JP2020525015A - 四つの接点を有するエアロゾル発生システム - Google Patents

Abstract

本発明は、電気ヒーター（１０）と、電力を電気ヒーターに送達するための一対の第一の接点（２０、２２）とを備えるエアロゾル発生システムを提案する。システムは、第二の接点間の電圧を測定するために電気ヒーターに独立して接触する一対の第二の接点（２８、３０）をさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電気ヒーターおよび接点を有するエアロゾル発生システムに関する。本発明は、エアロゾル発生システム内の電気ヒーターに供給された電力を制御する方法と、エアロゾル発生システム用のカートリッジとにさらに関する。

ｅシガレットなどのエアロゾル発生システムにおいて、ｅリキッドなどのエアロゾル発生基体は、エアロゾルを生成するために気化される。エアロゾルはその後、システムのユーザーによって吸入される。エアロゾル発生物質を気化するために、電気ヒーターが採用されてもよい。ユーザーがエアロゾル発生システムを吸うと、電気ヒーターを加熱するために電力が電気ヒーターに伝達される。電気ヒーターは、加熱時にエアロゾル発生物質を気化するように構成されている。ヒーターの温度は、一定の電流がヒーターを通して流れる場合、ヒーターに加えられる電圧を制御することによって制御されうる。電気ヒーターの電気抵抗が電気ヒーターの温度に依存することも知られている。それ故に、電気ヒーターの温度を制御するために、ヒーターに加えられた測定された電圧に基づいて、制御ユニットによって電気ヒーターの電気抵抗を判定することができる。電気ヒーターを所定の温度に加熱するために、電気ヒーターの電気抵抗が判定され、電気ヒーターに向かう電力の流れは、電気ヒーターの判定された電気抵抗に基づいて制御されてもよい。

電気ヒーターは、電源とは別個にカートリッジの形態で提供されてもよく、カートリッジは電気ヒーターおよびエアロゾル発生物質を含む。主本体内に備えられてもよい電源にカートリッジが接続されている時に、電気ヒーターに接触するために主本体内の接点が提供されている。接点のような構成要素は、寄生抵抗を形成する場合がある。これらの寄生抵抗に起因して、電気ヒーターに効果的に伝送された電力は、異なるカートリッジまたはサンプルにおいて変化する場合がある。この抵抗の変化は、接点間の電圧を測定する、または接点間の電気抵抗を判定する従来のシステムでは判定することができない。特に電気ヒーターの発熱体が非常に低い抵抗値を有する時、寄生抵抗は無視できなくなる。結果として、寄生抵抗は、電気ヒーターの発熱体に伝送された電力に影響を与える場合があり、その結果異なるサンプル／カートリッジの間でエアロゾル発生の変化がもたらされる。

従って、電気ヒーターの一貫した加熱作用を可能にするエアロゾル発生システムを提供することが本発明の目的である。

この問題は、独立請求項によって解決される。これによって、本発明は、電気ヒーターと、電力を電気ヒーターに送達するための一対の第一の接点とを備えるエアロゾル発生システムを提案する。システムは、第二の接点間の電圧を測定するために電気ヒーターに独立して接触する一対の第二の接点をさらに備える。

二つの追加的な接点、すなわち一対の第二の接点を提供することによって、第二の接点間の電圧を測定することができる。第二の接点は電気ヒーターに接触して提供されているため、本質的に電気ヒーターの両側の電圧を直接接触することができる。これによって、第二の接点は電気ヒーターの発熱体に直接接触することが好ましい。第二の接点は、独立して（すなわち、別個に）電気ヒーターに接触する。第一の接点および第二の接点は、電気ヒーターに接触する接点から相互に離れて電気的に絶縁されて構成されてもよい。このようにして、当初の二つの接点、すなわち一対の第一の接点は、電力を電気ヒーターに伝送するために依然として使用されるが、第二の接点は電気ヒーターの発熱体の両側の電圧のより高い精度での測定を可能にする。第二の接点は接点の精査の機能を有し、これによって寄生抵抗は電気ヒーターの発熱体の両側の電圧の測定値に影響を与えない。

これによって、電気ヒーターを通って流れる電流は、本質的に第一の接点によってのみ提供され、そして本質的に電流は第二の接点によって電気ヒーターを通って流れないことに留意されたい。第二の接点は電圧を測定するためにのみ使用される。電気ヒーターを通して流れる電流を知ることだけでなく、電気ヒーターの両側の電圧を高精度で知ることによって、電気ヒーターに送達された電力は最適に制御されうる。

第二の接点は、任意の適切な形態で提供されてもよい。第二の接点は、弾力性のあるクリップ接点およびばね接点を含む一対として提供されてもよい。第二の接点は、相互に付勢される二つの接触表面によって得られてもよい。第二の接点は、電気ヒーターの発熱体に安全に、かつ直接接触するために、ポゴピンまたはマイクロポゴピンとして提供されてもよい。さらに、第二の接点と電気ヒーターの発熱体とを通って流れる電流は無視できる一方で、電気ヒーターの発熱体上の電圧を高精度で測定することができるように、第二の接点は高い接触抵抗値を有してもよい。第二の接点のうちの一つと発熱体との間の接触抵抗は、０〜１００オーム、０〜２０オーム、０オーム〜２オーム、および０．００５〜０．２オームであってもよい。

電気ヒーターの電極は、スズシートで覆われてもよい。電極はまた、異なる材料、好ましくは金属シートなどの高導電性材料で覆われてもよい。高導電性材料はまた、銅、金、銀、またはこれらの材料の任意の組み合わせであってもよい。高導電性材料は、上記の材料のうちの単一の材料または複数の材料の被覆として提供されてもよい。

第一の接点は、それらの電極との接触面積を最適化するように構成されたブレード接点の形態で提供されてもよい。電極を覆うシートだけでなく、ブレード接点は、寄生抵抗を潜在的に作り出す場合がある接触ゾーンを画定する。これによって、電気ヒーターの総電気抵抗は、ブレード接点の電気抵抗、ブレード接点とスズシートとの間の接触ゾーン、スズシートの電気抵抗、およびスズシートと電気ヒーターの発熱体との間の接触ゾーンを含みうる。それ故に、寄生抵抗は、この構成に起因して異なるサンプル／カートリッジ間で少なくとも部分的に変化する場合がある。発熱体に直接接触する第二の接点の提供は、発熱体の両側の電圧を正しく判定することを可能にしうる。電気ヒーターへの電力供給は、電気ヒーターの発熱体の一貫した温度が達成されうるように調節されうる。これによって、電気ヒーターの発熱体の温度は、発熱体を通って流れる電力に依存する。この関係は、ルックアップテーブルに保存されうる。それ故に、第二の接点を利用して発熱体の両側の電圧を直接的に測定すると、電気ヒーターへの電力供給は、発熱体が所望の温度に加熱されるように、ルックアップテーブルを使用して調節されうる。

エアロゾル発生システムは、一定の電力が発熱体に提供されるように制御されうる。この目的のために、発熱体の電圧の降下は、第二の接点を利用することによって判定される。電気ヒーターへの電力の供給は、特定の所定の電力目的値に調節されてもよい。

電力目的値は、電子回路に依存して、電圧源からヒーターへの負荷サイクルを変化させることによって調節されてもよい。電圧が一定である場合、電力目的値はまた、ヒーター上の電圧レベルを変化させることによって調節されてもよい。両方の場合について、第一の対の接点を通る電流を得ることによって、および第二の対の接点での電圧測定値を用いて、発熱体の正確な抵抗を計算することができ、かつ電力を正確に調節することができる。

追加的に、発熱体の電気抵抗を、測定された電圧を使用して高精度で判定することができる。より詳細には、発熱体の抵抗は、以下の第一の式によって計算することができる。

式中、Ｒ_meshは、発熱体の電気抵抗を意味し、Ｖ_meshは、電気ヒーターの発熱体の両側の電圧を意味する。Ｖ_meshは、第二の接点間の電圧を測定することによって測定されうる。Ｉは、電気ヒーターの発熱体を通って流れる電流を意味し、かつ従来の手段によって測定されてもよく、または一定であってもよい。総寄生抵抗は、以下の第二の式を使用して計算することができる。

第二の式において、Ｒ_ptotは総寄生抵抗を意味し、Ｒ_bladeはブレード接点の寄生抵抗をを意味し、Ｒ_blade-tinはブレード接点とスズシートとの間の接触ゾーンの寄生抵抗を意味し、Ｒ_tinはスズシートの寄生抵抗を意味し、Ｒ_tin-meshはスズシートと電気ヒーターの発熱体との間の接触ゾーンの寄生抵抗を意味し、Ｖ_bladeはブレードとして提供されてもよい第一の接点間の電圧を意味する。

これらの式を使用して、寄生抵抗を判定しうる。電気ヒーターのヒーター要素の電気抵抗も判定しうる。材料は、電気抵抗が発熱体の温度に依存する発熱体のために使用されてもよい。発熱体の電気抵抗は、上述の通り発熱体の両側の測定された電圧を使用して判定されてもよいため、電気ヒーターへの電力の供給は、発熱体の判定された電気抵抗に基づいて制御されうる。発熱体の電気抵抗と発熱体の温度との間の相関関係は、ルックアップテーブル内に保存されてもよい。電気ヒーターへの電力の供給は、発熱体が望ましい温度に加熱されるように、このルックアップテーブルを使用して調節されうる。

上述の通り、第二の接点の接触ゾーンは、電気ヒーターの発熱体と直接接触して位置してもよい。代替的な実施形態において、第二の接点の接触ゾーンはまた、発熱体と間接的に接触して提供されてもよい。第二の接点の接触ゾーンは、第一の接点の接触ゾーンの下方または後方に提供されてもよい。こうした実施形態において、第二の接触ゾーンは発熱体と直接接触しないが、第一の接触ゾーンを介して発熱体に接続されている。

この構成において、第二の接点は加熱電流の主経路の外側に提供されていて、それ故に電圧判定はより正確でありうる。

発熱体の設計に依存して、スズからメッシュへの抵抗は、ほぼヌルでありうるだけでなく、スズの抵抗でありうる。このような場合、Ｒ_tin-meshおよびＲ_tinは、上記の方程式で無視できる。この状況は、第一の対の接点および第二の対の接点がどちらもスズシートに接触する実施形態と同一である。そのような場合、覆われていない高密度のメッシュ区域に第二の接触ゾーンを提供する必要はない。その結果、こうした実施形態において、電極の完全な区域はスズシートによって覆われてもよく、これは電気ヒーターの製造を単純化する。

エアロゾル発生システムは、制御ユニットと、電池などの電源とを備えてもよい。制御ユニットは部品であってもよく、または電気回路として構成されてもよい。電気回路はマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。電気回路はさらなる電子構成要素を備えてもよい。電気回路は電気ヒーターへの電力供給を調節するよう構成されてもよい。電力はシステムの起動に続いて、電気ヒーターに連続的に供給されてもよく、または毎回の吸煙ごとなどのように断続的に供給されてもよい。電力は、電流パルスの形態で電気ヒーターに供給されてもよい。

電源は電池として構成されてもよい。代替として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電池は主本体の一部であってもよい。主本体は、電源と第一および第二の接点とが包含されているハウジングを備えてもよい。電源は再充電を必要とする場合があり、また電気ヒーターの一回以上の起動のために十分なエネルギーの貯蔵を可能にする容量を有してもよい。例えば、電源は約６分間、または６分間の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な発生を可能にするために十分な容量を有してもよい。別の例において、電源は所定の吸煙回数、または電気ヒーターの起動を可能にするために十分な容量を有してもよい。

制御ユニットによって寄生抵抗の存在が検出されると、制御ユニットは、電気ヒーターの温度が所定の温度に達するように、電源から電気ヒーターへの電気エネルギーの流れを増大させうる。また、寄生抵抗の存在の知識に起因して、システムの他の特徴（空のカートリッジ状態を判定するための電気抵抗の測定など）も改善される場合がある。これによって、電気ヒーターの発熱体の電気抵抗は、エアロゾル発生物質の存在に基づいて変化する場合がある。また、電気ヒーターの発熱体の電気抵抗に基づいて加熱を停止する安全機能の精度も改善される場合がある。これによって、電気ヒーターの発熱体の電気抵抗が低すぎるまたは高すぎると判定された場合、電気ヒーターの誤作動が検出され、結果として電気ヒーターの動作が停止される場合がある。

その結果、制御ユニットは、測定された電圧値に基づいて、発熱体の加熱を防止または許可するように構成されてもよい。制御ユニットは、電子制御ユニットと発熱体との間の接続が最適であるかどうかを、ユーザーに示すようにさらに構成されてもよい。接続が最適でない場合には、対応する信号が生成されてもよく、これによってユーザーはシステムのアクセス可能な接続をチェックするように勧めてもよい。

エアロゾル形成物質は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出することが可能な物質である。揮発性化合物はエアロゾル形成物質の加熱によって放出されてもよい。エアロゾル形成物質は植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成物質はたばこを含んでもよい。エアロゾル形成物質は、加熱に伴いエアロゾル形成物質から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含有するたばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成物質は非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成物質は均質化した植物由来材料を含んでもよい。

エアロゾル形成物質は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に高密度の安定したエアロゾルの形成を容易にし、かつシステムの動作温度にて熱分解に対して実質的に抵抗性である任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、多価アルコール（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（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、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。エアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（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）であってもよい。エアロゾル形成体はプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンおよびプロピレングリコールの両方を含んでもよい。

液体エアロゾル形成物質は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。液体エアロゾル形成物質は水、溶媒、エタノール、植物抽出物、および天然風味または人工風味を含んでもよい。液体エアロゾル形成物質はニコチンを含んでもよい。液体エアロゾル形成物質は、約０．５％〜約１０％（例えば、約２％）のニコチン濃度を有してもよい。

エアロゾル発生システムは、カートリッジおよびエアロゾル発生装置を備える二部構成のシステムとして提供されてもよい。カートリッジは、エアロゾル発生物質および電気ヒーターを含んでもよく、一方でエアロゾル発生装置は第一の接点および第二の接点を備えてもよい。制御ユニットおよび電源が提供されている場合、これらの要素もエアロゾル発生装置内に備えられる。

カートリッジは、任意の適切な形状およびサイズであってもよい。例えば、カートリッジは実質的に円柱状であってもよい。カートリッジの断面は、例えば実質的に円形、楕円形、正方形、または長方形であってもよい。カートリッジはハウジングを備えてもよい。カートリッジのハウジングは、基部と、基部から延びる一つ以上の側壁とを備えてもよい。基部および一つ以上の側壁は、一体的に形成されてもよい。基部および一つ以上の側壁は、相互に取り付けられている、または固定されている独特の要素であってもよい。ハウジングは剛直なハウジングであってもよい。本明細書で使用される「剛直なハウジング」という用語は、自立型のハウジングを意味するために使用される。カートリッジの剛直なハウジングは、電気ヒーターのための機械的な支持を提供しうる。カートリッジは、一つ以上の可撓性の壁を備えてもよい。可撓性の壁は、カートリッジ内に保持された液体エアロゾル形成物質の容積に適合するように構成されてもよい。カートリッジのハウジングは、任意の適切な材料を含んでもよい。カートリッジは、実質的に流体不透過性の材料を含んでもよい。カートリッジのハウジングは、カートリッジ内に保持された液体エアロゾル形成物質がハウジングを通してユーザーに見えるように、透明または半透明の部分を備える。カートリッジは、カートリッジ内に保持されたエアロゾル形成物質が周囲空気から保護されるように構成されてもよい。カートリッジは、カートリッジ内に貯蔵されたエアロゾル形成物質が光から保護されるように構成されてもよい。これは、物質の分解のリスクを低減する場合があり、また高レベルの衛生を維持する場合がある。

カートリッジは、実質的に密封されてもよい。カートリッジは、一つ以上の半開放吸込み口を備えてもよい。これは、周囲空気がカートリッジに入ることを可能にする場合がある。一つ以上の半開放吸込み口は、周囲空気がカートリッジの中に入ることを可能にする浸透性であり、かつカートリッジの内側にある空気および液体がカートリッジから出るのを実質的に防止する不透過性である、半透過性膜または一方向弁であってもよい。一つ以上の半開放吸込み口は、特定の条件下で空気がカートリッジの中へと通ることを可能にしうる。吸込み口は、弾性隔壁によって密封されて、カートリッジの再充填を可能にしうる。カートリッジを再充填するために、針によって隔壁を貫通し、そして液体を針を通してカートリッジの中に注入してもよい。

カートリッジはまた、取り外し可能な消耗品として構成されてもよい。この場合、ユーザーが消耗品をプラグに差し込んだ時、ダスト、ｅリキッド、または任意の絶縁材料が消耗品の接点と装置との間に存在しうる。完全に導電性ではない材料のこのような存在は、システムの寄生抵抗を著しく増加させ、消耗品上の電力がわずかに低減されるので、非常に少ないエアロゾル発生につながる場合がある。それ故に、消耗品が適切にプラグに差し込まれていないか、または定位置にあるかを判定するために、制御ユニットが使用されてもよい。さらに、システムはまた、ヒーターと電源の間のいずれかの電子接点が腐食されているか、または発熱体が損傷されているかを判定する場合がある。これらの場合では、ヒーター要素と電源の間の高すぎる接触抵抗が検出される。

これらのすべての場合について、制御ユニットは、電力を調節することによって反応する可能性があり、または誤作動の理由が安全性のリスクを表していると考えられる場合、システムの動作を阻止する可能性さえもある。また、適正な機能性が保証されない可能性がある場合、またはシステムの性能不良が予想される場合、制御ユニットはシステムの動作を阻止する可能性がある。

電気ヒーターの発熱体は模範的に、加熱されるコイル、加熱される毛細管、加熱されるメッシュ、または加熱される金属プレートとすることができる。発熱体はまた、任意の特定の幾何学的形状および抵抗にスタンプ加工または化学的にエッチングされたプレートであってもよい。発熱体はまた、絶縁基体上に印刷された導電性トラックを備えてもよい。加熱される金属プレートは、蛇行ヒーターまたはスパイラルヒーターであってもよい。発熱体は、電力を受容し、かつ受容した電力の少なくとも一部を熱エネルギーに変換する抵抗ヒーターである。発熱体は、０．１オーム〜１０オームの低電気抵抗を有するメッシュヒーターとして提供されることが好ましく、電気抵抗は０．３オーム〜５オームであることが好ましく、１オームであることがより好ましい。電気ヒーターの発熱体はまた、ブレードとして提供されてもよい。発熱体は単一の発熱体のみ、または複数の発熱体を備えてもよい。発熱体の温度は、制御ユニットによって制御されることが好ましい。電気ヒーターの二つの電極は、発熱体の対向する外側領域の上に導電性シートとして提供されてもよい。これらの領域は、発熱体の中央領域のメッシュ密度としては、より高い場合があるメッシュ密度を有する高密度メッシュ領域として構成されてもよく、発熱体のこの中央領域はメッシュ要素として提供されてもよい。より高いメッシュ密度は、より小さいメッシュサイズを意味する。高密度メッシュは、より平面の接触面積を形成しうる。また、メッシュにわたる電力分布の滑らかな移行が達成されうるように、例えば発熱体を構造化するメッシュフィラメントのメッシュ密度の勾配を提供することによって、移行表面が提供されてもよい。電気ヒーターは、本明細書で開示されている欧州特許第１６１７２１９６．６号に開示されている通りに構成されてもよい。

電気ヒーター用の適切な電気抵抗性材料としては、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作製された複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。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、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。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。適切な金属合金の例としては、ステンレス鋼、ニッケル含有、コバルト含有、クロム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオビウム含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有、および鉄含有合金、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）、ならびに鉄−マンガン−アルミニウム系合金が挙げられる。複合材料において、電気抵抗性材料は、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特性に応じて随意に、断熱材料内に包埋、断熱材料内に封入、もしくは断熱材料で被覆されてもよく、またはその逆も可である。適切な複合材ヒーター要素の例は、米国特許（登録済み）第５，４９８，８５５号、国際特許公開公報第０３／０９５６８８号および米国特許（登録済み）第５，５１４，６３０号に開示されている。

電気ヒーターを起動するために、吸煙検出システムが提供されうる。吸煙検出システムはセンサーとして提供されてもよく、これは気流センサーとして構成されてもよく、気流量を測定しうる。気流量は、エアロゾル発生システムの気流経路を通してユーザーによって引き出される一回当たりの空気の量を特徴付けるパラメータである。吸煙の開始は、気流が所定の閾値を超える時に、気流センサーによって検出されてもよい。開始はまた、ユーザーがボタンを起動すると検出されてもよい。

センサーはまた、吸煙中にユーザーによってシステムの気流経路を通して引き出される、エアロゾル発生システムの内部の空気の圧力を測定する圧力センサーとして構成されてもよい。センサーは、エアロゾル発生システムの外側の周囲空気の圧力とユーザーによってシステムを通して引き出される空気の圧力との間の圧力差または圧力降下を測定するように構成されてもよい。空気の圧力は、空気吸込み口、好ましくは半開放吸込み口、システムの口側の端、エアロゾル形成チャンバー、または空気が通って流れるエアロゾル発生システム内の任意の他の通路もしくはチャンバーにて検出されてもよい。ユーザーがエアロゾル発生システムで吸引する時、陰圧または真空がシステムの内部で作り出され、圧力センサーによってこの陰圧が検出される場合がある。「陰圧」という用語は、周囲空気の圧力に対する相対圧力として理解される。言い換えれば、ユーザーがシステムで吸引する時、システムを通して引き出される空気は、システムの外側の周囲空気の圧力より低い圧力を有する。吸煙の開始は、圧力差が所定の閾値を超える場合、圧力センサーによって検出されてもよい。

本発明はまた、エアロゾル発生システム内の電気ヒーターに供給された電力を制御するための方法に関し、この方法は以下の工程、すなわち、
ｉ）電気ヒーターと、電力を電気ヒーターに送達するための一対の第一の接点と、第二の接点間の電圧を測定するために電気ヒーターと独立して接触する一対の第二の接点とを備えるエアロゾル発生システムを提供する工程と、
ｉｉ）第一の接点を通して電気ヒーターに電力を送達する工程と、
ｉｉｉ）二つの第一の電極の間を流れる電流の値を得る工程と、
ｉｖ）電気ヒーターに接触する二つの第二の接点間の電圧を測定する工程と、
ｖ）測定された電圧に基づいて電気ヒーターに供給された電力を制御する工程と、を含む。

本発明はまた、エアロゾル発生物質および電気ヒーターを備えるエアロゾル発生システム用のカートリッジであって、電気ヒーターはヒーター要素および二つの電極を含み、かつ電極は電気ヒーターに電力を送達するために第一の接点に接触するために構成されていて、またヒーター要素は第二の接点間の電圧を測定するために第二の接点がヒーター要素に接触するように構成されている、カートリッジに関する。

例証としてのみであるが、以下の添付図面を参照しながら本発明をさらに説明する。

図１は、本発明による第一の接触ゾーンおよび第二の接触ゾーンを有する電気ヒーターの実施形態を示す。 図２は、本発明による電気ヒーターならびに第一の接点および第二の接点に関する電気抵抗を図示する。 図３は、本発明による第一の接触ゾーンおよび第二の接触ゾーンを有する電気ヒーターのさらなる実施形態を示す。 図４は、本発明による第一の接触ゾーンおよび第二の接触ゾーンを有する電気ヒーターのさらなる実施形態を示す。 図５は、完全に覆われた電極区域を有する電気ヒーターのさらなる実施形態を示す。 図６は、本発明による第一の接点および第二の接点を有するエアロゾル発生システムの接点部分の斜視図を示す。

図１は、エアロゾル発生システムの一部である電気ヒーターを示す。電気ヒーターは、発熱体１０および二つの電極１２、１４を備える。

電極１２、１４には、カバー材料１６、１８、好ましくはスズシートが提供されている。スズシート１６、１８は、エアロゾル発生システムから電気ヒーターの電極１２、１４および発熱体１０に向かう、電力の伝達を容易にするブレード接点２０、２２によって接触されるように構成されている。電極１２、１４に隣接して、覆われていない領域２４、２６が提供されていて、これらは発熱体１０に直接接触している。第二の接点２８、３０は、電極の覆われていない領域２４、２６に接触していて、かつ発熱体１０の両側の電圧を直接測定するために使用されている。

発熱体１０はメッシュ要素として提供されていて、また発熱体１０の覆われていない領域２４、２６もメッシュ要素として提供されているが、より高密度のメッシュを有する。

図２は、発熱体１０の両側の電圧の測定を示す。さらに、図２は、ブレード接点２０とブレード接点２２の間に生じる寄生抵抗である場合がある異なる抵抗を示す。より詳細には、
３０は、ブレード接点２０、２２の寄生抵抗Ｒ_bladeを意味し、
３２は、ブレード接点２０、２２とスズシート１６、１８との間の接触ゾーンの寄生抵抗Ｒ_blade-tinを意味し、
３４は、スズシート１６、１８の寄生抵抗Ｒ_tinを意味し、
３６は、スズシート１６、１８と電気ヒーターの発熱体１０との間の接触ゾーンの寄生抵抗Ｒ_tin-meshを意味し、
３８は、発熱体１０の電気抵抗Ｒ_meshを意味し、
４０は、第二の接点２８、３０の電気抵抗Ｒ_{micro pogo}を意味し、
４２は、発熱体１０の両側の電圧Ｖ_meshを測定するための、および電気ヒーターへの電力の供給を制御するための制御ユニットを備える電子回路を意味し、この電子回路はまた、測定された電圧Ｖ_meshに基づいて発熱体１０の電気抵抗Ｒ_meshを判定しうる。
４４は、二つの小さい接点区域である接点区域２８と接点区域３０の間の電圧Ｖ_meshを意味し、かつ
４６は、二つのブレード接点であるブレード接点２０とブレード接点２２の間の電圧Ｖ_bladeを意味する。

図３および図４は、電極１２、１４の覆われていない領域２４、２６が発熱体１０と間接的に接触して提供されている電気ヒーターのさらなる実施形態を示す。

図３では、覆われていない領域は、電極１２、１４の下に延び、また電極１２、１４を介して発熱体１０に間接的に接続されている。図４では、覆われていない領域は、電極１２、１４の後方に延び、また電極１２、１４を介して発熱体１０に間接的に接続されている。

図５は、電極１２、１４の全面積がスズシート１６、１８によって覆われている電気ヒーターのさらなる代替的な実施形態を示す。この実施形態において、スズシート自体の抵抗は、ほぼゼロであり、またスズシートとヒーター要素との間の接触抵抗は非常に低いため、電圧測定に影響を与えない。この場合、すべての接点はスズシート上に配置されてもよく、覆われていないメッシュ領域の必要性がない。こうした電気ヒーターの構造は簡略化されていて、また製造はより経済的でありうる。

図６は、図４に描写する通り、電気ヒーターと接触しているエアロゾル発生システムの接続部を示す。第一の接点は、電気ヒーターの電極１２、１４および発熱体１０に電力を供給するために提供されている。第一の接点は、電気ヒーターの電極との接触面積の最適化を可能にするブレード接点２０、２２の形態で提供されている。ブレード接点２０、２２の後方には、電気ヒーターの覆われていない領域２４、２６と接触するように構成されている第二の接点２８、３０が提供されている。ｓｏ第二の電気接点は、電気ヒーターとの確実な接触を確立するばね付勢されたポゴピンの形態で提供されている。第二の接点２８、３０を通して発熱体１０に接触することによって、発熱体１０の両側の電圧降下を正確に測定することができる。

制御ユニットを備える電気回路に加えて、エアロゾル発生システムは電源をさらに備え、制御ユニットは、発熱体１０の測定された電気抵抗に基づいて、電源から電気ヒーターに向かう電力の流れを制御するために提供されている。

本出願の上述の実施形態は単なる例示にすぎない。当業者は、上述の特徴を本発明の範囲内で相互に組み合わせることができることを理解する。

Claims (15)

1. 電気ヒーターと、
   電力を前記電気ヒーターに送達するための一対の第一の接点と、
   一対の第二の接点であって、前記第二の接点間の電圧を測定するために前記電気ヒーターと独立して接触する、一対の第二の接点と、を備える、エアロゾル発生システム。
2. 前記システムが、制御ユニットおよび電源をさらに備え、かつ前記制御ユニットが、前記測定された電圧に基づいて前記電源から前記電気ヒーターに供給された電力を制御するように構成されている、請求項１に記載のエアロゾル発生システム。
3. 前記制御ユニットが、前記第二の接点間の前記電圧を測定し、かつ前記測定された電圧に基づいて前記電気ヒーターに供給された電力を制御するようにさらに構成されている、請求項２に記載のエアロゾル発生システム。
4. 前記制御ユニットが、前記第二の接点間の前記電圧を測定し、前記測定された電圧に基づいて前記電気ヒーターの前記抵抗を誘導し、かつ前記算出された抵抗に基づいて前記電気ヒーターに供給された電力を制御するようにさらに構成されている、請求項２に記載のエアロゾル発生システム。
5. 前記第二の接点が、ポゴピンとして、好ましくはマイクロポゴピンとして構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
6. 前記電気ヒーターが、ヒーター要素および二つの電極を含み、かつ前記第一の接点が前記二つの電極と接触するように構成されていて、かつ前記第二の接点が前記ヒーター要素に直接接触するために構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
7. 前記電気ヒーターの二つの電極のうちの少なくとも一つが、導電性シート、好ましくはスズシートによって覆われている、請求項６に記載のエアロゾル発生システム。
8. 前記第一の接点が、前記導電性シート上に提供されたブレード接点である、請求項７に記載のエアロゾル発生システム。
9. 前記電気ヒーターの前記発熱体がメッシュ要素である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
10. 前記二つの電極のうちの少なくとも一つが、前記発熱体の中央領域における前記メッシュ要素のメッシュ密度と比較してより高密度のメッシュ密度を有するメッシュ要素である、請求項９に記載のエアロゾル発生システム。
11. 前記電気ヒーターの前記発熱体が、電気コイル、加熱式毛細管、加熱式メッシュ、加熱式金属プレート、または一つ以上のヒーターブレードである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
12. 前記システムがさらにカートリッジをさらに含み、前記カートリッジがエアロゾル発生物質を含み、かつ前記電気ヒーターが前記カートリッジ内に提供されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
13. 前記システムがエアロゾル発生装置をさらに備え、前記エアロゾル発生装置が前記第一の接点および第二の接点を備え、かつ前記エアロゾル発生装置が前記制御ユニットおよび前記電源を備える、請求項２〜４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生システム。
14. エアロゾル発生システム内の電気ヒーターに供給された電力を制御するための方法であって、
    ｉ）電気ヒーターと、電力を前記電気ヒーターに送達するための一対の第一の接点と、前記第二の接点間の前記電圧を測定するために前記電気ヒーターと独立して接触する一対の第二の接点とを備えるエアロゾル発生システムを提供する工程と、
    ｉｉ）前記第一の接点を通して前記電気ヒーターに電力を送達する工程と、
    ｉｉｉ）前記二つの第一の電極間を流れる電流の値を得る工程と、
    ｉｖ）前記電気ヒーターに接触する前記二つの第二の接点間の前記電圧を測定する工程と、
    ｖ）前記測定された電圧に基づいて前記電気ヒーターに供給された前記電力を制御する工程と、を含む、方法。
15. エアロゾル発生物質および電気ヒーターを備えるエアロゾル発生システム用のカートリッジであって、前記電気ヒーターがヒーター要素および二つの電極を含み、かつ前記電極が前記電気ヒーターに電力を送達するために第一の接点に接触するために構成されていて、また前記ヒーター要素が第二の接点間の前記電圧を測定するために前記第二の接点が前記ヒーター要素に接触するように構成されている、カートリッジ。

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