JP2020114220A - 吸入器用の加熱システム及び加熱方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器の、加熱対象物質、特にリキッドまたはゲルからエアロゾル及び／または蒸気を生成するための加熱システムを提供する。【解決手段】加熱システム３は、供給リザーバ４から加熱対象物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を予熱するための少なくとも１つの第１発熱体１４が設けられた第１加熱領域５と、第１加熱領域５から予熱された物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を加熱するための少なくとも１つの第２発熱体１９が設けられた第２加熱領域１６を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電子タバコ（ｅ−ｃｉｇａｒｅｔｔｅ）、パーソナルヴェポライザ、電子蒸気供給システムなどの吸入器に関する。より詳細には、本発明は、このような吸入器用の加熱システム、及びこのような装置において加熱対象物質からエアロゾル及び／または蒸気を生成するための加熱方法に関する。
上記のような吸入器、つまり、電子タバコ、パーソナルヴェポライザ、電子蒸気供給システムは、紙巻たばこ、シガリロ、葉巻などの伝統的な喫煙物品の代わりとして提案されている。一般的に、これらの吸入器は、リキッド溶液またはゲルを加熱して、ユーザが吸入するエアロゾル及び／または蒸気を生じさせるまたは生成するように設計されている。このリキッドは、通常、プロピレングリコール（ＰＧ）及び／または植物性グリセリン（ＶＧ）の溶液であり、一般的に風味材料または１つ以上の濃縮香料を含んでいる。
これらの吸入器の需要が増加するとともに市場も成長しているが、依然として、より効率的で改良された製品の提供を目的として、これらの装置の性能を発展させる努力が求められている。例えば、これらの努力は、エアロゾル及び／または蒸気の生成の改良やエアロゾル及び／または蒸気の供給の改良、さらに、エネルギー消費の改良、即ち、装置のバッテリ寿命の向上のためのエアロゾル及び／または蒸気の生成におけるより効率的なエネルギーの使用に向けられている。
上記を鑑みて、本発明は、改良された吸入器、より詳細には、吸入器において物質からエアロゾル及び／または蒸気を生成するための改良された加熱システム及び加熱方法の提供を目的とする。
本発明に従い、請求項１に記載の特徴を有する加熱システム及び請求項１２に記載の方法が提供される。本発明の有利な及び／または好ましい特徴は従属請求項に記載される。
したがって、一態様に従い、本発明は、電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器の、加熱対象物質、特にリキッドまたはゲルからエアロゾル及び／または蒸気を生成するための加熱システムであって、
加熱対象物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を予熱するための少なくとも１つの第１発熱体が設けられた第１加熱領域と、
第１加熱領域から予熱された物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を加熱するための少なくとも１つの第２発熱体が設けられた第２加熱領域を備えた加熱システムを提供する。
このようにして、本発明は、基本的には吸入器用の二段階加熱システムを提供する。物質（例えばリキッドまたはゲル）の初期加熱または「予熱」は、第１加熱領域で行われる。ここでは、物質は、加圧を受け、場合によっては沸騰までして部分的に気化することができ、そして一般的には熱膨張することになる。この熱膨張は、第１加熱領域において局部的な圧力上昇を生じさせることができ、これにより、加圧物質が第２加熱領域へ押し出されるまたは追いやられる。このような場合、物質は、加熱対象であるリキッド溶液またはゲルのエアロゾル、液滴及び／または懸濁液、並びに／あるいはその蒸気からなることができる。かくして、第２加熱領域では、物質の完全気化の実施に必要な加熱度合いを迅速かつ効率的に達成することが可能である。第１及び第２加熱領域は、一般的に、物理的に異なりかつ互いに分離した領域または空間から構成または形成される。それでも、第１及び第２加熱領域は、通常、互いに流体連通するように設計される。
本発明の好ましい実施形態では、第１加熱領域は少なくとも１つの第１加熱キャビティから構成される。かくして、この少なくとも１つの第１加熱キャビティは、加熱対象物質を、例えば供給リザーバから受け取るように構成される。特に好ましい実施形態では、第１加熱領域は単一のキャビティから構成され、該第１加熱キャビティ内に少なくとも１つの第１発熱体を設けるまたは配置することができる。同様に、第２加熱領域は、第１加熱領域から予熱された物質を受け取るように構成された少なくとも１つの第２加熱キャビティから構成される。一実施形態では、第２加熱領域は複数の第２加熱キャビティから構成され、各第２加熱キャビティ内に第２発熱体を設けるまたは配置することができる。
かくして、本発明の好ましい実施形態では、電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器の、加熱対象物質、特にリキッドまたはゲルからエアロゾル及び／または蒸気を生成するための加熱システムであって、
物質供給部から加熱対象物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を予熱するための少なくとも１つの第１発熱体が設けられた少なくとも１つの第１加熱キャビティと、
第１加熱キャビティから予熱された物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を加熱するための少なくとも１つの第２発熱体が設けられた少なくとも１つの第２加熱キャビティを備えた加熱システムが提供される。
好ましい実施形態では、第２加熱領域は、好ましくは１つ以上の溝または流路を介して、第１加熱領域と流体連通している。第２加熱領域が多数の第２加熱キャビティから構成される場合、第１加熱領域との流体連通は、複数の溝または流路、即ち、１つの第２加熱キャビティにつき少なくとも１つの溝または流路を介することができる。したがって、予熱された物質は、予熱後、第１加熱領域から第２加熱領域に移動することが可能である。即ち、予熱された物質は、第１加熱領域において沸騰または気化を開始し、１つ以上の溝または流路に沿って（例えば、蒸気、熱膨張液体または離散液滴として）膨張し、第２加熱領域またはキャビティに進入することができる。
好ましい実施形態では、加熱システムは本体部材または支持体を含み、この支持体の外周部またはその周囲に第１加熱領域またはキャビティを形成することができる。支持体は略円筒形であることが好ましく、第１加熱領域またはキャビティは支持体の周囲で略円環形であることが好ましい。同様にして、支持体の外周部またはその周囲に少なくとも１つの第２加熱キャビティを形成することができる。複数の第２キャビティが設けられる場合、例えば、各第２加熱キャビティは支持体の端面に向かって軸方向に延びることができる。上記のように、第１及び第２発熱体は、それぞれ第１及び第２加熱キャビティ内に配置されることが好ましい。したがって、第１及び第２発熱体は支持体上に支持することができ、該支持体は電気絶縁材料から構成されることが好ましい。第１及び第２加熱キャビティは、一般的に、小さく、正確な寸法で形成されるため、支持体も正確に加工または製造されることができる材料で形成されることが好ましい。したがって、セラミック材料は、これらの要件を両方とも満たすことができ、かつ温度耐性がよいため、支持体として好まれる。しかしながら、その他の材料、例えば、高分子プラスチック、ケイ酸塩や類似の材料も考慮できる。
特に好ましい実施形態では、第１及び第２発熱体は、それぞれジュール加熱または抵抗加熱を行うための電気抵抗エレメント、例えば、ワイヤ、リボン、ストリップ、ホイルまたは伝導性コーティングから構成することができる。このようなワイヤまたはコイルは、第１及び／または第２加熱キャビティを通って延びることができる。しかしながら、ホイルの場合は、第１または第２加熱キャビティの表面に成膜堆積物またはライニングとして設けることができる。発熱体は、ニクロム８０／２０、白銅（ＣｕＮｉ）合金、カンタル（ＦｅＣｒＡｌ）、及び珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）からなる群から選択された材料から構成されることが好ましい。第１及び／または第２発熱体は、吸入器において、バッテリなどの電気供給部により電力供給されることが好ましい。
好ましい実施形態では、各第２加熱キャビティは、加熱された物質が膨張して気化する際の該物質のためのチャンバを形成または提供する。即ち、物質（例えばリキッドまたはゲル）は、第２加熱領域においてさらに気化され、気体への相変化中に大きく体積膨張する。各第２加熱キャビティは、第２加熱領域で生じた蒸気及び／またはエアロゾルを吸入器のマウスピースへ供給するための少なくとも１つのノズルとも連通していることが好ましい。
好ましい実施形態では、加熱システムは、支持体を収容し、第１及び第２加熱領域を、加熱対象物質の供給リザーバを形成するチャンバと共に囲むハウジングを含む。プラグまたはバッフル部材により、供給リザーバを第１加熱領域から分離し、なおかつこれらの間を流体連通させるようにすることができる。
好ましい実施形態では、第１加熱領域またはキャビティは、送り機構を介して供給リザーバから加熱対象物質（例えばリキッドまたはゲル）を受け取るように構成される。この送り機構は、例えば、流体連通を介した毛細管現象及び圧力バイアスの１つ以上を含むことができる。毛細管現象は、供給リザーバから第１加熱領域またはキャビティに通じる狭い流路または通路を設けることにより作り出すことができる。これらは、例えば、プラグまたはバッフル部材中に、及び／またはハウジングの側壁中に例えばプラグまたはバッフル部材に隣接して、設けることが可能である。一方、圧力バイアスは、供給リザーバ内に格納されたリキッドまたはゲル物質に圧力を加えることにより作り出すことが可能であり、その結果、該物質はリザーバから第１加熱領域またはキャビティに向かってバイアスされる。或いは、または加えて、供給リザーバは、圧力バイアスを加えるために可撓性を有するまたは折り畳み可能であることができ、及び／または、吸引及び／または毛細管現象により、供給リザーバと第１加熱領域との間に、物質の第１加熱領域への移動を促進する圧力バイアスが作られるように通気孔を含むことができる。さらに、送り機構は、供給リザーバから第１加熱領域またはキャビティへの物質の送り速度を変えるように構成することができる。これに関して、プラグ部材またはバッフル部材は、第１加熱領域またはキャビティと流体連通させる１つ以上の流路または通路に変化を加えられるように変形可能とすることができ、これにより送り速度に影響を与える。このようにして、当該システムの送り機構は、物質の送り速度を調節するバルブ機構を含むことができる。送り速度は、ユーザの吸入プロファイルに合うまたは適合するようにユーザが設定または調整することができる。この場合、吸入器が使用されていないとき、例えば吸入器の電源を切ったときに、バルブ機構を用いて供給リザーバから第１加熱領域へのリキッドまたはゲルの移送または搬送を遮断することが可能である。
好ましい実施形態では、支持体を収容するハウジングは１つ以上の吸気口を含み、その結果、空気を引き込んで、物質が蒸気へと変化するときにこの気化した物質と混合することができる。この１つ以上の吸気口は、空気を第２加熱領域内へ向けることができる、或いは、第２加熱領域の上流及び／または下流のいずれかに設けることができる。かくして、具体的な実施形態では、ハウジングは、複数の第２加熱キャビティのそれぞれに向けてハウジングの側壁中に（例えば放射状に）延びる複数の穴を含むことができる。１つ以上の吸気口または入口孔は、当該システムが吸入器に組み込まれたときに、平衡空気流の提供、即ち、ユーザに対する所望の空気流抵抗の作成に役立てることができる。１つ以上の吸気口は、ユーザが、取り入れた空気と吸入されるエアロゾル及び／または蒸気との混合物の調節や装置の流体抵抗の変更を行うために、例えば吸気口の大きさを変更することにより、選択的に変化させるまたは調整することが可能であることが好ましい。
更なる態様に従い、本発明は、リキッドまたはゲルなどの加熱対象物質からエアロゾル及び／または蒸気を生成する吸入器、特に電子タバコまたはパーソナルヴェポライザであって、上述した実施形態のいずれかにかかる加熱システムを含む吸入器を提供する。
さらに別の態様に従い、本発明は、電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器において、物質、特にリキッドまたはゲルを加熱する方法であって、
加熱対象物質を供給リザーバから第１加熱領域に搬送すること、
第１加熱領域において物質を予熱すること、
予熱された物質を第１加熱領域から第２加熱領域に搬送すること、
第２加熱領域で物質を加熱して蒸気を生成し、一般的には該蒸気が凝結してエアロゾルを形成することを含む方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態では、第１加熱領域で加熱対象物質を予熱する工程及び／または第２加熱工程で物質を加熱する工程は、１つ以上の電気発熱体により行われる。上記のように、第１及び第２発熱体は、それぞれジュール加熱または抵抗加熱を行うためのワイヤ、リボン、ストリップ、またはホイルなどの電気抵抗エレメントから構成することができ、望ましくは、吸入器においてバッテリなどの電気供給部により電力供給される。
好ましい実施形態では、加熱対象物質を供給リザーバから第１加熱領域に搬送する工程は、上記で詳述したように、毛細管現象及び圧力バイアスの少なくとも一方を含む。さらに、予熱された物質を第１加熱領域から第２加熱領域に搬送する工程は、望ましくは、同じく上述したように、熱膨張及び／または毛細管現象を含む。
好ましい実施形態では、予熱工程及び加熱工程は、それぞれ周期的にまたは連続的に行うことができる。即ち、各加熱領域を、特定のまたは所定の作動間隔または周期で、交互にまたはパルス的に作動させるまたは電力供給することができる。例えば、５０ミリ秒の作動時間を第１加熱領域に適用し（例えば、この時間の間、第１発熱体に電力供給するまたはこれを作動させる）、続いて第２加熱領域に対して５０ミリ秒の作動時間を適用することが可能である。このように２つの加熱領域をパルス的に作動させることにより、エネルギー消費が改良される。
本発明及びその利点がより完全に理解されるよう、以下の記述において、本発明の例示的な実施形態を添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。尚、この説明において、同様の参照符号は同様の部品を示す。
本発明の実施形態にかかる吸入器における加熱システムの概略的な断面側面図である。 図１の吸入器における加熱システムの概略的な斜視図である。 本発明の実施形態にかかる加熱システムの一部の概略的な断面側面図である。 図３の加熱システムの概略的な端面図である。 本発明の別の実施形態にかかる吸入器における加熱システムの概略的な断面側面図である。 図５の本発明の実施形態にかかる加熱システムの一部の概略的な斜視図である。 図６に示した加熱システムの一部の概略的な端面図である。 図７の矢示Ｘ−Ｘ方向の概略的な部分断面図である。 図５の吸入器における加熱システムの概略的な斜視図である。
添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれるものであり、本明細書に組み込まれてその一部を構成する。これらの図面は、本発明の具体的な実施形態を図示しており、その説明と合わせて本発明の原理を説明する役割を果たす。本発明の他の実施形態及び本発明に伴う利点の多くは、以下の詳細な記述を参照して理解が深まれば容易に認識されるであろう。
実施形態をより抽象化して見やすくするため、商業的に実行可能な実施形態において有用または必要であろう一般的な及び／または十分に理解されている要素は、必ずしも描写されていないことが認識されるであろう。図面の各要素は、必ずしも相対的な縮尺で図示されていない。さらに、方法の実施形態におけるある種の動作及び／または工程について特定の発生順序で説明または描写する場合があるが、このような順序についての特殊性は実際には求められないことを当業者は理解するであろうことが認識されるであろう。本明細書で使用する用語及び表現は、明細書中で特定の意味が記載される場合を除いて、それぞれの対応する調査研究領域に関してこのような用語及び表現に与えられている通常の意味を有することも理解されるであろう。
図面の図１乃至図４を参照すると、電子タバコ（「ｅ−ｃｉｇａｒｅｔｔｅ」としても知られる）として具現化された吸入器１の一部が概略的に表されている。この吸入器１は、略円筒状スリーブの形で設けられ、本発明にかかる加熱システム３を収容するケーシング２を含む。加熱システム３は、吸入器１内のリザーバ４から供給されるリキッド溶液またはゲルＬを加熱して、ユーザが伝統的な紙巻たばこの喫煙の代わりとして吸入するエアロゾル及び／または蒸気Ｖを生成するように設計されている。これを達成するために、リキッドＬは、プロピレングリコール、植物性グリセリン、風味材料及び／または１つ以上の香料の溶液を含むことができる。
本実施形態の加熱システム３は、吸入用のエアロゾル及び／または蒸気Ｖを生成するまたは生じさせるためのリキッドＬの二行程または二段階加熱を提供する。特に、加熱システム３は、略円筒状の本体部材７の周囲の環状キャビティ６により形成される第１加熱領域５を含む。言い換えると、本体部材７と、当該加熱システム３を収容する略円筒状のハウジング９の側壁８との間に形成される環状キャビティ６は、第１加熱キャビティを形成する。この第１加熱領域５またはキャビティ６は、プラグ部材１１の外縁部または外周部とハウジング９の側壁８との間に形成された細い流路または通路１０を介して、隣接する供給リザーバ４からリキッドＬを受け取るように構成されている。特に、加熱システム３は、供給リザーバ４から第１加熱領域５または第１加熱キャビティ６にリキッドＬを供給または搬送する送り機構を有する。本例では、送り機構は、細い流路または通路１０内の毛細管現象と、可動ピストン１３に作用するバネ１２を介してリザーバ４内のリキッドＬに加えられる圧力との組み合わせから構成される。しかしながら、本発明の動作原理に影響を及ぼすことなく、毛細管現象のみまたは加圧手段のみから構成される送り機構も考慮することができる。
図１及び図２に見られるように、環状の第１加熱キャビティ６は、この場合は、ニクロム８０／２０ワイヤの形で設けられた発熱体１４を含み、該ニクロム８０／２０ワイヤは、本体部材７の周囲に延びて該本体部材７に支持され、リキッドＬが供給リザーバ４からこの第１加熱領域５に進入する際に該リキッドＬに直接接触する。吸入器１の電源を「オン」にしたときまたは作動させたときに、バッテリ１５からこの第１発熱体またはワイヤ１４に電気エネルギーが供給されて加熱され、第１加熱領域５でリキッドＬの予熱がなされる。第１加熱領域５のリキッドＬは初期加熱を受けるので、沸騰を開始するまたは少なくとも加圧状態とすることができ、その結果、熱膨張により、また、供給リザーバから第１加熱領域５または第１キャビティ６への新たなリキッドＬの流入の影響を受けて、第２加熱領域１６に移送または搬送される。かくして、リキッドＬは、本発明の加熱システム３の第２加熱領域１６に進入する際にはすでに予熱されている。
この実施形態では、第２加熱領域１６は、同じく本体部材７の外周部にこの端部に向かって形成された多数の分離したキャビティ１７から構成される。これらの第２加熱キャビティ１９は、本体部材７の周囲に間隔をあけて配置されており、その中心軸に対して略平行に延びている。このようにして、複数の第２加熱キャビティ１７が集合的に第２加熱領域１６を形成しており、各第２加熱キャビティ１７は、同じく本体部材７の外周部に形成された流路または溝１８を介して、第１加熱領域５から予熱されたリキッドＬを受け取るように構成されている。
各第２加熱キャビティ１７も、第２加熱領域に進入したリキッドＬを電気により加熱するための第２発熱体１９を含む。各第２発熱体１９は、第１発熱体１４と同様に、ニクロム８０／２０ワイヤから形成することができる。しかしながら、代替的に、これらの第２発熱体は、各第２キャビティ１７の表面上に膜として堆積させることができる、例えば珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）からなる伝導性ホイルから構成することもできる。いずれの場合も、第２発熱体１９は、予熱されたリキッドＬをさらに過熱して、その完全気化をもたらす。したがって、各第２加熱キャビティ１７は、リキッドＬの気化を通じて生成された気体が膨張して進入することができる膨張チャンバを形成する。この理由から、各第２加熱キャビティ１７は、本体部材７の端面のノズル２０で終了するまたはこれと連通することができ、ノズル２０を介して蒸気Ｖが流路２１に放出され、ユーザは、流路２１から、吸入器１のマウスピース（図示せず）を介してエアロゾル及び／または蒸気Ｖを吸入することができる。任意で、複数の微細開口部または穴を有するホイル２２を、流路２１に面する、本体部材７とハウジング９の端部領域を覆うように設けることができる。このホイル２２は、例えば、加熱システム３から放出されるエアロゾル及び蒸気Ｖのろ過膜を形成することができる。同時に、このホイル２２は、空気流抵抗を提供することもでき、これによりホイル配列を越えて圧力差が生じ、これを通して放出される気体は膨張及び気相冷却を経て吸入可能なエアロゾル液滴が形成される。
図面の図１からも明らかなように、放射状の吸気口２３を、各第２加熱キャビティ１７に向けてハウジング９の側壁８中に設け、第２加熱領域１６における空気の流入及び空気と蒸気Ｖの混合を可能にすることができる。これは、生じるエアロゾル及び／または蒸気Ｖに適切なフレーバーまたは濃度バランスを確実に与える助けとなることができる。さらに、放射状の吸気口２３を用いて、ユーザに対して所望の空気流抵抗または「吸入感」を与えるように装置を通過する空気流のバランス調節を行うことができる。また、これは、エアロゾル及び／または蒸気Ｖが吸入器１のマウスピースを介してユーザに到達する前にこれを冷却する助けとなることができる。尚、吸気口をノズル２０の下流、例えば流路２１内に設けて流れのバランス調整または制御を行うこともできる。図２を参照すると、例えば、吸気口２３を、直接第２加熱キャビティ１７に向けてではなく（またはこれに加えて）、第２加熱領域１６の下流の流路２１に向けて放射状に開口するように設けることができることが分かるであろう。
尚、円筒状の本体部材７は、その外周部に、第１及び第２加熱キャビティ６，１７を、供給リザーバ４と第１加熱領域５との間及び第１・第２加熱領域５，１６間を流体連通させる流路、溝及び／または通路１０，１８と共に形成するように予め加工または製造されたセラミック材料からなることが望ましい。セラミック製の本体部材７は第１及び第２電気発熱体１４，１７も支持するため、セラミック材料の電気絶縁特性は、当該加熱シスム３が望ましくまたは適切に機能するかどうかに関係がある。
尚、この実施形態で示す加熱システム３は、任意で、吸入器１のケーシング２に挿入されるように設計されたカートリッジ内に設けることができる。即ち、上述の、リキッドＬの供給リザーバ４と加熱システム３とを組み込むハウジング９を、交換可能な（例えば使い捨ての）カートリッジとして設けることができ、その結果、加熱対象であるリキッドＬの供給リザーバ４が空になったらまたはこれを使い切ったら、当該カートリッジを取り除いて、代わりに交換用のカートリッジを吸入器１のケーシング２に挿入することができる。空になったカートリッジは、その後、再利用するためにリキッドＬを補充するか、或いは単に処分することが可能である。
次に図面の図５乃至図９を参照すると、同じく電子タバコ（ｅ−ｃｉｇａｒｅｔｔｅ）として具現化された吸入器１の一部が概略的に示されている。前述同様に、この吸入器１は、略円筒状スリーブであり、本発明のさらに別の実施形態にかかる加熱システム３を収容するケーシング２を含んでいる。この加熱システム３も、同じく、吸入器１内のリザーバ４から供給されるリキッド溶液またはゲルＬを加熱して、ユーザが伝統的な紙巻たばこの喫煙の代わりとして吸入するエアロゾル及び／または蒸気Ｖを生成するように設計されている。これを達成するために、リキッドＬは、一般的に、プロピレングリコール、植物性グリセリン、風味材料及び／または香料の溶液として提供される。
本実施形態の加熱システム３は、吸入用のエアロゾル及び／または蒸気Ｖを生成するまたは生じさせるためのリキッドＬの二行程または二段階加熱を提供する。特に、図面の図６及び図７も参照すると、加熱システム３は、本体部材７内を通って形成される供給流路として設けられる複数の第１加熱キャビティ６から構成される第１加熱領域５と、各供給流路６内に延びる金属ワイヤの形の多数の第１発熱体１４を含む。図５乃至図７に見られるように、本体部材７は、略円形または円筒形を有することができ、任意で略円筒状のハウジング９内に収容される。
図面の図６及び図７に見られるように、供給流路６は、約０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲の直径（例えば、０．５ｍｍの直径）を有する微細な孔または通路として設けられ、これらは、毛細管現象により、即ち、流路６内の表面張力により供給リザーバ４からリキッド溶液Ｌを搬送するために本体部材７内を略軸方向に延びるように穿孔される。この場合、本体部材７は約１２ｍｍの直径φを有することが好ましい。第１加熱領域５の毛細管６は、隣接する供給リザーバ４から、該供給リザーバ４内のリキッドＬを第１加熱領域５に供給するための送り機構により確保される直接接触を介して、リキッドＬを受け取るように構成されている。本実施形態では、前述同様に、送り機構は、可動ピストン１３に作用するバネ１２を介してリザーバ４内のリキッドＬに圧力を加える。
この場合、供給流路６内に配置される発熱体１４は、伝導性ブリッジ２４により本体部材７の面上で連結または相互接続できるニクロム８０／２０ワイヤからなる。さらに、図８に見られるように、これらのワイヤ発熱体１４は、流路６の内側表面と接触するのではなく、むしろ流路６の実質的中央を、及び／または流路６の長手軸に沿って、自由に（即ち、内側表面から離れて）延びるように配置されることが好ましい。これにより、リキッドＬの加熱により流路６内に堆積物または残留物が形成されるのを有利に制限または最小化することが可能である。しかしながら、別の可能性として、第１発熱体１４は、各流路６の表面上に膜として堆積される伝導性ホイル、例えば珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）から構成することも可能である。
かくして、発熱体１４を相互接続するブリッジ２４は、毛細管孔６を通って延びる各ワイヤ１４に電流を伝導するが、ブリッジ２４自体は何の加熱も行わない。リキッドＬが供給リザーバ４から出て、毛細管現象によりまたはこれを受けて、供給流路６内をこれに沿って通過する際、発熱ワイヤ１４が該リキッドＬと直接接触する。吸入器１を電気により作動させるまたは電源を「オン」にしたとき、これらの第１発熱体またはワイヤ１４にバッテリ１５から電気エネルギーが供給されて加熱され、第１加熱領域５内でリキッドＬの予熱がなされる。第１加熱領域５内のリキッドＬは初期加熱を受けるため、沸騰または少なくとも膨張を開始して加圧状態とすることができ、その結果、熱膨張及び毛細管現象、並びに供給リザーバ４から第１加熱領域５または流路６への新たなリキッドＬの流入の影響により、第２加熱領域１６に搬送または移送される。このようにして、リキッドＬは、流路６から出て、本発明にかかる加熱システム３の主要なまたは第２の加熱領域１６を形成する第２加熱キャビティまたはチャンバ１７に進入する際にはすでに予熱されている。
かくして、本実施形態では、第２加熱領域１６は、加熱キャビティ１７と、リキッドＬが該第２加熱領域に進入した際に該リキッドＬを電気により加熱する少なくとも１つの発熱体１９を含む。本例の第２発熱体１９はワイヤコイルから構成され、第１発熱体１４と同様に、ニクロム８０／２０ワイヤから形成することができる。いずれの場合も、第２発熱体１９は、キャビティまたはチャンバ１７において、予熱されたリキッドＬをさらに過熱してその完全気化をもたらし、リキッドＬの気化により形成される気体が該キャビティまたはチャンバ１７内で膨張する。この理由から、第２加熱キャビティ１７は、任意で、本体部材７の端面のノズル２０で終了するまたはこれと連通することができ、該ノズル２０を通って蒸気Ｖが蒸気流路２１に放出され、ユーザは、吸入器１のマウスピース（図示せず）を介してここからエアロゾル及び／または蒸気Ｖを吸入することができる。任意で、複数の微細開口部または穴を有するホイル２２を、蒸気流路２１に面する、本体部材７とハウジング９の端部領域を覆うように設けることができる。このホイル２２は、例えば、加熱システム３から放出されるエアロゾル及び蒸気Ｖのろ過膜を形成することができる。同時に、ホイル２２は、空気流抵抗を提供することができ、これにより配列を越えて圧力差が生じ、放出される気体は膨張及び気相冷却を経て吸入可能なエアロゾル液滴が形成される。
図面の図５から明らかなように、放射状の吸気口２３を、第２加熱キャビティ１７に向けてハウジング９の側壁８中に設け、第２加熱領域１６における空気の流入及び空気と蒸気Ｖの混合を可能にすることができる。これは、生じるエアロゾル及び／または蒸気Ｖに適切なフレーバーまたは濃度バランスを確実に与える助けとなることができる。さらに、放射状の吸気口２３を用いて、ユーザに対して所望の空気流抵抗または「吸入感」を与えるように装置を通過する空気流のバランス調節を行うことができる。また、これは、エアロゾル及び／または蒸気Ｖが吸入器１のマウスピースを介してユーザに到達する前にこれを冷却する助けとなることができる。尚、吸気口をノズル２０の下流、例えば蒸気流路２１内に設けて流れのバランス調整または制御を行うこともできる。図９を参照すると、例えば、吸気口２３を、直接第２加熱キャビティ１７に向けた吸気口ではなく（またはこれに加えて）、第２加熱領域１６の下流の蒸気流路２１に向けて放射状に開口するように設けることができる。
尚、円筒状の本体部材７は、供給リザーバ４と第２加熱領域１６との間を流体連通させる供給流路６を形成するように予め加工または製造されたセラミック材料からなることが望ましい。セラミック製の本体部材７は第１及び第２電気発熱体１４，１９も支持するため、セラミック材料の電気絶縁特性は、当該加熱シスム３が望ましくまたは適切に機能するかどうかに関係がある。
尚、この実施形態で示す加熱システム３は、任意で、吸入器１のケーシング２に挿入されるように設計されたカートリッジ内に設けることができる。即ち、上述の、リキッドＬの供給リザーバ４と加熱システム３とを組み込むハウジング９を、交換可能な（例えば使い捨ての）カートリッジとして設けることができ、その結果、加熱対象であるリキッドＬの供給リザーバ４が空になったらまたはこれを使い切ったら、当該カートリッジを取り除いて、代わりに交換用のカートリッジを吸入器１のケーシング２に挿入することができる。空になったカートリッジは、その後、再利用するためにリキッドＬを補充するか、或いは単に処分することが可能である。
ここでは本発明の特定の実施形態を図示及び説明してきたが、当業者には、様々な代替の、かつ／または同等の実施物が存在することが認識されるだろう。この、或いはこれらの例示的な実施形態は単なる例であり、決して、範囲、利用可能性、または構造を制限することを意図したものでないことを認識すべきである。むしろ、前述の概説及び詳細な説明は、当業者に対して、少なくとも１つの例示的な実施形態を実施するのに便利なロードマップを提供するものであり、添付の特許請求の範囲及びその法的同等物に記載されるような範囲を逸脱することなく、例示的な実施形態において説明した要素の機能及び配置に様々な変更を加えてもよいことが理解されるだろう。全体として、本願はここで論じた特定の実施形態のあらゆる応用形態または変形形態を包括することを意図している。
また、本書類において、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」，「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」，「ｉｎｃｌｕｄｅ」，「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」，「ｃｏｎｔａｉｎ」，「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」，「ｈａｖｅ」，「ｈａｖｉｎｇ」及びこれらの変化形は、包括的な（即ち、非排他的な）意味で理解されることを意図したものであり、ここで説明されるプロセス、方法、装置またはシステムは、挙げられた特徴または部品または要素または工程に限定されず、明確には挙げられていない、またはそのようなプロセス、方法、物品、または装置に本来備わっているその他の要素、特徴、部品または工程を含むことができることが認識されるであろう。さらに、ここで使用される「ａ」及び「ａｎ」は、異なる旨が明確に述べられていない限り、１つまたは複数を意味すると理解されることを意図したものである。さらに、「ｆｉｒｓｔ」、「ｓｅｃｏｎｄ」、「ｔｈｉｒｄ」等は、単にラベルとして用いたものであり、それらの対象物に数値的要件を課すこと、または何かしらの重要性の順位付けを行うこと意図したものではない。
１ 吸入器
２ ケーシング
３ 加熱システム
４ 供給リザーバ
５ 第１加熱領域
６ 第１加熱キャビティ
７ 本体部材
８ 側壁
９ ハウジング
１０ 流路または通路
１１ プラグ部材
１２ バネ
１３ ピストン
１４ 第１発熱体
１５ バッテリ
１６ 第２加熱領域
１７ 第２加熱キャビティ
１８ 流路または溝
１９ 第２発熱体
２０ ノズル
２１ 流路
２２ ホイル
２３ 吸気口
２４ 伝導性ブリッジ
Ｌ リキッド
Ｖ エアロゾル及び／または蒸気

Claims (15)

  1. 電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器の、加熱対象物質、特にリキッドまたはゲルからエアロゾル及び／または蒸気を生成するための加熱システム（３）であって、
    前記加熱対象物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を予熱するための少なくとも１つの第１発熱体（１４）が設けられた第１加熱領域（５）と、
    前記第１加熱領域（５）から予熱された物質を受け取るように構成され、その内部で該物質を加熱するための少なくとも１つの第２発熱体（１９）が設けられた第２加熱領域（１６）を備えた加熱システム（３）。
  2. 前記第１加熱領域（５）は、供給リザーバ（４）から前記加熱対象物質を受け取るように構成された少なくとも１つの第１加熱キャビティ（６）から構成され、前記第２発熱領域（１６）は少なくとも１つの第２発熱キャビティ（１７）から構成される請求項１記載の加熱システム（３）。
  3. 前記第２発熱領域（１６）は、予熱後に、予熱された物質（Ｌ）を前記第１加熱領域（５）から前記第２加熱領域（１６）に移動させるための１つ以上の溝または流路（１８）を介して前記第１発熱領域（５）と流体連通している請求項１または２記載の加熱システム（３）。
  4. 前記第１加熱領域（５）は本体部材（７）の外周部またはその周囲に形成され、前記第１加熱領域（５）は好ましくは略円環形である請求項１乃至３記載のいずれかの加熱システム（３）。
  5. 前記第２加熱領域（１６）は本体部材（７）の外周部またはその周囲に形成され、前記第２加熱領域（１６）は前記本体部材（７）の軸方向に延びる請求項１乃至４記載のいずれかの加熱システム（３）。
  6. 前記第２加熱領域（１６）は多数の第２加熱キャビティ（１７）を含み、各第２キャビティ（１７）は、前記物質が気化する際の該物質のための膨張チャンバを形成または提供する請求項１乃至５記載のいずれかの加熱システム（３）。
  7. 各第１発熱体（１４）は前記第１加熱領域（５）内に配置され、各第２発熱体（１９）は前記第２加熱領域（１６）内に配置され、該第１及び第２発熱体（１４，１９）はそれぞれ本体部材（７）上に支持された請求項１乃至６記載のいずれかの加熱システム（３）。
  8. 前記第１及び第２加熱領域（５，１６）を、前記加熱対象物質の供給リザーバ（４）を形成するチャンバと共に収容するハウジング（９）をさらに備え、プラグまたはバッフル部材（１１）により、前記供給リザーバ（４）を前記第１加熱領域（５）から分離し、これらの間を流体連通させる請求項１乃至７記載のいずれかの加熱システム（３）。
  9. 前記第１加熱領域（５）は、前記加熱対象物質を、前記供給リザーバ（４）から送り機構を介して受け取るように構成され、前記送り機構は、好ましくは、前記流体連通における毛細管現象及び流体圧力の１つ以上を含む請求項８記載の加熱システム（３）。
  10. 前記送り機構は、前記供給リザーバ（４）から前記第１加熱キャビティ（５）への前記物質の送り速度を変化させるように構成され、前記プラグまたはバッフル部材（１１）は、好ましくは、前記送り速度を変えられるように変形可能である請求項９記載の加熱システム（３）。
  11. 加熱対象物質、特にリキッドまたはゲルからエアロゾル及び／または蒸気を生じさせる、電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器（１）であって、請求項１乃至１０記載のいずれかの加熱システム（３）を含む吸入器（１）。
  12. 電子タバコまたはパーソナルヴェポライザなどの吸入器において、物質、特にリキッド（Ｌ）またはゲルを加熱する方法であって、
    加熱対象物質を供給リザーバ（４）から第１加熱領域（５）に搬送すること、
    前記第１加熱領域（５）において前記物質を予熱すること、
    予熱された前記物質を前記第１加熱領域（５）から第２加熱領域（１６）に搬送すること、
    前記第２加熱領域（１６）で前記物質を加熱して蒸気を生成することを含む方法。
  13. 前記物質を予熱する工程及び／または前記物質を加熱する工程は、１つ以上の電気発熱体（１４，１９）により行われる請求項１２記載の方法。
  14. 前記加熱対象物質を供給リザーバ（４）から第１加熱領域（５）に搬送する工程は、毛細管現象及び流体圧力の少なくとも一方を含み、及び／または前記予熱された物質を第１加熱領域（５）から第２加熱領域（１６）に搬送する工程は、毛細管現象及び流体圧力の少なくとも一方を含む請求項１２または１３記載の方法。
  15. 前記第１加熱領域（５）で物質を予熱する工程及び／または前記第２加熱領域（１６）で物質を加熱する工程は、周期的または間欠的に、好ましくは交互にまたはパルス的に行われる請求項１２乃至１４記載のいずれかの方法。
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