JP2015513970A - エアロゾル発生装置 - Google Patents

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Abstract

各々別のエアロゾル生成組成物を含んで構成される２個の貯液槽と、前記貯液槽から前記組成物を吸引し、ユーザーが吸入するエアロゾルを発生させる手段と、前記各貯液槽から吸引された前記各組成物を混合する混合手段であって、エアロゾル中のこれら２種類の組成物の相対比率をユーザーが選択できる如く構成される混合手段と、を備えるエアロゾル発生装置。【選択図】図１

Description

本発明はエアロゾル発生装置に関し、特に電子タバコに関する。
エアロゾルを発生させる従来の手法の多くは熱エネルギーを利用せず、バルブの付いた加圧容器、乾燥粉末製剤、又はネブライザが知られている。
電子タバコは当該分野では比較的良く知られており、通常の紙巻きタバコの代替品として普及しつつある。かかる電子タバコの最も一般的な動作原理は、素材を燃焼させることなくフレーバーを付けたエアロゾルをユーザーに提供するものである。かかるエアロゾルとしては、吸入可能な混合気体、液体エアロゾル（空気中に懸濁した液体粒子）及び／又は固体エアロゾル（空気中に懸濁した固体粒子）が挙げられる。フレーバーを付けたエアロゾルの提供方法として最も一般的な方法のひとつは、エアロゾル生成液の貯液槽を設け、該生成液を気化させるための通電式の熱源を設け、該熱源にエアロゾル生成液を供給するものである。
エアロゾル生成液は通常、少なくとも１種類のエアロゾル生成物質（プロピレングリコール及び／又はグリセロールがよく用いられる）、希釈剤（水及び／又はエタノール）、フレーバー及び／又はタバコエキス、及び香気化合物を様々な割合で含む。
従来の電子タバコの中には、ユーザーがスイッチを押すと加熱が始まり、ユーザーが電子タバコを吸入できるように構成されたものがある。また、ユーザーが吸入を開始し本体を通じて空気を吸引すると、ヒーターの通電スイッチが入るように構成された電子タバコもある。
このように電子タバコは徐々に普及しているが、ユーザーは幾つかの問題に直面しているように見受けられる。例えば、ユーザーに送達されるフレーバーの量や強さをユーザー自身で調節することは難しいと考えられる。エアロゾルを生成する素子を制御することでこの問題を解決することも試みられたが、このような工夫では設定によってはエアロゾルの濃度が低くなってしまい、ユーザーには不人気であった。
また、エアロゾルにフレーバーを付ける目的で用いられるエアロゾル生成液中の化合物の中には、時間が経つと香りが飛んでしまうものがある。例えば、バニラ・フレーバー成分であるバニリンはプロピレングリコールと混合するとこれと反応して自身に由来するフレーバーを減退させてしまい、またエアロゾル生成液を暗赤色に変色させてしまう。
本発明は、上述の問題点の少なくとも一部を解決できるエアロゾル発生装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、各々別のエアロゾル生成組成物を含んで構成される少なくとも２個の貯液槽と、
前記貯液槽から前記組成物を吸引し、ユーザーが吸入するエアロゾルを発生させる手段と、
前記各貯液槽から吸引された前記各組成物を混合する混合手段であって、エアロゾル中のこれら２種類の組成物の相対比率をユーザーが選択できる如く構成される混合手段と、
を備えるエアロゾル発生装置が提供される。
本発明の好ましい一態様によれば、前記エアロゾル発生装置は電子タバコであって、
電源と、
少なくとも１個のヒーター・アセンブリと、
前記電源から前記ヒーター・アセンブリへ選択的に電力を供給する手段と、
各々別のエアロゾル生成組成物を含んで構成される少なくとも２個の貯液槽と、
１個または複数の前記貯液槽から吸引された液体の前記組成物に対する前記ヒーター・アセンブリによる加熱を選択的に制御する制御手段であって、選択された前記液体と共に電力が該ヒーター・アセンブリへ供給されると、ユーザーが吸入するエアロゾルが発生されるように構成された制御手段と、
を備える。
本発明によれば、前記液体の供給源を制御することにより、ユーザーが受け取るエアロゾルの量をユーザー自ら調節することができる。
かかる制御によればエアロゾル発生中に複数の組成物を混合することができるので、予めこれらを混合しておく必要がなく、したがって経時劣化のおそれがない。
本発明の具体例を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は従来の電子タバコを示す模式図である。 図２は従来の電子タバコの動作を示す模式図である。 図３Ａ〜３Ｃは本発明に係る電子タバコの貯液槽の構成要素を例示する模式図である。 図４は図３Ａ〜３Ｃの構成例においてヒーター・アセンブリを作動させる方法を例示する図である。 図５は本発明の更に別の例とその動作を示す模式図である。 図６は本発明の更に別の例とその動作を示す模式図である。 図７は本発明の更に別の例を示す模式図である。
図１に例示する従来の電子タバコ１は、エアロゾル生成液を含む貯液槽２を１個備える。この貯液槽２はヒーター・アセンブリ３に流体接続されている。本例における流体接続は多孔質金属ブリッジ４（例えば発泡ニッケル）と伝達要素５とで実現されている。上記伝達要素５は例えば毛管現象により作動し、耐熱性のガラス繊維やセラミック繊維、小径の毛管、或いはその他各種の多孔質材料等、様々な物理形態をとり得る。上記ヒーター・アセンブリ３は、スイッチ７を介してバッテリー６に接続され上記伝達要素５を加熱する加熱フィラメントを備え、該ヒーター・アセンブリ３から該伝達要素５へと熱が伝わると、該伝達要素５内に毛管現象によって吸い上げられている液体がその表面から蒸発される。この動作中、上記スイッチ７はユーザーが押すことにより、或いはユーザーが電子タバコ１を通じて吸引する空気を検出することにより導通する。これにより、電流がバッテリー６からヒーター・アセンブリ３へ流れ、該電流が伝達要素５内の液体を加熱して蒸発させ、これを電子タバコ１内の気流８に乗せ、ユーザーの吸入に供する。
電子タバコの動作をより詳しく説明するために、図１に示した主な構成要素の一部を図２に示す。ここで、上記貯液槽２は液体を毛管現象によって伝達要素５に供給し、該伝達要素５はヒーター・アセンブリ３により選択的に加熱されている。この伝達要素５上を流れる気流を矢印で示す。この矢印は、空気がどのように伝達要素５上へ吸引されるかを示している。続いて、上記ヒーター・アセンブリ３が微量（但し、一定量）の液体を加熱してこれを気化させ、ユーザーに供されるエアロゾルを生成する。上記気流を適切に制御することにより、生成した気体は速やかに冷却され、液体（通常、プロピレングリコール又はグリセロール）中のキャリアが凝結して微細な液滴を形成する。この微細な液滴は濃い煙状のエアロゾルとして目視でき、これがユーザーに供される。
上述のように、かかる電子タバコは非燃焼的にエアロゾルを発生させる点、また通常のタバコの喫煙が制限される可能性のある場所でもユーザーが使用できる点で、多大な利益がある。しかし、気流の変動や液体の経時劣化により、ユーザーに適正な品質のエアロゾルが送達できるか否かの問題が生ずる可能性がある。また、ユーザーに送達されるフレーバーの濃度や強さをユーザー自身が制御することが難しいという問題もある。
本発明の第１実施形態は、以下図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明するように、電子タバコ１０等の新しいタイプのエアロゾル発生装置を提案し、上述の問題点を一部解決しようとするものである。これらの図面において、以前の図面の構成要素に対応する構成要素には同じ参照番号を付す。また、図示の便宜上、例えば多孔質金属ブリッジ４、伝達要素５、スイッチ７といった構成要素は図示を省略するが、これらがエンドユーザーの特定の要望に応じて設けられてよいことは、当業者がよく知るところである。
図３Ａに示すように、本発明の上記電子タバコ１０は例えば円筒状の細長い本体１１を有する。この細長い本体１１の一端にはマウスピース１２が設けられており、ユーザーはここで電子タバコ１０に口で触れ、少なくとも１個の空気取入口１３から空気を電子タバコ１０内へ吸引し、エアロゾルを生成させてこれを吸入する。上記電子タバコ１０の細長い本体１１は、ヒーター・アセンブリ３へ通電するためのバッテリー６を内蔵している。
図１と図２に示した電子タバコ１と比較すると、本発明の上記電子タバコ１０は更に、ヒーター・アセンブリ３と共働する少なくとも２個の貯液槽２０，２１を備える。貯液槽２０，２１は個々にエアロゾル生成組成物を収容しており、これら貯液槽２０，２１の少なくとも一方には香味料が含まれることが好ましい。更に、本実施形態では、上記ヒーター・アセンブリ３はこれら２個の貯液槽２０，２１の各々用に第１及び第２のヒーター素子３１，３２を備えている。本実施形態において、両貯液槽２０，２１は上記電子タバコ１０の本体１１のマウスピース１２部分に内蔵され、好ましくはエアロゾル生成組成物を収容している。ユーザーによって空気が上記細長い本体１１のマウスピース１２から吸引されると、エアロゾルが発生する。
図３Ａに示す実施形態では更に、バッテリー６からヒーター・アセンブリ３への電力の供給と、上記ヒーター素子３１，３２の作動を制御する制御手段が設けられている。この制御手段は少なくとも、上記電子タバコ１０の上記細長い本体１１の外表面に設けられる電気スイッチ１４を備える。上記制御手段はまた、インジケーターや、各ヒーター素子３１，３２に個別に給電する給電回路を備えてもよい。例えば、上記制御手段は上記ヒーター・アセンブリのヒーター素子３１，３２の各々に交互にパルス電力を供給する如く構成することができる。このようにヒーター素子３１，３２に交互にパルス電力を供給することにより、ユーザーは２個の貯液槽２０，２１の各々から選択的に次々とエアロゾルを発生させることができ、これによりエアロゾルのフレーバー・プロファイルを調節することができる。
使用時には、ユーザーが選択スイッチ１４を操作してどちらのヒーター素子３１，３２に通電するかを決定し、依ってどちらの貯液槽２０，２１のどちらの液体を加熱してエアロゾルを生成させるかを選択することができる。２個の貯液槽２０，２１のおかげで、ユーザーは吸入するエアロゾルを選択・調整することができ、時や場所に応じた特段の要望にしたがってフレーバーや組成を変えることができる。
図３Ｂは本発明の電子タバコ１０の第２実施形態を示す。ここでも同様に、上記電子タバコ１０の上記細長い本体１１のマウスピース部１２に２個の貯液槽２０，２１が設けられている。かかる構成において、上記ヒーター・アセンブリ３は同様に２個のヒーター素子３１，３２を上記貯液槽２０，２１の各々用に備え、これらはいずれもバッテリー６から給電される。第２実施形態では、上記制御手段は上記２個の貯液槽２０，２１を内蔵する電子タバコ１０の細長い本体１１のマウスピース部１２を回すことで作動するスイッチを備えている。これにより、ユーザーがマウスピース部１２を通じて一服することにより気流が電子タバコ１内を流れる時、どちらのヒーター素子に３１，３２に通電してどちらの貯液槽２０，２１から液体を放出しエアロゾルを発生させるかを選択することができる。
図３Ｃは本発明の電子タバコ１０の第３実施形態を示す。この第３実施形態では、電子タバコの制御手段は各貯液槽２０，２１に接続する２本のブリッジ１６に隣接して選択可能バルブ１５を備えている。本例において、上記ヒーター・アセンブリ３は中央の伝達要素５を備えた１本の加熱コイル３３を有する。この場合の動作としては、ユーザーがバルブ１５を回すことにより、２つの貯液槽２０，２１のうち、エアロゾル生成用の液体を放出するいずれかを選択するか、又は、フレーバーの濃度を変えるために２種類の液体の混合物を選択するか、又は、エアロゾル発生前の早過ぎる時期に２種類の液体を混合することによる経時劣化を防ぐために、吸入するその瞬間に両者を混合することができる。
図３Ａ〜３Ｃに示す本発明の電子タバコ１０は、単回使用品であっても反復使用品であってもよい。反復使用品とする場合、貯液槽２０，２１は使い捨てでもよいし、ユーザーが好みのエアロゾル生成組成物で再充填可能であってもよい。この場合、ユーザーが貯液槽２０，２１に到達して交換や再充填が行えるよう、上記電子タバコ１０の細長い本体１１のマウスピース部１２が該本体１１から脱着可能であることが好ましい。上記マウスピース部１２そのものは、衛生上の理由で使い捨てとしてもよい。また、各貯液槽が結果的にマウスピース内にあってもよい。
上記バッテリー６もまた使い捨て式、或いは充電式のいずれでもよく、既に電子タバコで実用化されている如くリチウムイオン蓄電池であることが好ましい。
図４に、図３Ａに示した事例における本発明のヒーター・アセンブリの制御方法を幾つか示す。なお、上記ヒーター・アセンブリ内の両方のヒーター素子を制御する場合や、単一のヒーター・アセンブリへの液体の流れを制御する場合にも、同様の手法を採用してもよい。図４Ａに示す第１の例では、２個のヒーターに印加される「平均」電圧が両者間で異なるように制御する。この平均値は、各ヒーター素子に印加する直流電圧をパルス化するか、又は電圧レベルを制御することで作り出す。いずれにしても、この図示例では、ユーザーは第１のヒーターに第２のヒーターよりも高い「平均」電圧を印加し、２個の貯液槽の内容物をおおよそ６０対４０の割合で混合し、自身が吸入するエアロゾルを生成させている。
図４Ｂは第２の例を示しており、ここでは第１のヒーターに第１の期間だけ給電した後スイッチを切り、第２のヒーターに給電する。これにより、ユーザーは、エアロゾル吸入中にその性質を調整することができる。
これら本発明の実施例の全てにおいて、給電の切り替えは、ユーザーの要望に応じてユーザー起動式のスイッチで行うか、又は吸入起動式のスイッチで行うことができる。
図５は、本発明に係るエアロゾル発生装置の更に別の例として、非加熱型のエアロゾル発生装置を示す。本例の本発明の装置においても、ユーザーは自らが吸引するエアロゾルをより容易に制御することができ、また吸入時における組成物のより鮮度の高い混合を行うことができる。
図５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに示すように、容器はさらに２つの区画４０，４１に分かれており、各区画にはそれぞれ異なる液体が加圧下で収容されている。更に、第１及び第２のバルブ４２，４３が設けられ、これらはそれぞれ穴部４４，４５を通じて上記区画４０，４１と流体接続されている。上記第１及び第２バルブ４２，４３はそれぞれチャンバ４６，４７を有し、開口部４８，４９（図５Ｃ参照）を介して本装置が操作されると、該チャンバ４６，４７が上記区画４１，４２から流体を受容し、続くユーザーへ向けた吐出に備える。上記バルブ４２，４３は、図示されない機構を通じてユーザーが選択的に作動可能に構成されており、第１のバルブ４２の単独作動、第２のバルブ４３の単独作動、第１と第２のバルブ４２，４３の同時作動、又は２個のバルブの一方と他方との逐次作動のいずれかを行う。これにより、ユーザーはチャンバ４６，４７の内容物を個別に、又は一緒に、又は順番に、一気に放出し、自身が吸入するエアロゾルのフレーバーを調節することができる。
図６は図５の構成の変形例を示しており、２個のバルブ６０，６１を設けて、ユーザーが２個の貯液槽６２，６３からの流体の放出を選択的に制御できるようにしたものである。バルブ６０，６１の各々は内部計量チャンバ６５，６６を備え、該内部計量チャンバ６５，６６は開口部６７，６８を通じて上記貯液槽６２，６３と流体接続されている。また各バルブ６０，６１は、各貯液槽６２，６３から一定量の流体をエアロゾルの形で放出するための排出口６９，７０を備える。
本実施例では、１つ又は複数の各貯液槽（チャンバ）６２，６３の、いずれか一方又は双方のバルブ機構６０，６１と連動する調節機構６４が備えられている。ユーザーが該機構６４を操作することでチャンバ６５，６６の寸法比を調節することができ、これによりユーザーは本装置を用いてエアロゾルを吸入する際に、各貯液槽６２，６３から供給される流体の分量比を選択することができる。
図７は、ネブライザとして構成された、本発明に係るエアロゾル発生装置のさらに他の例を示す模式図である。本例では、２種類の液体８０，８１が独立した個室に収容されており、それぞれの導管８２，８３内を流通する。ガス導入口８４が設けられているが、本例における液体８０，８１の流れと該ガス導入口８４を流れる気体とはバルブ８５で調節され、これによって、ガスと混合されてエアロゾルとなるこれら液体８０，８１の相対比率を調節することができる。ここでもユーザーはバルブ８５へ送るガスを調節することでエアロゾルの流れを調節するが、本発明の本実施例では他の実施例と同様、ユーザーは液体８０，８１の相対的な混合比率を調節することができ、これによって吸入するエアロゾルの性質を自身の好みに応じて調節することができる。
以上述べたように、本発明のいずれの実施例によっても、ユーザーが自身の吸入するエアロゾルを容易に調節可能としたことでユーザーエクスペリエンスが改善されると共に、エアロゾル生成液の成分を含む混合物の「より鮮度の高い」混合を行うことを可能とするエアロゾル発生装置が提供される。

Claims (14)

  1. 各々別のエアロゾル生成組成物を含んで構成される少なくとも２個の貯液槽と、
    前記貯液槽から前記組成物を吸引し、ユーザーが吸入するエアロゾルを発生させる手段と、
    前記各貯液槽から吸引された前記各組成物を混合する混合手段であって、エアロゾル中のこれら２種類の組成物の相対比率をユーザーが選択できる如く構成される混合手段と、
    を備えるエアロゾル発生装置。
  2. 電源と、
    少なくとも１個のヒーター・アセンブリと、
    前記電源から前記ヒーター・アセンブリへ選択的に電力を供給する手段と、
    １個または複数の前記貯液槽から吸引された液体の前記組成物に対する前記ヒーター・アセンブリによる加熱を選択的に制御する制御手段であって、選択された前記液体と共に電力が該ヒーター・アセンブリへ供給されると、ユーザーが吸入するエアロゾルが発生されるように構成された制御手段と、
    を更に備える、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
  3. 少なくとも１個のヒーター・アセンブリに前記電源から電力を選択的に供給する前記手段は、電子タバコを通じて空気を吸引するユーザーによって導通されるスイッチである、請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
  4. 前記制御手段は、前記ヒーター・アセンブリの少なくとも１個の伝達要素形成部へ、前記貯液槽の一方又は他方を選択的に、又は各貯液槽を同時に接続できるユーザー開閉式のバルブである、請求項２または３に記載のエアロゾル発生装置。
  5. 前記少なくとも１個のヒーター・アセンブリは各貯液槽に対応して設けられたヒーター素子を備え、前記制御手段はユーザーが各ヒーター素子に印加する電力量を選択し、これによってエアロゾル生成に用いられる各貯液槽からの液体の量を制御可能に構成されている、請求項２から４のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  6. 前記制御手段は、前記ヒーター・アセンブリの各ヒーター素子に交互にパルス電力を供給するように構成されている、請求項２から５のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  7. 前記少なくとも１個のヒーター・アセンブリは各貯液槽に対応して設けられたヒーター素子を有し、前記制御手段は各ヒーター素子上の空気の流れを制御するバルブの如き機械式の流量調節器として構成され、これによって各貯液槽から吸引されてエアロゾル発生に用いられる液体の量を制御する如く構成されている、請求項２から４のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  8. 前記各貯液槽と前記制御手段とが内蔵された細長い本体を更に備え、該本体は少なくとも１個の空気取入口と少なくとも１個のマウスピース部とを更に備え、ユーザーが空気を該細長い本体内へ吸引して前記エアロゾルと混合し、該マウスピースを通じて該混合エアロゾル組成物を吸入できる如く構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  9. 前記電源が前記細長い本体内に内蔵され、前記少なくとも１個のヒーター・アセンブリと前記少なくとも２個の貯液槽とが該細長い本体の前記マウスピースに内蔵されている、請求項２から８のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
  10. 前記各貯液槽は前記組成物を加圧下に保つ如く構成され、該各貯液槽から該組成物を吸引する前記手段は各貯液槽ごとに１個、計２個のバルブを備える、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
  11. 個々のバルブが所定量の各組成物を吐出する如く構成されている、請求項１０に記載のエアロゾル発生装置。
  12. 前記組成物の相対比率を制御する前記手段は、片方又は両方のバルブから吐出される該組成物の吐出量を変化させる手段を備える、請求項１０または１１に記載のエアロゾル発生装置。
  13. 前記貯液槽から前記組成物を吸引する手段は高圧ガス源であり、該組成物の相対比率の制御をユーザーに可能ならしめる前記手段は可変比率バルブである、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
  14. 前記貯液槽が再充填可能である、前掲の請求項のいずれか１項に記載のエアロゾル発生装置。
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