JP2020508660A - 液体捕捉手段を有する蒸気供給デバイス - Google Patents

Abstract

蒸気供給デバイスのためのアセンブリに関するものである。このアセンブリは、原料液体を気化するための蒸気発生器と、リザーバから前記蒸気発生器に原料液体を移送するための液体導管と、前記蒸気発生器と前記リザーバからの原料液体を受ける前記液体導管の一部分との間の前記液体導管の少なくとも一部と液体移送接触状態にある液体捕捉要素であって、前記液体導管の毛細管力よりも低い毛細管力をもたらすための吸収性構造を備える、液体捕捉要素とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、電子蒸気供給デバイス等の蒸気供給デバイス、及び、電子蒸気供給デバイス等の蒸気供給デバイスのためのアセンブリに関する。

ｅシガレットのようなエアロゾル又は蒸気供給デバイス又はシステムは、一般に、ニコチンが通常含まれる製剤を含有する原料液体のリザーバを備え、この原料液体からエアロゾルが気化又は他の手段等によって生成される。したがって、蒸気供給システム用のエアロゾル供給源は、リザーバからの原料液体の一部分と関連される加熱要素又は他の蒸気生成コンポーネントを備える場合がある。いくつかのシステムでは、加熱要素及びリザーバは第１のセクション又は第１のコンポーネント内に収容され、第１のセクション又は第１のコンポーネントは、加熱要素に電力を供給するためにバッテリーを収容した第２のセクション又は第２のコンポーネントに接続可能となっている。この第１のセクションは、カトマイザと称されることがあり、原料液体が消費されたときに交換するために使い捨て可能とされる場合がある。使用時、使用者はデバイスを吸って、少量の原料液体を気化する加熱要素を作動させ、それによって、この気化された原料液体は使用者が吸引するためのエアロゾルに変換される。

リザーバは、自由流動の原料液体を保持してもよいし、原料液体に浸漬された吸収性材料を収容してもよい。リザーバは、原料液体がリザーバを出て、加熱要素に到達し、加熱要素が高温になったときに気化できるように設計されている。これは、リザーバ内に達し、かつ加熱要素に物理的に関連される多孔性ウィッキング（毛細管作用）要素等の導管の使用による。リザーバ及び導管は、原料液体を包含し、適切な速度で気化させるために原料液体を送るように構成されているが、この配置構成はリザーバ内部と外部環境との間の圧力差に非常に敏感である場合がある。外部環境に対してタンク内の圧力が増加すると、圧力バランスを回復するのに十分な液体がなくなるまで、液体をリザーバから押し出す可能性がある。漏出する液体は、導管及びヒータが正常に保持又は気化を行うには多すぎるため、デバイスの内部に漏れ、場合によっては損傷を引き起こし、最終的にデバイス自体から漏出する可能性があり、消費されるべき液体の損失となる場合がある。

このような問題を緩和することを目的とした解決手段が求められている。

本書に記載される特定の実施形態の第１の態様によれば、蒸気供給デバイスのためのアセンブリが提供され、このアセンブリは、原料液体を気化するための蒸気発生器と、リザーバから蒸気発生器に原料液体を送達するための液体導管と、蒸気発生器とリザーバからの原料液体を受ける液体導管の一部分との間の液体導管の少なくとも一部と液体移送接触状態にある液体捕捉要素であって、液体導管の毛細管力よりも低い毛細管力をもたらすための吸収性構造を備える、液体捕捉要素とを備える。

本書に記載される特定の実施形態の第２の態様によれば、蒸気供給デバイスのためのカートリッジアセンブリが提供され、このカートリッジアセンブリは、前記第１の態様によるアセンブリと、原料液体を保持するためのリザーバとを備える。

本書に記載される特定の実施形態の第３の態様によれば、蒸気供給デバイスが提供され、この蒸気供給デバイスは、第１の態様によるアセンブリ又は第２の態様によるカートリッジアセンブリを備える。

本書に記載される特定の実施形態の第４の態様によれば、蒸気供給デバイスのためのアトマイザアセンブリが提供され、このアトマイザアセンブリは、原料液体を気化するための気化器と、リザーバから気化器に原料液体を送達するための液体送達機構と、リザーバの出口と気化器との間で液体送達機構と接触する吸収性のバッファ要素であって、液体送達機構よりも原料液体に対する親水性が低いバッファ要素とを備える。

本書に記載される特定の実施形態の第５の態様によれば、蒸気供給デバイスにおけるリザーバから漏出した原料液体を捕捉するための方法が提供され、この方法は、リザーバから蒸気発生器に原料液体を送達するよう構成された液体導管の少なくとも一部と液体移送接触状態となるように液体捕捉要素を配置することを含み、液体導管の前記一部は、蒸気発生器とリザーバからの原料液体を受ける液体導管の一部分との間にあり、液体捕捉要素は液体導管の毛細管力よりも低い毛細管力をもたらす吸収性構造を備える。

いくつかの実施形態の上記及びさらなる態様は、添付の独立請求項及び従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、請求項に明示されているもの以外に、互いに、また独立請求項の特徴と組み合わせて、一緒にできることを理解されたい。さらに、本書に記載の手法は、以下に記載されたような特定の実施形態に限定されるものではなく、本書に提示された特徴の任意の適切な組み合わせを含み、企図している。例えば、電子蒸気供給デバイス、又は電子蒸気供給デバイスのためのコンポーネントは、適当なものとして後述する様々な特徴のうちの任意の一つ以上を含む、本書に記載された手段に従って提供され得る。

次に、様々な実施形態について、単なる例として添付の図面を参照して詳細に説明する。

例示的な電子タバコ又は蒸気供給デバイスの単純化した概略断面図である。 リザーバ及びアトマイザを備える、電子タバコの第１の例示的なエアロゾル供給源を示す概略断面図である。 リザーバ及びアトマイザを備える、電子タバコの第２の例示的なエアロゾル供給源を示す概略断面図である。 リザーバ及びアトマイザを備える、電子タバコの第３の例示的なエアロゾル供給源を示す概略断面図である。 液体バッファを組み込んだ例示的なエアロゾル供給源を示す概略縦断面図である。 液体バッファを組み込んだ別の例示的なエアロゾル供給源を示す概略縦断面図である。 液体バッファを組み込んだ例示的なエアロゾル供給源を示す概略横断面図である。 液体バッファを組み込んだ別の例示的なエアロゾル供給源を示す概略横断面図である。

特定の例及び実施形態の態様及び特徴について、本書において論じられ説明されている。しかし、特定の例及び実施形態における幾つかの態様及び特徴は、従来一般に具現化されている場合もあり、それらは簡略化するために詳細には論じることも説明することもしない。したがって、詳細に説明していない本書で論じた装置及び方法の態様及び特徴は、そのような態様及び特徴を具現化するための任意の従来技術に従って具現化され得ることは理解されたい。

上述したように、本開示はｅシガレット等の電子エアロゾル供給システム又は電子蒸気供給システムに関する（但し、これに限定されない）。以下の説明全体を通して、用語「ｅシガレット」及び「電子タバコ」が使用されることがあるが、これらの用語はエアロゾル（蒸気）供給システム又はエアロゾル（蒸気）供給デバイスと互換的に使用され得ることを理解されたい。同様に、「エアロゾル」は「蒸気」と互換的に使用され得る。

本書で使用される場合、用語「コンポーネント」は、電子タバコの部品、セクション、ユニット、モジュール、アセンブリ、その他の同様なものを指すために用いられ、この部品等はいくつかのより小さな部品又は要素を、多くの場合、外部ハウジング又は壁内に組み込んでいる。電子タバコは、一つ以上のこのようなコンポーネントから形成され又は組み立てられ、これらのコンポーネントは、互いに分離可能に接続されてもよく、或いは、電子タバコ全体を形成するため製造中に互いに永久的に結合されてもよい。

本開示のいくつかの実施形態によれば、例えば、ウィッキング（毛細管作用による吸上げ）要素内に保持され又は気化されるよりも多くの液体を液体リザーバから押し出す液体リザーバ内の相対的な過圧に起因して、過剰な液体を受容（捕捉）し貯蔵することができる液体バッファシステムを電子タバコに設けることが提案されている。吸収性バッファ要素は、液体をリザーバから蒸気生成要素に送達する液体システムと接触状態で配置されるが、通常の動作では液体を吸収しないように構成され、その一方で、吸収しなければ電子タバコの内部に漏れる可能性のある過剰な液体を吸収することができる。リザーバが空になった場合、バッファ要素に保持された液体を気化用に供給することができる。したがって、漏れた液体を無駄にする必要がなく、デバイスの内部に漏れたり、電子タバコから漏出したりする可能性が低くなる。実際には、漏れた液体は、いくつかの漏れ障害モードの後、使用可能な液体としてリザーバとは別の貯蔵システム内に保持される。したがって、消費可能な液体の損失が減り、外部への漏出が減り、使用者の利便性が向上する。

図１は、ｅシガレット１０のような例示的なエアロゾル／蒸気供給システムの非常に概略的な図である（正確な縮尺ではない）。ｅシガレット１０は、破線で示された長手方向軸線に沿って延びる略円筒形の形状を有し、二つの主要な構成要素、すなわち制御若しくは電源のコンポーネント又はセクション２０と、蒸気生成構成要素として動作するカートリッジアセンブリ又はカートリッジアセンブリセクション３０（カトマイザ、クリアロマイザ又はアトマイザとも称される）とを備える。

カートリッジアセンブリ３０は、エアロゾルを生成するための、例えばニコチンを含有する液体製剤からなる原料液体を収容するリザーバ３を含む。一例として、原料液体は、約１〜３％のニコチン及び５０％のグリセロールを含み、残部には、概ね等量の水とプロピレングリコールが含まれ、また場合により香味料のような他の成分も含まれる。リザーバ３は保管タンクの形態をとり、原料液体をタンクの範囲内で自由に動き流れるように収納できる容器又はレセプタクルになっている。或いは、リザーバ３は、詰め綿又はガラス繊維等の、多孔性構造内で原料液体を保持する吸収性材料を収容したものでもよい。リザーバ３は、原料液体が消費された後に使い捨てになるように充填後の製造中に封止されてもよいし、或いは、新しい原料液体を追加することができる入口ポート又は他の開口部を有してもよい。カートリッジアセンブリ３０はまた、加熱による原料液体の気化によってエアロゾルを生成するための、リザーバタンク３の外部に置かれた電気加熱要素又はヒータ４を備える。ウィック又は他の多孔性要素６のような液体導管構成体が、リザーバ３からヒータ４に原料液体の一部を送達するために設けられてもよい。ウィック６は一つ以上の部分を有し、この部分は、毛細管現象又は毛管作用によって、原料液体を吸収して、その原料液体をヒータ４と接しているウィック６の他の部分に移送させることができるように、リザーバ３の内部に配置されている。それによってこの液体は加熱されて気化され、ウィック６によってヒータ４に移送される液体の新しい部分によって置き換えられる。したがって、ウィックは、リザーバタンク３の内部容積部を画定する壁を貫通して延び、リザーバ３とヒータ４との間の架橋経路又は導管とみなすことができ、この導管は、リザーバからヒータに液体を送達又は移送するものである。導管、液体導管、液体移送経路、液体送達経路、液体移送機構、及び液体送達機構等の用語は全て、ウィック又は相応のコンポーネント又は構造を指すために、本書において互換的に使用される。

ヒータとウィック（又は同様のもの）の組合せはアトマイザと称されることがあり、原料液体を有するリザーバ及びアトマイザはエアロゾル供給源と総称されることがある。他の用語には、液体送達アセンブリ、液体移送アセンブリ、又は単にアセンブリが含まれる場合があり、本書においては、これらの用語は、液体をリザーバから蒸気発生器に送達又は移送するウィッキングコンポーネント又は類似のコンポーネント若しくは構造（液体導管）及び蒸気生成要素（蒸気発生器）を指すために互換的に使用される。
様々な設計構造をとることが可能であり、その部品は図１の非常に概略的な図と比較して異なる配置とされる場合もある。例えば、ウィック６は、ヒータ４とは完全に別個の要素であってもよく、又はヒータ４は、多孔性であり、吸上げ機能を直接実行することができるように構成されてもよい（例えば、金属メッシュ）。或いは、液体導管は、毛細管現象を助けてリザーバから原料液体を引き出して気化のために送達するのに十分に細い、リザーバとヒータとの間に設けられた一つ以上のスロット、管又はチャネルから形成されてもよい。ヒータの代わりに、例えば圧電効果に基づく振動気化器のような、蒸気を生成するための他の手段が用いられてもよい。電気デバイス又は電子デバイスにおいては、蒸気発生器は、オーム（ジュール）加熱又は誘導加熱によって動作する電気加熱要素とすることができる。また、デバイスは、例えばポンプ作用によって作動する非電気装置であってもよい。したがって、一般的に、アトマイザは、そこに供給される原料液体から蒸気を生成できる蒸気生成要素又は気化要素とみなすことができると共に、毛細管力によってリザーバ又は同様の液体貯蔵部から蒸気発生器に液体を送達又は移送できる液体導管とみなすことができる。本開示の実施形態は、このような全てのアセンブリ構成やそのいずれかに適用可能である。実施形態に拘わらず、これらの部品は、気化のために原料液体をリザーバ３の内部からヒータ４（又は他の蒸気発生器）の近傍及び表面に移送することができる液体流路を形成するように構成される。これは意図的な流体経路であり、それによって液体はヒータに送られ、適正に気化され、それによって電子タバコ内の別の望ましくない場所に到達するのを防止する必要がある。この作用は、蒸気発生器が流入する液体を処理できるように、所期の速度で原料液体を送達することに基づく。しかしながら、リザーバ内の過圧によって引き起こされるような漏れの場合、又は蒸気発生器が動作していない通常の圧力条件下でも、過剰な液体が、導管や蒸気発生器内又はそれらの位置に蓄積し、滴下して、アトマイザを収容するチャンバ内に自由液体として漏洩する可能性がある。

図１に戻ると、カートリッジアセンブリ３０はまた、開口部又は空気出口を有するマウスピース３５を有しており、その開口部又は空気出口を通して使用者はヒータ４によって生成されたエアロゾルを吸引することができる。

電源コンポーネント２０は、ｅシガレット１０の電気コンポーネント、特にヒータ４に電力を供給するための電池又はバッテリー５（以下「バッテリー」と称し、これは再充電可能であるものとすることができる）を含む。さらに、ｅシガレットを全体的に制御するためのプリント回路基板２８及び／又は他の電子機器若しくは回路がある。制御電子機器／制御回路は、例えば、電源コンポーネント２０の壁に設けられた一つ以上の空気入口２６を通して空気が流入している間にシステム１０を吸っていることを検知する空気圧センサ又は空気流センサ（図示せず）からの信号に応答して、蒸気が必要とされるときにヒータ４をバッテリー５に接続する。加熱要素４がバッテリー５から電力を受けると、加熱要素４は、ウィック６によってリザーバ３から供給された原料液体を気化してエアロゾルを生成し、次いでこれはマウスピース３５の開口部を通して使用者によって吸引される。使用者がマウスピース３５を吸うと、エアロゾルは、空気入口２６をエアロゾル供給源に、そして空気出口に接続する空気チャネル（図示せず）に沿って、エアロゾル供給源からマウスピース３５に移送される。したがって、電子タバコを通る空気流路は、アトマイザに通じる空気入口（電源コンポーネントにあってもよいし、なくてもよい）と、マウスピースの空気出口に至るところとの間に形成される。使用時には、この空気流路に沿った空気流の方向は空気入口から空気出口への方向であるので、アトマイザは空気入口の下流かつ空気出口の上流にあると説明することができる。

この特定の例では、電源セクション２０とカートリッジアセンブリ３０とは、図１の実線の矢印で示すように、長手方向軸線と平行な方向に分離することによって互いに取り外すことのできる別個独立の部品である。コンポーネント２０，３０は、デバイス１０が使用されているときに、電源セクション２０とカートリッジアセンブリ３０との間を機械的に且つ電気的に接続する協働係合要素２１，３１（例えば、ねじ式又はバヨネット式の接続具）によって一体に接合される。これは単なる例示的な構成であり、様々なコンポーネントが電力セクション２０とカートリッジアセンブリセクション３０との間で種々配置されてもよく、他の部品や要素が含まれてもよい。二つのセクションは、図１に示されるように、長手方向の形態において端部と端部が互いに接続するものとしてもよく、或いは、平行な並列配置等の別の形態であってもよい。システムは、略円筒形であってもよいし、略円筒形でなくてもよく、及び／又は、概ね長尺な形状であってもよいし、そうでなくてもよい。セクションの一方又は両方は、消費されたとき（例えば、リザーバ又はバッテリーが空になったとき）に処分され交換されることが想定される場合があり、或いは、リザーバを再充填しバッテリーを再充電する等の行為によって複数回使用が可能とされることが想定される場合がある。或いはまた、ｅシガレット１０は、二つの部分に分離することができない一体型の装置（使捨て式又は詰替え式／充電式）であってもよく、その場合、全てのコンポーネントは単一の本体又はハウジング内に包含される。本書の実施形態及び例は、当業者にとり公知であるこれらの形態及び他の形態のいかなるものにも適用可能である。

図１の例示的な装置は、非常に概略的な形式で提示されている。図２及び図３は、複数の例によるエアロゾル供給源のより詳細な図であり、タンク、ヒータ及びウィックの相対的な位置を示す。

図２は、例示的なエアロゾル供給源の断面図を示す。リザーバタンク３は外壁３２及び内壁３４を有し、そのそれぞれが略円筒形である。内壁３４は、これら二つの壁の間の環状空間を画定する外壁３２内の中心に配置され、この環状空間は、原料液体を保持するためのタンク３の内部容積部になる。タンクは、（図の向きで）その下端が下部壁３３で閉じられ、その上端が上部壁３６で閉じられている。内壁３４で取り囲まれた中心空間は、流路すなわちチャネル３７であり、電子タバコに引き込まれる空気をその下端で受け入れ（図１に示された空気取入れ口２６を介する等して）、吸引のためのエアロゾルをその上端で送り出す（図１のマウスピース３５を経由する等して）。また、それはアトマイザを収容するチャンバを形成する。

空気流チャネル３７の中に、ヒータ４及びウィック６を備えるアトマイザ４０が配置される。ウィック（本例では、ロッドの形をしており、繊維から形成された細長い多孔性要素でもよい）は、その端部が内壁３４の孔を通過し、タンク３の内部容積部に達して中の原料液体を吸収するように、空気流路を横切って配置される（タンク３の下端近くに図示されているが、もっと高く配置することもできる）。ヒータ４は、ウィック６のまわりに巻かれたコイルの形の電気加熱要素である。接続リード線４ａ、４ｂが、バッテリーから電力を供給するための回路（図示せず）にヒータを結合する。エアロゾル供給源は、電子タバコのカートリッジアセンブリセクションのハウジング内に配置され、その上端にはマウスピースが配置され、その下端（場合によっては分離可能な構成要素）にはコントローラ及びバッテリーが配置される。タンク３の外壁３２はまた、カートリッジアセンブリハウジングの壁であってもなくてもよいことに留意されたい。これらの壁が共用される場合、カートリッジアセンブリは、原料液体が使い果たされたときに使い捨てになるものでも、既存のバッテリー／電源セクションに連結可能な新しいカートリッジアセンブリに置き換えられるものでもよく、或いは、リザーバタンク３を原料液体で再充填できるように構成されてもよい。タンク壁とハウジング壁が別のものである場合、原料液体が使い果たされたときに、タンク３又はエアロゾル供給源全体がハウジング内で交換可能でもよく、或いは再充填の目的でハウジングから取外し可能でもよい。これらは単なる例示的な構成にすぎず、限定するものではない。

使用時、エアロゾル供給源はそのアセンブリハウジングの中でバッテリーセクションと（ｅシガレットの設計に応じて分離可能に、又は恒久的に）結合され、使用者がマウスピースから吸引するとき、デバイスに入口から引き込まれた空気が空気流チャネル３７に入る。ヒータ４は通電されて熱を生成し、これにより、ウィック６によってヒータ４まで導かれた原料液体が、蒸気になるまで加熱される。この蒸気は、流入空気によって空気流チャネル３７に沿って装置のマウスピースへと運ばれ、使用者に吸引される。矢印Ａは、空気流と、デバイスを通る空気流路に沿う空気流の方向を示す。

図３は、アトマイザがタンク３（環状ではない）の下に配置されている別の例示的なエアロゾル供給源を示す断面図である。ウィック６はＵ字形状であり、その二つの端部は、タンク３の底壁３３の孔を通ってタンク３の内側に配置されている。図２のものと同様に、ヒータ４はウィックの中央部分に巻き付けられたワイヤコイルである。空気Ａは、コイル４及びウィック６を収容するタンクの下のチャンバ７（アトマイザチャンバ）に入り、ヒータを通過する際に気化した液体を集め、チャンバ７から流出してデバイスのマウスピースへの空気流路（図示せず）に沿って流れる。

図４は、代替的な例のエアロゾル供給源の断面図である。図２の例のように、タンク３は、外壁３２と内壁３４との間に形成された環状空間であり、管状内壁３４の内部空間は空気流チャネル３７を形成している。しかし、この例では、ロッドの形をしたウィック及びコイル状の加熱要素が、単一物又は要素が吸込み機能と加熱機能の両方を実現するアトマイザ４０に置き換えられている。例えば、導電メッシュをアトマイザに使用することができ、この場合、その導電特性によりアトマイザが電力を受け取り高温になることが可能になり、メッシュ構造により吸込み作用が可能になる。このアトマイザ４０も、空気流チャネル３７全体にわたって配置され、内壁３４のスロット又はその他の孔を貫通してタンク３の内部容積部に入る部分を有する。スロットは、毛細管力によってリザーバから液体を取り込むことができるように細い開口部として配置されてもよいし、毛細管作用が加熱要素４０のメッシュの孔のみから生じるように加熱要素４０の周囲で封止されてもよい。この例では、アトマイザ４０は細長い平面形状を有し、その長い縁部がリザーバの中に延び、その短い縁部が空気流路３７の各端部にあるように配置されている。これらの端部４ａ、４ｂは、導電体（図示せず）を適切に配置することによってバッテリーに接続される。したがって、より広い気化面の領域が、空気流チャネルを流れる空気に提供される。

これらの全ての例において、液体がリザーバを出て液体導管によって蒸気発生器に導かれるようにする孔は、タンク３から空気流チャネル３７又はアトマイザチャンバ７への原料液体の漏れを最小限に抑えるために、ある程度密閉される。そのようにしない場合には、タンク内の圧力が外部圧力を超えた場合等、漏れを依然として生ずる可能性がある。また、図２〜図４は、エアロゾルを生成するために利用できる様々な代替手段を示すエアロゾル供給源の単なる例である。他の構成でも同様な効果を得ることができ、本開示はこれに関して限定されない。特に、リザーバは他の形式であってもよく、リザーバとアトマイザとの間の液体接続手段は異なっていてもよい。どのような構成を採用したとしても、タンク、容器、レセプタクル、又は原料液体を保持するための同様な容積部の形態のリザーバを含むいかなる設計構造も、アトマイザに至る液体移送経路を介したリザーバからの過剰な原料液体の望ましくない漏れに対しては潜在的に脆弱である。液体は、気化のために所期の経路に沿って移動を開始し、ヒータに又はヒータの近傍に達するが、その後は気化されない。この状態は、例えば、作動時にヒータにより液体が気化されるよりも早い速度で、液体がウィッキング作用によりヒータに向けて引き込まれる場合、又は圧力差が意図した速度よりも速く液体をリザーバから押し出す場合、又はヒータが作動していないときにウィッキングが続く場合に生ずる。その後、液体は、液体導管及び／又は気化器の多孔性構造に保持できる量を超えてアトマイザ内又はその近傍に蓄積することができる（構造により左右される）。すなわち、液体導管と気化器が液体で満たされ、その後、自由液体として空気流チャネルに放出され、液体の望ましくない逃げ又は漏れが生じる場合がある。

望ましくない漏れに対処するための採り得る技術は、例えば何らかの形のシールを設けることにより、リザーバの孔からの漏れを最小限にすることである。しかしながら、リザーバを完全に密閉することは望ましくない。それは気密状態又はほぼ気密状態であり、リザーバに空気が入らなくなるためである。原料液体が消費される際にリザーバ内の圧力を均一にし、アトマイザに原料液体を継続的に流出させるために、空気の進入が必要である。また、液体がリザーバを出てアトマイザに達するようにする開口部を保つことが必要であり、ヒータが気化のために作動するかどうかに拘わらず、毛細管作用によって液体はアトマイザに引き込まれ続ける。

したがって、原料液体の損失に対処するための代替的な手段が提案されている。すなわち、過剰な液体を後で消費できるような態様で、過剰な液体の捕捉又は収集をする構成が提案され、吸収性材料を含む液体バッファ要素の使用が提案されている。

液体バッファは、入ってきた原料液体を特定の条件下で吸収することができる吸収性材料から形成される。液体バッファは、電子タバコ内に又は電子タバコのコンポーネント内に配置され、電子タバコ又はそのコンポーネントは、リザーバから蒸気発生器に液体を移送する液体導管（液体移送経路）と液体バッファが液体移送接触状態となるようにアトマイザを収容する。バッファと導管との間の接触部は、リザーバから液体を受け取る導管の一部分又は複数の部分（例えば、図２及び図３の例のウィックの端部）と、導管が蒸気発生器と接する部位（例えば、図２及び図３の例の加熱用コイル）との間にある導管の一部に配置される。したがって、バッファ要素は、リザーバから気化器に移動する液体が通る経路に沿って導管に接触する。なお、「液体移送接触」とは、液体バッファと液体導管が、液体を一方から他方へと移送できるように十分に近接して配置されていることを意味し、これは、実際の物理的な接触又はタッチが含まれてもよいしそうでなくてもよい。

液体バッファ又は液体バッファ要素は、漏れに対処するために、液体導管と電子タバコの内部及び外部の他の領域との間に、バッファ（蓄積）機能を提供する。それにより、漏れた液体はバッファによって捕捉され、さらに後に消費するためにそこに保管される。したがって、この部分は液体捕捉要素又は液体貯蔵要素と見なすことができる。これらの様々な用語は本書では互換的に使用され得る。

液体バッファを形成する吸収性材料は、吸収特性に関して特に選択される。通常の状態、すなわち、液体導管に保持される液体の量が飽和閾値を下回っており、したがって自由液体の漏れが生じない状態では、バッファは導管から相当な量の液体を吸収しないことが望ましい。言い換えるならば、液体は、バッファと導管との間の液体移送接触があるにも拘わらず、液体バッファに引き込まれることなく、リザーバから気化器まで導管に沿って直接引き込まれる。

しかしながら、リザーバ内の過圧状態により、毛細管力とそれによる表面張力が保持できるよりも多くの液体が導管に押し込まれる場合がある。したがって、導管は飽和状態となり、導管の表面に過剰な液体が自由液体として存在する可能性がある。バッファ要素は、この自由液体を吸収してその液体が電子タバコの内部又は外部の別の場所に漏洩するのを防ぐために、適所に配置される。

これは、液体導管（多孔性のウィック、又は毛細管チャネル、スロット若しくは管）によってもたらされる毛細管力よりも低い毛細管力をもたらす吸収性の構造から液体バッファを形成することによって達成される。通常の条件下では、導管のより高い毛細管力によって、バッファよりもむしろ導管内に流体が保持される。導管が飽和状態になると、自由液体は導管の毛細管力から逃れることができるが、代わりにバッファの毛細管力によって吸収される可能性がある。したがって、解放された液体はバッファに保持される。

その後、タンク内の圧力及び周囲環境の均等化等により、漏れ障害モードが修正されると、導管はその適切な動作に戻り、毛細管力と表面張力によって規定される液体の量を保持できる。定常状態に戻り、液体は適切な速度で蒸気発生器に送られる。タンク内に液体が残っている限り、導管はバッファよりもタンクから液体を優先的に吸収する。これは、バッファの材料がタンクよりも高い毛細管力を持っているためである（自由液体の場合、リザーバは実質的に毛細管力はゼロである）。したがって、液体は気化のために適切に供給され、バッファは漏れが生じている間に収集した液体を貯え続ける。

リザーバが空になり、導管に液体を供給できなくなると、導管はバッファから液体を再吸収し、これを蒸気発生器に送達することができる。したがって、このようにしない場合には、漏れが生じている間に失われてしまう液体を消費することができる。バッファに保存された液体の少なくとも一部を、この方法で復帰させるひとができる。したがって、失われた液体は損傷や電子タバコからの漏れを防ぐだけでなく、将来の消費のために保持され、それによって無駄を削減する。バッファは、電子タバコの全体的な液体収容部の一部として機能する。これは、リザーバの補完となるものであり、リザーバからは分離されている。

上述したように、バァファは、原料液体をリザーバから蒸気発生器に送達する導管の毛細管力よりも低い毛細管力を原料液体にもたらす吸収性構造から作られる。したがって、吸収性構造は、導管の性質や特性を参照して実装される。これらには、電子タバコの構造内に開口部の形態を有する導管の場合、スロット、チャネル、管及びパイプの幅が含まれる。繊維（綿繊維又はガラス繊維等）又は多孔性セラミックで形成されたウィックのような多孔性材料で形成された導管の場合、孔サイズと密度が重要である。したがって、バァファは、導管よりも低い密度、及び／又は導管よりも高い多孔度（全体積に対する孔／空隙体積の比）を有する吸収性材料を備えるとよい。孔サイズ（幅又は直径）も重要である。これは、材料によってもたらされる毛細管力に影響を与えるためである。これらの特性を用いて、導管よりも毛細管力の低い吸収のバッファ構造を選択することは、通常の動作（導管が飽和していない場合）では、液体はより小さな毛細管スペースへと引き込まれるため、バァファと導管によって与えられる毛細管力はタンクから気化器への液体の毛細管作用に有利に働く。吸収性のバッファ構造内の毛細管力が不十分であるため、導管から液体を引き出すことができないため、通常の状況ではバッファは相当な量の液体を吸収することができない。

バッファは、専用の吸収性材料から形成されるとよい。液体バッファとして使用するのに適した材料の例には、天然スポンジ、合成スポンジ、多孔性セラミック、詰め綿、ガラス繊維詰め物、ウール、多孔性プラスチック材料、多孔性ポリマー繊維で作られた構造、多孔性ポリマー繊維を含む構造、及び不織繊維から作られた構造がある。そのような材料は、毛細管力をもたらす多孔度及び密度を有し、これは導管のものと比較されて、より低くなるように選択され得る。

或いは、液体バッファは、適切なレベルの毛細管力をもたらす毛細管構造を備えてもよく、その場合、毛細管構造又は網状物は、例えば側壁のような電子タバコの一部分、又は別個の吸収性材料から作られたものではないその他の剛性/固体コンポーネントにおける一つ以上の接続された又は非接続のスロット、チャネル、管、開口部等である。したがって、一例において、導管とバッファの両方が一つ以上の毛細管チャネルを備えてもよく、その場合、導管のチャネルは、所要のより高い毛細管力をもたらすためにバッファのチャネルよりも細くされる。

したがって、液体バァファは、専用の吸収性材料によって、又は適切なコンポーネントの毛細孔によって吸収性が提供され得る吸収性構造とみなすことができる。本書の中で示されない限り、用語「吸収性材料」及び「吸収性構造」は、本開示において互換的に用いられる。

要約すると、導管及びバッファのいずれか又は両方は、電子タバコの固体コンポーネントにおける毛細管チャネルの毛細管ネットワーク、又は専用の吸収性材料を備え得る。これらの選択肢の全ての組合せが実施可能である。

所要の吸収作用を得るために、液体導管は、液体バッファを形成する吸収性構造又は吸収性材料の平均又は特徴的な毛細管孔サイズよりも小さい平均又は特徴的な毛細管孔サイズを有するとよい。一例として、液体導管の最大の毛細管孔サイズは、吸収性構造の最小の毛細管孔サイズより小さい場合がある。

また、バッファをその相対的な親水性又は疎水性（すなわち非水ベースの原料液体についての対応する用語）の観点から考慮することもできる。バッファは、液体導管よりも疎水性が高い又は親水性が低い吸収性材料又は構造を備えてもよい。逆に、液体導管は、バッファ要素よりも親水性が高くても疎水性が低くてもよい。その結果として、液体導管はバッファよりも原料液体を吸収する効果が大きくなるため、原料液体は導管に沿って優先的に伝導され、導管が最大容量に達しこれ以上収容できない場合を除き、バッファに流れていくことはない。

導管によってもたらされる毛細管力は、液体バッファによってもたらされる毛細管力の２〜１０倍の範囲であると有効である。例えば、導管の毛細管力は、液体バッファの毛細管力よりも２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍又は１０倍大きくてもよい。より大きな倍数を使用することもでき、その結果、導管は、液体バッファの毛細管力の１０倍を超える毛細管力を有する。また、より小さい値を使用することもでき、その結果、導管は、液体バッファの毛細管力の１倍〜２倍の毛細管力、例えば１．１倍、１．２倍、１．３倍、１．４倍、１．５倍、１．６倍、１．７倍、１．８倍又は１．０倍の毛細管力を有する。しかしながら、これらは例に過ぎず、液体捕捉要素内よりも液体導管内でより高い毛細管力をもたらす毛細管力の他の相対値を排除するものではない。

上述したように、液体バッファと導管との間で液体を移動できるよう液体バッファは導管に対して配置される。例えば、これらは物理的な接触状態にあり又はそれに近い状態である。移動が生じる能性がある領域（部分）は、液体を導管に供給するリザーバの出口と気化器との間にある。さらに、周囲環境（周囲の空気）に自由に接続されている電子タバコの領域にバッファを配置することが有効である。これにより、液体が吸収されるときにバッファから移動した空気が逃げることができるため、吸収が効率的になる。気密チャンバ内のバッファによる吸収は、効果が低くなるであろう。

図５は、バッファを組み込んだ電子タバコの例の一部を示す縦断面図である。この図は概略的であり、電子タバコの外側部分、及び電子タバコを通る空気流路は示されていない。原料液体を保持するためのタンク又はリザーバ３が示されており、これは、多孔性のウィック６と、ウィック６の周りに巻き付けられた加熱コイル４とを備えるアトマイザ４０への液体の供給を可能とする。アトマイザは、描かれた向きにおいてはタンク３の下に配置されている。ウィック６はＵ字形状であり、その第１及び第２の端部６ａ、６ｂはタンク３の底部３３の孔を貫通してリザーバ内部から液体を受け取る。加熱コイル４は、タンク３の下のチャンバ７にあるウィック６の中央部分６ｃの周りに巻かれている。

この例では、バッファ５０がチャンバ７の側壁を形成している。また、バッファ５０は、その端部６ａ、６ｂとその中央部分６ｃとの間、換言すれば、タンク出口とヒータ４との間にあるウィック６の部分６ｄと接触している。部分６ｄは、ある延長距離にわたりバッファ５０との接触を維持し、この接触は、ウィックが飽和した場合にウィックから液体を吸収するためのバッファに所要の液体移送能力をもたらす。なお、密接な物理的接触が形成されてもよいし、或いはウィック６とバッファ５０との間の隙間を蓄積された液体が埋めて、ウィック６から滴下する前にバッファ５０に入る場合には、そのような隙間があってもよいことに留意されたい。したがって、液体移送接触は実際の物理的接触であってもよいし、そうでなくてもよい。

図６は、バッファを組み込んだ別の例の電子タバコの一部を示す概略縦断面図である。この例では、このアトマイザ４０もタンク３の下にあり、また、導電性メッシュから作られた平坦なヒータを備える。この導電性メッシュは、その二つの長縁部がタンク３から液体を運ぶ１対の導管６と連通するようにアトマイザチャンバ７を横切って延びている。導管６は、多孔性材料のロッド又は線状体であってもよいし、或いは毛細管チャネル（例えば、管又はスロット）であってもよい。各導管の端部６ａ、６ｂは、タンク３の内部から液体を受け取る。３本以上の導管を用いることもできる。

バッファ５０は、メッシュヒータ４と連通する各導管６の反対側で、各導管６と液体移送接触している。バッファ５０は、タンク３の外側にある導管６の全長にわたって延びているが、これは必須ではない。しかしながら、この延びている部分の接触により、飽和した導管から全ての過剰な液体を収集するバッファの能力が向上し、電子タバコからの漏れのおそれを低減する。導管及びバッファが多孔性材料を含む例では、バッファについてよりも導管についての方がより高い所要の毛細管力をもたらす態様として、導管の材料はバッファの材料よりも高い密度を有してもよいし、及び／又は、導管の材料はバッファの材料よりも低い多孔度を有してもよい。

液体バッファの構成及び配置は上記の例に限定されず、アトマイザの構成と、蒸気発生器に供給するために用いられる導管の種類と性質とに一部依存する。大容量のバッファは、増加した量の原料液体を収容することができるため、より回数の多い漏れ事象、又はより長時間の漏れ事象を管理することができる。しかしながら、望ましい大きなバッファ容量と、電子タバコ内の利用可能な空間又は電子タバコの特定の望ましい全体のサイズとの間のバランスが必要となるであろう。吸収性の高い材料で作られたバッファは、より多くの液体を保存できるが、吸収性は、導管に比べてバッファの毛細管力を低くするという必要性を低下させるというものではない。

バッファを電子タバコ内に効率的に装着する技術は、電子タバコの既存のコンポーネントを適切な吸収性材料から作製することによって、又はそのコンポーネントに吸収性構造を持たせるように形成することによって、そのコンポーネントをバッファとして使用することである。例えば、アトマイザチャンバ（すなわち、アトマイザが配置される空間であって、使用者に送達される所要のエアロゾルを形成するために空気が蒸気発生器を流れる空間）を定める壁の一部又は全てを、バッファとして使用することができる。

図７は、前述したようにして形成されたアトマイザチャンバの例を示す横断面図である。チャンバ７は、この例では図６のものと同様なメッシュヒータであるヒータ４を収容する。４本の導管６は、タンク（図示せず）からヒータ４に液体を送達する。各導管６は、加熱及び気化のために液体がヒータ４のメッシュ構造に移動することを可能にするよう、ヒータ４と連通する一つの面を有する。チャンバ７は、バッファ５０によって形成された外壁によって囲まれている。これを達成するために、バッファ５０は、自己支持するために十分な剛性を有する吸収性材料（例えば、多孔性セラミック、又は硬いフォーム又はスポンジ）から作られるとよい。或いは、剛性プラスチック等の従来一般の壁材料に、吸収性構造を形成するための成形プロセス、機械加工プロセス又は他の造形プロセスによって毛細管孔又はチャネルを設けてもよい。壁は、ヒータ４とは反対側の導管６の側面に十分に近く所要の液体移送接触を可能とするように形作られている。ヒータ４の側面は、壁に取り付けることにより支持され得る。壁は、図７の例と同様に、互いに接合されてチャンバ７を形成する二つの部分に形成されてもよく、又はより多い若しくはより少ない部分で作られてもよい。部分間の結合は、ヒータの取付けを可能とする場合もある。

このようにして、アトマイザチャンバをバッファで全体的に又は部分的に囲むことにより、電子タバコの全体のサイズを大きくする必要がほとんどない大きなバッファ容量が得られる。同様の配置構成は、軟質フォームやスポンジ、又は詰め物等の非剛性バッファ材料についても実施されてもよい。ケージ、フレーム又は同様の支持構造をアトマイザの周りに配置することができ、バッファ材料はケージの周りを被覆している。

図８は、前述したようにして形成されたアトマイザチャンバの例を示す横断面図である。チャンバ７は、前述のようにメッシュヒータ４と４本の導管６を収容する。しかし、この例では、例えばワイヤ（おそらくコーティングされたワイヤ）で形成された又はプラスチックから成形されたケージ５１がチャンバ７の外周を画定し、ヒータ４及び／又は導管６（これらは互いに幾分支持している）を支持している。バッファ材料５０の層は、ケージ５１の周りを被覆し、例えば、接着又は結束によって所定の位置に固定されてもよいし、ケージ５１及びアトマイザが挿入される材料の管として形成されてもよい。ケージは、所要の液体移送接触のためにバッファ材料と導管との間の十分な接触を可能にするよう、十分に薄く及び／又は十分に広い間隔があけられた柱状体から形成される。

バッファを使用してアトマイザの壁の少なくとも一部を形成することは、バッファが適所（すなわち、ヒータからの未気化液体の吐出や、エアロゾル流にうまく取り込まれなかった気化した液体の凝縮等の他の不具合な状態から生じる浮遊原料液体を吸収できる位置）にあるという点でさらに有益である。

液体バッファは、一つ以上の部品、例えば、１本以上の導管又は１本以上の導管の一部分と接触する一つの部品、又は異なる導管又は導管の部分とそれぞれ接触する別個の複数の部品から形成され得る。複数の部品が使用される場合、その部品は異なる吸収性材料から作られてもよいし、同じ吸収性材料から作られてもよい。

上述したいくつかの例には、複数の導管が含まれている（例えば、単一アトマイザにおいて複数のウィック又は毛細管チャネルがある場合）。しかしながら、一般に、本書では、用語「導管」は、１本の導管と複数本の導管の両方を含むものと理解されるべきである。すなわち、単数と複数の両方をカバーするものである。

液体バッファは、電子タバコ又はその他の蒸気供給デバイス（電子又は非電子）を形成するためにバッテリーセクションに取外し可能に接続するためのカトマイザ又はカートリッジコンポーネントに（交換可能に又は永久的に）組み込むことを目的としたアトマイザアセンブリの一部として含まれてもよいし、のようなカトマイザ又はカートリッジコンポーネントに直接含まれてもよいし、又は取外し可能又は分離可能なコンポーネントを備えない電子タバコ又は他の蒸気供給デバイス（電子又は非電子）に直接含まれてもよい。

本書で説明される様々な実施形態は、特許請求される特徴の理解及び教示を助けるためにのみ提示されている。これらの実施形態は、実施形態の代表例としてのみ提供されており、網羅的及び／又は限定的なものではない。本書で説明される利点、実施形態、例、機能、特徴、構造及び／又は他の側面は、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を制限するもの、或いは特許請求の範囲の均等物に対する制限と考えられるべきではないこと、並びに特許請求する発明の範囲を逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、変更が行われてもよいことを理解されたい。本発明の様々な実施形態は、本書で具体的に説明したもの以外の、開示されている要素、構成、特徴、部品、ステップ、手段等の適切な組み合わせを適切に含んでも、これらのみからなっていても、或いは実質的にこれらのみからなっていてもよい。加えて、本開示は、特許請求されていないが将来特許請求され得る他の発明を含み得る。

Claims (21)

1. 蒸気供給デバイスのためのアセンブリであって、
   原料液体を気化するための蒸気発生器と、
   リザーバから前記蒸気発生器に原料液体を送達するための液体導管と、
   前記蒸気発生器と、前記リザーバからの原料液体を受ける前記液体導管の一部分との間の前記液体導管の少なくとも一部と液体移送接触状態にある液体捕捉要素であって、前記液体導管の毛細管力よりも低い毛細管力をもたらすための吸収性構造を備える、液体捕捉要素と
   を備えるアセンブリ。
2. 前記液体導管の毛細管孔の平均サイズが、前記吸収性構造の毛細管孔の平均サイズよりも小さい、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記液体導管が、多孔性材料から形成されたウィッキング要素を備える、請求項１又は２に記載のアセンブリ。
4. 前記吸収性構造が前記多孔性材料よりも低密度である、請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記吸収性構造が前記多孔性材料よりも高い多孔度である、請求項３又は４に記載のアセンブリ。
6. 前記液体導管が少なくとも一つの毛細管チャネルを備える、請求項１又は２に記載のアセンブリ。
7. 前記毛細管チャネルが１本以上の管を備える、請求項６に記載のアセンブリ。
8. 前記毛細管チャネルが、当該アセンブリの壁に設けられた１本以上のスロットを備える、請求項６に記載のアセンブリ。
9. 前記吸収性構造が吸収性材料によって設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
10. 前記吸収性材料が、天然スポンジ、合成スポンジ、多孔性セラミック、詰め綿、ガラス繊維詰め物、ウール、多孔性プラスチック、多孔性ポリマー繊維及び不織繊維のうちの一つ以上である、請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記吸収性構造が、固体材料から形成された１本以上の毛細管チャネルによって設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
12. 前記蒸気発生器が加熱要素を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
13. 前記加熱要素が、前記液体導管の周りに又は前記液体導管内に配置された１本以上の電気抵抗性のワイヤを備える、請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記加熱要素が、電気抵抗性のメッシュである、請求項１２に記載のアセンブリ。
15. 前記液体捕捉要素が、前記蒸気発生器及び前記液体導管を少なくとも部分的に取り囲んでいる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
16. 前記蒸気発生器及び前記液体導管を収容するチャンバの一つ以上の壁が前記吸収性構造から形成されている、請求項１５に記載のアセンブリ。
17. 前記液体捕捉要素が支持される支持構造内に前記蒸気発生器及び前記液体導管が配置されている、請求項１５に記載のアセンブリ。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリと、原料液体を保持するためのリザーバとを備える、蒸気供給デバイスのためのカートリッジアセンブリ。
19. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリ又は請求項１８に記載のカートリッジアセンブリを備える、蒸気供給デバイス。
20. 蒸気供給デバイスのためのアトマイザアセンブリであって、
    原料液体を気化するための気化器と、
    リザーバから前記気化器に原料液体を送達するための液体送達機構と、
    前記リザーバの出口と前記気化器との間で前記液体送達機構と接触する吸収性のバッファ要素であって、前記液体送達機構よりも前記原料液体に対する親水性が低いバッファ要素と
    を備えるアトマイザアセンブリ。
21. 蒸気供給デバイスにおけるリザーバから漏出した原料液体を捕捉するための方法であって、
    リザーバから蒸気発生器に原料液体を送達するよう構成された液体導管の少なくとも一部と液体移送接触状態となるように液体捕捉要素を配置することを含み、
    前記液体導管の前記一部が、前記蒸気発生器と、前記リザーバからの原料液体を受ける前記液体導管の一部分との間にあり、前記液体捕捉要素が、前記液体導管の毛細管力よりも低い毛細管力をもたらす吸収性構造を備える、方法。

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