JP2019521657A - エアロゾル発生システム用の熱放散器 - Google Patents

Abstract

電気的に作動するエアロゾル発生装置（３００）で使用するための熱放散器（１００）であって、エアロゾル発生装置（３００）に取り外し可能に結合可能であるように構成される、熱放散器（１００）が提供される。熱放散器（１００）は、電気発熱体（３３０）からの熱を吸収するための不燃性の多孔体（１１０）を含む。多孔体（１１０）は、使用時に多孔体（１１０）を通じて引き出される空気が、多孔体（１１０）により吸収され、その中に貯蔵された熱によって加熱されるように、熱貯蔵材料から形成される。熱放散器（１００）を共に備える、加熱式エアロゾル発生物品（４００）およびエアロゾル発生システムがまた提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、エアロゾル発生装置で使用するための熱放散器、熱放散器を含むエアロゾル発生物品、ならびにエアロゾル発生物品およびエアロゾル発生装置を備えるエアロゾル発生システムに関連する。

エアロゾル発生システムの１つのタイプは、電気的に作動するエアロゾル発生システムである。公知の手持ち式の電気的に作動するエアロゾル発生システムは一般に、電池と、制御電子回路と、エアロゾル発生装置で使用するために特別に設計されたエアロゾル発生物品を加熱するための電気ヒーターとを備えるエアロゾル発生装置を備える。一部の例において、エアロゾル発生物品は、たばこロッドまたはたばこプラグなどのエアロゾル形成基体を備え、またエアロゾル発生装置の中に収容されるヒーターは、エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の中へと挿入される時に、エアロゾル形成基体の中へと、またはその周りに挿入される。

既存のシステムにおいて、電気ヒーターを用いてエアロゾル形成基体を均一に加熱することは困難でありうる。このことは、エアロゾル形成基体のいくつかの領域が過熱することをもたらす場合があり、エアロゾル形成基体のいくつかの領域が加熱不足するのをもたらす場合がある。その両方は、一貫したエアロゾル特性を維持することを困難にしうる。このことは、エアロゾル形成基体の枯渇がエアロゾル発生物品の１つ以上の部分を過熱させうるので、エアロゾル形成基体が液体エアロゾル形成基体であるエアロゾル発生物品に関する特定の問題でありうる。

エアロゾル発生物品内のエアロゾル形成基体の均一な加熱を容易にする手段を提供することが望ましいであろう。

本発明の第一の態様によると、電気的に作動するエアロゾル発生装置で使用するための熱放散器であって、エアロゾル発生装置に取り外し可能に結合可能であるように構成され、電気発熱体からの熱を吸収するための不燃性の多孔体を備え、多孔体が、熱貯蔵材料から形成され、そのため使用時に、多孔体を通じて引き出される空気が、多孔体により吸収され、かつ貯蔵された熱によって加熱される、熱放散器が提供される。

有利には、使用時に、熱放散器は、発熱体からの熱を吸収し、それを熱放散器を通して引き出された空気に伝達し、その結果、空気は、主として対流によって熱放散器の下流のエアロゾル形成基体を加熱することができる。このことは、エアロゾル形成基体が主として発熱体からの伝導によって加熱される、既存のシステムに対するエアロゾル形成基体のより均一な加熱を提供しうる。例えば、それは、他の点では、伝導加熱によって引き起こされうるエアロゾル形成基体における局所的な高温領域または「ホットスポット」の発生を低減させ、または防ぎうる。このことは、他の点では、エアロゾル形成基体の枯渇に起因しうる過熱を防ぐのに役立ちうるので、熱放散器が、エアロゾル形成基体が液体エアロゾル形成基体であるエアロゾル発生物品と併用される場合に特に有益でありうる。例えば、エアロゾル形成基体が液体保持媒体に保持される液体エアロゾル形成基体を含む場合、熱放散器は、液体保持媒体が乾燥している時であっても、エアロゾル形成基体または液体保持媒体の過熱を低減させる、またはそれを防ぐのに役立ちうる。

さらに、多孔体が熱貯蔵材料から形成されるので、多孔体は、熱放散器が発熱体からの熱を吸収および貯蔵して、その後、多孔体を通して引き出された空気を介して、ある期間にわたりエアロゾル形成基体に熱を放出することを可能にする、蓄熱体として機能しうる。これは、熱放散器が発熱体の温度変動の影響を低減することを可能にし、それにより、空間的および時間的の両方において、エアロゾル形成基体に均一な加熱を提供しうる。

本明細書で使用される場合、「多孔性」という用語は、固有の多孔性である材料だけでなく、複数の穴の提供を通じて多孔性または浸透性に作られた実質的に非多孔性である材料を包含することが意図される。多孔体は、例えば、セラミック発泡体などの、多孔性材料のプラグから形成されうる。別の方法として、多孔体は、複数の開口部がそれらの間に提供される、複数の固体要素から形成されうる。例えば、多孔体は、相互接続されたフィラメントの繊維または格子の束を含んでもよい。多孔性材料は、十分なサイズの空孔を有する必要があり、それにより、空気がその空孔を通じて多孔体を通って引き出されうる。例えば、多孔体における空孔は、約３．０ｍｍより小さい、より好ましくは約１．０ｍｍより小さい、最も好ましくは約０．５ｍｍより小さい平均横断寸法を有してもよい。別の方法として、または加えて、空孔は、約０．０１ｍｍより大きい平均横断寸法を有してもよい。例えば、空孔は、約０．０１ｍｍ〜約３．０ｍｍ、より好ましくは約０．０１ｍｍ〜約１．０ｍｍ、最も好ましくは約０．０１ｍｍ〜約０．５ｍｍである、平均横断寸法を有してもよい。

「空孔」という用語は本明細書で使用されるとき、材料が不在の多孔性物品の領域に関連する。例えば、多孔体の横断エリアは、本体を形成する材料の部分、および材料の部分の間の空隙である部分を備える。

空孔の平均横断寸法は、空孔のそれぞれの最小の横断寸法の平均を取ることによって算出される。空孔サイズは、多孔体の長さに沿って実質的に一定であってもよい。別の方法として、空孔サイズは、多孔体の長さに沿って変化してもよい。

本明細書で使用される場合、「横断寸法」という用語は、多孔体の長手方向に対して実質的に直角をなす方向における寸法を意味する。

多孔体の空隙率分布は、実質的に均一でありうる。すなわち、多孔体内の空孔は、多孔体の横断エリアにわたって実質的に均等に分布されうる。空隙率分布は、多孔体の横断エリアにわたって異なりうる。すなわち、横断エリアの１つ以上のサブエリアにおける局所的な空隙率は、横断エリアの１つ以上のその他のサブエリアにおける局所的な空隙率より大きくてもよい。例えば、横断エリアの１つ以上のサブエリアにおける局所的な空隙率は、横断エリアの１つ以上のその他のサブエリアにおける局所的な空隙率より５％〜８０％大きくてもよい。これによって、多孔体を通じる空気の流れを可能にしうる。

「横断エリア」という用語は、本明細書で使用されるとき、多孔体の長手方向寸法と一般的に直角をなす平面内にある多孔体の面積に関連する。例えば、多孔体はロッドとすることができ、横断エリアは、ロッドに沿って任意の長さでのロッド断面とすることもでき、また横断エリアはロッドの端面とすることもできる。

「空隙率」という用語は本明細書で使用されるとき、多孔性物品内の空隙空間の体積率を意味する。「局所的な空隙率」という用語は本明細書で使用されるとき、多孔体のサブエリア内の空孔の率を意味する。

空隙率分布を変化することによって、多孔体を通る気流は、望む通りに、例えば、改善されたエアロゾル特性を提供するように変えられうる。例えば、この空隙率分布は、熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生システムの気流特性、または発熱体の温度プロファイルに従って、変えられうる。

一部の実施例では、局所的な空隙率は、多孔体の中央部分に向かうに従って低くなりうる。この配置により、多孔体の中央部分を通る気流は、多孔体の周辺に対して減少される。これは、発熱体の温度プロファイル、または熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生システムの気流の特性に応じて有利である場合がある。例えば、この配置は、それが発熱体から多孔体への熱伝達の増大を許容しうる、熱放散器の中央部分に対して使用時に位置付けられる内部発熱体と併用する時に特に有益でありうる。

その他の実施例では、局所的な空隙率は、多孔体の中央部分に向かうに従って大きくなりうる。この配置は、多孔体の中央を通る気流の増大を可能にすることができ、発熱体の温度プロファイル、または熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生システムの気流の特性に応じて有利である場合がある。例えば、この配置は、それが発熱体から多孔体への熱伝達の増大を許容しうる、熱放散器の周囲に使用時に位置付けられる外部発熱体と併用する時に特に有益でありうる。

多孔体が高い表面積対体積比を有するので、熱放散器は、多孔体を通して引き出された空気の迅速な、かつ効率的な加熱を可能にしうる。これは、多孔体を通して引き出された空気の均一な加熱、結果として、熱放散器の下流のエアロゾル形成基体のより均一な加熱を可能にしうる。

好ましい実施形態では、多孔体は、少なくとも２０：１、好ましくは少なくとも１００：１、より好ましくは少なくとも５００：１の表面積対体積比を有する。有利には、これは、発熱体から多孔体を通して引き出された空気への熱エネルギーの特定の効率的な伝達を可能にする一方で、コンパクトな熱放散器を提供しうる。これは、多孔体を通して引き出された空気の迅速な、かつ均一な加熱、結果として、低い表面積対体積比を有する多孔体と比較して、熱放散器の下流のエアロゾル形成基体のより均一な加熱をもたらしうる。

好ましい実施形態では、多孔体は、高比表面積を有する。これは、質量単位あたりの本体の全表面積の基準である。有利には、これは、発熱体から多孔体を通して引き出された空気への熱エネルギーの効率的な伝達のための大きい表面積を、質量の小さい熱放散器に提供しうる。例えば、多孔体は、グラムあたり少なくとも０．０１ｍ²、好ましくはグラムあたり少なくとも０．０５ｍ²、より好ましくはグラムあたり少なくとも０．１ｍ²、最も好ましくはグラムあたり少なくとも０．５ｍ²の特定の表面積を有しうる。

多孔体は、材料容積に対する空隙容積が約６０％〜約９０％の連続気泡空隙率を有することが好ましい。

いくつかの実施形態では、多孔体は、低い引き出し抵抗を有する。すなわち、多孔体は、熱放散器を介して空気の通過に低抵抗性を提供しうる。そのような実施例では、多孔体は、熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生システムの引き出し抵抗に実質的に影響を与えない。いくつかの実施形態では、多孔体の引き出し抵抗（ＲＴＤ）は、約１０〜１３０ｍｍのＨ₂Ｏ、好ましくは約４０〜１００ｍｍのＨ₂Ｏである。標本のＲＴＤは、体積流量が出力端で１７．５ミリリットル／秒である安定した条件下での空気の流れによって横断された時の、標本の２つの端部間の静的圧力差を意味する。標本のＲＴＤは、ＩＳＯ規格６５６５：２００２に記載された方法を使用して、すべての換気を遮断した状態で測定できる。

多孔体は不燃性である。本明細書で使用される場合、「不燃性」という用語は、摂氏７５０度以下の温度で、好ましくは、摂氏４００度以下の温度で、不燃性である材料を意味する。

多孔体は熱貯蔵材料で形成される。本明細書で使用される「熱貯蔵材料」という用語は、高い熱容量を有する材料を意味する。多孔体は、摂氏２５度および定圧において、少なくとも０．５Ｊ／ｇ．Ｋ、好ましくは少なくとも０．７Ｊ／ｇ．Ｋ、より好ましくは少なくとも０．８Ｊ／ｇ．Ｋの比熱容量を有する材料から形成されることが好ましい。材料の比熱容量が実質的に熱エネルギーを貯蔵する材料能力の基準であるので、高い熱容量を有する材料から多孔体を形成することは、熱放散器が共に使用されることが意図されるエアロゾル発生システムの重量を実質的に増加することなく、その多孔体が熱放散器を通して引き出された空気を加熱するための多くの蓄熱体を提供することを可能にしうる。

熱貯蔵材料は、断熱性であってもよい。本明細書で使用される場合、「断熱性」という用語は、摂氏２３度および５０％の相対湿度で、１００Ｗ／ｍ．Ｋ未満、好ましくは４０Ｗ／ｍ．Ｋ未満、または１０Ｗ／ｍ．Ｋ未満の熱伝導率を有する材料を意味する。これは、発熱体の温度変動によって引き起こされる多孔体を通して引き出された空気の温度変化を減少させる熱伝導性熱放散器と比較して、高い熱慣性を有する熱放散器をもたらしうる。これは、より一貫したエアロゾル特性をもたらしうる。

多孔体は任意の適切な材料（複数可）から形成されうる。適切な材料は、ガラスファイバー、ガラスマット、セラミック、シリカ、アルミナ、カーボンおよびミネラル、またはそれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

多孔体は、熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に、エアロゾル発生装置の部分を形成する電気発熱体によって貫通されるように構成されうる。「貫通される」という用語は、発熱体が多孔体内に少なくとも部分的に延在することを意味するように用いられる。こうして、発熱体は多孔体で包まれうる。この構成により、貫通の作用によって、発熱体は多孔体と接近するか、接触するようになる。これは、結果として、多孔体が発熱体によって貫通されない実施例と比較して、多孔体を通して引き出された空気への発熱体と多孔体との間の熱伝達を増大しうる。

発熱体は、熱放散器に都合良く挿入されうる、ニードル、ピン、ロッド、またはブレードの形状でありうる。エアロゾル発生装置は複数の発熱体を備えうるが、この説明では、発熱体への言及は１つ以上の発熱体を意味する。

多孔体は、熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に、電気発熱体を受けるためのくぼみまたは穴を画定しうる。

上記の任意の実施形態において、多孔体は剛直でありうる。

多孔体は、熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に、発熱体によって貫通可能でありうる。例えば、多孔体は、発熱体によって貫通可能な発泡体を備えうる。多孔体は金属発泡体で形成されうる。

上記の任意の実施形態において、電気発熱体は、熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生装置の部分として、熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生物品の部分として、熱放散器の部分として、またはそれらの任意の組み合わせとして、提供されうる。熱放散器は、多孔体に熱結合される電気発熱体を備えうる。そのような実施形態では、多孔体は、発熱体からの熱を吸収し、多孔体を通して引き出された空気にその熱を伝達するように配置される。この構成により、発熱体は、熱放散器を取り替えることによって容易に取り替えられうる一方で、エアロゾル発生装置が新しい熱放散器を用いて再利用されることが可能となる。

電気発熱体は、１つ以上の外部発熱体、１つ以上の内部発熱体、または１つ以上の外部発熱体および１つ以上の内部発熱体を備えうる。本明細書で使用される場合、「外部発熱体」という用語は、熱放散器を備えるエアロゾル発生システムが組み立てられた時に、熱放散器の外部に位置付けられる発熱体を意味する。本明細書で使用される場合、「内部発熱体」という用語は、熱放散器を備えるエアロゾル発生システムが組み立てられた時に、熱放散器内に少なくとも部分的に位置付けられる発熱体を意味する。

１つ以上の外部発熱体は、例えば、多孔体の外側表面上の熱放散器の周囲に配置される外部発熱体のアレイを含みうる。ある特定の実施例では、外部発熱体は、熱放散器の長手方向に沿って延在する。この構成により、発熱体は、熱放散器がエアロゾル発生装置のくぼみに挿入され、またそのくぼみから取り出されうる方向と同一方向に沿って延在しうる。これは、発熱体が熱放散器の長さと整列されない装置と比較して、発熱体とエアロゾル発生装置との間の干渉を低減させうる。一部の実施形態では、外部発熱体は、熱放散器の長さ方向に沿って延在し、かつ周囲方向に間隙を介している。発熱体が１つ以上の内部発熱体を含む場合、１つ以上の内部発熱体は、任意の適切な数の発熱体を含みうる。例えば、発熱体は、単一の内部発熱体を備える場合がある。単一の内部発熱体は、熱放散器の長手方向に沿って延在しうる。

電気発熱体が熱放散器の一部分を形成する場合、熱放散器は、電気発熱体がそれによって電源（例えば、エアロゾル発生装置内の電源）に接続可能である、１つ以上の電気接点をさらに含んでもよい。

電気発熱体は電気抵抗性のある発熱体であってもよい。

電気発熱体は、多孔体と熱的接触するサセプタを備えうる。電気発熱体は、熱放散器の部分を形成するサセプタであってもよい。サセプタは、多孔体に組み込まれることが好ましい。

「サセプタ」という用語は本明細書で使用される時、電磁エネルギーを熱に変換できる材料を意味する。変動電磁場内に位置する時、サセプタ内で誘起される渦電流がサセプタの加熱の原因となる。サセプタが熱放散器と熱的接触するので、熱放散器は、サセプタによって加熱される。

そのような実施形態では、熱放散器は、誘導加熱源を備えた電気的に作動するエアロゾル発生装置と連動するように設計されている。誘導加熱源、またはインダクタは、変動電磁場内に位置するサセプタを加熱するための変動電磁場を発生させる。使用時に、熱放散器は、サセプタがインダクタによって発生させられた変動電磁場内に位置するように、エアロゾル発生装置と連動する。

サセプタは、ピン、ロッド、またはブレードの形態でありうる。サセプタは長さ５ｍｍ〜１５ｍｍ、例えば６ｍｍ〜１２ｍｍ、または８ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。サセプタは、幅１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、また厚さ０．０１ｍｍ〜２ｍｍ、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍの厚さを持ちうる。サセプタの好ましい実施形態は、１０マイクロメートル〜５００マイクロメートルの厚さをもちうるが、１０〜１００マイクロメートルであることがさらに好ましい。サセプタが一定の断面（例えば、円形断面）を持つ場合、好ましい幅または直径は１ｍｍ〜５ｍｍとしうる。

サセプタは、熱放散器の下流のエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生させるのに十分な温度に誘導加熱されうるあらゆる材料から形成されうる。好ましいサセプタは金属または炭素を含む。好ましいサセプタは、強磁性材料、例えばフェライト鉄、または強磁性の鋼またはステンレス鋼を含みうる。適切なサセプタはアルミニウムであってよく、またはアルミニウムを含んでよい。好ましいサセプタは、４００シリーズのステンレス鋼、例えばグレード４１０、またはグレード４２０、またはグレード４３０のステンレス鋼から形成されうる。異なる材料は、類似した値の周波数および磁界強度を有する電磁場内に位置付けられた時に、異なる量のエネルギーを分散させる。こうして、材料のタイプ、長さ、幅、および厚さなどのサセプタのパラメータはどれも、公知の電磁場内で望ましい電力分散を提供するように変化させうる。

好ましいサセプタは摂氏２５０度を超える温度に加熱されうる。適切なサセプタは、金属層、例えばセラミックコアの表面に形成される金属帯が配置された非金属コアを備えうる。

サセプタは、そのサセプタを封入する保護用外部層、例えば保護用セラミック層または保護用ガラス層を有してよい。サセプタは、サセプタのコアの上に形成される、ガラス、セラミック、または不活性金属によって形成される保護被覆を備えうる。

熱放散器は単一のサセプタを含みうる。別の方法として、熱放散器は２つ以上のサセプタを備えうる。

本発明による熱放散器は、多孔体の一方の端に貫通部材を備えてもよい。これは、熱放散器がエアロゾル発生物品と係合した時に熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生物品の端におけるシールを、熱放散器が好都合に、かつ容易に貫通することを可能にしうる。熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生物品が、壊れやすいカプセル（例えば、エアロゾル形成基体を収容する壊れやすいカプセル）を含む場合、貫通部材は、熱放散器がエアロゾル発生物品と係合した時に、熱放散器が好都合に、かつ容易に壊れやすいカプセルを貫通することを可能にしうる。

貫通部材の下流端は、その下流端のすぐ上流の貫通部材の領域の断面積より小さい断面積を有することが好ましい。特に好ましい実施形態では、貫通部材の断面積は、その下流端で先細りになる先端に向かって狭くなる。

貫通部材は多孔体によって形成されてもよい。別の方法として、貫通部材は、多孔体の下流端に取り付けられる個々の構成要素であってもよい。

本発明の第二の態様によると、電気的に作動するエアロゾル発生装置で使用するための加熱式エアロゾル発生物品であって、口側の端および口側の端から上流の遠位端を有し、上述の任意の実施形態による熱放散器であって、エアロゾル発生物品の遠位端に位置する熱放散器と、熱放散器の下流のエアロゾル形成基体と、を備え、加熱式エアロゾル発生物品は、使用時に、空気が遠位端から口側の端へと加熱式エアロゾル発生物品を通じて引き出されうるように構成される、加熱式エアロゾル発生物品が提供される。

本明細書で使用される場合、「加熱式エアロゾル発生物品」という用語は、加熱された際にエアロゾルを形成しうる揮発性化合物を放出するエアロゾル発生基体を含む物品を意味する。

エアロゾル形成基体は固体のエアロゾル形成基体であってもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は固体構成要素と液体構成要素の両方を備えてもよい。エアロゾル形成基体は、たばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含むたばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、たばこ含有材料および非たばこ含有材料を含んでもよい。

エアロゾル形成基体はさらに、高密度で安定したエアロゾルの形成を促進するエアロゾル形成体を備えてもよい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。

エアロゾル形成基体は固体エアロゾル形成基体を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含むたばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。

エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。本明細書で使用される「エアロゾル形成体」という用語は、使用時にエアロゾルの形成を促進する任意の適切な公知の化合物または化合物の混合物を記述するために使用される。適切なエアロゾル形成体は、エアロゾル発生物品の作動温度で熱分解に対して実質的に耐性があることが好ましい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。適切なエアロゾル形成体は、多価アルコール（プロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノ−、ジ−またはトリアセテートなど）、およびモノ−、ジ−またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）を含むが、これらに限定されない。好ましいエアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（例えばプロピレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよび最も好ましくはグリセリン）である。エアロゾル形成基体は、単一のエアロゾル形成体を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は、二つ以上のエアロゾル形成体の組み合わせを含んでもよい。エアロゾル形成基体のエアロゾル形成体の含有量は、乾燥重量基準で５％を超えてもよい。エアロゾル形成基体のエアロゾル形成体の含有量は、乾燥重量基準でおよそ５％〜およそ３０％であってもよい。エアロゾル形成基体のエアロゾル形成体の含有量は、乾燥重量基準でおよそ２０％であってもよい。

エアロゾル形成基体は液体エアロゾル形成基体を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体はニコチン溶液を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は、加熱に伴い液体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含む、たばこ含有材料を含むことが好ましい。液体エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体は水、溶媒、エタノール、植物エキス、および天然の風味または人工の風味を含んでもよい。液体エアロゾル形成基体はエアロゾル形成体をさらに含むことが好ましい。

本明細書で使用される場合、「液体エアロゾル形成基体」という用語は、固体の形態ではなく液状である、エアロゾル形成基体を意味する。液体エアロゾル形成基体は、液体保持媒体によって少なくとも部分的に吸収されうる。液体エアロゾル形成基体は、ゲルの形態のエアロゾル形成基体を含む。

いくつかの実施形態では、エアロゾル発生物品は、液体エアロゾル形成基体と、液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体と、を備える。

本明細書で使用される場合、「液体保持媒体」という用語は、液体エアロゾル形成基体を放出可能に保持することが可能な構成要素を意味する。液体保持媒体は、気化によって液体エアロゾル形成基体の放出が許容される間に、液体エアロゾル形成基体と接触されると考えられる、液体エアロゾル形成基体を吸収する、または別のやり方では、それを保持する、多孔性または繊維性材料であってもよい、またはそれを含んでもよい。

液体保持媒体は、例えば、吸収性ポリマー材料などの、吸収材料を含むことが好ましい。適切な液体保持材料の実施例は、連続気泡発泡体などの、繊維状ポリマーおよび多孔性ポリマーを含む。液体保持媒体は、繊維状セルロースアセテートまたは繊維状セルロースポリマーを含んでもよい。液体保持媒体は、多孔性ポリプロピレン材料を含みうる。液体の保持を可能にする適切な材料は、当業者には公知であろう。

液体保持媒体は、加熱式エアロゾル発生物品を通じる気流経路内に位置する、またはエアロゾル発生物品を通じる気流経路の少なくとも一部分を画定するのうちのいずれかである。液体保持媒体を通じて画定される１つ以上の穴は、物品の遠位端と物品の口側の端との間に、加熱式エアロゾル発生物品を通じる気流経路の一部分を画定することが好ましい。

液体保持媒体は、中央内腔を有する管の形態であってもよい。管の壁は、その際、適切な液体保持材料から形成される、またはそれを含む。

液体エアロゾル形成基体は、使用前に即時に液体保持媒体内に組み込まれる。例えば、１回分の量の液体エアロゾル形成基体が、使用前に即時に液体保持媒体内に注入されうる。

本発明による物品は、壊れやすいカプセル内に含まれた液体エアロゾル形成基体を備えうる。壊れやすいカプセルは、物品の遠位端と中点との間に位置しうる。

本明細書で使用される場合、「壊れやすいカプセル」という用語は、液体エアロゾル形成基体を収容し、また破壊された時または破裂された時に液体エアロゾル形成基体を放出することができる、カプセルを意味する。壊れやすいカプセルは、ユーザーによって容易に破壊されてその液体エアロゾル形成基体内容物を放出する、壊れやすい材料から形成されうる、またはそれを含みうる。例えば、カプセルは、指圧などの外力によって、または貫通または破壊要素と接触することによって、破壊されうる。

壊れやすいカプセルは、２ｍｍ〜８ｍｍ、例えば４ｍｍ〜６ｍｍの最大寸法を有する、例えば、球形または卵形などの球状体であることが好ましい。壊れやすいカプセルは、２０〜３００マイクロリットル、例えば３０〜２００マイクロリットルの容積を含みうる。こうした範囲は、１０〜１５０回のエアロゾルの吸入をユーザーに提供しうる。

壊れやすいカプセルは、壊れやすいシェルを有してもよく、または外力を受けた時の破壊を容易にするような形状であってもよい。壊れやすいカプセルは、外力の印加によって破壊されるように構成されうる。例えば、壊れやすいカプセルは、特定の定められた外力で破壊され、それにより、液体エアロゾル形成基体を放出するように構成されうる。壊れやすいカプセルは、そのシェルのもろいまたは壊れやすい部分を有し、それにより、破壊が容易になるように構成されうる。壊れやすいカプセルは、カプセルを破壊して液体エアロゾル形成基体を放出するための貫通要素と係合するように配置されうる。壊れやすいカプセルは、約０．５〜２．５重量キログラム（ｋｇｆ）、例えば、１．０〜２．０ｋｇｆの破裂強度を有することが好ましい。

壊れやすいカプセルのシェルは、例えば、ゼラチン系材料などの適切なポリマー材料を含みうる。カプセルのシェルは、セルロース系材料またはデンプン材料を含みうる。

液体エアロゾル形成基体は、壊れやすいカプセル内に放出可能に収容され、物品は、壊れやすいカプセルからのその放出後に、物品内に液体エアロゾル形成基体を保持するための壊れやすいカプセルの近位に位置する、液体保持媒体をさらに備えることが好ましい。

液体保持媒体は、壊れやすいカプセル内に収容される液体の総容積の１０５％〜１１０％を吸収可能であることが好ましい。このことは、壊れやすいカプセルが破壊されて、その内容物を放出した後の物品からの液体エアロゾル形成基体の漏れを防ぐのに役立つ。液体保持媒体は、壊れやすいカプセルからの液体エアロゾル形成基体の放出後に９０％〜９５％浸されることが好ましい。

壊れやすいカプセルは、物品内の液体保持媒体に隣接して位置してもよく、そのため壊れやすいカプセルから放出された液体エアロゾル形成基体は、液体保持媒体と接触し、液体保持媒体によって保持されうる。壊れやすいカプセルは、液体保持媒体内に位置しうる。例えば、液体保持媒体は、内腔を有する管の形態であってもよく、液体エアロゾル形成基体を収容する壊れやすいカプセルは、管の内腔内に位置しうる。

エアロゾル形成基体が固体エアロゾル形成基体である場合、固体エアロゾル形成基体は、熱放散器のすぐ下流にありうる。例えば、固体エアロゾル形成基体は熱放散器に当接してもよい。その他の実施形態において、固体エアロゾル形成基体は、熱放散器から長手方向に間隔をおいて配置されてもよい。

一定の好ましい実施形態では、エアロゾル形成基体は、液体エアロゾル形成基体であり、物品は、液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体をさらに備える。そのような実施形態では、液体保持媒体は、熱放散器のすぐ下流にありうる。例えば、液体保持媒体は熱放散器に当接しうる。その他の実施形態において、液体保持媒体は、熱放散器から長手方向に間隔をおいて配置されてもよい。

この構成により、熱放散器と液体保持媒体または固体エアロゾル形成基体との間の伝導性熱伝達は低減されうる。これは、他の点では、伝導加熱によって引き起こされうる液体保持媒体またはエアロゾル形成基体における局所的な高温領域または「ホットスポット」の発生をさらに低減させる、または防ぎうる。

本発明によるエアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体のすぐ下流に位置しうる、支持要素をさらに備えてもよく、または物品は、液体保持媒体のすぐ下流の液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体を備える。支持要素は、エアロゾル形成基体または液体保持媒体に当接しうる。

支持要素は任意の適切な材料または材料の組み合わせから形成されてもよい。例えば、支持要素は、酢酸セルロース、ボール紙、捲縮した紙（捲縮した耐熱紙または捲縮した硫酸紙など）、および高分子材料（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）など）から成る群から選択される一つ以上の材料から形成されてもよい。好ましい実施形態において、支持要素は酢酸セルロースから形成される。支持要素は中空の管状要素を含んでもよい。例えば、支持要素は中空酢酸セルローストウ管を含む。支持要素はエアロゾル発生物品の外径とほぼ等しい外径を有することが好ましい。

支持要素は、およそ５ミリメートル〜およそ１２ミリメートルの間、例えばおよそ５ミリメートル〜およそ１０ミリメートルの間またはおよそ６ミリメートル〜およそ８ミリメートル間の外径を有してもよい。例えば、支持要素は、７．２ミリメートル＋／−１０％の外径を持ちうる。

支持要素は、およそ５ミリメートル〜およそ１５ｍｍの間の長さを有してもよい。好ましい実施形態において、支持要素は、およそ８ミリメートルの長さを有する。

エアロゾル冷却要素はエアロゾル形成基体の下流に位置することができるが、例えばエアロゾル冷却要素は支持要素のすぐ下流に位置することも、また支持要素と当接することもできる。エアロゾル冷却要素は、エアロゾル形成基体のすぐ下流に位置してもよく、またはここにおいて、物品は、液体保持媒体のすぐ下流の液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体を備える。例えば、エアロゾル冷却要素は、エアロゾル形成基体または液体保持媒体に当接しうる。

エアロゾル冷却要素は、ミリメートル長さあたりおよそ３００〜１０００平方ミリメートルの間の総表面積を有してもよい。好ましい実施形態において、エアロゾル冷却要素は、ミリメートル長さあたりおよそ５００平方ミリメートルの総表面積を有する。

エアロゾル冷却要素は低引き出し抵抗を有するのが好ましい。すなわち、エアロゾル冷却要素は、エアロゾル発生物品を介して空気の通過に低抵抗性を提供することが好ましい。エアロゾル冷却要素はエアロゾル発生物品の引き出し抵抗に実質的に影響を及ぼさないことが好ましい。

エアロゾル冷却要素は複数の長手方向に延在する経路を含んでもよい。複数の長手方向に延在する経路は、捲縮、ひだ付け、ギャザー付け、折り畳みのうち１つ以上の加工がなされて経路を形成するシート材料によって画定されうる。複数の長手方向に延在する経路は、捲縮、ひだ付け、ギャザー付け、折り畳みのうち１つ以上の加工がなされて複数の経路を形成する単一のシートによって定義され得る。別の方法として、複数の長手方向に延在する経路は、捲縮、ひだ付け、ギャザー付け、折り畳みのうち１つ以上の加工がなされて複数の経路を形成する複数のシートによって定義され得る。

いくつかの実施形態において、エアロゾル冷却要素は、金属箔、重合体材料および実質的に非多孔性の紙またはボール紙から成る群より選択される材料シートの集合体を含んでもよい。いくつかの実施形態において、エアロゾル冷却要素は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、酢酸セルロース（ＣＡ）およびアルミ箔から成る群より選択される材料シートの集合体を含んでもよい。

好ましい実施形態において、エアロゾル冷却要素は、生物分解性の材料シートの集合体を含む。例えば、非空隙性の紙のシートの集合体またはポリ乳酸またはＭａｔｅｒ−Ｂｉ（登録商標）の等級（デンプンベースのコポリエステルの市販のファミリー）などの生物分解性高分子材料シートの集合体。特に好ましい実施形態において、エアロゾル冷却要素は、ポリ乳酸のシートの集合体を含む。

エアロゾル冷却要素は、重量ミリグラムあたりおよそ１０〜１００平方ミリメートルの間の比表面積を有する材料シートの集合体から形成されてもよい。いくつかの実施形態において、エアロゾル冷却要素は、およそ３５ｍｍ²／ｍｇの比表面積を有する材料シートの集合体から形成されてもよい。

エアロゾル発生物品はエアロゾル発生物品の口側の端に位置するマウスピースを含んでもよい。マウスピースはエアロゾル冷却要素のすぐ下流に位置することも、またエアロゾル冷却要素に当接することもできる。マウスピースは、エアロゾル形成基体のすぐ下流に位置してもよく、またはここにおいて、物品は、液体保持媒体のすぐ下流の液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体を備える。そのような実施形態では、マウスピースは、エアロゾル形成基体または液体保持媒体に当接しうる。マウスピースはフィルターを含んでもよい。フィルターは、１つ以上の適切な濾過材料から形成されてもよい。多くのこのような濾過材料は当技術分野で公知である。一つの実施形態において、マウスピースは酢酸セルローストウから形成されるフィルターを含んでもよい。

マウスピースはエアロゾル発生物品の外径にほぼ等しい外径を有することが好ましい。マウスピースは、およそ５ミリメートル〜およそ１０ミリメートルの間、例えばおよそ６ミリメートル〜およそ８ミリメートルの間の外径を有してもよい。好ましい実施形態において、マウスピースは７．２ミリメートル＋／−１０％の外径を有する。

マウスピースは、およそ５ミリメートル〜およそ２０ミリメートルの間の長さを有してもよい。例えば、マウスピースは、約７ｍｍ〜約１２ｍｍの長さを有しうる。

エアロゾル形成物品の複数の要素が、例えば、ロッドの形態の外側ラッパーによって囲まれてもよい。ラッパーは、熱放散器の少なくとも下流部分を囲みうる。いくつかの実施形態では、ラッパーは、熱放散器の実質的に全長に沿って熱放散器を囲む。外側ラッパーは任意の適切な材料または材料の組み合わせから形成されてもよい。外側ラッパーは非多孔性であることが好ましい。

エアロゾル発生物品は実質的に円筒形の形状としうる。エアロゾル発生物品は実質的に細長くてもよい。エアロゾル発生物品はまた、長さと実質的に直交する長さと円周を有しうる。エアロゾル形成基体が使用時にその中に吸収されるエアロゾル形成基体または多孔性担体材料は、実質的に円筒形の形状であってもよい。エアロゾル形成基体または多孔性担体材料は実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成基体または多孔性担体材料はまた、長さと、この長さと実質的に直交する円周とを有しうる。

エアロゾル発生物品は、およそ５ミリメートル〜およそ１２ミリメートルの間、例えばおよそ６ミリメートル〜およそ８ミリメートルの間の外径を有してもよい。好ましい実施形態において、エアロゾル発生物品は７．２ミリメートル＋／−１０％の外径を有する。

エアロゾル発生物品の全長は、およそ３０ｍｍ〜およそ１００ｍｍとしうる。１つの実施形態で、エアロゾル発生物品の全長はおよそ４５ｍｍである。

エアロゾル形成基体、または適用可能である場合、液体保持媒体は、約７ｍｍ〜約１５ｍｍの長さを有しうる。１つの実施形態において、エアロゾル形成基体または液体保持媒体はおよそ１０ｍｍの長さを有してもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体または液体保持媒体の長さは、およそ１２ｍｍであってもよい。

エアロゾル発生基体または液体保持媒体は、エアロゾル発生物品の外径にほぼ等しい外径を有することが好ましい。エアロゾル形成基体または液体保持媒体の外径は、およそ５ｍｍ〜およそ１２ｍｍであってもよい。１つの実施形態において、エアロゾル形成基体または液体保持媒体は、およそ７．２ｍｍ＋／−１０％の外径を有してもよい。

使用時に、熱放散器は、摂氏２００度〜摂氏２２０度にそれを通して引き出された空気を加熱することが好ましい。空気は、エアロゾル冷却要素において約１００度に冷却されることが好ましい。

本発明の第三の態様によれば、電気的に作動するエアロゾル発生装置と、上述の任意の実施形態による、加熱式エアロゾル発生物品と、を備える加熱式エアロゾル発生システムが提供される。

本明細書で使用される場合、「エアロゾル発生装置」という用語は、エアロゾル形成基体と相互作用してエアロゾルを生成する装置に関連する。電気的に作動するエアロゾル発生装置は、電源からエアロゾル形成基体にエネルギーを供給してエアロゾルを発生させるために使用される１つ以上の構成要素を含む装置である。

エアロゾル発生装置は、発熱体を含むエアロゾル発生装置である加熱式エアロゾル発生装置として描写されうる。発熱体またはヒーターは、エアロゾルを発生させるためのエアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体を、または掃除用溶剤を形成する掃除用消耗品の溶剤放散基体を加熱するために使用される。

エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体を加熱してエアロゾルを発生させるために、電力によって動作する発熱体を備えたエアロゾル発生装置である、電気加熱式エアロゾル発生装置としうる。

エアロゾル発生システムのエアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品を受けるためのくぼみを有するハウジングと、電源からシステムの電気発熱体への電力供給を制御するよう構成されるコントローラと、を備えうる。

電気発熱体は、エアロゾル発生物品の一部、熱放散器の一部、エアロゾル発生装置の一部、またはそれらの任意の組み合わせを形成しうる。

好ましい実施形態では、電気発熱体は装置の一部を形成する。

電気発熱体は１つ以上の発熱体を含みうる。

好ましい実施形態では、電気的に作動するエアロゾル発生装置は、電気発熱体と、くぼみを有するハウジングと、を備え、ここにおいて、加熱式エアロゾル発生物品は、熱放散器が電気発熱体によって貫通されるようにくぼみに受けられる。発熱体は、熱放散器に都合良く挿入されうる、ニードル、ピン、ロッド、またはブレードの形状でありうる。

本発明のさらなる態様によれば、上述の実施形態のうちのいずれかによる熱放散器と、エアロゾル発生物品と、エアロゾル発生装置と、を備えるエアロゾル発生システムが提供される。そのような実施形態では、熱放散器およびエアロゾル発生物品は、装置のくぼみ内に独立して受けられうる、個々の構成要素である。エアロゾル発生物品はエアロゾル形成基体を含む。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の上流端に位置することが好ましい。エアロゾル形成基体は液体エアロゾル形成基体でもよい。そのような実施形態では、エアロゾル発生物品は、使用時に液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体を備えうる。液体保持媒体は、エアロゾル発生物品の上流端に位置することが好ましい。物品は、上記で説明されたようなエアロゾル形成基体の下流の支持要素、エアロゾル冷却要素、およびマウスピースのうち１つ以上を含みうる。

本発明によるエアロゾル発生システムは、電気発熱体を含む。電気発熱体は、１つ以上の外部発熱体、１つ以上の内部発熱体、または１つ以上の外部発熱体および１つ以上の内部発熱体を備えうる。本明細書で使用される場合、「外部発熱体」という用語は、熱放散器を備えるエアロゾル発生システムが組み立てられた時に、熱放散器の外部に位置付けられる発熱体を意味する。本明細書で使用される場合、「内部発熱体」という用語は、熱放散器を備えるエアロゾル発生システムが組み立てられた時に、熱放散器内に少なくとも部分的に位置付けられる発熱体を意味する。

１つ以上の外部発熱体は、くぼみの内側表面の周囲に配置される外部発熱体のアレイを含みうる。ある特定の実施例では、外部発熱体は、くぼみの長手方向に沿って延在する。この構成により、発熱体は、熱放散器および物品がくぼみに挿入され、またそのくぼみから取り出される方向と同一方向に沿って延在しうる。これは、発熱体がくぼみの長さと整列されない装置と比較して、発熱体と熱放散器との間の干渉を低減させうる。一部の実施形態では、外部発熱体は、くぼみの長さ方向に沿って延在し、かつ周囲方向に間隙を介している。発熱体が１つ以上の内部発熱体を含む場合、１つ以上の内部発熱体は、任意の適切な数の発熱体を含みうる。例えば、発熱体は、単一の内部発熱体を備える場合がある。単一の内部発熱体は、くぼみの長手方向に沿って延在してもよい。

電気発熱体は、電気抵抗性材料を含みうる。適切な電気抵抗性の材料としては、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できた複合材料が挙げられるが、これに限定されない。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、ドープシリコン炭化物が挙げられる。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。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−、コバルト−、クロミウム−、アルミニウム−チタン−ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオビウム−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、スズ−、ガリウム−、マンガン−、および鉄を含有する合金、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、および鉄−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（１９９９ Ｂｒｏａｄｗａｙ Ｓｕｉｔｅ ４３００， Ｄｅｎｖｅｒ Ｃｏｌｏｒａｄｏ）の登録商標である。複合材料では、電気抵抗性の材料は、必要とされるエネルギー伝達の動態学および外部の物理化学的性質に応じて、随意に断熱材料に埋め込み、封入、または断熱材料で被覆されてもよく、もしくはその逆であってもよい。発熱体は、２層の不活性材料の間で絶縁された、金属製でエッチング加工が施された箔を含んでもよい。その場合、不活性材料はＫａｐｔｏｎ（登録商標）、全層ポリイミドまたはマイカ箔を含んでもよい。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は、Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（１００７ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８９８，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）の登録商標である。

電気発熱体が熱放散器の多孔体と熱的接触するサセプタを備える場合、エアロゾル発生装置は、くぼみ内に変動電磁場を発生させるように配置されるインダクタを備えることが好ましい。電源は、インダクタに接続される。インダクタは変動電磁場を発生させる１つ以上のコイルを備えうる。コイル（単一または複数）はくぼみを囲みうる。

装置は１〜３０ＭＨｚの、例えば２〜１０ＭＨｚ、例えば５〜７ＭＨｚの変動電磁場を発生させる能力があることが好ましい。装置は、１〜５ｋＡ／ｍの、例えば２〜３ｋＡ／ｍ、例えば約２．５ｋＡ／ｍの磁界強度（Ｈ場）を持つ変動電磁場を発生させる能力があることが好ましい。

エアロゾル発生装置は、ユーザーが単一の手の指の間に持ちやすい、携帯用またはハンドヘルドのエアロゾル発生装置であることが好ましい。

エアロゾル発生装置は形状において実質的に円柱状でもよい。

エアロゾル発生装置は、およそ７０ミリメートル〜およそ１２０ミリメートルの間の長さを有してもよい。

装置は、電気発熱体に電力を供給するための電源を備えうる。電力供給源は、任意の適切な電力供給源、例えば電池などの直流電圧供与源でもよい。一実施形態において、電源はリチウムイオン電池である。別の方法として、電源は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウムベースの電池、例えばリチウムコバルト、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、もしくはリチウムポリマー電池であってもよい。

コントローラは、単純なスイッチでもよい。別の方法として、コントローラは電気回路でもよく、１つ以上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含んでもよい。

用語「上流」および「下流」は本明細書で使用される時、空気がそれらの使用の間、システムを通して引き出される方向に関して熱放散器、エアロゾル発生物品、またはエアロゾル発生装置の要素または要素の部分の相対位置を記述するために使用される。

「長手方向」という用語は、本明細書で使用される時、熱放散器、エアロゾル発生物品またはエアロゾル発生装置の上流端と下流端との間の方向を記述するために使用され、「横断方向」という用語は、長手方向と直角を成す方向を記述するために使用される。

本明細書に使用される「直径」という用語は、熱放散器、エアロゾル発生物品またはエアロゾル発生装置の横断方向での最大寸法を説明するために使用される。本明細書に使用される場合、「長さ」という用語は、長手方向の最大寸法を記述するために使用される。

本明細書で使用される場合、「取り外し可能に結合される」という用語は、熱放散器および装置などのシステムの２つ以上の構成要素、または物品および装置のいずれも著しく損傷することなく、それらが互いに結合および分離できることを意味するように使用される。例えば、物品は、エアロゾル形成基体が消費された時に、装置から取り外されうる。熱放散器は使い捨て可能であってもよい。熱放散器は再使用可能であってもよい。

１つ以上の態様に関して説明した特徴は、本発明の他の態様に等しく適用されてもよい。特に、第一の態様の熱放散器に関連して説明した特徴は、第二の態様の物品または第三の態様のシステムに同様に適用されてもよく、その逆もまた可である。
添付図面を参照しながら、例証としてのみ、本発明をさらに説明する。

図１は、電気的に作動するエアロゾル発生装置およびエアロゾル発生物品で使用するための本発明の第一の実施形態による熱放散器の概略的な長手方向断面を示す。 図２は、図１の熱放散器と併用するためのエアロゾル発生物品の概略的な長手方向断面を示す。 図３は、本発明の一実施形態によるエアロゾル発生システムの概略図を示し、そのシステムは、図１の熱放散器および図２のエアロゾル発生物品を備える。 図４は、本発明によるエアロゾル発生物品の概略的な長手方向断面を示す。

図１は、本発明の第一の実施形態による熱放散器１００を示す。熱放散器１００は、セラミック発泡体などの熱貯蔵材料の円柱状のプラグの形態の多孔体１１０を含む。多孔体１１０は、上流または遠位端１２０と、上流端１２０に対向する下流または近位端１３０と、を有する。溝穴１４０の形態のくぼみは、多孔体１１０の上流端１２０に形成され、図３に関連して以下に説明されるようなブレード型の発熱体を受けるように配置される。多孔体１１０の空孔は、相互接続されて、その上流端１２０からその下流端１３０へと多孔体１１０を通じて延在する複数の気流通路を形成する。

図２は、図１の熱放散器１００と併用するためのエアロゾル発生物品２００を図示する。エアロゾル発生物品２００は、同軸配列に配置される３つの要素である、管状の液体保持媒体２１０、エアロゾル冷却要素２２０、およびマウスピース２３０を備える。これら３つの要素のそれぞれは実質的に円筒形の要素であり、それぞれが実質的に同一の直径を持つ。これらの３つの要素は連続して配置され、非多孔性外側ラッパー２４０によって取り囲まれ、円柱状のロッドを形成する。

エアロゾル発生物品２００は、遠位または上流端２５０と、ユーザーが使用時に自身の口内に挿入する、上流端２５０に対向する近位または口側の端２６０と、を有する。組み立てられたエアロゾル発生物品２００の合計長さは約３３ｍｍ〜約４５ｍｍで直径は約７．２ｍｍである。

液体保持媒体２１０は、エアロゾル発生物品２００の最遠位端または上流端２５０に位置する。図２に示す実施形態では、物品２００は、液体保持媒体２１０の内腔２１４内に位置する、壊れやすいカプセル２１２を含む。壊れやすいカプセル２１２は、液体エアロゾル形成基体２１６を収容する。

管状の液体保持媒体２１０は、８ｍｍの長さを有し、繊維状セルロースアセテート材料から形成される。液体保持媒体は、３５マイクロリットルの液体を吸収するための容量を有する。管状の液体保持媒体２１０の内腔２１４は、液体保持媒体２１０を通じる空気流路を提供し、壊れやすいカプセル２１２を置くようにも機能する。液体保持媒体の材料は、任意のその他の適切な繊維質または多孔性材料でありうる。

壊れやすいカプセル２１２は、楕円形球状体のように成形され、内腔２１４の軸と整列される楕円形の長寸法を有する。カプセルの楕円形球状体の形状は、それが円球の形状である場合よりも破壊が容易であることを意味しうるが、カプセルのその他の形状が用いられてもよい。カプセル２１２は、液体エアロゾル形成基体を囲むゼラチン系ポリマー材料を含む、外側シェルを有する。

液体エアロゾル形成基体２１６は、プロピレングリコール、ニコチン抽出物および２０重量％の水を含む。広範囲に有効な風味剤が、随意的に加えられてもよい。広範囲に有効なエアロゾル形成体が、別の方法として、または追加的にプロピレングリコールとして用いられてもよい。カプセルの長さは、約４ｍｍであり、カプセルは、約３３マイクロリットルの量の液体エアロゾル形成基体を収容する。

エアロゾル冷却要素２２０は、液体保持媒体２１０のすぐ下流に位置し、それに当接する。使用時、エアロゾル形成基体２１６から放出される揮発性物質は、エアロゾル発生物品２００の口側の端２６０に向かって、エアロゾル冷却要素２２０に沿って通過する。揮発性物質は、エアロゾル冷却要素２２０内で冷却してユーザーによって吸入されるエアロゾルを形成してもよい。図２に図示した実施形態において、エアロゾル冷却要素２２０は、ラッパー２２４によって取り囲まれたポリ乳酸の捲縮したシートの集合体２２２を含む。ポリ乳酸の捲縮したシートの集合体２２２は、エアロゾル冷却要素２２０の長さに沿って延在する複数の長手方向流路を画定する。

マウスピース２３０はエアロゾル冷却要素２２０のすぐ下流に位置し、それに当接する。図２に示す実施形態で、マウスピース２３０は低濾過効率の従来の酢酸セルローストウフィルター２３２を含む。

エアロゾル発生物品２００を組み立てるために、上記の３つの円柱状要素は外側ラッパー２４０内で整列させられ、密接に包まれる。図２に図示した実施形態において、外側ラッパー２４０は、非多孔性シート材料から形成される。その他の実施例では、外側ラッパーは、紙巻たばこ用紙などの多孔性材料を含みうる。

図３は、本発明の実施形態によるエアロゾル発生システムを示す。エアロゾル発生システムは、熱放散器１００、エアロゾル発生物品２００、およびエアロゾル発生装置３００を備える。

エアロゾル発生装置は、熱放散器１００およびエアロゾル発生物品２００を受けるためのくぼみ３２０を画定するハウジング３１０を含む。装置３００は、ベース部３３２と、ヒーターブレード３３４の一部分が、図３に示すように、熱放散器１００がくぼみ３２０に受けられた時に多孔体１１０の溝穴１４０内に延在するように熱放散器１００を貫通する、ヒーターブレード３３４の形態の発熱体と、を備えるヒーター３３０をさらに含む。ヒーターブレード３３４は、熱放散器１００を抵抗加熱するための抵抗加熱帯３３６を備える。コントローラ３４０は、電池３５０からヒーターブレード３３４の抵抗加熱帯３３６への電流の供給を含めた、装置３００の動作を制御する。

図３に示す実施例では、壊れやすいカプセルは、装置３００のくぼみ３２０内への物品２００の挿入の前に破壊される。したがって、液体エアロゾル形成基体は、液体保持媒体２１０内に吸収されているものとして示される。その他の実施例において、壊れやすいカプセルは、装置３００のくぼみ３２０内へのエアロゾル発生物品２００の挿入の前または挿入の間に破壊されうる。例えば、熱放散器１００は、その下流端に貫通部材を有してもよく、その貫通部材は、くぼみ３２０内へのエアロゾル発生物品２００の挿入の間に、壊れやすいカプセルと係合し破壊するように配置される。

使用時に、コントローラ３４０は、電池３５０から抵抗加熱帯３３６へ電流を供給して、ヒーターブレード３３４を加熱する。熱エネルギーはその後、熱放散器１００の多孔体１１０により吸収され、その中に貯蔵される。空気は、空気吸込み口（図示せず）を通って装置３００内に引き出され、次に熱放散器１００を通って、熱放散器１００の遠位端１２０からエアロゾル発生物品２００の口側の端２６０へとユーザーによってエアロゾル発生物品２００に沿って引き出される。空気が多孔体１１０を通じて引き出されるので、空気は、エアロゾル発生物品２００の液体保持媒体２１０を通り抜けて液体保持媒体２１０内の液体エアロゾル形成基体を加熱する前に、多孔体１１０に貯蔵された熱によって加熱される。空気は、熱放散器によって摂氏２００〜２２０度に加熱されることが好ましい。空気はその後、エアロゾル冷却要素を通って引き出されることに従って、約１００度に冷却されることが好ましい。

加熱サイクルの間、エアロゾル発生基体内の少なくともいくらかの１つ以上の揮発性化合物が蒸発する。気化されたエアロゾル形成基体は、液体保持媒体２１０を通じる空気の流れに混入され、エアロゾル冷却要素２２０およびマウスピース部分２３０内で凝縮され、それにより、その口側の端２６０でエアロゾル発生物品２００から抜け出る吸入可能なエアロゾルを形成する。

図４は、本発明によるエアロゾル発生物品４００を示す。エアロゾル発生物品４００は、図２のエアロゾル発生物品２００と類似した構造を有しており、同一の特徴が存在する場合、同様な参照番号が使用されている。図２のエアロゾル発生物品２００と同様に、エアロゾル発生物品４００は、液体保持媒体４１０と、エアロゾル冷却要素４２０と、マウスピース４３０と、を備え、それらは同軸に配置され、また非多孔性外側ラッパー４４０によって囲まれ、それにより、円柱状のロッドを形成する。しかし、図２の発生物品２００と異なり、エアロゾル発生物品４００において、熱放散器１００は、エアロゾル発生物品４００の上流端４５０に位置し、さらに熱放散器１００がエアロゾル発生物品４００の一部分を形成するように、外側ラッパー４４０によって囲まれる。図４に示すように、間隔４０５は、熱放散器１００の下流端と液体保持媒体４１０の上流端との間に提供され、それにより、液体保持媒体４１０が熱放散器１００からの伝導によって加熱されうる範囲を最小にする。

熱放散器１００がエアロゾル発生物品４００の一部分を形成するので、熱放散器１００は、図１〜図３に示した実施形態の場合のような２つの別個の構成要素としてではなくエアロゾル発生物品４００の装置のその他の部分の１つとして、装置に取り外し可能に結合される。エアロゾル発生物品４００の使用は、他の点では、図３に関連して上述したものと同様である。

上記の特定の実施形態および実施例は本発明を図示するが、本発明を限定するものではない。当然のことながら、他の本発明の実施形態を作成してもよく、また本明細書で記述した具体的な実施形態および実施例は網羅的なものでない。

例えば、図１〜図４に示した実施例は、エアロゾル物品１００および４００が１つの壊れやすいカプセルを含むことを図示するが、その他の実施例では、２つ以上の壊れやすいカプセルが提供されてもよい。別の方法として、物品は、固体エアロゾル形成基体を含みうる。

さらに、図１〜図４に示した実施例は、熱放散器内に延在するように配置される１つの加熱ブレードとしての発熱体を図示するが、発熱体は、くぼみの周囲に延在する１つ以上の発熱体として提供されてもよい。追加的に、または別の方法として、発熱体は、熱放散器内に位置するサセプタを備えうる。例えば、ブレード型のサセプタは、多孔体と接触し、熱放散器内に位置しうる。サセプタの一端または両端は熱放散器への挿入を容易にするように鋭くするかまたは尖らせてもよい。

Claims (15)

1. 電気的に作動するエアロゾル発生装置で使用するための熱放散器であって、前記エアロゾル発生装置に取り外し可能に結合可能であるように構成され、電気発熱体からの熱を吸収するための不燃性の多孔体を備え、前記多孔体が、使用時に前記多孔体を通じて引き出される空気が、前記多孔体により吸収され、その中に貯蔵された前記熱によって加熱されるように、熱貯蔵材料から形成される、熱放散器。
2. 前記多孔体が、少なくとも２０：１、好ましくは少なくとも１００：１、より好ましくは少なくとも５００：１の表面積対体積比を有する、請求項１に記載の熱放散器。
3. 前記多孔体が、摂氏２５度において、少なくとも０．５Ｊ／ｇ．Ｋ、好ましくは少なくとも０．７Ｊ／ｇ．Ｋ、より好ましくは少なくとも０．８Ｊ／ｇ．Ｋの比熱容量を有する材料から形成される、請求項１または２に記載の熱放散器。
4. 前記多孔体が、ガラスファイバー、ガラスマット、セラミック、シリカ、アルミナ、カーボンおよびミネラル、またはそれらの任意の組み合わせを含む群より選択される材料から形成される、請求項１〜３のいずれかに記載の熱放散器。
5. 前記多孔体が、前記熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に、前記エアロゾル発生装置の部分を形成する電気発熱体によって貫通されるように構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の熱放散器。
6. 前記多孔体が、前記熱放散器が前記エアロゾル発生装置に結合された時に、前記電気発熱体を受けるためのくぼみまたは穴を画定する、請求項５に記載の熱放散器。
7. 前記多孔体が剛直である、請求項６に記載の熱放散器。
8. 前記多孔体が、前記熱放散器が前記エアロゾル発生装置に結合された時に、前記発熱体によって貫通可能である、請求項５または６に記載の熱放散器。
9. 前記多孔体に結合される電気発熱体をさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の熱放散器。
10. 前記電気発熱体が、前記多孔体に組み込まれたサセプタを備える、請求項９に記載の熱放散器。
11. 前記多孔体の一方の端に貫通部材をさらに備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の熱放散器。
12. 電気的に作動するエアロゾル発生装置で使用するための加熱式エアロゾル発生物品であって、前記エアロゾル発生物品が、口側の端および前記口側の端から上流にある遠位端を有し、前記物品が、
    請求項１〜１１のいずれかに記載の熱放散器であって、前記エアロゾル発生物品の前記遠位端に位置する、熱放散器と、
    前記熱放散器の下流にあるエアロゾル形成基体と、を備え、
    前記加熱式エアロゾル発生物品が、使用時に空気が、前記遠位端から前記口側の端へと前記加熱式エアロゾル発生物品を通じて引き出されうるように構成される、加熱式エアロゾル発生物品。
13. 前記エアロゾル形成基体が、液体エアロゾル形成基体であり、前記物品が、前記液体エアロゾル形成基体を保持するための液体保持媒体をさらに備え、前記熱放散器および前記液体保持媒体が、前記加熱式エアロゾル発生物品の長手方向に間隔をおいて配置される、請求項１２に記載の加熱式エアロゾル発生物品。
14. 電気的に作動するエアロゾル発生装置と、請求項１２または１３に記載の加熱式エアロゾル発生物品と、を備える、加熱式エアロゾル発生システム。
15. 前記電気的に作動するエアロゾル発生装置が、電気発熱体と、くぼみを有するハウジングと、を備え、前記加熱式エアロゾル発生物品が、前記熱放散器が前記電気発熱体によって貫通されるように前記くぼみに受けられる、請求項１４に記載の加熱式エアロゾル発生システム。

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