JP2019129761A - ヒータユニット、及びこれを備えた吸引器用カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】新たな構造を有する吸引器用カートリッジ及び吸引器を提供する。【解決手段】液体を霧化するためのヒータユニットが提供される。このヒータユニットは、凸状面を有する液保持部材と、前記凸状面の突出方向と交差する方向に延びる要素を有するヒータとを有する。前記ヒータの少なくとも一部は、前記液保持部材の前記凸状面と接触する。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、ヒータユニット、及びこれを備えた吸引器用カートリッジに関する。

従来、材料の燃焼をすることなく香味を吸引するための香味吸引器が知られている。このような香味吸引器として、例えば電子たばこが知られている。電子たばこは、ニコチン等の香味を含むエアロゾル形成材料を霧化して生成されたエアロゾルを使用者の口に供給したり、ニコチン等の香味を含まないエアロゾル形成材料を霧化して生成されたエアロゾルを香味源（例えばたばこ源）を通過させたうえで使用者の口にエアロゾルを供給したりする。

電子たばこには、エアロゾルを生成するための液体を収容するタンク又はリザーバと、この液体を霧化するヒータとを備えるものがある。このような電子たばこには、タンクと流体接続されたウィックの周囲にコイル状のヒータを巻き付けたアトマイザアセンブリを有するものもある（例えば、特許文献１参照）。

米国特許第８５２８５６９号明細書

本発明の目的は、新たな構造を有する吸引器用カートリッジ及び吸引器を提供することである。

第１形態によれば、液体を霧化するためのヒータユニットが提供される。このヒータユニットは、凸状面を有する液保持部材と、前記凸状面の突出方向と交差する方向に延びる要素を有するヒータとを有する。前記ヒータの少なくとも一部は、前記液保持部材の前記凸状面と接触する。

第２形態によれば、第１形態のヒータユニットにおいて、前記ヒータは、その所定長さ部分が前記液保持部材の前記凸状面に沿って湾曲して配置される。

第３形態によれば、第１又は第２形態のヒータユニットにおいて、前記液保持部材は、第１面と、前記第１面と対向する第２面を有し、前記ヒータは、前記第１面のみに接触する。

第４形態によれば、第１形態から第３形態のいずれかのヒータユニットにおいて、前記ヒータは、１本の線状ヒータである。

第５形態によれば、第４形態のヒータユニットにおいて、前記液保持部材の前記第２面を支持する支持部材を有する。

第６形態によれば、第１形態から第５形態のいずれかのヒータユニットにおいて、前記液保持部材の前記凸状面は、畝状面又は半球状面を含む。

第７形態によれば、第１形態から第６形態のいずれかのヒータユニットにおいて、前記ヒータが接続される一対の電極を有し、前記ヒータと前記一対の電極との接続部間の距離は、前記接続部間の前記ヒータの長さよりも短い。

第８形態によれば、第１形態から第７形態のいずれかのヒータユニットを備えた吸引器用カートリッジが提供される。この吸引器用カートリッジは、前記エアロゾルが通過するエアロゾル流路と連通するチャンバを有し、前記液保持部材の前記凸状面は、前記チャンバに露出する。

第９形態によれば、第１形態から第７形態のいずれかのヒータユニットにおいて、前記液保持部材の前記凸状面の前記第１方向における中央部は、第１方向における他の部分と比べて前記第２方向において異なる位置に存在する。

第１０形態によれば、第１形態から第７形態のいずれかのヒータユニットにおいて、前記液保持部材は、前記ヒータが接触する面が一対の長辺と一対の短辺を有する平板形状を有する。前記長辺は、前記第１方向と前記第２方向の両方に直交する第３方向から見たときに、略Ｕ字形状である。

第１実施形態に係る吸引器の全体斜視図である。 ヒータユニットを除いた第１実施形態のカートリッジの透過斜視図である。 図２Ａに示すカートリッジの２Ｂ−２Ｂにおける断面図である。 図２Ａに示すカートリッジの２Ｃ−２Ｃにおける断面図である。 カートリッジが備えるヒータユニットの斜視図である。 ベース部を除いたヒータユニットの斜視図である。 第２実施形態のカートリッジの透過斜視図である。 カートリッジが備えるヒータユニットの側面図である。 液保持部材を除いたヒータユニットの側面図である。 ヒータユニットを除いたカートリッジの底面図である。 第３実施形態のカートリッジの概略側断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。図１は、第１実施形態に係る吸引器の全体斜視図である。図１に示すように、吸引器１０は、マウスピース１１と、カートリッジ２０（吸引器用カートリッジの一例に相当する）と、バッテリ部１２と、を有する。カートリッジ２０は、グリセリン又はプロピレングリコール等のエアロゾル形成材料を含む液体を霧化してマウスピース１１に向けてエアロゾルを供給する。エアロゾル形成材料には、例えばニコチン等が含まれる場合もある。バッテリ部１２は、カートリッジ２０に電力を供給する。マウスピース１１は、カートリッジ２０で生成されたエアロゾルを使用者の口へ導く。吸引器１０が所定期間使用された後、マウスピース１１とカートリッジ２０は、交換することができる。なお、マウスピース１１は交換せず、カートリッジ２０のみを交換するようにすることもできる。第１実施形態では、吸引器１０はマウスピース１１を備えるものとして説明するが、これに限らず、吸引器１０はマウスピース１１を備えなくてもよい。また、第１実施形態では、カートリッジ２０とマウスピース１１とが別々の部材として構成されているが、カートリッジ２０とマウスピース１１とを一体に形成してもよい。

次に、図１に示したカートリッジ２０について詳細に説明する。図２Ａは、ヒータユニットを除いた第１実施形態のカートリッジ２０の透過斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示すカートリッジ２０の２Ｂ−２Ｂにおける断面図である。図２Ｃは、図２Ａに示すカートリッジ２０の２Ｃ−２Ｃにおける断面図である。図２Ｄは、カートリッジ２０が備えるヒータユニットの斜視図である。図２Ｅは、ベース部を除いたヒータユニットの斜視図である。

図２Ａから図２Ｃに示すように、カートリッジ２０は、近位端２１と遠位端２２とを有する。近位端２１は、図１に示したマウスピース１１に近い、即ち、使用者が吸引器１０を使用したときに使用者の口に近い端部である。遠位端２２は、バッテリ部１２に近い、即ち使用者が吸引器１０を使用したときに使用者の口から遠い端部である。第１実施形態では、便宜上、近位端２１と遠位端２２とをつなぐ方向（図２Ａにおいて上下方向）を第１方向といい、これと直交する方向を第２方向という。第１方向は、長手方向ということもできるし、第２方向は短手方向ということもできる。なお、図２Ｄ及び図２Ｅにおいては、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が付記されている。これらの図においては、Ｚ軸方向は第１方向と一致し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は第２方向と一致する。

図２Ａから図２Ｃに示すように、カートリッジ２０は、略筒状のカートリッジ本体部２４と、上壁３７と、ヒータユニット５０と、を有する。カートリッジ本体部２４は、略筒状の側壁２４ａと、側壁２４ａの内側に位置する略筒状の内側壁２４ｂとを有する。側壁２４ａと内側壁２４ｂとの隙間には空間が画定される。この空間は、エアロゾル形成材料を含む液体を貯留するためのタンク部２６として機能する。タンク部２６の遠位端２２側は、タンク部２６の遠位端２２を区画する底壁２４ｄが設けられる。底壁２４ｄは、後述するチャンバ２７を区画する壁でもある。内側壁２４ｂの内部空間は、第１方向に延びるエアロゾル流路２８を構成する。タンク部２６の近位端２１側は開口しており、この開口は上壁３７によって閉止される。

カートリッジ本体部２４の遠位端２２側には、タンク部２６と連通する通路３２と、エアロゾル流路２８と連通するチャンバ２７とが設けられる。ヒータユニット５０は、カートリッジ本体部２４の側壁２４ａの遠位端２２側に取り付けられる。ヒータユニット５０は、カートリッジ本体部２４の遠位端２２側を閉止する底壁の機能を有する。

上壁３７の略中央部には、エアロゾル流路２８と連通するエアロゾル排出口２９が形成される。これにより、チャンバ２７で生成されたエアロゾルが、エアロゾル流路２８を通過して、エアロゾル排出口２９からカートリッジ２０の外部へ排出される。なお、図１に示すように吸引器１０がマウスピース１１を備えている場合は、エアロゾル排出口２９から排出されたエアロゾルは、マウスピース１１を通じて使用者の口内に到達する。一方で、吸引器１０がマウスピース１１を備えていない場合には、エアロゾル排出口２９から排出されたエアロゾルは、直接使用者の口内に到達する。

タンク部２６は、その内部にエアロゾル形成材料を含む液体を保持するように構成される。タンク部２６は、その内部にコットン等の液保持部材を備えておらず、タンク部２６内の液体はカートリッジ２０の向きに応じて自由に移動可能である。即ち、タンク部２６内に収容される液体の液面の高さは、タンク部２６内の液体の量に応じて変化するといえる。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、通路３２は、タンク部２６の底壁２４ｄに形成された筒状部２４ｃによって画定される。通路３２は、タンク部２６よりも狭い流路（断面）を有し、タンク部２６よりも大きな毛管作用を有する。これにより、タンク部２６からヒータユニット５０の後述する液収容部３１に流入した液体がタンク部２６に逆流することが抑制される。

図２Ｂから図２Ｅに示されるヒータユニット５０は、主に液体を霧化する機能を有する。ヒータユニット５０は、液保持部材２５と、ヒータ３０とを有する。液保持部材２５は、エアロゾル形成材料を含む液体をヒータに向けて輸送するように構成された任意の多孔質部材で形成され得る。液保持部材２５は、ヒータ３０と密に接触するために、コットン又はガラス繊維等の可撓性を有する繊維状部材で形成されることが好ましい。第１実施形態では、液保持部材２５は、一例として２枚のコットンを重ねて構成される。液保持部材２５は、Ｚ方向に突出する畝状面２５ｃ（凸状面の一例に相当する）を有する。畝状面２５ｃは、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に沿って延在する。また、一対の電極３４は、畝状面２５ｃの突出方向であるＺ軸方向と、畝状面２５ｃの延在方向であるＸ軸方向との両方に直交するＹ軸方向に離間して配置される。

液保持部材２５の畝状面２５ｃのＹ軸方向における中央部は、Ｙ軸方向の他の部分と比べてＺ軸方向において異なる位置に存在する。具体的には、液保持部材２５のＹ軸方向における中央部は、畝状面２５ｃの頂部を構成する。また、液保持部材２５は、ディスク状又は平板状の多孔質部材を畝状に変形させることで構成される。この平板状の多孔質部材は、ヒータ３０が接触する面（畝状面２５ｃ）が、一対の長辺と一対の短辺を有する。この平板状の多孔質部材を畝状に形成したとき、図２Ｄ及び図２Ｅに示すように、長辺は、Ｘ軸方向から見たときに略Ｕ字形状に変形される。

ヒータ３０は、一対の電極３４と接続されて、畝状面２５ｃの突出方向（Ｚ軸方向）と交差する方向に延びる要素を有し、畝状面２５ｃの頂部と交差するように配置される。ヒータ３０は、その少なくとも一部が液保持部材２５の畝状面２５ｃと接触するように構成される。具体的には、ヒータ３０は、その所定長さ部分が液保持部材２５の畝状面２５ｃに沿って配置される。ヒータ３０は、ヒータ３０のほぼ全長に渡って液保持部材２５の畝状面２５ｃと接触することが好ましい。この場合、電極３４とヒータ３０との接続部分（例えば溶接部分）は、液保持部材２５の畝状面２５ｃと接触し得る。これにより、ヒータ３０の全長に渡ってヒータ３０を畝状面２５ｃに接触させることができる。また、電極３４とヒータ３０との接続部分間のＹ軸方向における距離は、この接続部分間のヒータ３０の長さよりも短い。即ち、ヒータ３０は、電極３４間に撓むように配置される。

また、図２Ｄ及び図２Ｅに示すように、ヒータ３０は液保持部材２５の畝状面２５ｃに押し付けられるように配置されることが好ましい。液保持部材２５は、ヒータ３０を液保持部材２５に押し付けることによって変形可能な材料（可撓性を有する材料）で構成されることが好ましい。ヒータ３０は、例えば、図示の例のように１本の線状のヒータであってもよいし、メッシュ状又は板状等、任意の形状のヒータであってもよい。第１実施形態のようにヒータ３０が１本の線状ヒータである場合は、例えばメッシュ状又は板状のヒータに比べて熱容量を小さくすることができ、効率よく液体を霧化することができる。

ヒータ３０は、一対の電極３４にそれぞれ接続される一対の端部３０ａを有する（図２Ｄ及び図２Ｅには一つの端部３０ａが示される）。この一対の端部３０ａは、Ｘ軸方向において同一の位置において、一対の電極３４に接続される。なお、これに限らず、ヒータ３０の一対の端部３０ａは、Ｘ軸方向において互いにずれて位置してもよい。この場合は、一対の端部３０ａがＸ軸方向において同一の位置で一対の電極３４に接続される場合に比べて、ヒータ３０の長さが長くなるので、ヒータ３０と液保持部材２５の畝状面２５ｃとの接触面積を大きくすることができる。また、この一対の端部３０ａは、液保持部材２５の畝状面２５ｃの頂部よりも遠位端２２側に位置する。即ち、ヒータ３０は、液保持部材２５の畝状面２５ｃに沿うように湾曲して、畝状面２５ｃと接触する。これにより、ヒータ３０と液保持部材２５の畝状面２５ｃとの接触面積を十分に確保することができる。

また、図２Ｅに示すように、ヒータユニット５０は、カートリッジ２０の遠位端２２を構成する底壁５２を有する。底壁５２は、チャンバ２７と連通する複数の空気流入口５３を有する。また、底壁５２は、一対の電極３４がカートリッジ２０の外部まで延在するための貫通孔５４を有する。カートリッジ２０と図１に示したバッテリ部１２とを組み立てたとき、一対の電極３４の外部に延在した部分は、バッテリ部１２の図示しないバッテリ端子と接続するように構成される。これにより、バッテリ部１２は、一対の電極３４を介してヒータ３０に電力を供給することができる。

ヒータユニット５０は、液保持部材２５の畝状面２５ｃと対向する、反対面２５ｄを支持する支持部材５７を有する。より具体的には、支持部材５７は、畝状面２５ｃのヒータ３０が接触している位置と対向する、反対面２５ｄの位置を支持するように構成される。これにより、ヒータ３０が液保持部材２５の畝状面２５ｃに押し付けられるように配置されて液保持部材２５がヒータ３０から所定の力を受けても、液保持部材２５の畝状の形態を維持することができる。また、第１実施形態では、液保持部材２５の反対面２５ｄは支持部材５７と接触し、反対面２５ｄと支持部材５７との間には何も設けられない。つまり、ヒータ３０が畝状面２５ｃにのみ設けられている。したがって、ヒータ３０が液保持部材２５に保持された液体を霧化したときに、エアロゾルは、反対面２５ｄから発生し難くなり、畝状面２５ｃから優先的に発生する。第１実施形態においては、支持部材５７は底壁５２と一体に形成されるが、これに限らず、底壁５２とは別体の部材として構成することもできる。支持部材５７のＹ軸方向の長さ（幅）とＸ軸方向の長さは任意であり、所望の畝状面２５ｃを形成するように設計される。

図２Ｄに示すように、ヒータユニット５０は、底壁５２に取り付けられるベース部５１を有する。ベース部５１は、略中央部に開口５１ａを有する略板状体である。ベース部５１は、さらに、図２Ｂ及び図２Ｃに示した筒状部２４ｃが接続される接続口５１ｂと、底壁５２の空気流入口５３と連通する連通口５１ｃとを有する。連通口５１ｃは、チャンバ２７と連通し、空気流入口５３から流入した空気をチャンバ２７に導くように構成される。

図２Ｄに示すように、液保持部材２５は、ベース部５１の開口５１ａを通過するように配置される。また、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、液保持部材２５の畝状面２５ｃの少なくとも一部は、開口５１ａを通じてチャンバ２７に向かって突出するように配置される。図２Ｃに示すように、開口５１ａを形成する縁部５１ｄは、液保持部材２５の畝状面２５ｃの側部を支持部材５７に押さえつけるように構成される。これにより、液保持部材２５の畝状の形態を維持することができる。

ヒータ３０が液保持部材２５と接触しない状態において、液保持部材２５の畝状面２５ｃの開口５１ａから突出する部分は、Ｙ軸方向から見た断面（図２Ｂに示す断面）において略直線状であり、且つＸ軸方向から見た断面（図２Ｃに示す断面）において凸状に形成される。本実施形態では、Ｙ軸方向から見た断面（図２Ｂに示す断面）においては、畝状面２５ｃの底壁５２からの畝の高さが略一定に構成される。これに限らず、畝状面２５ｃの畝は、Ｙ軸方向から見た断面（図２Ｂに示す断面）において底壁５２に対して傾斜するように構成されていてもよい。

図２Ｂ及び図２Ｄに示すように、ベース部５１と底壁５２によって液収容部３１が画定される。図示されていないが、ベース部５１は、液収容部３１からの液体が底壁５２の空気流入口５３及びベース部５１の連通口５１ｃに入り込まないように、液収容部３１を区画している。液収容部３１は、タンク部２６の少なくとも一部よりも大きな毛管作用を有する。液収容部３１は、ヒータユニット５０内に形成され、通路３２から流入した液体を第２方向に沿って移動させる。図２Ｃに示すように、液保持部材２５の両端部は、液収容部３１の内部に延在している。これにより、液収容部３１内の液体は、液保持部材２５に吸収され、液保持部材２５によって保持される。

図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ヒータユニット５０をカートリッジ本体部２４に取り付けたとき、ヒータ３０はその全長に渡ってチャンバ２７内に露出される。空気流入口５３及び連通口５１ｃを通じてチャンバ２７内に流入した空気は、ヒータの全長に渡って接触して、エアロゾル流路２８及びエアロゾル排出口２９を通じて使用者の口内に到達する。これにより、ヒータ３０の全長において生成したエアロゾルを効率よくエアロゾル排出口２９に輸送することができる。言い換えれば、チャンバ２７内にエアロゾルが滞留することを防止し、チャンバ２７壁面にエアロゾルが付着することを抑制することができる。また、第１実施形態のカートリッジ２０では、畝状面２５ｃがエアロゾル排出口２９側を向いている。これにより、ヒータ３０に通電したときのエアロゾルの蒸発方向と吸引時の気流の流れとが一致するので、生成されたエアロゾルが流路を構成する壁面に接触する頻度を低減して、チャンバ２７壁面にエアロゾルが凝縮することを抑制することができる。

次に、以上で説明した第１実施形態のカートリッジ２０の作用について説明する。まず、タンク部２６に収容された液体は、通路３２を通じて液収容部３１に到達する。液収容部３１内の液体は、液保持部材２５の両端部と接触して液保持部材２５に吸収され、ヒータ３０近傍まで輸送される。使用者がマウスピース１１から空気を吸引すると、例えば、バッテリ部１２の図示しない空気圧センサにより、バッテリ部１２からヒータ３０に電力が供給される。これにより、畝状面２５ｃがヒータ３０によって加熱され、液体が霧化してエアロゾルが生成される。使用者の吸引に伴って空気流入口５３から連通口５１ｃを通過してカートリッジ２０に流入した空気は、チャンバ２７内で生成されたエアロゾルを伴ってエアロゾル流路２８及びエアロゾル排出口２９を通過して、使用者の口内に到達する。

第１実施形態のカートリッジ２０では、ヒータ３０が液保持部材２５の畝状面２５ｃのみに載置される。これにより、ヒータ３０に通電したとき、エアロゾル排出口２９側で優先してエアロゾルが生成される。したがって、ヒータ３０に通電したときのエアロゾルの蒸発方向と吸引時の気流の流れとが一致するので、生成されたエアロゾルが流路を構成する壁面に接触する頻度を低減して、チャンバ２７壁面にエアロゾルが凝縮することを抑制することができる

また、液保持部材２５が可撓性の繊維材料である場合は、液体を保持したときに膨張する。第１実施形態のカートリッジ２０では、液保持部材２５が畝状面２５ｃを有する。液保持部材２５が畝状面２５ｃを有する場合、液保持部材２５が平坦である場合に比べて、畝状面２５ｃの突出方向（Ｚ軸方向）における膨張量が小さくなることが判った。言い換えれば、液保持部材２５が平坦である場合、液保持部材２５が液体を保持したときのＺ軸方向の膨張量によって、ヒータ３０との接触が不安定になる虞がある。この場合、液体を適切に霧化できない。これに対して、液保持部材２５が畝状面２５ｃを有する第１実施形態のカートリッジ２０では、液保持部材２５が液体を保持する前と、液保持部材２５が液体を保持した後での液保持部材２５とヒータ３０との位置関係が変化し難い。したがって、第１実施形態のカートリッジ２０によれば、液保持部材２５が平坦である場合に比べて、液保持部材２５とヒータ３０との位置関係を所望の程度に維持することができる。その結果、液保持部材２５に保持された液体を適切に霧化することができる。

また、ヒータ３０は、通電すると温度上昇により熱膨張する。第１実施形態のカートリッジ２０では、ヒータ３０が液保持部材２５の畝状面２５ｃに沿うように湾曲して、畝状面２５ｃと接触する。ヒータ３０が湾曲している場合、ヒータ３０が略直線状である場合に比べて、ヒータ３０が熱膨張したときに、畝状面２５ｃの突出方向におけるヒータ３０の位置が変化し難いことが判っている。第１実施形態のヒータ３０は湾曲しているので、ヒータ３０が熱膨張しても、畝状面２５ｃの突出方向におけるヒータ３０の位置が変化し難く、液保持部材２５とヒータ３０との接触を維持することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。第２実施形態の吸引器１０は、図１に示した吸引器１０と同様の形態を有し、カートリッジ２０の形態のみが異なる。

第２実施形態のカートリッジ２０について詳細に説明する。図３Ａは、第２実施形態のカートリッジ２０の透過斜視図である。図３Ｂは、カートリッジ２０が備えるヒータユニット５０の側面図である。図３Ｃは、液保持部材２５を除いたヒータユニット５０の側面図である。図３Ｄは、ヒータユニット５０を除いたカートリッジ２０の底面図である。なお、図３Ｂ及び図３Ｃにおいては、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が付記されている。これらの図においては、Ｚ軸方向は第１方向と一致し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は第２方向と一致する。

図３Ａに示すように、カートリッジ２０は、近位端２１と遠位端２２とを有する。近位端２１は、図１に示したマウスピース１１に近い側、即ち、使用者が吸引器１０を使用したときに使用者の口に近い側の端部である。遠位端２２は、バッテリ部１２に近い側、即ち使用者が吸引器１０を使用したときに使用者の口に遠い側の端部である。

図３Ａに示すように、カートリッジ２０は、上壁３７と、略筒状のカートリッジ本体部２４と、ヒータユニット５０と、を有する。カートリッジ本体部２４は、略筒状の側壁２４ａと、側壁２４ａの内側に位置する略筒状の内側壁２４ｂとを有する。側壁２４ａと内側壁２４ｂとの隙間には空間が画定される。この空間は、エアロゾル形成材料を含む液体を貯留するためのタンク部２６として機能する。タンク部２６の遠位端２２側は、タンク部２６の遠位端２２を区画する底壁２４ｄが設けられる。底壁２４ｄは、後述するチャンバ２７を区画する壁でもある。内側壁２４ｂの内部空間は、第１方向に延びるエアロゾル流路２８を構成する。カートリッジ本体部２４の近位端２１側には、上壁３７が一体に形成される。これにより、タンク部２６の近位端２１側が区画される。

カートリッジ本体部２４は、タンク部２６と連通する通路３２（図３Ｄ参照）と、エアロゾル流路２８と連通するチャンバ２７とを有する。ヒータユニット５０は、カートリッジ本体部２４の側壁２４ａの遠位端２２側に取り付けられる。ヒータユニット５０は、カートリッジ本体部２４の遠位端２２側を閉止する底壁の機能を有する。

上壁３７の略中央部には、エアロゾル流路２８と連通するエアロゾル排出口２９が形成される。これにより、チャンバ２７で生成されたエアロゾルが、エアロゾル流路２８を通過して、エアロゾル排出口２９からカートリッジ２０の外部へ排出される。なお、図１に示すように吸引器１０がマウスピース１１を備えている場合は、エアロゾル排出口２９から排出されたエアロゾルは、マウスピース１１を通じて使用者の口内に到達する。一方で、吸引器１０がマウスピース１１を備えていない場合には、エアロゾル排出口２９から排出されたエアロゾルは、直接使用者の口内に到達する。

タンク部２６は、その内部にエアロゾル形成材料を含む液体を保持するように構成される。タンク部２６は、その内部にコットン等の液保持部材を備えておらず、タンク部２６内の液体はカートリッジ２０の向きに応じて自由に移動可能である。即ち、タンク部２６内に収容される液体の液面の高さは、タンク部２６内の液体の量に応じて変化するといえる。

図３Ｄに示すように、通路３２は、タンク部２６の底壁２４ｄに形成された開口３２ａによって画定される。通路３２は、タンク部２６よりも狭い流路（断面）を有し、タンク部２６よりも大きな毛管作用を有する。通路３２は、ヒータユニット５０が有する液収容部３１（図３Ｃ）と連通している。通路３２を通過した液体は、液収容部３１に流入し、後述する液保持部材２５に保持される。

図３Ｂ及び図３Ｃに示されるヒータユニット５０は、主に液体を霧化する機能を有する。ヒータユニット５０は、液保持部材２５と、図示しないヒータとを有する。液保持部材２５は、エアロゾル形成材料を含む液体をヒータに向けて輸送するように構成された任意の多孔質部材で形成され得る。液保持部材２５は、ヒータ３０と密に接触するために、コットン又はガラス繊維等の可撓性を有する繊維状部材で形成されることが好ましい。液保持部材２５は、Ｚ方向に突出する凸状面２５ｅを有する。凸状面２５ｅは、第１実施形態の液保持部材２５と同様に畝状面であってもよいし、例えば半球状面等の任意の凸状面であり得る。

液保持部材２５の凸状面２５ｅのＹ軸方向における中央部は、Ｙ軸方向の他の部分と比べてＺ軸方向において異なる位置に存在する。具体的には、液保持部材２５のＹ軸方向における中央部は、凸状面２５ｅの頂部を構成する。また、液保持部材２５は、ディスク状又は平板状の多孔質部材を凸状に変形させることで構成される。この平板状の多孔質部材は、ヒータが接触する面（凸状面）が、一対の長辺と一対の短辺を有する。この平板状の多孔質部材を凸状に形成したとき、図３Ｂに示すように、長辺は、Ｘ軸方向から見たときに略Ｕ字形状に変形される。

図示しないヒータは、液保持部材２５の凸状面２５ｅに接触して配置される。ヒータは液保持部材２５の凸状面２５ｅに押し付けられるように配置されることが好ましい。液保持部材２５は、ヒータを液保持部材２５に押し付けることによって変形可能な材料（可撓性を有する材料）で構成されることが好ましい。ヒータは、第１実施形態のように１本の線状のヒータであってもよいし、メッシュ状又は板状等、任意の形状のヒータであってもよい。第１実施形態のようにヒータが１本の線状ヒータである場合は、例えばメッシュ状又は板状のヒータに比べて熱容量を小さくすることができ、効率よく液体を霧化することができる。ヒータは、図示しない電極に接続され、カートリッジ２０をバッテリ部１２と接続したときにバッテリ部１２から電力が供給されるように構成される。ヒータは、液保持部材２５の凸状面２５ｅに沿うように湾曲して、凸状面２５ｅと接触する。これにより、ヒータと液保持部材２５の凸状面２５ｅとの接触面積を十分に確保することができる。

また、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ヒータユニット５０は、カートリッジ２０の遠位端２２を構成する底壁５２を有する。底壁５２は、チャンバ２７と連通する図示しない空気流入口を有する。また、ヒータユニット５０は、液保持部材２５の凸状面２５ｅと対向する反対面２５ｄを支持する支持部材５７を有する。より具体的には、支持部材５７は、凸状面のヒータが接触している位置と対向する反対面２５ｄの位置を支持するように構成される。第２実施形態においては、支持部材５７は底壁５２と一体に形成されるが、これに限らず、底壁５２とは別体の部材として構成することもできる。支持部材５７は、液保持部材２５の反対面２５ｄと接触する支持面５７ａを有する。支持面５７ａは、そのＺ軸方向の高さが、Ｙ軸方向において変化し、且つＸ方向においても変化する。即ち、支持面５７ａは略ドーム状又は略半球状の外形を有する。これに伴い、支持面５７ａによって支持される液保持部材２５の凸状面２５ｅも、略ドーム状又は略半球状の外形を有し得る。第２実施形態において、ヒータが液保持部材２５の凸状面２５ｅに押し付けられるように配置した場合、液保持部材２５はヒータから所定の力を受ける。支持部材５７が液保持部材２５を支持することにより、ヒータから所定の力を受けても、液保持部材２５の形状を維持することができる。また、第２実施形態では、液保持部材２５の反対面２５ｄは支持部材５７と接触し、反対面２５ｄと支持部材５７との間には何も設けられない。つまり、ヒータ３０が凸状面２５ｅにのみ設けられている。したがって、ヒータが液保持部材２５に保持された液体を霧化したときに、エアロゾルは、反対面２５ｄから発生し難くなり、凸状面２５ｅから優先的に発生する。

図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ヒータユニット５０は、その側部に一対の凸部５８を有する。凸部５８は、支持面５７ａよりも近位端２１側まで延在する。これにより、一対の凸部５８の間に配置された液保持部材２５がＹ軸方向に移動することが制限される。また、図３Ｄに示すように、カートリッジ本体部２４の側壁２４ａは、ヒータユニット５０の凸部５８を受け入れるように構成される一対の切欠部２４ｅを有する。ヒータユニット５０の凸部５８を側壁２４ａの切欠部２４ｅに挿入することで、ヒータユニット５０と側壁２４ａとの位置合わせをすることができる。また、カートリッジ２０の側壁２４ａにヒータユニット５０を取り付けると、ヒータユニット５０の凸部５８が側壁２４ａの切欠部２４ｅと係合し、ヒータユニット５０の周方向の移動が抑制される。

第２実施形態のカートリッジ２０では、凸状面２５ｅがエアロゾル排出口２９側を向いている。これにより、ヒータに通電したときのエアロゾルの蒸発方向と吸引時の気流の流れとが一致するので、生成されたエアロゾルが流路を構成する壁面に接触する頻度を低減して、チャンバ２７壁面にエアロゾルが凝縮することを抑制することができる。

次に、以上で説明した第２実施形態のカートリッジ２０の作用について説明する。まず、タンク部２６に収容された液体は、通路３２を通じて液収容部３１に到達する。液収容部３１に到達した液体は、液保持部材２５に吸収され、毛管作用によってヒータが接触する凸状面２５ｅまで輸送される。使用者がマウスピース１１から空気を吸引すると、例えば、バッテリ部１２の図示しない空気圧センサにより、バッテリ部１２からヒータに電力が供給される。これにより、凸状面２５ｅがヒータ３０によって加熱され、液体が霧化してエアロゾルが生成される。使用者の吸引に伴ってカートリッジ２０に流入した空気は、チャンバ２７内で生成されたエアロゾルを伴ってエアロゾル排出口２９を通過して、使用者の口内に到達する。

第２実施形態のカートリッジ２０では、ヒータが液保持部材２５の凸状面２５ｅのみに載置される。これにより、ヒータに通電したとき、エアロゾル排出口２９側で優先してエアロゾルが生成される。したがって、ヒータに通電したときのエアロゾルの蒸発方向と吸引時の気流の流れとが一致するので、生成されたエアロゾルが流路を構成する壁面に接触する頻度を低減して、チャンバ２７壁面にエアロゾルが凝縮することを抑制することができる

また、液保持部材２５が可撓性の繊維材料である場合は、液体を保持したときに膨張する。第２実施形態のカートリッジ２０では、液保持部材２５が凸状面２５ｅを有する。液保持部材２５が凸状面２５ｅを有する場合、液保持部材２５が平坦である場合に比べて、凸状面２５ｅの突出方向（Ｚ軸方向）における膨張量が小さくなることが判った。言い換えれば、液保持部材２５が平坦である場合、液保持部材２５が液体を保持したときのＺ軸方向の膨張量によって、ヒータとの接触が不安定になる虞がある。この場合、液体を適切に霧化できない。これに対して、液保持部材２５が凸状面２５ｅを有する第２実施形態のカートリッジ２０では、液保持部材２５が液体を保持する前と、液保持部材２５が液体を保持した後での液保持部材２５とヒータとの位置関係が変化し難い。したがって、第２実施形態のカートリッジによれば、液保持部材２５が平坦である場合に比べて、液保持部材２５とヒータとの位置関係を所望の程度に維持することができる。その結果、液保持部材２５に保持された液体を適切に霧化することができる。

また、ヒータは、通電すると温度上昇により熱膨張する。第２実施形態のカートリッジ２０では、ヒータが液保持部材２５の凸状面２５ｅに沿うように湾曲して、凸状面２５ｅと接触する。ヒータが湾曲している場合、ヒータが略直線状である場合に比べて、ヒータが熱膨張したときに、凸状面２５ｅの突出方向におけるヒータの位置が変化し難いことが判っている。第２実施形態のヒータを湾曲させた場合、ヒータが熱膨張しても、凸状面２５ｅの突出方向におけるヒータの位置が変化し難く、液保持部材２５とヒータとの接触を維持することができる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。第３実施形態の吸引器１０は、図１に示した吸引器１０と同様の形態を有し、カートリッジ２０の形態のみが異なる。

第３実施形態のカートリッジ２０について詳細に説明する。図４は、第３実施形態のカートリッジ２０の概略側断面図である。

図４に示すように、カートリッジ２０は、近位端２１と遠位端２２とを有する。近位端２１は、図１に示したマウスピース１１に近い側、即ち、使用者が吸引器１０を使用したときに使用者の口に近い側の端部である。遠位端２２は、バッテリ部１２に近い側、即ち使用者が吸引器１０を使用したときに使用者の口に遠い側の端部である。

図４に示すように、カートリッジ２０は、第１壁４１及び第２壁４２と、略筒状の側壁４３と、ヒータユニット５０と、を有する。第１壁４１は、カートリッジ２０の遠位端２２側の端壁である。第２壁４２は、カートリッジ２０の近位端２１側の端壁である。カートリッジ２０の内部には、エアロゾル形成材料を含む液体を貯留するためのタンク部２６が配置される。図示の例では、タンク部２６の近位端２１側は、カートリッジ２０の第２壁４２によって画定される。さらに、タンク部２６は、第１方向（長手方向）に延びる側壁部２６ａとカートリッジ２０の側壁４３によって側壁部分が画定され、第２方向（短手方向）に延びるタンク壁２６ｂによって近位端２１側が画定される。

タンク部２６の側方には、第１方向に延びるエアロゾル流路２８が設けられる。図示の例では、エアロゾル流路２８は、カートリッジ２０の第２方向における中心部からずれて配置された略円筒状の流路である。カートリッジ２０は、第１壁４１とタンク部２６との間に、遠位端２２側に凸状に形成されたチャンバ壁２７ａを有する。チャンバ壁２７ａによって、第１壁４１とタンク部２６との間に、エアロゾル流路２８と連通するチャンバ２７が画定される。

第２壁４２の側方部には、エアロゾル流路２８と連通するエアロゾル排出口２９が形成される。これにより、チャンバ２７で生成されたエアロゾルが、エアロゾル流路２８を通過して、エアロゾル排出口２９からカートリッジ２０の外部へ排出される。なお、図１に示すように吸引器１０がマウスピース１１を備えている場合は、エアロゾル排出口２９から排出されたエアロゾルは、マウスピース１１を通じて使用者の口内に到達する。一方で、吸引器１０がマウスピース１１を備えていない場合には、エアロゾル排出口２９から排出されたエアロゾルは、直接使用者の口内に到達する。

タンク部２６は、その内部にエアロゾル形成材料を含む液体を保持するように構成される。タンク部２６は、その内部にコットン等の液保持部材を備えておらず、タンク部２６内の液体はカートリッジ２０の向きに応じて自由に移動可能である。即ち、タンク部２６内に収容される液体の液面の高さは、タンク部２６内の液体の量に応じて変化するといえる。

ヒータユニット５０は、主に液体を霧化する機能を有する。具体的には、ヒータユニット５０は、液保持部材２５と、ヒータ３０とを有する。液保持部材２５は、エアロゾル形成材料を含む液体をヒータ３０に向けて輸送するように構成された任意の多孔質部材で形成され得る。液保持部材２５は、ヒータ３０と密に接触するために、コットン又はガラス繊維等の可撓性を有する繊維状部材で形成されることが好ましい。液保持部材２５は、第１方向において遠位端２２側に突出する凸状面２５ｅを有する。凸状面２５ｅは、第１実施形態の液保持部材２５と同様に畝状面であってもよいし、例えば半球状面等の任意の凸状面であり得る。

液保持部材２５の凸状面２５ｅの第２方向における中央部は、第２方向の他の部分と比べて第１方向において異なる位置に存在する。具体的には、液保持部材２５の第２方向における中央部は、凸状面２５ｅの頂部を構成する。また、液保持部材２５は、ディスク状又は平板状の多孔質部材を凸状に変形させることで構成される。この平板状の多孔質部材は、ヒータ３０が接触する面（凸状面）が、一対の長辺と一対の短辺を有する。この平板状の多孔質部材を凸状に形成したとき、図４に示す方向から見たときに略Ｕ字形状に変形される。

図示のように、液保持部材２５の端部は、タンク部２６のタンク壁２６ｂに形成された開口を通じてタンク部２６内に延在してもよい。これにより、タンク部２６内の液体を液保持部材２５の端部から吸収することができる。しかしながら、これに限らず、液保持部材２５の端部は、タンク部２６の外部に位置していてもよい。

ヒータ３０は、液保持部材２５の凸状面２５ｅに接触して配置される。ヒータ３０は液保持部材２５の凸状面２５ｅに押し付けられるように配置されることが好ましい。液保持部材２５は、ヒータ３０を液保持部材２５に押し付けることによって変形可能な材料（可撓性を有する材料）で構成されることが好ましい。ヒータ３０は、第１実施形態のように１本の線状のヒータ３０であってもよいし、メッシュ状又は板状等、任意の形状のヒータであってもよい。第１実施形態のようにヒータ３０が１本の線状のヒータ３０である場合は、例えばメッシュ状又は板状のヒータに比べて熱容量を小さくすることができ、効率よく液体を霧化することができる。

ヒータ３０は、第１壁４１の外側（遠位端２２側）に設けられた一対の電極３４に接続され、カートリッジ２０をバッテリ部１２と接続したときにバッテリ部１２から電力が供給されるように構成される。ヒータ３０は、リード線３４ａを介して電極３４と接続される。なお、本明細書において電極とは、ヒータ３０に電力を供給するための部材であり、加熱を主目的としない任意の通電部材を含む。したがって、本明細書において、リード線３４ａは電極３４の一部を構成し得る。ヒータ３０は、液保持部材２５の凸状面２５ｅに沿うように湾曲して、凸状面２５ｅと接触する。これにより、ヒータ３０と液保持部材２５の凸状面２５ｅとの接触面積を十分に確保することができる。ヒータ３０は、凸状面２５ｅの突出方向（第１方向）と交差する方向（第２方向）に延びる要素を有し、凸状面２５ｅの頂部と交差するように配置される。ヒータ３０は、その少なくとも一部が液保持部材２５の凸状面２５ｅと接触するように構成される。具体的には、ヒータ３０は、その所定長さ部分が液保持部材２５の凸状面２５ｅに沿って配置される。ヒータ３０は、ヒータ３０のほぼ全長に渡って液保持部材２５の凸状面２５ｅ接触することが好ましい。この場合、リード線３４ａとヒータ３０との接続部分（例えば溶接部分）は、液保持部材２５の畝状面２５ｃと接触し得る。これにより、ヒータ３０の全長に渡ってヒータ３０を畝状面２５ｃに接触させることができる。

ヒータ３０は、リード線３４ａにそれぞれ接続される一対の端部３０ａを有する。この一対の端部３０ａは、液保持部材２５の凸状面２５ｅの頂部よりも近位端２１側に位置する。即ち、ヒータ３０は、液保持部材２５の凸状面２５ｅに沿うように湾曲して、凸状面２５ｅと接触する。これにより、ヒータ３０と液保持部材２５の凸状面との接触面積を十分に確保することができる。

図示のように、ヒータ３０はその全長に渡ってチャンバ２７内に露出される。また、カートリッジ２０は、チャンバ２７と連通する空気流入口５３を、側壁４３に有する。側壁４３に設けられた空気流入口５３から流入した空気は、ヒータ３０の側方からチャンバ２７内を第２方向に移動し、エアロゾル流路２８を通じてエアロゾル排出口２９から排出される。このとき、空気流入口５３から流入した空気は、ヒータ３０の全長に渡って接触して、エアロゾル流路２８及びエアロゾル排出口２９を通じて使用者の口内に到達する。これにより、ヒータ３０の全長において生成したエアロゾルを効率よくエアロゾル排出口２９に輸送することができる。言い換えれば、チャンバ２７内にエアロゾルが滞留することを防止し、チャンバ２７壁面にエアロゾルが付着することを抑制することができる。また、第３実施形態のカートリッジ２０では、チャンバ壁２７ａが凸状面２５ｅと同様にドーム形状を有するので、空気流入口５３がチャンバ壁２７ａに沿って流れることにより、湾曲したヒータ３０に沿って空気が流れやすくなる。

ヒータユニット５０は、液保持部材２５の凸状面２５ｅと対向する反対面２５ｄを支持する支持部材５７を有する。より具体的には、支持部材５７は、畝状面２５ｃのヒータ３０が接触している位置と対向する反対面２５ｄの位置を支持するように構成される。これにより、ヒータ３０が液保持部材２５の畝状面２５ｃに押し付けられるように配置されて液保持部材２５がヒータ３０から所定の力を受けても、液保持部材２５の畝状の形態を維持することができる。また、第１実施形態では、液保持部材２５の反対面２５ｄは支持部材５７と接触し、反対面２５ｄと支持部材５７との間には何も設けられない。支持部材５７は例えばタンク部２６のタンク壁２６ｂに固定され得る。

本実施形態では、支持部材５７は、液体が通過可能な少なくとも一つの開口を有するように構成される。また、支持部材５７の少なくとも一つの開口は、タンク部２６内に露出される面と、液保持部材２５との接触面と連通するように構成される。これにより、タンク部２６内の液体は、支持部材５７の少なくとも一つの開口を通過して、液保持部材２５に到達することができる。ひいては、液保持部材２５は、反対面２５ｄの支持部材５７と接触した部分から液体を吸収することができる。なお、これに限らず、支持部材５７は、第１実施形態と同様に中実の部材で形成されていてもよい。

次に、以上で説明した第３実施形態のカートリッジ２０の作用について説明する。まず、タンク部２６に収容された液体は、タンク部２６内に位置する液保持部材２５の両端部から液保持部材２５に吸収される。また、タンク部２６内の液体は、支持部材５７の少なくとも一つの開口を通過して、液保持部材２５に吸収される。液保持部材２５に吸収された液体は、ヒータ３０近傍まで輸送される。使用者がマウスピース１１から空気を吸引すると、例えば、バッテリ部１２の図示しない空気圧センサにより、バッテリ部１２からヒータ３０に電力が供給される。これにより、凸状面がヒータ３０によって加熱され、液体が霧化してエアロゾルが生成される。使用者の吸引に伴って空気流入口５３カートリッジ２０に流入した空気は、チャンバ２７内で生成されたエアロゾルを伴ってエアロゾル流路２８及びエアロゾル排出口２９を通過して、使用者の口内に到達する。

液保持部材２５が可撓性の繊維材料である場合は、液体を保持したときに膨張する。第３実施形態のカートリッジ２０では、液保持部材２５が凸状面２５ｅを有する。液保持部材２５が凸状面２５ｅを有する場合、液保持部材２５が平坦である場合に比べて、凸状面２５ｅの突出方向における膨張量が小さくなることが判った。言い換えれば、液保持部材２５が平坦である場合、液保持部材２５が液体を保持したときの第１方向の膨張量によって、ヒータ３０との接触が不安定になる虞がある。この場合、液体を適切に霧化できない。これに対して、液保持部材２５が凸状面２５ｅを有する第３実施形態のカートリッジ２０では、液保持部材２５が液体を保持する前と、液保持部材２５が液体を保持した後での液保持部材２５とヒータ３０との位置関係が変化し難い。したがって、第３実施形態のカートリッジ２０によれば、液保持部材２５が平坦である場合に比べて、液保持部材２５とヒータ３０との位置関係を所望の程度に維持することができる。その結果、液保持部材２５に保持された液体を適切に霧化することができる。

また、ヒータ３０は、通電すると温度上昇により熱膨張する。第３実施形態のカートリッジ２０では、ヒータ３０が液保持部材２５の凸状面２５ｅに沿うように湾曲して、凸状面２５ｅと接触する。ヒータ３０が湾曲している場合、ヒータ３０が略直線状である場合に比べて、ヒータ３０が熱膨張したときに、凸状面２５ｅの突出方向におけるヒータ３０の位置が変化し難いことが判っている。第３実施形態のヒータ３０は湾曲しているので、ヒータ３０が熱膨張しても、凸状面２５ｅの突出方向におけるヒータ３０の位置が変化し難く、液保持部材２５とヒータ３０との接触を維持することができる。

以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、第１実施形態から第３実施形態のカートリッジ２０は、それぞれの部分を交換することもでき、そのような実施形態も本願発明の技術的思想の範囲内である。

１０…吸引器
２０…カートリッジ
２５…液保持部材
２５ｃ…畝状面
２５ｄ…反対面
２５ｅ…凸状面
２７…チャンバ
２８…エアロゾル流路
３０…ヒータ
３４…電極
５０…ヒータユニット
５４…貫通孔
５７…支持部材
５８…凸部

Claims (8)

1. 液体を霧化するためのヒータユニットであって、
   凸状面を有する液保持部材と、
   前記凸状面の突出方向と交差する方向に延びる要素を有するヒータとを有し、
   前記ヒータの少なくとも一部は、前記液保持部材の前記凸状面と接触する、ヒータユニット。
2. 請求項１に記載されたヒータユニットにおいて、
   前記ヒータは、その所定長さ部分が前記液保持部材の前記凸状面に沿って湾曲して配置される、ヒータユニット。
3. 請求項１又は２に記載されたヒータユニットにおいて、
   前記液保持部材は、第１面と、前記第１面と対向する第２面を有し、
   前記ヒータは、前記第１面のみに接触する、ヒータユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載されたヒータユニットにおいて、
   前記ヒータは、１本の線状ヒータである、ヒータユニット。
5. 請求項４に記載されたヒータユニットにおいて、
   前記液保持部材の前記第２面を支持する支持部材を有する、ヒータユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載されたヒータユニットにおいて、
   前記液保持部材の前記凸状面は、畝状面又は半球状面を含む、ヒータユニット。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載されたヒータユニットにおいて、
   前記ヒータが接続される一対の電極を有し、
   前記ヒータと前記一対の電極との接続部間の距離は、前記接続部間の前記ヒータの長さよりも短い、ヒータユニット。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載されたヒータユニットを備えた吸引器用カートリッジであって、
   前記エアロゾルが通過するエアロゾル流路と連通するチャンバを有し、
   前記液保持部材の前記凸状面は、前記チャンバに露出する、吸引器用カートリッジ。

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