本発明の第一の態様によると、エアロゾル発生装置用のヒーター組立品が提供されている。ヒーター組立品は、第一の端および第二の端を有する細長い電気ヒーターと、接続部分を備えるプリント回路基板とを備える。接続部分は細長い電気ヒーターの第一の端と重なり、接続部分は細長い電気ヒーターの第一の端に直接はんだ付けされている。
有利なことに、細長い電気ヒーターをプリント回路基板に直接はんだ付けすることは、任意の介在する電気的接続(一つ以上の電気ワイヤーなど)を提供する必要性を無くす。従って、本発明によるヒーター組立品は、周知のエアロゾル発生システムのヒーターおよびプリント回路基板の配設と比べて、電気ヒーターとプリント回路基板の間の、より堅牢な電気的接続を提供する。
有利なことに、プリント回路基板の接続部分を細長い電気ヒーターの第一の端と重ねることは、プリント回路基板に対するヒーターの望ましい配向を容易にしうる。例えば、プリント回路基板の接続部分を細長い電気ヒーターの第一の端と重ねることは、接続部分に対するヒーターの平行な配向を容易にしうる。
有利なことに、プリント回路基板の接続部分を細長い電気ヒーターの第一の端と重ねることは、ヒーターと接続部分の間のはんだ付けされた電気的接続の表面積を増大させうる。有利なことに、はんだ付けされた電気的接続の表面積の増大は、電気ヒーターとプリント回路基板の間の、より堅牢な電気的接続を提供する。有利なことに、はんだ付けされた電気的接続の表面積の増大は、電気ヒーターとプリント回路基板の間の電気的接続の電気抵抗を低減させうる。有利なことに、はんだ付けされた電気的接続の電気抵抗を低減させることは、電気ヒーターを動作させるのに必要な電力を低減させうる。有利なことに、はんだ付けされた電気的接続の電気抵抗を低減させることは、はんだ付けされた電気接続の望ましくない抵抗加熱を低減させうる。
プリント回路基板の接続部分は、実質的に平面でありうることが好ましい。接続部分は、細長い電気ヒーターの第一の端と実質的に平行に延びることが好ましい。有利なことに、細長い電気ヒーターの接続部分と第一の端の間の平行な配設は、細長い電気ヒーターの第一の端に接続部分を直接はんだ付けすることを容易にしうる。
プリント回路基板は実質的に平面であってもよい。プリント回路基板は、細長い電気ヒーターと実質的に平行に延びることが好ましい。有利なことに、プリント回路基板と細長い電気ヒーターの間の平行な配設は、細長いヒーター組立品を提供しうる。有利なことに、細長いヒーター組立品は、エアロゾル発生装置のハウジングの中にヒーター組立品を挿入することを容易にしうる。例えば、エアロゾル発生装置が管状ハウジングを備える実施形態において、細長いヒーター組立品は、ハウジングの中にヒーター組立品を挿入することを容易にしうる。
プリント回路基板は主要部分を備え、接続部分は主要部分から延びることが好ましい。有利なことに、主要部分は、一つ以上の電気構成要素が据え付けられうるプリント回路基板の一部分を形成しうる。ヒーター組立品は、プリント回路基板の主要部分に据え付けられた一つ以上の電気構成要素を備えうる。適切な電気的構成要素には、抵抗器、コンデンサー、ダイオード、トランジスタ、変圧器、集積回路、およびそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。一つ以上の電気構成要素は、プリント回路基板の主要部分に表面実装されてもよい。一つ以上の電気構成要素は、プリント回路基板の主要部分にはんだ付けされてもよい。
接続部分の少なくとも一部は可撓性であることが好ましい。有利なことに、接続部分の可撓性部分は、細長い電気ヒーターとプリント回路基板の主要部分の間の相対的移動に適応しうる。有利なことに、細長い電気ヒーターとプリント回路基板の主要部分との間の相対的移動に適応することは、細長い電気ヒーターとプリント回路基板の間の、より堅牢な電気的接続を提供する。有利なことに、細長い電気ヒーターとプリント回路基板の主要部分の間の相対的移動に適応することは、エアロゾル発生装置のハウジング内のプリント回路基板および細長い電気ヒーターの正しい位置付けを容易にしうる。
プリント回路基板の接続部分は、プリント回路基板の主要部分と一体的に形成されていることが好ましい。有利なことに、主要部分と一体的に接続部分を形成することは、接続部分と主要部分の間の電気的接続(はんだ付け接続など)の必要性を無くす。有利なことに、これは接続部分と主要部分の間の不良な電気的接続のリスクを無くす。
プリント回路基板の主要部分は、実質的に剛直であることが好ましい。有利なことに、プリント回路基板の剛直な主要部分は、プリント回路基板の主要部分に一つ以上の電気構成要素を据え付けることを容易にしうる。有利なことに、プリント回路基板の剛直な主要部分は、エアロゾル発生装置のハウジング内にヒーター組立品を据え付けることを容易にしうる。例えば、プリント回路基板の剛直な主要部分は、エアロゾル発生装置のハウジングに固定されうる。プリント回路基板の剛直な主要部分は、締まり嵌めによってエアロゾル発生装置のハウジングに固定されうる。
接続部分の少なくとも一部が可撓性である実施形態において、接続部分は、主要部分に従属する可撓性部分と、可撓性部分に従属する剛直な部分とを備えてもよく、細長い電気ヒーターの第一の端は接続部分の剛直な部分に直接はんだ付けされている。有利なことに、接続部分の剛直な部分は、細長い電気ヒーターの第一の端を接続部分にはんだ付けすることを容易にしうる。
接続部分の可撓性部分は第一の端および第二の端を備え、可撓性部分は、その第一の端部にプリント回路基板の主要部分から延び、接続部分の剛直な部分は可撓性部分の第二の端から延びることが好ましい。
接続部分の剛直な部分は、接続部分の可撓性部分と一体的に形成されていることが好ましい。有利なことに、剛直な部分を可撓性部分と一体的に形成することは、剛直な部分と可撓性部分の間の電気的接続(はんだ付け接続など)の必要性を無くす。有利なことに、これは剛直な部分と可撓性部分の間の不良な電気的接続のリスクを無くす。
細長い電気ヒーターは抵抗加熱ワイヤーから形成されてもよい。細長い電気ヒーターはコイル形状であってもよい。細長い電気ヒーターは、流体搬送構造を加熱するように構成されてもよい。ヒーター組立品は流体搬送構造を備えてもよく、細長い電気ヒーターは流体搬送構造を加熱するように配設されている。流体搬送構造は芯を備えてもよい。細長い電気ヒーターはコイル形状であってもよく、細長い電気ヒーターは流体搬送構造の周りに巻かれている。
細長い電気ヒーターはブレード形状であってもよい。細長い電気ヒーターはピン形状であってもよい。細長い電気ヒーターは円錐形状であってもよい。細長い電気ヒーターはブレード形状であることが好ましい。有利なことに、ブレード形状の細長い電気ヒーターは、プリント回路基板の接続部分に細長い電気ヒーターの第一の端を直接はんだ付けすることを容易にしうる。この理由から、ブレード形状の細長い電気ヒーターは、プリント回路基板の接続部分が実質的に平面である実施形態で特に好ましい場合がある。
細長い電気ヒーターの第二の端は、細長い電気ヒーターのテーパー付部分を形成しうる。有利なことに、テーパー付部分は、エアロゾル発生装置内のヒーター組立品の使用中に、エアロゾル発生物品の中に細長い電気ヒーターの第二の端を挿入することを容易にしうる。
細長い電気ヒーターは抵抗ヒーターであってもよい。
細長い電気ヒーターは抵抗発熱体を備えうる。細長い電気ヒーターは電気的に絶縁された基体を備えてもよく、抵抗発熱体は電気的に絶縁された基体の上に提供されている。
電気的に絶縁された基体は、細長い電気ヒーターの動作温度で安定していることが好ましい。電気的に絶縁された基体は、最高約400℃の温度で安定していることが好ましく、約500℃がより好ましく、約600℃がより好ましく、約700℃がより好ましく、約800℃がより好ましい。使用中の抵抗発熱体の動作温度は、少なくとも約200℃でありうる。使用中の抵抗発熱体の動作温度は、約700℃未満でありうる。使用中の抵抗発熱体の動作温度は、約600℃未満でありうる。使用中の抵抗発熱体の動作温度は、約500℃未満でありうる。使用中の抵抗発熱体の動作温度は、約400℃未満でありうる。
電気的に絶縁された基体は、ジルコニアまたはアルミナなどのセラミック材料であってもよい。電気的に絶縁された基体は、約2ワット毎メートル毎ケルビン以下の熱伝導率を有することが好ましい。
抵抗発熱体を形成するための適切な材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」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、金属合金、ならびにセラミック材料および金属材料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。
一部の実施形態において、抵抗発熱体は、電気抵抗性材料(ステンレス鋼など)の一つ以上のスタンプ加工された部分を含む。別の方法として、抵抗発熱体は、加熱ワイヤーまたはフィラメント(例えばNi−Cr(ニッケル−クロム)、白金、タングステンもしくは合金のワイヤー)を含んでもよい。
細長い電気ヒーターは、細長い電気ヒーターの第一の端に位置付けられた第一および第二の電気接点を備えることが好ましく、第一および第二の電気接点は抵抗発熱体に電気的に接続されていて、第一および第二の電気接点はプリント回路基板の接続部分に直接はんだ付けされている。第一および第二の電気接点は、抵抗発熱体と比較して、より大きい表面積およびより小さい電気抵抗のうち少なくとも一つを有しうることが好ましい。
第一および第二の電気接点は、抵抗発熱体と一体的に形成されてもよい。第一および第二の電気接点は、抵抗発熱体と同一の材料から形成されてもよい。第一および第二の電気接点は、抵抗発熱体と比較して異なる材料から形成されてもよい。
ヒーター組立品はブッシングを備えてもよく、細長い電気ヒーターはブッシングを通って延びる。有利なことに、ブッシングを備えるヒーター組立品を提供することは、エアロゾル発生装置のハウジング内にヒーター組立品を設置することを容易にしうる。すなわち、ブッシングは、エアロゾル発生装置のハウジング内に適合するサイズおよび形状とすることができる。細長い電気ヒーターの第一の端は、ブッシングの第一の側面から延び、細長い電気ヒーターの第二の端はブッシングの第二の側面から延びることが好ましい。
本発明の第二の態様によると、本明細書に記載の実施形態のうちのいずれかによる、エアロゾル発生物品を受容するためのくぼみを画定するハウジングと、本発明の第一の態様によるヒーター組立品とを備えるエアロゾル発生装置が提供されている。ヒーター組立品は、細長い電気ヒーターの第二の端がくぼみの中に延びるように、ハウジング内に配置されている。エアロゾル発生装置はまた、ハウジング内に配置された、かつヒーター組立品のプリント回路基板に電気的に接続された電源を備え、プリント回路基板は電源から細長い電気ヒーターに電力を供給するように構成されている。
ヒーター組立品は、接着剤および締まり嵌めのうちの少なくとも一つでハウジングに固定されうる。ヒーター組立品のプリント回路基板は、締まり嵌めによってハウジング内に受容されうる。プリント回路基板がハウジングに固定されている実施形態において、プリント回路基板は本明細書に記載の通り、剛直な主要部分を備えることが好ましい。
ヒーター組立品は本明細書に記載の通り、ブッシングを備えうる。ブッシングは、ハウジングに固定されてもよい。ブッシングは、ハウジングに接着されてもよい。ブッシングは、締まり嵌めによってハウジング内に受容されてもよい。
エアロゾル発生装置は、電源から細長い電気ヒーターへの電力の供給を制御するように構成された制御回路を備えることが好ましい。制御回路は、プリント回路基板上に配置されていることが好ましい。プリント回路基板が主要部分を備える実施形態において、制御回路は主要部分上に配置されていることが好ましい。
電源はDC電圧供給源であってもよい。好ましい実施形態において、電源は電池である。例えば、電源はニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウム系電池(例えば、リチウムコバルト電池、リン酸鉄リチウム電池、またはリチウムポリマー電池)であってもよい。別の方法として、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。電源は再充電を必要とすることがあり、またエアロゾル発生装置を一つ以上のエアロゾル発生物品とともに使用するために十分なエネルギーの蓄積を可能にする容量を有してもよい。
エアロゾル発生装置は、少なくとも一つの空気吸込み口を備えることが好ましい。少なくとも一つの空気吸込み口は、装置くぼみの上流端と流体連通していることが好ましい。細長いヒーター要素は、装置くぼみの上流端から装置くぼみの中に延びることが好ましい。
エアロゾル発生装置は、消費者が吸煙していることを示す気流を検出するためのセンサーを備えてもよい。センサーはプリント回路基板上に据え付けられてもよい。気流センサーは電気機械装置であってもよい。気流センサーは、機械式装置、光学式装置、光学機械式装置、および微小電気機械システム(MEMS)ベースのセンサーのうちのいずれかであってもよい。エアロゾル発生装置は、消費者が吸煙を開始するための手動スイッチを備えてもよい。
エアロゾル発生装置は温度センサーを備えてもよい。温度センサーはプリント回路基板上に据え付けられてもよい。温度センサーは、細長い電気ヒーターの温度、または装置くぼみ内に受容されたエアロゾル発生物品の温度を検出してもよい。温度センサーはサーミスタであってもよい。温度センサーは、細長い電気ヒーターの比抵抗を測定するように、かつ測定された比抵抗を温度に対する比抵抗の較正曲線と比較することによって、細長い電気ヒーターの温度を導出するように構成された回路を備えてもよい。
有利なことに、細長い電気ヒーターの温度を導出することは、使用中に細長い電気ヒーターが加熱される温度の制御を容易にしうる。エアロゾル発生装置は、細長い電気ヒーターの測定された比抵抗の変化に応答して、細長い電気ヒーターへの電力の供給を調節するように構成されうる。
有利なことに、細長い電気ヒーターの温度を導出することは、吸煙の検出を容易にしうる。例えば、細長い電気ヒーターの温度の測定された低下は、エアロゾル発生装置でのユーザーの吸煙または吸引に対応しうる。
エアロゾル発生装置は、細長い電気ヒーターが起動された時を示すためのインジケータを備えることが好ましい。インジケータは、細長い電気ヒーターが起動された時に起動されるライトを備えてもよい。インジケータはプリント回路基板上に据え付けられてもよい。
エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生装置を別の電気的な装置に接続することを可能にする、外部プラグまたはソケットのうちの少なくとも一つと、少なくとも一つの外部電気接点とを備えてもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生装置を別のUSB使用可能装置に接続することを可能にする、USBプラグまたはUSBソケットを備えてもよい。例えば、USBプラグまたはソケットは、エアロゾル発生装置をUSB充電装置に接続して、エアロゾル発生装置内の再充電可能電源を充電することを可能にしうる。追加的に、または別の方法として、USBプラグまたはソケットは、エアロゾル発生装置へのデータ転送、もしくはエアロゾル発生装置からのデータ転送、またはエアロゾル発生装置へのデータ転送とエアロゾル発生装置からのデータ転送との両方に対応する場合がある。追加的に、または別の方法として、新しいエアロゾル発生物品のための新しい加熱プロファイルなどのデータを装置に転送するために、エアロゾル発生装置をコンピュータに接続してもよい。
エアロゾル発生装置がUSBプラグまたはソケットを備える実施形態において、エアロゾル発生装置は、使用されていない時にUSBプラグまたはソケットを覆う取り外し可能なカバーをさらに備えてもよい。USBプラグまたはソケットがUSBプラグである実施形態において、USBプラグは追加的に、または別の方法として、装置内に選択的に格納可能であってもよい。
本発明の第三の態様によると、本明細書に記載の実施形態のうちのいずれかによる、本発明の第二の態様によるエアロゾル発生装置を備えるエアロゾル発生システム、およびエアロゾル形成基体を備えるエアロゾル発生物品が提供されている。
本明細書で使用される「エアロゾル発生物品」という用語は、加熱された時に、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形成基体を含む物品を指す。
エアロゾル形成基体は、たばこのプラグを備えてもよい。たばこプラグは、たばこ葉、たばこの茎の破片、再構成たばこ、均質化したたばこ、押出成形たばこ、および膨化たばこのうちの一つ以上を含む、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片、またはシートのうちの一つ以上を含んでもよい。随意に、たばこプラグは、たばこプラグの加熱に伴い放出される追加的なたばこまたは非たばこの揮発性風味化合物を含んでもよい。随意に、たばこプラグはまた、例えば追加的なたばこまたは非たばこの揮発性風味化合物を含むカプセルを包含してもよい。こうしたカプセルは、たばこプラグの加熱中に溶融してもよい。別の方法として、または加えて、こうしたカプセルは、たばこプラグの加熱前、加熱中、または加熱後に押しつぶされてもよい。
たばこプラグが均質化したたばこ材料を含む場合、均質化したたばこ材料は、粒子状のたばこを凝集することによって形成されてもよい。均質化したたばこ材料はシートの形態であってもよい。均質化したたばこ材料は、乾燥質量基準で5パーセント超のエアロゾル形成体含有量を有してもよい。別の方法として、均質化したたばこ材料は、乾燥質量基準で5〜30重量パーセントのエアロゾル形成体含有量を有してもよい。均質化したたばこ材料シートは、たばこ葉ラミナおよびたばこ葉の葉柄のうちの一方または両方を粉砕することによって、または別の方法で細かく砕くことによって得られた粒子状のたばこを凝集することによって形成されてもよく、別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、例えばたばこの処理、取り扱いおよび輸送中に形成されたたばこダスト、たばこの微粉およびその他の粒子状のたばこ副産物のうちの一つ以上を含んでもよい。均質化したたばこ材料シートは、粒子状たばこを凝集するのを補助するために、たばこ内因性結合剤、一つ以上の外因性結合剤(すなわち、たばこ外来性結合剤)、またはこれらの組み合わせである一つ以上の固有の結合剤を含んでもよい。別の方法として、または加えて、均質化したたばこ材料シートは、たばこおよび非たばこ繊維、エアロゾル形成体、湿潤剤、可塑剤、風味剤、充填材、水性および非水性の溶媒、ならびにこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されないその他の添加剤を含んでもよい。均質化したたばこ材料シートは、粒子状たばこおよび一つ以上の結合剤を含むスラリーをコンベヤーベルトまたはその他の支持表面上にキャスティングすることと、キャストスラリーを乾燥させて均質化したたばこ材料シートを形成することと、均質化したたばこ材料シートを支持表面から取り外すこととを一般的に含むタイプのキャスティングプロセスによって形成されていることが好ましい。
エアロゾル発生物品は、およそ30ミリメートル〜およそ100ミリメートルの全長を有してもよい。エアロゾル発生物品は、およそ5ミリメートル〜およそ13ミリメートルの外径を有してもよい。
エアロゾル発生物品は、たばこプラグの下流に位置付けられたマウスピースを備えてもよい。マウスピースは、エアロゾル発生物品の下流端に位置してもよい。マウスピースは、セルロースアセテートフィルタープラグであってもよい。マウスピースは、およそ7ミリメートルの長さであることが好ましいが、およそ5ミリメートル〜およそ10ミリメートルの長さを有することができる。
たばこプラグは、およそ10ミリメートルの長さを有してもよい。たばこプラグは、およそ12ミリメートルの長さを有してもよい。
たばこプラグの直径は、およそ5ミリメートル〜およそ12ミリメートルであってもよい。
好ましい実施形態において、エアロゾル発生物品は、およそ40ミリメートル〜およそ50ミリメートルの全長を有する。エアロゾル発生物品は、およそ45ミリメートルの全長を有することが好ましい。エアロゾル発生物品は、およそ7.2ミリメートルの外径を有することが好ましい。
ここで、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。