JP2024504552A - エアロゾル発生デバイス及びエアロゾル発生システム - Google Patents

Abstract

エアロゾル発生デバイスは、エアロゾル発生基材（１０２）を受け入れるための加熱チャンバ（１８）を備え、加熱チャンバはチャンバ壁（３０）を備える。サセプタ構造（４０）は、チャンバ壁（３０）の周囲に離間され、加熱チャンバ（１８）の内部容積（２０）に露出する複数の誘導加熱可能サセプタ（４２）を備える。サセプタ構造の部分（４２ａ）は、エアロゾル発生基材を支持するよう、チャンバ壁から内部容積内へと延在してもよい。サセプタ構造の取付部分（４５）は、例えば、取付部分の周囲にチャンバ壁を成形することによって、チャンバ壁に埋め込まれる。【選択図】図４

Description

本開示は、一般に、エアロゾル発生デバイスに関し、特に、エアロゾル発生基材を加熱してユーザによる吸入のためのエアロゾルを発生させるためのエアロゾル発生デバイスに関する。本開示の実施形態はまた、エアロゾル発生デバイスとエアロゾル発生基材とを備えるエアロゾル発生システムに関する。本開示は、特に、携帯型（ハンドヘルド型）エアロゾル発生デバイスに適用可能である。かかるデバイスは、エアロゾル発生基材、例えば、たばこ又は他の好適な材料を、燃焼させるのではなく、伝導、対流、及び／又は放射によって加熱して、ユーザによる吸入のためのエアロゾルを発生させる。

近年、（エアロゾル発生デバイス又は蒸気発生デバイスとしても公知の）リスク低減デバイス又はリスク修正デバイスの人気及び使用が、従来のたばこ製品の使用に代わるものとして、急速に成長してきた。エアロゾル発生物質を加熱又は加温してユーザによる吸入のためのエアロゾルを発生させる、様々なデバイス及びシステムが入手可能である。

一般に入手可能なリスク低減又はリスク修正デバイスは、基材加熱式エアロゾル発生デバイス又はいわゆる加熱非燃焼式デバイスである。この種類のデバイスは、エアロゾル発生基材を、通常、１５０℃～３００℃の範囲の温度に加熱することによって、エアロゾル又は蒸気を発生させる。エアロゾル発生基材を燃焼させることなく、この範囲内の温度までエアロゾル発生基材を加熱することにより、通常、冷却され凝縮してデバイスのユーザによる吸入のためのエアロゾルを形成する蒸気を発生させる。一般論として、蒸気は、臨界温度よりも低い温度で気相である物質であり、これは、温度を低下させずに圧力を高めることにより蒸気を液体に凝縮させ得ることを意味し、一方、エアロゾルは、空気中又は別のガス中に微細な固体粒子又は液滴が浮遊しているものである。しかし、用語「エアロゾル」及び「蒸気」は、本明細書において、特にユーザが吸入するために生成された吸入可能な媒体の形状に関して入れ替え可能に用いてもよいことに注意されたい。

現在利用可能なエアロゾル発生デバイスは、幾つかの異なる手法を用いて、エアロゾル発生基材に熱を与えることができる。かかる手法の１つは、誘導加熱システムを採用するエアロゾル発生デバイスを提供することである。かかるデバイスでは、誘導コイルがデバイスに設けられ、誘導加熱可能サセプタがエアロゾル発生基材を加熱するために設けられる。ユーザがデバイスを作動させると、電気エネルギーが誘導コイルに供給され、交番電磁界が発生する。サセプタは、電磁界と結合して、サセプタ内を流れる局所的な渦電流及び／又はより大規模な循環電流を誘導する。サセプタ内の電流の流れは、抵抗加熱を生じさせる。サセプタの素材に応じて、磁気ヒステリシスによる加熱を受けることもある。熱は、例えば、熱伝導によってサセプタからエアロゾル発生基材に伝達され、エアロゾル発生基材が加熱されるにつれてエアロゾルが発生する。

一般に、蒸気を発生させるようエアロゾル発生基材において十分に高い温度を達成及び維持するために、エアロゾル発生基材を急速に加熱することが望ましい。本開示は、エアロゾル発生基材を所望の温度まで急速に加熱すると同時に、デバイスのエネルギー効率を最大化するエアロゾル発生デバイスを提供しようとするものである。

本開示の第１の態様によれば、エアロゾル発生デバイスであって、
エアロゾル発生基材の少なくとも一部を受け入れるための加熱チャンバであって、加熱チャンバの内部容積を画成するチャンバ壁を備える加熱チャンバと、
チャンバ壁の周囲に離間され、加熱チャンバの内部容積に露出する複数の誘導加熱可能サセプタを備えるサセプタ構造と、を備え、
サセプタ構造は、更に、チャンバ壁に埋め込まれる取付部分を備える、エアロゾル発生デバイスが提供される。

エアロゾル発生デバイス／システムは、エアロゾル発生基材を燃やすことなく加熱して、エアロゾル発生基材の少なくとも１つの成分を蒸発させ、それにより蒸気を生成し、蒸気は冷却されて凝縮し、エアロゾル発生デバイス／システムのユーザが吸入するためのエアロゾルを形成するよう構成される。エアロゾル発生デバイスは、通常、手持ち式の携帯型デバイスである。エアロゾル発生デバイス／システムは、エアロゾル発生基材の迅速且つ制御された加熱を提供し、同時にエネルギー効率を最大化する。

サセプタ構造の部分をチャンバ壁に埋め込むことにより、サセプタ構造が加熱チャンバに対して確実に取り付けられることが保証される。埋め込まれた部分は、埋め込まれた部分と壁材料との間の摩擦、又は好ましくは機械的干渉によって、サセプタ構造が壁から、少なくとも壁の表面に対して略垂直な方向に取り外されることが防止されるように、チャンバ壁の材料によって囲まれる（必ずしも完全に囲まれている必要はない）。

サセプタは、例えば熱伝導によって、チャンバ内に受け入れられるエアロゾル発生基材に熱を伝達することができるチャンバの周囲の周りの位置に配置される。サセプタは、チャンバの周囲の周りの位置でエアロゾル発生基材と接触し、それによってエアロゾル発生基材をチャンバ内に支持してもよい。チャンバの周囲の周りのサセプタ間の空間は、エアロゾル発生基材とチャンバ壁との間に空気チャネルを提供してもよい。複数のサセプタは、チャンバ壁の周りに規則的に間隔を置いて配置されることが好ましい。

好ましくは、サセプタ構造は、更に、チャンバ壁から内部容積内に延在する内側延在部分を備える。サセプタ構造の内側延在部分は、エアロゾル発生基材に接触してそれに熱を伝導し、及び／又は加熱チャンバ内でそれを支持することができるが、サセプタ構造の他の部分は基材と接触していない。

サセプタの内側延在部分は、チャンバ壁から離れていてもよく、それによって、各サセプタとチャンバ壁との間に径方向間隙を残し、これは、空気がチャンバを通ってエアロゾル発生基材の中に引き込まれ得る更なる空気チャネルを提供する。

サセプタ構造は、複数の別個のコンポーネントであってもよく、各コンポーネントは、１つ以上のサセプタを備える。代替として、サセプタ構造は単一のコンポーネントであってもよい。例えば、サセプタ構造は、例えば、材料を打ち抜き加工して前駆体構造を形成し、次いで前駆体構造を折り畳んでサセプタ構造を形成することによって、材料の単一シートから都合よく形成されてもよい。

サセプタ構造は、複数のサセプタのうちの２つ以上を接続する接続部分を備えてもよい。好ましくは、サセプタ構造の接続部分は、複数のサセプタの全てを接続する。接続部分は、サセプタを共通の物理的構造に接合するよう、単なる機械的な機能を果たしてもよい。本開示によるエアロゾル発生デバイスの幾つかの実施例において、接続部分は、サセプタ間に誘導電流が流れることを可能にする導電体として機能してもよい。特定の実施例において、接続部分は、サセプタ構造の複数のサセプタの全てを、加熱チャンバの周囲の連続回路において接続してもよい。

サセプタ構造の接続部分は、チャンバ壁に少なくとも部分的に埋め込まれてもよい。これは、サセプタ自体は埋め込まれず、加熱チャンバの内部容積に露出したままであるが、サセプタ構造の部分がチャンバ壁に埋め込まれるよう配置する都合の良い方法である。

追加又は代替として、各サセプタは、チャンバ壁に埋め込まれる取付部分を備えてもよい。

本開示の別の態様によれば、エアロゾル発生基材と組み合わせて先に説明したエアロゾル発生デバイスを備えるエアロゾル発生システムが提供され、エアロゾル発生基材の少なくとも一部は、エアロゾル発生デバイスの加熱チャンバ内に受け入れられる。

本開示の更なる態様によれば、エアロゾル発生デバイスを製造する方法は、
複数の誘導加熱可能サセプタを備えるサセプタ構造を形成することと、
サセプタ構造の周囲にチャンバ壁を成形することであって、
チャンバ壁が、エアロゾル発生基材の少なくとも一部を受け入れるための加熱チャンバの内部容積を画成し、
誘導加熱可能サセプタが、チャンバ壁の周囲に離間され、加熱チャンバの内部容積に露出し、
サセプタ構造が、チャンバ壁に埋め込まれる取付部分を備えるように、成形することと、を含む。

好ましくは、サセプタ構造は、更に、チャンバ壁から内部容積内に延在する内側延在部分を備える。

既存のサセプタ構造の周囲にチャンバ壁を成形することは、加熱チャンバに対してサセプタ構造を確実に取り付ける簡単な方法である。それは、サセプタ構造を壁に固定するためにチャンバ壁上に特別な構造を形成する必要性を回避し、サセプタ構造を壁に固定する別個の製造作業の必要性を回避する。チャンバ壁を成形するステップは、射出成形、又はチャンバ壁の材料及び所望の構造に適した他の任意の成形技術を含んでもよい。

チャンバ壁は、チャンバ壁自体が誘導加熱を受けないように、実質的に導電性でも透磁性でもない材料を備えることが好ましい。

チャンバ壁は、耐熱性プラスチック材料を備えてもよい。チャンバ壁は、エアロゾル発生デバイスが動作する温度及び他の物理的条件に繰り返し暴露される場合に劣化すべきではない。好ましいプラスチック材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、これは、熱による劣化に耐性があり、また、低い熱伝導率の特性を有し、それによって、加熱チャンバの内部からチャンバ壁の外部への熱の伝導を低減する。ＰＥＥＫは、実質的に導電性でも透磁性でもない。

チャンバ壁は、代替として、アルミナ又はジルコニア等のセラミック材料を備えてもよい。セラミックは、通常、熱による劣化に対して極めて耐性があり、それらの多くはまた、低い熱伝導率を有する一方で、実質的に導電性でも透磁性でもない。

サセプタ構造は、導電性且つ透磁性の材料、好ましくは金属材料を備えることが好ましい。サセプタ構造の少なくともサセプタがかかる材料で形成される場合、それらは誘導加熱を受けることができる。金属材料は、通常、ステンレス鋼及び炭素鋼からなる群から選択される。誘導加熱可能サセプタは、しかし、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、炭素鋼、及びそれらの合金、例えばニッケルクロム又はニッケル銅の１つ以上を含むが、これらに限定されない任意の好適な材料を備えることができる。

エアロゾル発生デバイスは、例えば、高周波で動作するよう構成されてもよい制御回路を備える電源及び回路を含んでもよい。電源及び回路は、約８０ｋＨｚ～１ＭＨｚの間、場合により約１５０ｋＨｚ～２５０ｋＨｚの間、場合により約２００ｋＨｚの周波数で動作するよう構成されてもよい。電源及び回路は、用いられる誘導加熱可能サセプタの種類に応じて、例えばＭＨｚ範囲等のより高い周波数で動作するよう構成することができる。

エアロゾル発生基材は、任意の種類の固体又は半固体材料を備えてもよい。エアロゾル発生固体の例示的な種類は、粉末、顆粒、ペレット、破片、ストランド、粒子、ゲル、条片、ルーズリーフ、カットフィラー、多孔質材料、発泡材料、又はシートを含む。エアロゾル発生基材は、植物由来の材料を備えてもよく、特にたばこを備えてもよい。エアロゾル発生材料は、有利には、例えば、たばこと、セルロース繊維、たばこ茎繊維、及びＣａＣＯ_３等の無機充填剤の任意の１つ以上とを含む再構成たばこを備えてもよい。

従って、エアロゾル発生デバイスは、「加熱式たばこデバイス」、「加熱非燃焼式たばこデバイス」、「たばこ製品気化用デバイス」等と等しく呼ばれることがあり、これらの効果を実現するのに好適なデバイスとして解釈される。本明細書中に開示する特徴は、任意のエアロゾル発生基材を気化させるよう設計されるデバイスに等しく適用可能である。

エアロゾル発生基材は、エアロゾル発生物品の一部を形成してもよく、紙ラッパーによって囲まれてもよい。エアロゾル発生基材がエアロゾル発生デバイスの加熱チャンバ内に受け入れられる場合、エアロゾル発生物品の他の部分は、例えば、ユーザのためのマウスピースを提供するよう加熱チャンバの外側に残ってもよい。

エアロゾル発生物品は実質的にスティックの形状で形成されてもよく、好適な形態で配置されるエアロゾル発生基材を有する管状領域を有するシガレットに概ね類似してもよい。エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生物品の近位端に、例えばセルロースアセテート繊維を備えるフィルタセグメントを含んでもよい。フィルタセグメントは、マウスピースフィルタを構成してもよく、エアロゾル発生基材と同軸整列してもよい。１つ以上の蒸気収集領域、冷却領域、及び他の構造も、幾つかの設計において含まれてもよい。例えば、エアロゾル発生物品は、フィルタセグメントの上流に少なくとも１つの管状セグメントを含んでもよい。管状セグメントは、蒸気冷却領域として機能してもよい。蒸気冷却領域は、有利なことに、エアロゾル発生基材を加熱することによって生成される加熱蒸気が、冷却及び凝縮されて、例えばフィルタセグメントを通して、ユーザが吸入するのに適した特性を有するエアロゾルを形成することを可能にしてもよい。

エアロゾル発生基材は、エアロゾル形成剤を備えてもよい。エアロゾル形成剤の例としては、グリセリン又はプロピレングリコール等の多価アルコール及びその混合物が挙げられる。典型的には、エアロゾル発生基材は、乾燥重量ベースで約５％～約５０％の間のエアロゾル形成剤含有量を備えてもよい。幾つかの実施形態において、エアロゾル発生基材は、乾燥重量ベースで約１０％～約２０％の間、場合により乾燥重量ベースで約１５％のエアロゾル形成剤含有量を備えてもよい。

加熱すると、エアロゾル発生基材は、揮発性化合物を放出してもよい。揮発性化合物は、ニコチン又はたばこ香味料等の香味化合物を含んでもよい。

エアロゾル発生デバイスと、エアロゾル発生デバイスの加熱チャンバ内に位置決めすることができる状態にあるエアロゾル発生物品とを備えるエアロゾル発生システムの断面略図である。 エアロゾル発生物品がエアロゾル発生デバイスの加熱チャンバ内に位置決めされた状態を示す、図１のエアロゾル発生システムの断面略図である。 加熱チャンバの内面に取り付けられる複数の誘導加熱サセプタのうちの１つ及びコイル支持構造を示す、図１及び２のエアロゾル発生デバイスの加熱チャンバの詳細な斜視図である。 加熱チャンバの周囲に間隔をおいて配置される複数の別個の誘導加熱可能サセプタを備えるサセプタ構造を示す、図３に示す加熱チャンバの端部からの断面略図である。 図３及び４のサセプタ構造の詳細を示す線図である。 代替形状寸法を有するサセプタ構造を示す、図５と同様の線図である。 加熱チャンバ内に取り付けられる図６のサセプタ構造を示す、図４と同様の断面略図である。 別の代替形状寸法を有するサセプタ構造を示す、図５と同様の線図である。 加熱チャンバ内に取り付けられる図８のサセプタ構造を示す、図４と同様の断面略図である。 サセプタをチャンバ壁に固定する別の方法を示す、加熱チャンバの部分斜視図である。 サセプタをチャンバ壁に固定する更に別の方法を示す、加熱チャンバの部分斜視図である。

ここで、本開示の実施形態について、単なる例として添付の図面を参照して説明する。

初めに図１及び２を参照すると、エアロゾル発生システム１の一実施例を略図で示している。エアロゾル発生システム１は、エアロゾル発生デバイス１０と、デバイス１０で用いるためのエアロゾル発生物品１００とを備えている。エアロゾル発生デバイス１０は、エアロゾル発生デバイス１０の様々なコンポーネントを収容する本体１２を備える。本体１２は、本明細書中に記載する様々な実施形態において説明するコンポーネントに適合し、ユーザによって補助なしで片手で快適に保持される大きさに作成される任意の形状を有することができる。

図１及び２の底部側に示す、エアロゾル発生デバイス１０の第１の端部１４は、便宜上、エアロゾル発生デバイス１０の遠位、底部、基部、又は下端として説明される。図１及び２の頂部側に示す、エアロゾル発生デバイス１０の第２の端部１６は、エアロゾル発生デバイス１０の近位、頂部、又は上端として説明される。使用中、ユーザは、典型的には、エアロゾル発生デバイス１０を、第１の端部１４を下向きに及び／又はユーザの口に対して遠位位置に、及び第２の端部１６を上向きに及び／又はユーザの口に対して近接位置に向ける。

エアロゾル発生デバイス１０は、本体１２内に位置決めされる加熱チャンバ１８を備えている。加熱チャンバ１８は、略円筒形のエアロゾル発生物品１００の少なくとも一部を受け入れるための略円形断面を有するキャビティ２０の形態の内部容積を画成している。加熱チャンバ１８は、長手方向を画成する長手方向軸を有する。加熱チャンバ１８の近位端２６は、エアロゾル発生デバイス１０の第２の端部１６に向かって開口する。加熱チャンバ１８は、通常、本体１２への伝熱を最小にするよう、本体１２の内面から間隔を空けて保持される。

エアロゾル発生デバイス１０は、更に、電源２２、例えば充電式であってもよい１つ以上のバッテリと、コントローラ２４とを備えている。

エアロゾル発生デバイス１０は、任意に、スライドカバー２８が加熱チャンバ１８の開放した端部２６を覆って加熱チャンバ１８へのアクセスを防止する閉位置（図１を参照）と、スライドカバー２８が加熱チャンバ１８の開放した第１の端部２６を露出させて加熱チャンバ１８へのアクセスを提供する開位置（図２を参照）との間で横方向に移動可能なスライドカバー２８を含むことができる。幾つかの実施形態において、スライドカバー２８を閉位置に付勢することができる。

加熱チャンバ１８、具体的にはキャビティ２０は、対応する形状の略円筒状又はロッド状のエアロゾル発生物品１００を受け入れるよう配置される。エアロゾル発生物品１００は、通常、予め包装されたエアロゾル発生基材１０２を備えている。エアロゾル発生物品１００は、例えば、エアロゾル発生基材１０２としてたばこを収容してもよい使い捨て且つ交換可能な物品（「消耗品」としても知られる）である。エアロゾル発生物品１００は、近位端１０４（又は口側端部）及び遠位端１０６を有する。エアロゾル発生物品１００は、更に、エアロゾル発生基材１０２の下流に位置決めされるマウスピースセグメント１０８を備える。エアロゾル発生基材１０２及びマウスピースセグメント１０８は、ラッパー１１０（例えば、紙ラッパー）の内側で同軸に整列して配置されて、コンポーネントを所定位置に保持してロッド状のエアロゾル発生物品１００を形成する。

マウスピースセグメント１０８は、下流方向に、言い換えれば、エアロゾル発生物品１００の遠位端１０６から近位（口）端１０４まで、順次且つ同軸整列で配置される以下のコンポーネント（詳細には図示せず）のうちの１つ以上、冷却セグメントと、中心孔セグメントと、フィルタセグメントとを備えることができる。冷却セグメントは、通常、ラッパー１１０の厚さよりも大きい厚さを有する中空紙管を備える。中心孔セグメントは、セルロースアセテート繊維と可塑剤とを含有する硬化された混合物を備えてもよく、マウスピースセグメント１０８の強度を高めるよう機能する。フィルタセグメントは、典型的には、セルロースアセテート繊維を含み、マウスピースフィルタとして機能する。加熱された蒸気がエアロゾル発生基材１０２からエアロゾル発生物品１００の近位（口）端１０４に向かって流れると、蒸気は、冷却セグメント及び中心孔セグメントを通過する際に冷却されて凝縮し、ユーザがフィルタセグメントを通して吸入するのに適した特性を有するエアロゾルを形成する。

加熱チャンバ１８は、加熱チャンバ１８の遠位端３４に位置する基部３２と、開口端２６との間に延在する側壁（又はチャンバ壁）３０を有する。チャンバ壁３０と基部３２とを互いに接続し、単一部品として一体に形成することができる。図示の実施形態において、チャンバ壁３０は、管状であり、より具体的には円筒状である。他の実施形態において、チャンバ壁３０は、楕円形又は多角形断面を有する管等の他の好適な形状を有することができる。なお更なる実施形態において、チャンバ壁３０は、テーパ状とすることができる。チャンバ壁３０及び基部３２は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐熱性プラスチック材料で形成される。

例示の実施形態において、加熱チャンバ１８の基部３２は、閉じられており、例えば、密閉されているか又は気密である。即ち、加熱チャンバ１８は、カップ状である。これにより、開口端２６から引き込まれた空気が第２の端部３４から流出することを基部３２により防止し、代わりにエアロゾル発生基材１０２を通して案内されることを確実にすることができる。これにより、ユーザがエアロゾル発生物品１００を加熱チャンバ１８内に意図した距離まで挿入し、それ以上挿入しないようにすることもできる。

エアロゾル発生デバイス１０は、ひいては、加熱チャンバ１８の周辺部４４の周りに周方向に離間する複数の誘導加熱可能サセプタ４２を備えるサセプタ構造４０を備える。

誘導加熱可能サセプタ４２は、加熱チャンバ１８の長手方向に伸長している。各誘導加熱可能サセプタ４２は、長さ及び幅を有し、通常、長さは幅の少なくとも５倍である。各誘導加熱可能サセプタ４２は、側壁３０から径方向に加熱チャンバ１８内に延在する内側延在部分４２ａを有する。内側延在部分４２ａは、細長いリブを備えることができるか、又は図面に示すように、内向偏向部分を備えることができる。内側延在部分４２ａは、図４に示すように、エアロゾル発生基材１０２に向かって延在し、それと接触する。内側延在部分４２ａは、加熱チャンバ１８の有効断面積を減少させるのに十分な程度だけ加熱チャンバ１８内へ径方向内方に延在する。内側延在部分４２ａは、従って、エアロゾル発生基材１０２と、特に、エアロゾル発生物品１００のラッパー１１０と摩擦嵌めを形成し、図２において最良に見られるように、エアロゾル発生基材１０２の圧縮を引き起こす可能性がある。エアロゾル発生基材１０２の圧縮は、サセプタ４２とエアロゾル発生基材１０２との間の熱伝導を改善する。当業者によって、内側延在部分４２ａが図面に示す寸法形状に限定されず、他の寸法形状も完全に本開示の適用範囲内にあることは理解されるであろう。内側延在部分４２ａは、エアロゾル発生基材１０２がチャンバ壁３０ではなく内側延在部分４２ａに接触するように、チャンバ壁３０の距離よりも小さい加熱チャンバ１８の軸からの距離まで内側に延在するのであれば、凸状である必要さえない。

図３～５は、加熱チャンバ１８の周囲４４の周りに周方向に間隔をおいて配置され、互いに機械的にも電気的にも接続されていない複数の別個のサセプタ４２からなるサセプタ構造４０を示している。各サセプタ４２は、サセプタ４２の翼状延長部の形態をとる取付部分４５によって加熱チャンバ１８内に取り付けられる。取付部分４５は、サセプタ４２が機械的に固定され、加熱チャンバ１８から引き出すことができないように、チャンバ壁３０に埋め込まれている。

取付部分４５は、加熱チャンバ１８を形成する場合にチャンバ壁３０に埋め込まれる。１つの製造方法において、サセプタ構造４０は、型（図示せず）内に載置される。サセプタ構造４０が、図３～５に示すように、複数の別個のサセプタ４２からなる場合、サセプタ４２は、型内で所望の構成で一時的に支持される必要がある可能性がある。チャンバ材料は、次いで、例えば射出成形によって液体形態で型内に導入され、取付部分４５の周囲の空間を充填する。材料は、次いで、冷却、硬化、又はそうでなければ従来の方法で処理されて、取付部分が埋め込まれる中実のチャンバ壁３０を形成する。

当業者によって、取付部分４５が図面に示す寸法形状に限定されず、他の寸法形状も完全に本開示の適用範囲内にあることは理解されるであろう。例えば、図５に示す翼状取付部分４５は、サセプタ４２の全長にわたって延在する必要はない。代替として、取付部分４５は、図６に示すように、各サセプタ４２の一端又は両端に形成されてもよい。取付部分４５は、サセプタ４２の周囲にある必要はなく、それらは、各サセプタ４２の中央部分の後部に、例えば成形によって、又は切断及び折り曲げによって形成することができる。

エアロゾル発生デバイス１０は、電磁界を発生させるための電磁界発生器４６を備える。電磁界発生器４６は、略螺旋状の誘導コイル４８を備えている。誘導コイル４８は、円形断面を有し、略円筒状の加熱チャンバ１８を中心として螺旋状に延在する。誘導コイル４８は、電源２２及びコントローラ２４により励磁させることができる。コントローラ２４は、電子部品の中でもとりわけ、電源２２からの直流を誘導コイル４８用の交流高周波電流に変換するよう配置されるインバータを含む。

加熱チャンバ１８のチャンバ壁３０は、外面３８に形成されるコイル支持構造５０を含む。図示の実施例において、コイル支持構造５０は、外面３８の周囲に螺旋状に延在するコイル支持溝５２を備える。誘導コイル４８は、コイル支持溝５２内に位置決めされ、従って、誘導加熱可能サセプタ４２に対して確実且つ最適に位置決めされる。

エアロゾル発生デバイス１０を用いるために、ユーザは、図１に示す閉位置から図２に示す開位置にスライドカバー２８（存在する場合）を変位させる。ユーザは、次いで、エアロゾル発生基材１０２がキャビティ２０内に受け入れられ、マウスピースセグメント１０８の少なくとも一部が開口端２６から突出してユーザの唇による係合を可能にするように、エアロゾル発生物品１００を加熱チャンバ１８の開口端２６を通して挿入する。

ユーザによるエアロゾル発生デバイス１０の作動時、誘導コイル４８は、誘導コイル４８に交流電流を供給する電源２２及びコントローラ２４によって通電され、それによって、交流の時間変化する電磁界が、誘導コイル４８によって生成される。この電磁界は、誘導加熱可能サセプタ４２と結合し、サセプタ４２内に渦電流及び／又は磁気ヒステリシス損失を生じ、サセプタ４２を発熱させる。熱は、次いで、例えば伝導、放射、及び対流によって誘導加熱可能サセプタ４２からエアロゾル発生基材１０２に伝達される。これにより、燃焼又は燃やすことなくエアロゾル発生基材１０２が加熱され、それによって、蒸気が発生する。発生した蒸気は、冷却されて凝縮し、エアロゾル発生デバイス１０のユーザがマウスピースセグメント１０８を通して、より詳細にはフィルタセグメントを通して吸入するためのエアロゾルを形成する。

エアロゾル発生基材１０２の気化は、周囲環境から、例えば加熱チャンバ１８の開口端２６を通る空気の添加により促進され、空気は、それがエアロゾル発生物品１００のラッパー１１０とチャンバ壁３０の内面３６との間を流れる際に加熱される。より詳細には、ユーザがフィルタセグメントを吸うと、空気は、図２の矢印Ａによって示すように、開口端２６を通って加熱チャンバ１８に吸い込まれる。加熱チャンバ１８に入る空気は、ラッパー１１０とチャンバ壁３０の内面３６との間で、開口端２６から閉鎖端３４に向かって流れる。上述のように、サセプタ４２は、エアロゾル発生物品１００の外面に少なくとも接触し、通常、エアロゾル発生物品１００の少なくともある程度の圧縮を引き起こすのに十分な距離だけ加熱チャンバ１８内に延在する。その結果、加熱チャンバ１８の周方向全周にわたって空隙が存在しない。その代わりに、サセプタ４２間の円周領域（４つの等間隔ギャップ領域）に空気流路があり、それに沿って空気が加熱チャンバ１８の開口端２６から閉鎖端３４に向かって流れる。空気が加熱チャンバ１８の閉鎖端３４に到達すると、空気は約１８０°方向転換し、エアロゾル発生物品１００の遠位端１０６に入る。空気は、次いで、図２の矢印Ｂによって示すように、発生した蒸気と共に遠位端１０６から近位（口側）端１０４に向かってエアロゾル発生物品１００を通って引き込まれる。

エアロゾル発生デバイスの幾つかの実施例において、４つより多い又は少ないサセプタ４２があってもよく、従って、それらの間の空間によって形成される対応する数の空気流路があってもよい。サセプタ４２は、チャンバ壁３０の周囲に等間隔で配置されることが好ましい。図４、７、及び９に示すように、サセプタ４２の少なくとも内側延在部分４２ａは、チャンバ壁３０から離れているように形成されてもよく、それによって、サセプタ４２とチャンバ壁３０との間に空気流のための径方向間隙を残してもよい。入ってくる空気がサセプタ４２の一方又は両方の表面上を流れることを可能にすることによって、空気は、有利に、エアロゾル発生基材１０２に入る前に予熱されてもよい。

ユーザは、エアロゾル発生基材１０２が蒸気を生成し続けることができる間は常に、例えば、好適な蒸気に気化させるよう気化可能な成分がエアロゾル発生基材１０２に残っている間は常に、エアロゾルを吸入し続けることができる。コントローラ２４は、誘導コイル４８を通過する交流電流の大きさを調節して、誘導加熱可能サセプタ４２の温度、ひいてはエアロゾル発生基材１０２の温度が閾値レベルを超えないことを確実にすることができる。具体的には、エアロゾル発生基材１０２の構成に依存する特定の温度において、エアロゾル発生基材１０２は燃え始める。これは望ましい効果ではなく、この温度以上の温度は回避される。チャンバ壁３０及び基部３２が形成される材料は、エアロゾル発生デバイスの予想される寿命の間、閾値までの温度に繰り返し加熱されることに耐えることができるよう選択される。

温度調節を手助けするために、幾つかの実施例において、エアロゾル発生デバイス１０には温度センサ（図示せず）が設けられている。コントローラ２４は、エアロゾル発生基材１０２の温度の指標を温度センサから受信し、その温度指標を用いて、誘導コイル４８に供給される交流電流の大きさを制御するよう構成されている。一実施例において、コントローラ２４は、第１の期間にわたって第１の大きさの電流を誘導コイル４８に供給して、誘導加熱可能サセプタ４２を第１の温度まで加熱してもよい。その後、コントローラ２４は、第２の期間にわたって第２の大きさの交流電流を誘導コイル４８に供給して、誘導加熱可能サセプタ４２を第２の温度まで加熱してもよい。第２の温度は、第１の温度より低くてもよい。その後、コントローラ２４は、第３の期間にわたって第３の大きさの交流電流を誘導コイル４８に供給して、誘導加熱可能サセプタ４２を第１の温度まで再度加熱してもよい。これは、エアロゾル発生基材１０２が使い尽くされる（即ち、加熱によって発生され得る全ての蒸気が既に発生されている）まで、又はユーザがエアロゾル発生デバイス１０の使用を停止するまで続いてもよい。別のシナリオにおいて、第１の温度に達すると、コントローラ２４は、誘導コイル４８に供給される交流電流の大きさを減少させて、エアロゾル発生基材１０２をセッション全体を通して第１の温度に維持することができる。

ユーザによる１回の吸入は、一般に「パフ」と呼ばれる。幾つかのシナリオにおいて、たばこの喫煙経験をエミュレートすることが望ましく、これは、エアロゾル発生デバイス１０が、典型的には、１０～１５回のパフを提供するのに十分なエアロゾル発生基材１０２を保持することが可能であることを意味する。

幾つかの実施形態において、コントローラ２４は、パフをカウントし、ユーザが１０～１５回のパフを行った後に誘導コイル４８への電流供給を遮断するよう構成されている。パフカウントは、様々な異なる方法で実行することができる。幾つかの実施形態において、コントローラ２４は、パフ中に温度がいつ低下したかを判定し、これは、新鮮で冷たい空気が温度センサ（図示せず）を通過して流れるにつれて冷却が引き起こされ、これが温度センサによって検出されることによる。他の実施形態において、空気流は、流れ検出器を用いて直接検出される。他の適切な方法は、当業者には明らかであろう。他の実施形態において、コントローラ２４は、追加又は代替として、最初のパフから所定の時間が経過した後に誘導コイル４８への電流供給を遮断する。これは、消費電力を低減させることと、所定の数のパフが行われたことをパフカウンターが正しく登録できなかった場合にエアロゾル発生デバイス１０の電源をオフにするためのバックアップを提供することとの両方に役立つことができる。

幾つかの実施例において、コントローラ２４は、完了するのに所定の時間が掛かる所定の加熱サイクルに従うように、誘導コイル４８に交流電流を供給するよう構成されている。サイクルが完了すると、コントローラ２４は、誘導コイル４８への電流の供給を遮断する。場合によっては、このサイクルは、コントローラ２４と温度センサ（図示せず）との間のフィードバックループを利用してもよい。例えば、加熱サイクルは一連の温度によってパラメータ化されてもよく、その温度まで誘導加熱可能サセプタ４２（又は、より正確には温度センサ）が加熱されるか、又は冷却することが可能となる。かかる加熱サイクルの温度及び持続時間は、エアロゾル発生基材１０２の温度を最適化するよう実験的に特定することができる。これは、エアロゾル発生基材１０２の温度の直接測定が、例えば、基材の外層及びコアが異なる温度である場合に、現実的ではないか、又は誤解を招く可能性があるため、必要であってもよい。

電源２２は、少なくとも、単一のエアロゾル発生物品１００中のエアロゾル発生基材１０２を最大で第１の温度まで上昇させ、それを第１の温度に維持して、少なくとも１０～１５回のパフに十分な蒸気を供給するのに十分である。より一般的には、喫煙の経験をエミュレートすることに即して、電源２２は普通、このサイクルを１０回又は更には１２回繰り返す（エアロゾル発生基材１０２を第１の温度に上げ、第１の温度及び蒸気発生を１０～１５回のパフの間維持する）のに十分であり、これにより、電源２２を交換又は再充電する必要が生じる前に、たばこのパケットを喫煙するユーザ経験がエミュレートされる。

一般に、エアロゾル発生デバイス１０の効率は、誘導加熱可能サセプタ４２によって発生する熱の可能な限り多くが、エアロゾル発生基材１０２の加熱につながる場合に改善される。この目的のために、エアロゾル発生デバイス１０は、通常、エアロゾル発生デバイス１０の他の部分への熱損失を低減させながら、熱をエアロゾル発生基材１０２に制御された形で提供するよう構成されている。特に、ユーザが取り扱うエアロゾル発生デバイス１０の一部への熱流は最小限に保たれ、それにより、これらの部分は冷たく保たれ、把持することが快適に保たれる。

図６は、単一のコンポーネントとして一体的に形成されるサセプタ構造４０の代替形態を示している。サセプタ構造４０は、図５と同様の構成で配置される４つのサセプタ４２を備えるが、この実施例において、サセプタ４２は、隣接するサセプタ４２の対の間で構造４０の周りに略周方向に延在する接続部分５６によって連結されている。図示のように、接続部分５６は、サセプタ構造４０の上端部及び下端部の付近でサセプタ構造４０の周囲に２つの完全なリングを形成している。これは、サセプタ構造４０に良好な構造強度を与え、従って、チャンバ壁３０がその周囲に成形される間にサセプタ構造４０を支持する必要がない。この目的のために、接続部分５６は導電性である必要はない。しかし、接続部分５６は、導電性材料で作られることが好ましく、その場合、それらは、誘導電流が異なるサセプタ４２間を流れることを可能にする。図示する寸法形状において、接続部分５６は、図７の断面図にも見られるように、誘導電流が全てのサセプタ４２間の完全な回路を流れることを可能にする。第３の可能性は、接続部分が、例えば、サセプタ４２間に電気的接続を提供するが、サセプタ構造４０に機械的支持を提供しない導電性ワイヤ（図示せず）であってもよいことである。

図６及び７に示すサセプタ構造４０は、取付部分５８も備えている。この実施例において、取付部分５８は、サセプタ４２の上端に設けられている。それらは、図５の取付部分４５と同じ目的、即ち、サセプタ構造４０を加熱チャンバ１８内に確実に固定する役割を果たす。この場合も、加熱チャンバ１８のチャンバ壁３０は、それを取付部分５８の周囲に成形することによって形成して、取付部分５８を完成した中実壁に埋め込み、それによって、サセプタ構造４０が加熱チャンバ１８から外れることを防止してもよい。サセプタ構造４０は単一のコンポーネントであるため、接続部分５８がサセプタ４２を規定された関係で保持するのに十分な剛性を有するようにしてもよく、単一のサセプタ４２がチャンバ壁３０から外れる可能性はない。従って、取付部分５８は、サセプタ構造４０全体を上方に摺動させることによってチャンバ１８から分離することを防止するよう、組み合わせて必要とされるのみである。サセプタ構造４０の移動の自由度に対するこの制約の結果、この実施例において、取付部分５８をチャンバ壁１８に埋め込む必要はない可能性がある。例えば、チャンバ壁１８は、サセプタ構造４０の上方への移動を防止するよう取付部分５８と係合する肩部（図示せず）をその上端部に有するよう構成することができる。読者は、サセプタ構造４０が、サセプタ４２の下端部に形成される追加の又は代替の取付部分（図示せず）によって加熱チャンバ１８内に保持される配置を容易に想定できるであろう。

図６に示すサセプタ構造４０は、シートから前駆体構造を打ち抜き加工し、次いで前駆体構造を折り畳んでサセプタ構造４０を形成することによって、材料の単一シートから形成されてもよい。シートの材料は、サセプタ４２を形成するためのものであるため、導電性且つ透磁性でなければならず、金属材料であることが好ましい。前駆体構造（図示せず）において、４つのサセプタ４２は共通平面内にあるが、それらの内側延在部分４２ａは、平面から材料のシートを変形させることによって、打抜プロセス中に形成されてもよい。また、取付部分４５は、打抜プロセス中に、又はその後の折曲プロセスにおいて、平面から曲げられてもよい。前駆体構造が形成された後、それはサセプタ４２の長さに平行な線に沿って折り畳まれて、図６に見られるリング形状構造を形成する。前駆体構造の端部は、サセプタ構造４０の周囲に所望の機械的及び／又は電気的接続を作成するよう、はんだ付け、溶接、又は協働部品の機械的係合等の任意の適切な手段によって接合されてもよい。

サセプタ構造４０が材料のシートから打ち抜かれ、折り曲げられることは必須ではない。鋳造及び成形を含む、所望の構造を製造する他の適切な方法も可能である。サセプタ４２及び接続部分５６は、それぞれの機能を最適化するために、異なる材料から形成されてもよい。

図８及び９は、サセプタ構造４０の別の変形例を示しており、これは、図６及び７の構造４０と略同様であるため、詳細には説明しない。図７は、その実施例の接続部分５６が隣接するサセプタ４２の間に延在する場合、それらが加熱チャンバ１８のキャビティ２０内にあることを示している。図８及び９の実施例において、接続部分５６は、それらがチャンバ壁３０の内面３６の半径よりも大きいサセプタ構造４０の軸からの距離まで延在するように、異なる寸法形状を有する。接続部分５６は、それによって、サセプタ構造４０の周囲に成形される場合に、チャンバ壁３０に埋め込まれる。従って、この実施例において、接続部分５６は、また、サセプタ構造４０を加熱チャンバ１８内に固定する取付部分としても機能する。図６のサセプタ４２の端部における取付部分５８は、図８のサセプタ構造４０においては不要であり、省略している。

当業者によって、接続部分５６が図６～９に示す寸法形状に限定されず、他の寸法形状も完全に本開示の適用範囲内にあることは理解されるであろう。例えば、接続部分５６は、単一のリングのみに設けられてもよく、サセプタ構造４０の端部の付近に軸方向に位置決めされる必要はない。更なる変形例において、リングの周囲の連続する接続部分５６は、サセプタ４２の軸方向長さを含む回路内を誘導電流が流れることを促進するよう、例えば構造４０の上端及び下端の付近で交互に、互いから軸方向にオフセットすることができる。

図１０は、チャンバ壁３０に埋め込まれたサセプタ４２を有する、エアロゾル発生デバイス１０のための加熱チャンバ１８の更なる変形例を示している。４つの別個のサセプタ４２が存在し、これらはチャンバ１８の軸に略平行に延在している。各サセプタ４２は、蟻継ぎによって壁３０に固定され、それによって、各サセプタ４２は１対の取付部分６０を備え、各取付部分６０は、チャンバ壁３０の材料との角度の付いた境界面６２を有し、これは、サセプタ４２が略垂直方向に壁から離間することを防止する。この配置は、先に説明したように、チャンバ壁３０の材料を取付部分６０の周囲にその場で成形することによって達成されてもよい。代替として、同じ配置を、最初に、適切なプロフィルを有するチャネル６４を有するチャンバ壁３０を形成し、次いで、サセプタ４２をチャネル６４内に軸方向に摺動させることによって、達成してもよい。この移動を逆にすることによって、サセプタ４２は、例えば交換又は洗浄のために加熱チャンバ１８から軸方向に取り外すことができる一方で、取付部分６０は、デバイスの使用中にそれらがチャンバ壁３０から不注意に外れることを防止する。

図１１は、サセプタ４２が異なるプロフィルを有することを除いて図１０と同様である別の変形例を示している。この場合も、各サセプタ４２は、蟻継ぎによって壁３０に固定され、それによって、サセプタの取付部分６０とチャンバ壁３０の材料との間の１対の角度の付いた境界面６２が、サセプタ４２が略垂直方向に壁から離間することを防止する。図１０において、各対の角度の付いた境界面６２は外側方向に収束していることに対して、図１１において、各対の角度の付いた境界面６２は内側方向に収束している。

これまでの段落では、例示的な実施形態について説明してきたが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な修正を加えることができることは言うまでもない。従って、特許請求の広さ及び適用範囲は、上で説明した例示的な実施形態に限定すべきではない。

本明細書において別途記載のない限り又は文脈に明らかに矛盾しない限り、全ての可能な変形形態における上で説明した特徴の任意の組み合わせは、本開示によって包含される。

文脈上、明らかに他の意味に解すべき場合を除き、本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、「含む」、「含んでいる」等の語は、排他的意味又は網羅的意味とは反対に、包括的に、すなわち「含むが、限定されない」という意味で解釈されるべきである。

Claims (17)

1. エアロゾル発生デバイス（１０）であって、
   エアロゾル発生基材（１０２）を受け入れるための加熱チャンバ（１８）であって、前記加熱チャンバ（１８）の内部容積（２０）を画成するチャンバ壁（３０）を備える加熱チャンバ（１８）と、
   前記チャンバ壁（３０）の周囲に離間され、前記加熱チャンバ（１８）の前記内部容積（２０）に露出する複数の誘導加熱可能サセプタ（４２）を備えるサセプタ構造（４０）と、を備え、
   前記サセプタ構造（４０）は、更に、前記チャンバ壁（３０）に埋め込まれる取付部分（４５、５６、５８、６０）を備える、
   エアロゾル発生デバイス（１０）。
2. 前記サセプタ構造（４０）は、更に、前記チャンバ壁（３０）から前記内部容積（２０）内に延在する内側延在部分（４２ａ）を備える、請求項１に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
3. 前記サセプタ（４２）の前記内側延在部分（４２ａ）は、前記チャンバ壁（３０）から離れており、それによって、各サセプタ（４２）と前記チャンバ壁（３０）との間に径方向間隙を残している、請求項２に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
4. 前記サセプタ構造（４０）は、前記複数のサセプタ（４２）のうちの２つ以上を接続する接続部分（５６）を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
5. 前記サセプタ構造（４０）の前記接続部分（５６）は、前記複数のサセプタ（４２）の全てを接続する、請求項４に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
6. 前記サセプタ構造の前記接続部分（５６）は、前記加熱チャンバ（１８）の周囲の連続回路において前記複数のサセプタ（４２）を接続する、請求項５に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
7. 前記接続部分（５６）は、前記チャンバ壁（３０）に埋め込まれる前記サセプタ構造（４０）の前記取付部分を提供する、請求項４～６のいずれか一項に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
8. 各サセプタ（４２）は、前記チャンバ壁（３０）に埋め込まれる取付部分（４５、５８、６０）を備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生デバイス（１０）。
9. エアロゾル発生デバイス（１０）を製造する方法であって、
   複数の誘導加熱可能サセプタ（４２）を備えるサセプタ構造（４０）を形成することと、
   前記サセプタ構造（４０）の周囲にチャンバ壁（３０）を成形することであって、
   前記チャンバ壁（３０）が、エアロゾル発生基材（１０２）を受け入れるための加熱チャンバ（１８）の内部容積（２０）を画成し、
   前記誘導加熱可能サセプタ（４２）が、前記チャンバ壁（３０）の周囲に離間され、前記加熱チャンバ（１８）の前記内部容積（２０）に露出し、
   前記サセプタ構造（４０）が、前記チャンバ壁（３０）に埋め込まれる取付部分（４５、５６、５８、６０）を備える、ように、成形することと、
   を含む、方法。
10. 前記サセプタ構造（４０）は、更に、前記チャンバ壁（３０）から前記内部容積（２０）内に延在する内側延在部分（４２ａ）を備える、請求項９に記載の方法。
11. 前記サセプタ（４２）の前記内側延在部分（４２ａ）は、前記チャンバ壁（３０）から離れており、それによって、各サセプタ（４２）と前記チャンバ壁（３０）との間に径方向間隙を残している、請求項９又は請求項１０に記載の方法。
12. 前記チャンバ壁（３０）を成形するステップは、射出成形を含む、請求項９～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記チャンバ壁（３０）は、実質的に導電性でも透磁性でもない材料を備える、請求項９～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記チャンバ壁（３０）は、耐熱性プラスチック材料、好ましくはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を備える、請求項９～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記チャンバ壁（３０）は、セラミック材料を備える、請求項９～１３のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記サセプタ構造（４０）を形成するステップは、前駆体構造を打ち抜き加工し、次いで前記前駆体構造を折り畳んで前記サセプタ構造（４０）を形成することを含む、請求項９～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記サセプタ構造（４０）は、導電性且つ透磁性の材料、好ましくは金属材料を備える、請求項９～１６のいずれか一項に記載の方法。