JP2013515465A - 電気加熱式エアロゾル発生システムのための細長い加熱器 - Google Patents

Abstract

本発明は、エアロゾル生成基体を収容する電気加熱式 エアロゾル発生システムに関する。システムは、電気絶縁部（１０３）によって第２の導電性要素（１０９）から電気的に絶縁された第１の導電性要素（１０５）を含む加熱要素 （１２１）を備える。第１及び第２の要素は細長く、電気抵抗部（１１７、１１９）によって相互に電気的に接続される。少なくとも１つの前記導電性要素及び前記電気抵抗部は、少なくとも部分的にエアロゾル生成基体と接触するようになっている。
【選択図】 図９

Description

本発明は、加熱要素に関する。詳細には、本発明は、電気加熱式エアロゾル発生システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素に関する。本発明は、加熱要素を製造する方法、及び電気加熱式エアロゾル発生システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素を製造する方法に関する。本発明は、電気作動式喫煙システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素としての特定の用途、及び電気作動式喫煙システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素を製造する特定の方法を満たすものである。

欧州公開特許第０３５８００２号には、タバコ材料を加熱するために抵抗加熱要素を有するシガレットを備えた喫煙システムが開示されている。シガレットは、再使用可能な携帯式コントローラに接続するための電気接続プラグを有している。携帯式コントローラは、バッテリ及びシガレットの抵抗加熱要素への供給電力を制御する電流制御回路を含む。

欧州公開特許第０３５８００２号公報

この提案された喫煙システムの１つの問題点は、デバイスの携帯式コントローラの寸法が従来の喫煙物品よりも幾分大きいことである。このことはユーザにとって不都合である。従って、本発明の目的は、前述の又は従来の他の問題点を解決することにある。

本発明の第１の態様によれば、エアロゾル生成基体を収容するための電気加熱式エアロゾル発生システムが提供され、該システムは、電気絶縁部によって第２の導電性要素から電気的に絶縁された第１の導電性要素を含む加熱要素を備え、第１及び第２の要素は細長く電気抵抗部によって相互に電気的に接続され、少なくとも１つの導電性要素及び電気抵抗部は、少なくも部分的にエアロゾル生成基体と接触するように構成される。電気加熱式エアロゾル発生システムは電気加熱式喫煙システムであることが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、エアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素が提供され、加熱要素は、電気絶縁部によって第２の導電性要素から電気的に絶縁された第１の導電性要素を備え、第１及び第２の要素は細長く、電気抵抗部によって相互に電気的に接続され、少なくとも１つの導電性要素及び電気抵抗部は、少なくも部分的にエアロゾル生成基体と接触するように構成される。加熱要素は、種々の異なる基体を加熱する用途に適する。電気抵抗部は電気的な抵抗要素と呼ぶこともできる。電気絶縁部は、マイカ粉体（ＭｉＯｘ）等の電気絶縁材料とすることができる。

使用時、エアロゾル生成基体は、加熱要素の導電部よりも加熱要素の電気抵抗部で温度が高くなる。これにより、加熱時、エアロゾル生成基体の温度プロファイルのより緻密な制御が可能になる。

加熱要素は、内部加熱要素又は内部加熱器であることが好ましい。用語「内部加熱要素」又は「内部加熱器」は、少なくとも部分的にエアロゾル生成基体の中に又はその内部に挿入できるものを呼ぶ。好ましくは、加熱要素は、エアロゾル生成材料の中に又はその内部に挿入するのに適している。もしくは、加熱要素又は加熱器は外部加熱要素又は加熱器とすることができる。用語「外部加熱要素」又は「外部加熱器」は、少なくとも部分的にエアロゾル生成基体を取り囲むものを呼ぶ。

好ましくは、第１の導電性要素は導電性線材又は複数の線材とすることができる。好ましくは、第２の導電性要素は導電性管体である。これは加熱要素の製造が簡単になるという利点をもつ。

好ましくは、導電性管体は少なくとも部分的に第１の導電性要素を取り囲む。１つの実施形態において、第２の導電性要素は導電性管体であり、導電性管体は少なくとも部分的に第１の導電性要素を取り囲む。

好ましくは、電気絶縁部は、電気絶縁プラグである。電気絶縁プラグは、第１の導電性要素の第１の端部を取り囲むことができる。１つの実施形態において、電気絶縁部は少なくとも部分的に第１の導電性要素の一端を取り囲む。１つの実施形態において、導電性要素の一端は、加熱要素の取り付け部になる。好ましくは、第１の導電性要素の長さは第２の導電性要素の長さとは異なる。より好ましくは、第２の導電性要素の長さは、第１の導電性要素の長さよりも短い。１つの実施形態において、導電性要素又は複数の導電性要素の第１の端部は加熱要素の加熱部をもたらす。電気絶縁部は、少なくとも部分的に第１の導電性要素の第１の端部を取り囲むことができる。導電性要素又は複数の導電性要素の第２の端部は、加熱要素の取り付け部をもたらすことができる。第１の導電性要素の第２の端部は、第２の導電性要素の第２の端部から突出することができる。

第１の導電性要素及び第２の導電性要素は実質的に平行とすることができる。導電性要素は、加熱要素の長さ方向軸線に沿って又は平行に略一直線とすることができる。好ましくは、電気絶縁部は７００℃までの運転温度で作動できる。また、絶縁材料の電気絶縁プラグの形態とすることができる電気絶縁部は、８００℃までの運転温度で作動できる。しかしながら、加熱要素の作動又は運転温度は約２５０℃とすることができる。より好ましくは、加熱要素作動温度は３００℃である。

電気抵抗部は、導電性要素よりも大きな抵抗をもつことができる。導電部（導電性要素を含む）及び加熱要素の電気抵抗部の両方は、直接エアロゾル生成基体と接触できる。換言すると、使用時に、少なくとも一部のエアロゾル生成基体は電気導電要素に接触すると共に少なくとも一部のエアロゾル生成基体は電気絶縁部に接触する。もしくは、加熱要素の電気導電部及び電気絶縁部は、エアロゾル生成基体と間接的に接触できる。例えば、導電部及び電気絶縁部は、エアロゾル生成基体を取り巻くペーパによってエアロゾル生成基体から分離できる。エアロゾル生成基体がタバコ材料を含む場合、ペーパは、シガレットを取り巻くシガレットペーパから成ることができる。

好ましくは、電気抵抗部は、導電性要素の第１の端部に設けることができる。もしくは、電気抵抗部は、加熱要素の長さに沿って略中間に設けることができる。更に、導電性要素の第１の端部と導電性要素の第２の端部との間に２つ又は３つ又は４つ又はそれ以上の電気抵抗部を設けることができる。追加の抵抗部又は抵抗要素は、抵抗接合部と呼ぶことができる。

導電性要素と導電性管体との間の抵抗部又は抵抗接合部は、この要素及び管体を電極と溶着することで、又はペンチ等のカッターを用いて形成できる。換言すると、導電性要素と導電性管体との間の抵抗部又は抵抗接合部での電気接続は、この要素及び管体を電極と溶着することで、又はペンチ等のカッターを用いて形成できる。

本発明の第３の態様によれば、電気加熱式エアロゾル発生システムにおいてエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器を備え、加熱器は、ホルダと、本発明の第２の態様による１つ又はそれ以上の加熱要素と、各加熱要素の取り付け部を電源に接続して各導電性要素を介して電流を供給するようになった接続部とを備え、各加熱要素の第１の端部はホルダから外側に突出する加熱部をもたらし、各加熱要素の第２の端部はホルダに取り付けられる取り付け部をもたらすようになっている。
加熱器はピン加熱器とすることができる。

好ましくは、加熱器は、取り付け部の周りに絶縁材料を更に備える。このような絶縁材料は、加熱器に剛性を与えることができ、加熱部の導電性管体と取り付け部の導電性要素との間の短絡を防止することもできる。

本発明の別の態様によれば、基体を加熱してエアロゾルを生成するための、本発明の第３の態様の１つ又はそれ以上の加熱器を備える電気加熱式エアロゾル発生システムが提供される。また、本発明の本態様によれば、基体を加熱してエアロゾルを生成するための、本発明の第２の態様の１つ又はそれ以上の加熱器を備える電気加熱式エアロゾル発生システムが提供される。本発明の実施形態による電気加熱式エアロゾル発生システムは、基体を加熱してエアロゾルを生成するための、本発明の実施形態の１つ又はそれ以上の加熱器を備えることができる。

好ましくは、本発明の任意の態様による電気加熱式エアロゾル発生システムは、加熱要素の電力を供給する電源をさらに備える。電気加熱式エアロゾル発生システムは、電源及び加熱要素の取り付け部に接続される電気的ハードウェアを備えることができる。

本発明の実施形態による電気加熱式エアロゾル発生システムは、加熱要素に電源を供給する充電可能バッテリ等の電源又は電力源を更に備えることができる。電源は、電気加熱式エアロゾル発生システムに収容される動力電池とすることができる。電源は、リチウムイオンバッテリ又はその変形例の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。もしくは、電源はニッケル水素バッテリ又はニッケルカドミウムバッテリ又は燃料電池とすることができる。システムは、電源及び加熱要素の取り付け部に接続される電気的ハードウェアをさらに備えることができる。好ましくは、本発明の実施形態による電気加熱式エアロゾル発生システムは、ソフトウェアでプログラム可能な電気的ハードウェアを備える。

好ましくは、本発明の実施形態による電気加熱式エアロゾル発生システムは、エアロゾル生成基体を収容するハウジングを更に備える。また、ハウジングはシェルを備えることができる。

好ましくは、電気加熱式エアロゾル発生システムは、ユーザが喫煙したことを表す空気流を検出するセンサを更に備えること、又は温度センサを更に備えることができる。空気流センサは、電気機械デバイスとすることができる。もしくは、空気流センサは、機械デバイス、光学デバイス、光学機械デバイス、及びマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）のいずれかをベースにしたセンサとすることができる。もしくは、電気加熱式エアロゾル発生システムは、ユーザが喫煙を開始するための手動操作可能なスイッチを含むことができる。温度センサは、加熱器の温度又は加熱要素の温度又はエアロゾル生成基体の温度を検出できる。

好ましくは、電気加熱式エアロゾル発生システムは、１つ又はそれ以上の加熱要素がアクティブになった場合を表示するための表示器を更に含む。表示器は、１つ又はそれ以上の加熱要素がアクティブになった場合に作動するライトを含むことができる。

本発明の第４の態様によれば、電気加熱式エアロゾル発生システムのエアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素を製造する方法が提供され、この方法は、ａ）第２の端部が導電性管体の外側に露出する導電性要素の第１の端部を該導電性管体に挿入する段階と、ｂ）細長い導電性要素の第１の端部を取り囲む電気絶縁プラグを細長い導電性管体内に準備する段階と、ｃ）導電性要素を導電性管体に電気接続する電気抵抗部を形成する段階とを含む。

使用時、導電性管体及び電気抵抗部の両方は、少なくとも部分的にエアロゾル生成基体に接触する。加熱要素は、加熱部及び取り付け部を備えることができる。導電性管体、プラグ、及び導電性要素の第１の端部は、一緒になって加熱要素の加熱部をもたらすことができる。導電性要素の露出した第２の端部は、加熱要素の取り付け部をもたらすことができる。

この方法は、電気加熱式エアロゾル発生システムで使用するための加熱要素を製造する直接的なやり方を提供する。電気加熱式エアロゾル発生システムは、電気作動式喫煙システムを備えることができる。１つの実施形態において、ｂ）細長い導電性要素の第１の端部を取り囲む電気絶縁プラグを細長い導電性管体内に準備する段階は、導電性要素の第１の端部の周りに電気絶縁プラグを準備する段階、及び導電性要素の第１の端部を挿入するａ）の段階と同時に電気絶縁プラグを挿入する段階を含む。

別の実施形態において、ｂ）導電性要素の第１の端部を取り囲む導電性管体内に電気絶縁プラグを準備する段階は、導電性要素の第１の端部を取り囲むために電気絶縁ペーストを導電性管体に注入する段階を含み、ペーストは乾燥すると電気絶縁プラグをもたらすようになっている。この実施形態において、好ましくは、電気絶縁ペーストを導電性管体内に注入する段階は、管体の一端と管体の他端との間に差圧を加える段階を含む。これにより電気絶縁ペーストを管体内に引き込むこと又は吸引することができる。別の方法として又は追加的に、これは電気絶縁ペーストを管体内に押し込む、圧送する、又は注入する段階を含むことができる。好ましくは、本方法は、電気絶縁ペーストを導電性管体に注入する段階の後で、ペーストを加熱して乾燥させてプラグをもたらす段階を含むことができる。ペーストを加熱する段階は、導電性管体及びペーストに温風を吹き込む段階を含む。他の任意の適切な加熱手段を利用できる。ペーストの乾燥は、結果として得られる絶縁プラグが適正な密度及び構造、結果的に適正な絶縁特性をもつように、注意深く制御することが好ましい。導電性管体に注入される電気絶縁ペーストは、十分に流動性、可塑性、弾力性をもつ必要がある。好ましくは、電気絶縁ペーストは、水等の溶剤に溶解した電気絶縁粉末を含む。ペーストに使用される材料の種類及び粘稠性は加熱要素の特性に影響を与えるであろう。

電気抵抗部は、導電性要素の第１の端部で導電性要素及び導電性管体を電気接続することで、加熱要素の第１の端部に形成できる。別の方法として又は追加的に、少なくとも１つの電気抵抗部を形成する段階は、導電性要素及び導電性管体を電気的に接続して、導電性要素の第１の端部と導電性要素の第２の端部との間に１つ又は２つ又は３つ又は４つ又はそれ以上の電気抵抗要素をもたらす段階を含む。これらの追加の電気抵抗部は、電気抵抗接合部と呼ぶことができる。

好ましくは、導電性要素の第１の端部を導電性管体に挿入する段階は、導電性要素の長さＬの部分を導電性管体に挿入する段階を含み、長さＬは加熱要素の加熱部に必要な長さである。もしくは、本方法は、管体、プラグ、及び導電性要素の第１の端部を切断して所望の長さＬの加熱部を形成する段階を更に含む。この場合、切断する段階は、導電性要素の第１の端部の先端に抵抗部又は要素を形成する段階と組み合わせることができる。

好ましくは、導電性要素の露出した第２の端部の長さはｍである。換言すると、導電性要素は、導電性管体から長さｍだけ突出する。ｍは加熱要素の取り付け部に必要な長さとすることができる。もしくは、本方法は、導電性要素の第２の端部を切断して所望の長さｍの取り付け部を形成する段階を更に含むことができる。

本発明の第５の態様において、電気加熱式エアロゾル発生システムにおけるエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器を製造する方法を提供し、この方法は、本発明の第４の態様によって１つ又はそれ以上の加熱要素を製造する段階と、各々の加熱部がホルダの外側に露出する１つ又はそれ以上の加熱要素をホルダに取り付ける段階と、加熱要素の各々の取り付け部を電源に接続して、導電性要素の各々を介して電流を供給する段階とを含む。本方法は、取り付け部の上に絶縁材料に施す段階を更に含むことができる。

好ましくは、ホルダは、端部加熱器等の加熱器を更に備えることができる。ホルダはエアロゾル生成基体を取り囲むことができる。加熱要素は、エアロゾル生成基体の中間を通って延在することができる。

エアロゾル生成基体は、加熱時に基体から放出される揮発性タバコ香味成分を含有するタバコ含有材料を含む。エアロゾル生成基体は非タバコ材料を含むことができる。エアロゾル生成基体はタバコ含有材料及び非タバコ含有材料を含むことができる。
好ましくは、エアロゾル生成基体はエアロゾル生成物を更に含むことができる。エアロゾル生成物の適切な例はグリセリン及びプロピレングリコールである。

エアロゾル生成基体は固体基体であることが好ましい。例えば、固体基体は、１つ又はそれ以上ハーブ葉、タバコ葉、タバコ茎の破片、再構成タバコ、押出タバコ等の均質タバコ、及び膨張タバコを含有する、１つ又はそれ以上の粉体、粒体、小粒、断片、スパゲティ状、ストリップ、又はシートを含むことができる。固体基体は、バラバラの形態とすること、又は適切なコンテナ又はカートリッジで提供できる。随意的に、固体基体は、加熱すると放出される追加のタバコ又は非タバコ揮発性香味成分を含有することができる。

随意的に、固体基体は、熱的に安定した担体の上に設けるか又はこれに組み込むことができる。担体は、粉体、粒体、小粒、断片、スパゲティ状、ストリップ、又はシートの形態とすることができる。もしくは、担体は、内面、外面、又は内面及び外面の両方に堆積された固体基体の薄膜を有する管状担体とすることができる。このような管状担体は、例えば、ペーパ、ペーパ様の材料、不織カーボン繊維マット、低質量オープンメッシュ金属スクリーン、又は穿孔金属箔、又は他の熱的に安定したポリマーマトリクスで形成できる。

固体基体は、例えば、シート、フォーム、ゲル、又はスラリーの形態で担体表面に堆積することができる。固体基体は、担体の全面に堆積でき、又は別の方法で使用時に不均一な香味放出をもたらすパターンで堆積することができる。

もしくは、担体はタバコ成分が組み込まれた不織布又は不織繊維束とすることができる。不織布又は不織繊維束は、例えば、カーボン繊維、天然セルロース繊維、又はセルロース由来派生繊維を含むことができる。
更に、当業者であれば理解できるように、エアロゾルは、空気等のガス中の固体粒子又は液滴の浮遊物である。エアロゾルは、空気等のガス中の固体粒子及び液滴の浮遊物とすることができる。

喫煙物品の全長は約３０ｍｍと１００ｍｍの間である。喫煙物品の外径は、約５ｍｍと約１３ｍｍの間である。喫煙物品はフィルタプラグを備えることができる。フィルタプラグは、喫煙物品の下端に配置できる。フィルタプラグは、酢酸セルロースフィルタプラグとすることができる。好ましくは、フィルタプラグは長さ約７ｍｍとすることができるが、約５ｍｍから約１０ｍｍの間の長さとすることができる。

好ましくは、喫煙物品はシガレットである。好ましい実施形態において、喫煙物品の全長は４０ｍｍと５０ｍｍの間である。好ましくは、喫煙物品の全長は約４５ｍｍである。また、喫煙物品の外径が約７．２ｍｍであることが好ましい。エアロゾル生成基体はタバコを含むことが好ましい。更に、エアロゾル生成基体の全長は、約１０ｍｍである。しかしながら、エアロゾル生成基体の全長が１２ｍｍであることが最も好ましい。

更に、エアロゾル生成基体の直径は約５ｍｍと約１２ｍｍの間である。
喫煙物品は、外側ペーパラッパーを備えることができる。
更に、喫煙物品は、エアロゾル生成基体とフィルタプラグとの間に離間距離をもつことができる。離間距離は約１８ｍｍであるが、約５ｍｍから約２５ｍｍの範囲とすることができる。

もしくは、エアロゾル生成基体は液体基体とすることができる。もしくは、エアロゾル生成基体は、例えばガス基体又は種々の基体の任意の組み合わせといった任意の種類の基体とすることができる。

作動時、基体は電気加熱式エアロゾル発生システム内に完全に収容できる。この場合、ユーザは電気加熱式エアロゾル発生システムのマウスピースで喫煙できる。もしくは、作動時、基体は電気加熱式エアロゾル発生システム内に部分的に収容することができる。基体は、独立した物品の一部を成し、ユーザは独立した物品上で直接喫煙できる。

好ましくは、加熱要素は、エアロゾル生成基体の中心を延在する加熱ニードル、ピン、又はロッドとして使用できる。このような内部加熱器は、熱エネルギがその場所でエアロゾル生成物に直接伝達されるので好都合である。エアロゾル生成基体で生じる断熱バリアを低減できる、また、内部加熱器は、加熱要素上のエアロゾル凝縮を最小にする傾向があるので維持管理が容易になる。加熱要素は、例えば、ディスク又は端部加熱器、又は加熱プレート等の別の加熱器と一緒に使用できる。

加熱要素は、熱伝導でエアロゾル生成基体を加熱するために使用できる。加熱要素は、少なくとも部分的に基体又は基体が堆積された担体に接触する。もしくは、加熱要素からの熱は、熱導電性要素によって基体に伝達できる。もしくは製造された加熱要素は、使用時、電気加熱式エアロゾル発生システムに引き込まれた後に対流によってエアロゾル生成基体を加熱する到来外気に熱を伝達できる。外気はエアロゾル生成基体を通過する前に加熱でき、又は外気は最初に基体を通って吸い込まれた後に加熱できる。

導電性要素は、線材を備えることが好ましい。導電性要素は金属製であることが好ましい。好ましい実施形態において、導電性要素は銅線である。導電性要素の断面は円形であることが好ましい。しかしながら、導電性要素は任意の適切な断面とすることができる。

導電性管体は金属管体を備えることが好ましい。好ましくは、導電性管体は導電性要素とは異なる金属である。好ましい実施形態において、導電性管体はステンレス鋼管体である。もしくは、導電性管体はＴｉｍｅｔａｌ（登録商標）（チタンベース合金）、又はニッケルベース合金管体である。導電性管体は、円形断面であることが好ましい。しかしながら、導電性管体は、任意の適切な断面形状とすることができる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、１９９９ Ｂｒｏａｄｗａｙ Ｓｕｉｔｅ ４３００、Ｄｅｎｖｅｒ、Ｃｏｌｏｒａｄｏ所在のＴｉｔａｎｉｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。

導電性管体は、実質的に円形断面とすることができる。もしくは、管体は四角、三角、又は楕円断面とすることができる。導電性管体の断面積は、導電性要素の断面積よりは大きくできる。この場合、導電性要素の周りに実質的に環状の電気絶縁プラグを設けることができ、内部導電性要素と外部導電性管体との間の電気絶縁体が形成される。

導電性要素、プラグ、及び導電性管体の相対的寸法は、例えば、限定するものではないが、単位電力当たりの加熱要素の温度上昇、又は単位長さ当たりの温度上昇といった、加熱要素の特性に影響を与えることになる。

本発明の第６の態様によれば、特に電気加熱式エアロゾル発生システムにおいて、基体を加熱するための加熱要素として第２の態様による加熱要素の使用方法を提供する。

本発明の１つの態様に関連した詳細な説明は本発明の他の態様にも適用できる。
本発明の実施形態は、例示的に添付の図面を参照して以下に説明する。

本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示す。 本発明の方法の１つの実施形態の連続ステップを示し、結果として得られた加熱要素を示す。 本発明の１つの実施形態の加熱要素を通る断面を示す。 本発明の別の実施形態の加熱要素を通る断面を示す。 図１０の加熱要素の抵抗を示す概略図であり、加熱要素に沿った距離の関数として描かれている。 図１１の加熱要素の抵抗を示す概略図であり、加熱要素に沿った距離の関数として描かれている。 どんな状態で図１０の加熱要素の一部分が加熱要素の残りの部分よりも抵抗が大きいかを示す概略回路図である。 どんな状態で図１１の加熱要素の一部分が加熱要素の残りの部分よりも抵抗が大きいかを示す概略回路図である。 図１０の加熱要素の定常温度プロファイルを示す。 図１１の加熱要素の定常温度プロファイルを示す。 本発明の１つの実施形態による加熱器を形成する略正方配列に組み立てられた４つの加熱要素を示す。

図１から９を参照すると、絶縁ペースト１０３及び第１の導電性要素を保持する充填チャンバ１０１を備える。第１の導電性要素は銅線１０５とすることができる。充填チャンバ１０１はノズル端１０７を有する。また、第２の導電性要素を備える。第２の導電性要素は、銅線を受け入れるための略管状の導電性チューブ１０９とすることができる。図１から９は原寸に比例して示されていないことに留意されたい。

図１に示す第１のステップにおいて、チューブ１０９は平面を得るためにのこぎり１１１で切断される。これは矢印２０１で示されている。
図２に示す第２のステップにおいて、チューブ１０９の切断された平らな端部は、充填チャンバ１０１の外壁に対して当接した状態で保持される。これは矢印２０２で示されている。

図３に示す第３のステップにおいて、チューブ１０９の平らな端部を充填チャンバ１０１の外壁に突き合わせた状態のままで、銅線１０５をチューブ１０９に向かってその中に移動させる。これは矢印２０３で示されている。本実施形態において、図３の長さ３０１は、加熱要素の加熱部に必要な長さに対応する。このことは以下に詳細に示す。
図４に示す第４のステップにおいて、チューブ１０９の平らな端部を充填チャンバ１０１の外壁に突き合わせた状態のままで、ペースト１０３をチューブ１０９に入れて銅線１０５を取り囲む。これは、充填チャンバ１０１のプランジャ４０１を加圧することで行われる。これは矢印２０４で示されている。

図５に示す第５のステップにおいて、チューブ１０９の平らな端部を充填チャンバ１０１の外壁に突き合わせた状態のままで、ペースト１０３が乾燥してプラグ１１３を形成うるようにチューブ１０９を加熱する。これは矢印２０５で示されている。第４及び第５のステップは、同時に行うことができる。
図６に示す第６のステップにおいて、銅線１０５の端部、プラグ１１３、及びチューブ１０９は電極１１５で切断され、加熱要素の加熱部の遠位端を形成するようになっている。これは矢印２０６で示されている。以下に詳細に説明するように、切断により抵抗部又は抵抗要素１１７が形成される。

随意的な図７に示す第７のステップにおいて、電極１１５を用いて別の抵抗部又は抵抗要素１１９が形成される。これは矢印２０７で示されている。別の抵抗部１１９は随意的な特徴部である。
図８に示す第８のステップにおいて、チューブ１０９の平らな端部は充填チャンバの外壁から離され、銅線１０５が露出する。

図９に示す最後の第９のステップにおいて、銅線１０５は電極１１５で切断される。これは矢印２０９で示されている。結果として得られた加熱要素１２１は、加熱部１２３及び取り付け部及び接続部１２５を備える。図９の長さ９０１は、加熱要素の取り付け部及び接続部１２５に必要な長さに対応する。このことは以下に詳細に示す。

ペースト１０３は、できるだけ厚いことが必要であるが、チューブ１０９にペーストを注入することを可能にする粘稠性をもつ必要がある。例えば水等の溶媒に絶縁を溶解させて作ることができる。絶縁粉末は、例示的で限定的ではないが、ＭｉＯｘ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、他の金属酸化物又は金属塩、又はこれらの１つ又はそれ以上の組み合わせたものとすることができる。また、ペーストは追加的な材料を含むことができる。ペーストは、乾燥状態の場合に電気絶縁体を形成する。電気絶縁体は誘電材料であり、概して特定の絶縁破壊電圧まで電流を通すことはできない。電流は絶縁破壊電圧で流れ始める。マイカは、約２０００ｋＶｃｍ^-1の絶縁破壊電圧をもつことができる。

図５に示す第５のステップにおいて、チューブ１０９及びペースト１０３は加熱されてプラグ１１３を形成するようになっている。加熱は、チューブ１０９上に温風を吹くことで、又は任意の他の適切な手段によって行うことができる。空気乾燥機は、ペーストを加熱要素の長さ方向に沿って均等に乾燥させるために使用できる。ペーストが乾燥すると、ペーストから液体が無くなるので、ペーストは収縮することができる。追加のペーストを導電性チューブに注入することができ、管状の加熱要素１０９を乾燥ペーストで完全に充填してプラグ１１３を形成するために、追加のペーストを乾燥させて注入するステップは必要に応じて何度も繰り返すことができる。

前述の実施形態では銅線が使用されるが、任意の他の金属線を使用できる。更に、実際には、第１の導電性要素は線材である必要はない。任意の導電性材料とすることができる。導電性要素は、断面が円形又は略円形である必要はない。例えば四角、三角、又は楕円等の任意の断面とすることができる。更に、第１の導電性要素は、単一の撚り線とすることができる。もしくは、第１の導電性要素は、複数の撚り線を含むことができ。他の適切な金属としては、金、銀、プラチナ、又はチタンを挙げることができる。１つの実施形態において、銅線は長さ３０ｍｍで線径０．３ｍｍである。線材はリールに取り付けることができる。

チューブ１０９は、ステンレス鋼チューブとすることができる。チューブは注射針とすることができる。チューブの外径は約０．５ｍｍ又は１ｍｍとすることができる。１つの実施形態において、ジュネーブ所在のＭｉｌｉａｎ ＳＡから供給される長さ１２０ｍｍで直径０．８ｍｍのＢＲＡ−４６６５６４３針を使用できる。この場合、ペーストは、第４の段階でペーストを注射針内に吸い込むことで注入できる。もしくは、チューブ１０９はＴｉ−ｍｅｔａｌ（登録商標）チューブとすることができる。

前述の実施形態において、第１のステップで、チューブ１０９を切断して、充填チャンバ壁に当接可能な平面を得るためにのこぎりを使用した。もしくは、切断は、例えば、レーザビーム、水ジェット、又は酸素アシストガス等を利用して、別の方法で行うことができる。

更に、前述の実施形態において、図６では、電極１１５を用いて銅線、チューブ、及びプラグを切断して第１の抵抗部１１７を形成している。しかしながら、この切断は他の方法で行うことができる。例えば、加熱又は非加熱状態でペンチ機構を用いて、又はレーザビーム、水ジェット、又は酸素アシストガスを用いて行うことができる。更に、前述の実施形態において、図７では、電極１１５を用いて第２の抵抗部を形成している。しかしながら、他の方法を用いて行うことができる。例えば、加熱又は非加熱状態でペンチ機構を用いて、又はレーザビーム、水ジェット、又は酸素アシストガスを用いて行うことができる。更に、前述の実施形態において、図９では、電極１１５を用いて銅線を切断している。しかしながら、他の方法を用いて行うことができる。例えば、加熱又は非加熱状態でペンチ機構を用いて、又はレーザビーム、水ジェット、又は酸素アシストガスを用いて行うことができる。

更に、実際には。導電性要素の１つは管状又は略管状である必要はない。導電性要素は、抵抗部において他の導電性要素と電気結合可能とすれば、任意の導電性材料とすることができる。例えば、第１の導電性要素は、導電性材料の実質的に細長いストリップとすることができる。更に、第２の導電性要素は、導電性材料の実質的に細長いストリップとすることができる。次に、前述のように、絶縁ペーストは、第１の細長いストリップと第２の細長いストリップとの間に注入できる。次に、ペーストは前述のように乾燥させることができる。ペーストは、２つのストリップの間から漏出しないように十分な厚みをもつ必要がある。これは、第２の導電性要素が管状である実施形態とは異なり、製造プロセス時に絶縁ペーストを保持する壁がないことに起因している。次に、前述のように、ペーストが乾燥すると、第１及び第２の導電性要素は相互に電気結合できる。各要素は、２つの導電性要素を電極１１５又はペンチカッターで切断及び結合して、要素の第１の端部に抵抗部を形成することで結合できる。

図１０は、本発明の１つの実施形態による加熱要素の断面を示す。第１及び第２の導電性要素の第１の端部は１０２で表記される。換言すると、加熱要素の第１の端部は１０２で表記される。第１の導電性要素の第２の端部は１０４で表記されるが、第２の導電性要素の第２の端部は１０６で表記される。加熱要素の第２の端部は全体的に１０８で示される。第１及び第２の導電性要素の全長は実質的に等しい。しかしながら、第１の導電性要素が第２の導電性要素よりも長いことが好ましい。これにより、加熱要素は以下に説明するホルダに取り付けることができる。第１の導電性要素１０５は第２の導電性要素１０９から突出することができる。

図１０に示すように、例えば線材又は細長い線材である、第１の導電性要素１０５は、少なくとも部分的に電気絶縁ペースト１０３で取り囲まれる。例えばチューブである第２の導電性要素１０９は、電気絶縁ペーストを取り囲む。更に、チューブは、少なくとも部分邸に細長い線材を取り囲むことができる。第１及び第２の導電性要素は、第１の端部１０２において結合することができる。抵抗部１１７は、以下に詳細に説明するように、加熱要素の第１の端部に形成できる。使用時、加熱要素の第２の端部に電位差を印加できる。例えば、第２の導電性要素の第２の端部１０６には電圧Ｖ＋を印加できるが、第１の導電性要素の第２の端部１０４には電圧Ｖ−を印加できる。図１に示す加熱要素の抵抗プロファイルＲは、加熱要素に沿った距離ｄの関数として図１２に示される。これは、第１及び第２の端部の間の第２の導電性要素の距離として測定した第２の導電性要素の長さが「ｅ」であることを示している。この図において、第１の端部の加熱要素の抵抗部における抵抗Ｒは、抵抗部ではない、つまり、加熱要素の第１の端部から加熱要素の第２の端部に向かって離れた第１及び第２の導電性要素の抵抗よりも高い。

加熱要素の第１の端部において２つの導電性要素の間で不完全な電気接続が存在するので、電気抵抗部１１７の抵抗は第１及び第２の導電性要素の抵抗よりも高い。これは、加熱要素の電気抵抗部において第１の導電性要素と第２の導電性要素とを隔離する電気絶縁ペーストの量が少ないことにある程度起因する。更に、不完全な電気接続は、第１及び第２の導電性材料表面の酸化物に起因する。加熱要素を電極又はペンチを用いて切断する場合、酸化物は第１の導電性要素と第２の導電性要素とを隔離するので、加熱要素の電気抵抗部における加熱要素の抵抗が大きくなる。

電気抵抗部の抵抗値は、加熱要素の切断時又は抵抗部の形成時に熱を加えることで管理できる。加熱要素の切断時又は抵抗接合部の形成時に加熱要素の抵抗部に加える温度が高くなれば抵抗部の抵抗は小さくなる。抵抗部の形成時に熱を加えない場合には抵抗は大きい。

図１４は、図１０に示す加熱要素と電気的に等価な電気回路図を示す。抵抗部１１７の抵抗は「Ｗ」である。電気抵抗器により、端子に電位差が印加されると電流が通れることができる。抵抗器はオーミック構成要素であり、ここを流れる電流に比例した電圧降下Ｖを引き起こす。換言するとＶ＝ＩＲであり、Ｒは抵抗器の抵抗である。

加熱要素の抵抗部は、加熱要素の第１の端部に配置される。第１の導電性要素及び第２の導電性要素は、図１４に示す線材１４１、１４３と電気的に等価であり、線材１４１、１４３はそれぞれ端子１４５、１４７において抵抗部を電源Ｖ＋及びＶ−に接続する。

図１６は、電気加熱要素に沿った距離を関数とした加熱要素の定常温度プロファイルＴを示す。第１の端部の加熱要素の抵抗は、加熱要素の他の抵抗よりも高いので、電流が流れると加熱要素はジュール熱効果で主として第１の端部において昇温する。次に、熱は加熱要素の高温端部（第１の端部）から最初は加熱要素の第１の端部よりも冷たい加熱要素の第２の端部へ移動する。

図示しない別の実施形態において、抵抗部は加熱要素の第１の端部１０２に形成されない。抵抗部は、加熱要素の第１の端部１０２から所定距離だけ離れて形成できる。この場合、抵抗部は、第２の導電性材料の長さに沿って中間に形成されることが好ましい。換言すると、抵抗部は、加熱要素の第１の端部１０２から距離０．５ｅだけ離れて形成される。このことは加熱要素の中央に関して加熱要素の定常温度プロファイルが実質的に対称になり、より均一な加熱がつながるという利点をもたらす。

図１１は、本発明の別の実施形態による加熱要素の断面を示す。図１において、図１０と同じ参照番号が使用される。本実施形態において、加熱要素には２つの抵抗部が形成される。第１の抵抗部１１７は、加熱要素の第１の端部１０２に形成できる。第２の抵抗部１１９は、加熱要素の第１の端部１０２から距離ｇだけ離れた場所に形成できる。換言すると、第２の抵抗部は抵抗接合部である。第２の導電性要素の全長はｅである。第２の抵抗部１１９は、第２の導電性要素の第２の端部１０６から距離ｆだけ離れて形成される。換言すると、全距離ｅ＝ｆ＋ｇである。図１３に示すように、第２の抵抗部１１９は、第２の導電性要素の長さに沿って中間に形成されることが好ましい。換言するとｆ＝ｇ＝０．５ｅである。

図１３は、加熱要素に沿った距離ｄの関数として図１１に示す加熱要素の抵抗プロファイルＲを示す。これは、第２の導電性要素の長さが第２の導電性要素の第１及び第２の端部の間の距離「ｅ」であることを示す。図１３において、第１の端部の加熱要素の抵抗部（抵抗部１１７）及び加熱要素の第１の端部から所定距離離れた抵抗部（抵抗部１１９）の抵抗は、該抵抗部ではない第１及び第２の導電性要素の抵抗よりも大きい。

図１５は、図１１の加熱要素と電気的に等価な電気回路図を示す。これは第１の抵抗部１１７が加熱要素の第１の端部に配置されることを示す。前述のように、第２の抵抗部１１９は、加熱要素の第１の端部１０２から所定距離だけ離れて配置される。第１の抵抗部１１７の抵抗はＸであるが、第２の抵抗部１１９の抵抗はＹである。第１の導電性要素及び第２の導電性要素は、図１５に示す線材１４１、１４３と電気的に等価であり、線材１４１、１４３はそれぞれ端子１４５、１４７において抵抗部を電源Ｖ＋及びＶ−に接続する。

図１７は、電気加熱要素に沿った距離を関数とした加熱器の定常温度プロファイルＴを示す。加熱要素の第１の端部における第１の抵抗部１１７の抵抗及び抵抗部１１９の抵抗は、加熱要素の他の抵抗よりも高いので、電流が流れるとジュール熱効果で主として第１の加熱部及び第２の抵抗部において昇温する。次に、熱は加熱要素の高温部から加熱要素の冷たい部分へ移動して図１７示す定常温度プロファイルを生じる。２つの抵抗部を加熱することで、加熱要素のより均等な温度分布を実現できるという利点がもたらされる。

更に、第１の抵抗部１１７を加熱要素の第１の端部に形成する必要はなく、又は第２の抵抗部１１９を第２の導電性要素の長さに沿って中間に形成する必要なない。例えば、第１の抵抗部は、加熱要素の第１の端部１０２から距離ｅ／３だけ離れて形成できる。第２の抵抗部は、加熱要素の第１の端部１０２から距離２ｅ／３だけ離れて形成できる。換言すると、第２の抵抗部は、第２の導電性要素の第２の端部から距離約ｅ／３だけ離れて形成できる。これにより、より均等な温度分布を実現できるという利点がもたらされる。第１及び第２の抵抗部の任意の他の適切な配置を実現できる。

図１から９に示す例示的な実施形態のような個々の加熱要素を製作すると、１つ又はそれ以上の加熱要素は、金属ホルダ又は絶縁ホルダに取り付けて加熱器を作ることができる。１つ又はそれ以上の加熱要素は、最初に、例えば赤外線カメラを使用して又は要素の両端の電圧を測定することで試験を行うことが好ましい。

例示的な実施形態において、取り付け部及び接続部１２５は、円盤形ホルダに取り付けられる。ホルダは金属製又は電気絶縁製とすることができる。加熱部１２３は、金属ホルダの上側に露出する。金属ホルダの下方で、取り付け部及び接続部１２５（銅線１０５）が電気回路に接続される。次に、熱抵抗鋳造材料をホルダの背面に加えて銅線又は線材をマスクするようになっている。これにより加熱器の剛性を得ることができるが、同時に加熱部と取り付け部及び接続部の銅線との間の短絡を防止できる。ホルダに唯一の加熱要素を取り付ける場合、加熱要素は最も効率的に基体を加熱できるように配置される。または、ホルダに１つ以上の加熱要素を取り付ける場合、加熱要素は最も効率的に基体を加熱できるように適切な配列で配置される。これは図１８に示されており、ここでは４つの加熱要素がホルダに対して略正方形配置で又は格子状に配列されている。三角形又は六角形等の他の構成も可能である。ホルダは、基体を部分的に又は完全に取り囲む外側部を含むことができる。また、ホルダは、加熱要素とは独立した又は加熱要素に接続された追加の加熱器を含むことができる。追加の加熱器は端部加熱器とすることができる。

Claims (15)

1. エアロゾル生成基体を収容する電気加熱式エアロゾル発生システムにおいて、
   電気絶縁部（１０３）によって第２の導電性要素（１０９）から電気的に絶縁された第１の導電性要素（１０５）を含む加熱要素（１２１）を備え、
   前記第１及び第２の要素は細長く、電気抵抗部（１１７、１１９）によって相互に電気的に接続されており、
   少なくとも１つの前記導電性要素及び前記電気抵抗部は、少なくとも部分的にエアロゾル生成基体と接触するようになっている、電気加熱式エアロゾル発生システム。
2. 前記導電性要素の一端は、前記加熱要素（１２１）の取り付け部（１２５）を成す、請求項１に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
3. 前記第２の導電性要素（１０９）は導電性管体であり、該導電性管体は、少なくとも部分的に前記第１の導電性要素（１０９）を取り囲む、請求項１又は２に記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
4. 前記電気絶縁部（１０３）は、電気絶縁プラグ（１１３）である、請求項１〜３のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
5. 前記電気絶縁部（１０３）は、少なくとも部分的に前記第１の導電性要素（１０５）の一端を取り囲む、請求項１〜４のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
6. 前記第２の導電性要素（１０９）の長さは、前記第１の導電性要素（１０５）の長さよりも短い、請求項１〜５のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
7. 前記第１の導電性要素（１０５）及び前記第２の導電性要素（１０９）は、実質的に平行である、請求項１〜６のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
8. ユーザの吸引を表す空気流を検出するためのセンサ、又は温度検出センサを更に備える、請求項１〜７のいずれかに記載の電気加熱式エアロゾル発生システム。
9. エアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素（１２１）において、
   電気絶縁部（１０３）によって第２の導電性要素（１０９）から電気的に絶縁された第１の導電性要素（１０５）を含む加熱要素（１２１）を備え、
   前記第１及び第２の要素は細長く、電気抵抗部（１１７、１１９）によって相互に電気的に接続されており、
   使用時、少なくとも１つの前記導電性要素及び前記電気抵抗部は、少なくとも部分的にエアロゾル生成基体と接触するようになっている加熱要素。
10. 電気加熱式エアロゾル発生システムにおけるエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器であって、
    ホルダと、
    請求項９に記載の１つ又はそれ以上の加熱要素（１２１）と、
    前記加熱要素の各々の前記取り付け部（１２５）を電源に接続して導電性要素を介して電流を供給する接続部と、
    を備え、
    前記加熱要素の各々の第１の端部は、前記ホルダの外側に露出する加熱部（１２３）を構成し、前記加熱要素の各々の第２の端部は、前記ホルダに取り付けられる取り付け部（１２５）を構成する、加熱器。
11. 基体を加熱してエアロゾルを生成するための請求項１０に記載の加熱器を備える、電気加熱式エアロゾル発生システム。
12. 電気加熱式エアロゾル発生システムにおけるエアロゾル生成基体を加熱するための加熱要素（１２１）を製造する方法であって、
    ａ）第２の端部が導電性管体（１０９）の外側に露出する導電性要素（１０５）の第１の端部を該導電性管体（１０９）に挿入する段階と、
    ｂ）前記細長い導電性要素（１０５）の前記第１の端部を取り囲む電気絶縁プラグ（１１３）を細長い導電性管体（１０９）内に準備する段階と、
    ｃ）前記導電性要素を前記導電性管体に電気接続する電気抵抗部（１１７、１１９）を形成する段階と、
    を含む方法。
13. 前記ｂ）前記細長い導電性要素（１０５）の前記第１の端部を取り囲む電気絶縁プラグ（１１３）を細長い導電性管体（１０９）内に準備する段階は、乾燥すると電気絶縁プラグ（１１３）を成し、前記導電性要素（１０５）の前記第１の端部を取り囲む電気絶縁ペースト（１０３）を導電性管体（１０９）に注入する段階を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 電気加熱式 エアロゾル発生システムにおけるエアロゾル生成基体を加熱するための加熱器を製造する方法であって、
    請求項１２又は１３の方法によって１つ又はそれ以上の加熱要素（１２１）を製造する段階と、
    各々の加熱部（１２３）がホルダの外側に露出する１つ又はそれ以上の加熱要素（１２１）を該ホルダに取り付ける段階と、
    前記加熱要素の各々の取り付け部（１２５）を電源に接続して、導電性要素の各々を介して電流を供給する段階と、
    を含む方法。
15. 特に電気加熱式エアロゾル発生システムにおいて、基体を加熱するための加熱要素として請求項９に記載の加熱要素の使用方法。

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