持クランプ３８が、例えばフレキシブルに絶縁された導電体１２を介して、又は別の適切な方法で、例えば基幹部１６内に配置されたプリント基板に接続されていることも可能である。
【００６７】
カラー２８の最適な取り付け位置を規定するため、カラー２８に適合された凹部７４が、キャリア２３の上面３３に設けられてもよい。
【００６８】
キャリア２３を液体タンク１８又はキャリア２３の下に配置された別の構成要素のハウジングに対して密封するため、密封要素７３、例えば密封リングが、キャリア２３の下面４３に配置されてもよい（図６及び８参照）。
【００６９】
加熱電圧源７１によって生成されたヒーター６０の制御周波数は、好ましくは１Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲内にあり、好ましくは３０Ｈｚ〜３０ｋＨｚの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１００Ｈｚ〜２５ｋＨｚの範囲内にある。
【００７０】
以下に、気化工程のシーケンスを説明する。
【００７１】
初期状態では、加熱工程用の電圧源７１は停止されている。
【００７２】
液体５０を気化させるため、ヒーター６０用の電圧源７１が起動される。この場合、ヒーター６０内と微細流路８２内との気化温度が、使用される液体混合物の個々の気化挙動に適合されているように、電圧Ｕｈが調整される。その結果、局所的な過熱の危険と、当該加熱による有害物質の発生とが阻止される。
【００７３】
微細流路６２の容積に相当するか又は当該容積に関連する液体量が気化した直後に、加熱電圧源７１が停止される。好ましくは、液体特性及び液体量が、正確に既知であるので、この時点は、非常に正確に制御され得る。それ故に、気化器ユニット２０のエネルギー消費が、公知の装置に比べて減少され得る。何故なら、必要な気化エネルギーが、配量され得て、したがってより正確に生成され得るからである。ヒーター６０の当該構成に起因して、このヒーター６０は、従来の平面状の気化器（Ｆｌａｅｃｈｅｎｖｅｒｄａｍｐｆｅｒ）とは違って容量式の気化器（Ｖｏｌｕｍｅｎｖｅｒｄａｍｐｆｅｒ）とも呼ばれ得る。
【００７４】
当該加熱工程の終了後に、微細流路６２が、ほぼ又は完全に空にされる。このとき、当該微細流路８２が、芯組織１９を通じた液体の供給によって再び充填されるまで、加熱電圧源７１が停止されたままである。当該微細流路８２が、芯組織１９を通じた液体の供給によって再び充填されると、その次の加熱サイクルが、加熱電圧源７１を起動することによって開始され得る。
【００７５】
気化器ユニット２０は、特に微小電気機械システム技術に基づいて、特にシリコンから製造されていて、それ故に、好ましくは微小電気機械システムである。
【符号の説明】
【００７６】
１０    吸入器、たばこ製品、電子たばこ
１１    ハウジング
１２    導電体
１４    蓄電部、エネルギー源
１５    電子制御機構部
１６    基幹部
１７    消耗ユニット、カートリッジ
１８    液体タンク
１９    芯組織、芯、芯部分
２０    気化器ユニット
２３    板状キャリア、キャリア
２４    空気流出口
２５    貫通開口部
２６    プリント基板
２７    貫通開口部
２８    カラー状部、カラー、芯カラー
２９    軸部、軸
３０    空気通路
３１    空気流入口、流入口
３２    マウスエンド
３３    キャリアの上面
３４    気流
３５    芯層、芯部分、グラファイトペーパー層、セラミックペーパー層
３６    芯層、芯部分、セラミック層
３７    挟持要素
３８    挟持クランプ、電極
３８Ａ  挟持クランプ
３８Ｂ  挟持クランプ
３８Ｃ  挟持クランプ
３９    固定点
４３    キャリアの下面
４４    金属ピン
４５    貫通孔、孔
４６    電源
５０    液体
５５    フィルター層、芯部分
５６    グラファイトペーパー層、芯部分、セラミックペーパー層
５７    芯層、セラミック芯層、芯部分、セラミック層
５８    芯層、油灯用芯層、芯部分
６０    ヒーター
６１    流入面
６２    微細流路
６４    流出面
７１    加熱電圧源
７２    電極
７３    密封要素、密封リング
７４    凹部
【図１】
2020536562.tif 000003
【図２】
2020536562.tif 000004
【図３】
2020536562.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020536562.tif 000009
【図８】
2020536562.tif 000010
【国際調査報告】
2020536562.tif 000011
2020536562.tif 000012
2020536562.tif 000013
2020536562.tif 000014