JP2024517386A - 誘導結合ヒーター - Google Patents
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Abstract
本発明は、主本体(10)とマウスピース(20)とを備えるエアロゾル発生装置に関する。主本体は一次コイル(12)および電源(14)を備える。マウスピースは、二次コイル(22)と、エアロゾル形成基体(28)を受容するための加熱チャンバ(26)と、加熱チャンバの周りに少なくとも部分的に配設された抵抗発熱体(24)とを備える。マウスピースは取り外し可能なように主本体に接続可能である。エアロゾル発生装置は、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルと二次コイルが誘導結合されているように構成されている。本発明は、エアロゾル発生装置と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と、エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成するための方法とにさらに関する。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本開示はエアロゾル発生装置に関する。本開示は、エアロゾル発生装置と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にさらに関する。本開示はエアロゾル発生装置内でエアロゾルを形成する方法にさらに関する。
吸入可能なベイパーを発生するためのエアロゾル発生装置を提供することが知られている。こうした装置は、エアロゾル発生物品中に含有されたエアロゾル形成基体を燃焼することなく加熱してもよい。エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバの中にエアロゾル発生物品を挿入するために適切な形状を有してもよい。例えば、エアロゾル発生物品はロッド形状を有してもよい。発熱体は、エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の加熱チャンバの中に挿入された後に、エアロゾル形成基体を加熱するために、加熱チャンバの中に、またはその周りに配設されてもよい。
互いに対して取り外し可能なように据え付けられている二つ以上のサブユニットを備えるモジュール式エアロゾル発生装置を提供することが知られている。電気コネクタは、一つのサブユニット内の電源を、組み立てられた状態の別のサブユニット内の電気消費部に電気的に接続するために提供される場合がある。
電気コネクタは多くの場合、感知することができる接続表面、例えば電気的接続を確立するために密接に物理的に接触される金属表面を備える。表面酸化、または液体もしくは固体粒子の堆積のようなプロセスは、金属表面のコンダクタンスの低減につながる場合がある。これは、電気的接続に悪影響を及ぼす場合がある。
これらの効果は、エアロゾル形成基体が加熱されるが燃焼されないエアロゾル発生システムにおいて、特に深刻である場合がある。エアロゾル化中に発生された熱および水分は、接続表面の表面酸化を促進する場合がある。エアロゾル形成基体の粒子は、接続表面上に不注意に堆積される場合がある。
電気コネクタはしばしば、導電性材料と非導電性材料の間に材料遷移(例えば、プラスチック表面に隣接する金属表面)を含む。材料転移は、間隙または表面のひだを伴う場合がある。水分が、間隙を通して装置の内部に不注意に入る場合がある。粒子状物質が、表面のひだに不注意に付着する場合がある。
電気コネクタはしばしば、接続される部品の対向する導電性表面の精密な整列を必要とする。
耐久性のある電気コネクタを有するモジュール式エアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。サブユニット間に安定して機能する電気的接続を有するモジュール式エアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。動作が簡単な様態でのサブユニットの取り付けおよび取り外しを可能にするモジュール式エアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。クリーニングが簡単なモジュール式エアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。
本発明の一実施形態によると、エアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置は、一次コイルと電源とを備える主本体を備えてもよい。エアロゾル発生装置は、二次コイルと発熱体(好ましくは抵抗発熱体)とを備えるマウスピースを備えてもよい。マウスピースは取り外し可能なように主本体に接続可能であってもよい。エアロゾル発生装置は、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルと二次コイルが誘導結合されているように構成されてもよい。
本発明の一実施形態によると、主本体を備えるエアロゾル発生装置が提供されている。主本体は一次コイルおよび電源を備える。エアロゾル発生装置はマウスピースをさらに備える。マウスピースは二次コイルおよび抵抗発熱体を備える。マウスピースは取り外し可能なように主本体に接続可能である。エアロゾル発生装置は、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルと二次コイルが誘導結合されているように構成されている。
主本体内の一次コイルとマウスピース内の二次コイルとの誘導結合によって、マウスピースを主本体に接続するための感知することができる接続表面(例えば、金属表面)を有する電気コネクタが回避されてもよい。主本体内の一次コイルおよびマウスピース内の二次コイルの誘導結合によって、耐久性のある電気コネクタを有するモジュール式エアロゾル発生装置が提供されてもよい。モジュール式エアロゾル発生装置は、サブユニット間に安定して機能する電気的接続を提供することを可能にする場合がある。例えば、一次コイルは、主本体のプラスチックハウジング内に埋め込まれてもよく、また二次コイルは、開放金属コネクタ側面が必要とされないように、マウスピースのプラスチックハウジング内に埋め込まれてもよい。
開放金属コネクタ側面のクリーニングに対する必要性は、誘導結合によって回避される場合がある。モジュール式エアロゾル発生装置は、クリーニングするのが簡単である場合がある。モジュール式エアロゾル発生装置の誘導結合は、動作が簡単な様態でのサブユニットの取り付けおよび取り外しを可能にする場合がある。例えば、主本体およびマウスピースのそれぞれの金属電気コネクタを精密に整列させる必要はない場合がある。
電力は、一次コイルから二次コイルに誘導的に伝達されてもよい。それ故に、一次コイルは有効コイルであってもよく、また二次コイルは誘導システムの受動コイルであってもよい。
誘導結合による電力伝達は、相互インダクタンスの物理的原理に基づく。有効らせん状コイルおよび受動らせん状コイルのシステムは、実質的に二つのエアコア式ソレノイドと見なされることが可能である。有効コイル内で誘起された磁束は、等しい、かつ反対向きの起電力(emf)「ε」を受動コイルに誘起する。
一実施形態において、有効コイルは受動コイルを完全に同軸に包囲し、両方のコイルは同じ巻数と、巻きの直径に垂直な方向の同じ長さとを有する。流束の漏れがなく、かつ二つのコイルが完全に磁気的に結合されているとさらに仮定される場合、有効コイルの流束
は、受動コイルの流束
と等しいと推定されることができる。これは式(1)に示される。
は、受動コイルの流束
と等しいと推定されることができる。これは式(1)に示される。
は磁気定数であり、「I」は電流であり、「N」はコイルの巻数であり、「l」はコイルの長さである。次いで、有効コイルの磁束は、
を用いて書かれることができる。「A」は、その長さに垂直な方向におけるコイルの断面積である。円形断面および巻きの半径Rを仮定すると、
を用いて書かれることができる。「A」は、その長さに垂直な方向におけるコイルの断面積である。円形断面および巻きの半径Rを仮定すると、
明らかに、これは理想的なモデルであり、システム内に損失があることがあり、誘起されたemfは計算されたものよりも小さいであろう。損失は、線形効率係数
を用いて近似されることができる。よって、受動コイルに誘起された電圧の最終的な式は、式2、3、4、および5を組み合わせることによって書かれることができる。
を用いて近似されることができる。よって、受動コイルに誘起された電圧の最終的な式は、式2、3、4、および5を組み合わせることによって書かれることができる。
二つのコイルの例示的な寸法は、有効コイルの5ミリメートルの巻きの半径「R」、有効コイル内に同軸に配設された受動コイルの4ミリメートルの巻きの半径、各コイルの15巻「N」、および両方のコイルの10ミリメートルの長さ「l」である。これらの寸法を使用し、かつ0.85の線形効率係数
をさらに仮定すると、受動コイルにおけるemfと有効電流の変化率との関係を計算することができる。
をさらに仮定すると、受動コイルにおけるemfと有効電流の変化率との関係を計算することができる。
式(7)を使用して、ここで、システムの回路要件を調べることが可能である。
「M」の桁数から明らかなことは、例えば約4ワットの典型的な値でヒーターに電力を供給する能力を有するemfを誘起するために高周波が必要とされることである。能動回路における例えば約6アンペアの典型的なピークツーピーク電流では、回路の支配方程式を構築し、システムの周波数に対して受動側の電力伝達をプロットすることが可能である。受動側の漏れ電流
は、アクティブ側にリンクされていない受動インダクタンスの成分である結合定数
を使用して計算されることができる。
は、アクティブ側にリンクされていない受動インダクタンスの成分である結合定数
を使用して計算されることができる。
装置は、受動側における漏れインダクタンス損失を補償する必要があることになる。式(8)を使用して計算される
は、6・10-7ヘンリー近くになる。受動コイルおよび負荷抵抗器を備える受動側の単純な基準の回路を有すると、回路の受動側における損失は、4ワットの所望の動作電力でおよそ50%である。
は、6・10-7ヘンリー近くになる。受動コイルおよび負荷抵抗器を備える受動側の単純な基準の回路を有すると、回路の受動側における損失は、4ワットの所望の動作電力でおよそ50%である。
負荷全体に並列補償インダクタ
が導入される場合、それを較正して、漏れのインダクタンスの効果を相殺することが可能である。200ナノヘンリーのインダクタを加えると、4ワットの動作点でのコイルの受動側の効率は約96%である。20kHzで動作する単純な回路、および57kHzで補償された回路では、同じ転送電力に到達するためには、システム周波数がより高い必要がある。それ故に、200ナノヘンリーでの補償インダクタを有する装置を構築し、それを57kHzの周波数で動作させることが望ましい場合がある。
が導入される場合、それを較正して、漏れのインダクタンスの効果を相殺することが可能である。200ナノヘンリーのインダクタを加えると、4ワットの動作点でのコイルの受動側の効率は約96%である。20kHzで動作する単純な回路、および57kHzで補償された回路では、同じ転送電力に到達するためには、システム周波数がより高い必要がある。それ故に、200ナノヘンリーでの補償インダクタを有する装置を構築し、それを57kHzの周波数で動作させることが望ましい場合がある。
一次コイルは電源に有線接続されていてもよい。二次コイルは抵抗発熱体に有線接続されていてもよい。一次コイルおよび電源は、主本体内に収容された一次有線回路の一部を形成してもよい。二次コイルおよび抵抗発熱体は、マウスピース内に収容された二次有線回路の一部を形成してもよい。電力は、一次有線回路から二次有線回路に誘導的に伝達されてもよい。
一部の実施形態において、主本体のみが電源を備える。言い換えれば、一部の実施形態において、マウスピースは電源を備えない。
一部の実施形態において、主本体とマウスピースの間には有線接続がない。言い換えれば、一部の実施形態において、主本体とマウスピースの間の唯一の電気的接続は、一次コイルと二次コイルの誘導結合を介して確立されている。
エアロゾル発生装置は、誘導結合を介して一次コイルから二次コイルに伝達された電力が、抵抗発熱体を加熱するために使用されるように構成されてもよい。
エアロゾル発生装置は、抵抗発熱体を加熱するために使用される電力が、有線接続によって二次コイルから抵抗発熱体に供給されるように構成されてもよい。
エアロゾル発生装置は、発熱体に電力を供給するように構成された電源を備えることが好ましい。電源は電力源を備えることが好ましい。電力源はリチウムイオン電池などの電池であることが好ましい。代替として、電力源はコンデンサなどの別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電力源は再充電を必要とする場合がある。例えば、電源は約六分間、または六分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のに十分な容量を有してもよい。別の例において、電源は所定の回数の吸煙、またはヒーター組立品の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。
電源は制御電子機器を備えてもよい。制御電子機器はマイクロコントローラを備えてもよい。マイクロコントローラはプログラム可能なマイクロコントローラであることが好ましい。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、一次コイルへの電力の供給を調節するように構成されてもよい。電力はシステムの起動後、一次コイルに連続的に供給されてもよく、または断続的に(例えば、毎回の吸煙ごとに)供給されてもよい。電力は電流パルスの形態で一次コイルに供給されてもよい。
エアロゾル発生装置は、交流電流(AC)を一次コイルに供給するように構成されてもよい。
制御電子機器は、電源によって提供される直流電流(DC)を、一次コイルに供給されるべきACに変換するためのDC/ACコンバータを備えてもよい。制御電子機器は、ハーフブリッジ構成の二つのトランジスタを備えるDC/ACコンバータを備えてもよい。制御電子機器は、対で動作する4個のトランジスタを有するフルブリッジ構成を備えるDC/ACコンバータを備えてもよい。フルブリッジ構成は有利なことに、電源からDC/ACコンバータに入る電力のより強力な増幅を可能にする場合がある。これは、より低い電圧のより小さい電池を使用することを可能にする場合がある。DC/ACコンバータは、LCフィルターを備えてもよい。
エアロゾル発生は、ハーフブリッジドライバとハーフブリッジのうちの一方または両方を備えてもよい。エアロゾル発生は、LCフィルターを備えてもよい。エアロゾル発生は、ハーフブリッジドライバおよびハーフブリッジおよびLCフィルターを備えてもよい。
エアロゾル発生装置は、二次コイルに交流電流を誘起するように構成されてもよい。
エアロゾル発生装置は、二次コイルに誘起されたACを抵抗発熱体に供給するように構成されてもよい。
マウスピースは整流器を備えてもよい。マウスピースは、抵抗発熱体に直流を供給するために、二次コイルと抵抗発熱体の間の電気的接続において配設された整流器を備えてもよい。整流器は二次コイルと抵抗発熱体の間に直列に接続されてもよい。
一次コイルおよび二次コイルは、同じ材料で作製されてもよい。一次コイルおよび二次コイルは、異なる材料で作製されてもよい。一次コイルと二次コイルの一方または両方にとって適切な材料は、インダクタコイル用に使用される当業者に一般的に知られている金属および合金であってもよい。模範的な材料は銅または鋼である。
一次コイルおよび二次コイルのコイル状ワイヤの厚さは、同じであってもよく、または異なっていてもよい。コイル状のワイヤの厚さは、0.05ミリメートル~3ミリメートル、好ましくは0.1ミリメートル~1ミリメートルであってもよい。
一次コイルおよび二次コイルは、らせん状コイルであってもよい。一次コイルと二次コイルのうちの一方または両方は、複数の巻数を有してもよい。一次コイルおよび二次コイルのうちのいずれか一つは、5~25巻、好ましくは10~20巻、より好ましくは13~17巻、最も好ましくは15巻を有してもよい。一次コイルおよび二次コイルは、異なる数の巻数を有してもよい。一部の実施形態において、一次コイルの巻数は、二次コイルの巻数とは5巻未満、または4巻未満、または3巻未満、または2巻未満異なる。一次コイルおよび二次コイルは同じ巻数を有してもよい。一次コイルおよび二次コイルは同じ巻数を有してもよく、また5~25巻、好ましくは10~20巻、より好ましくは13~17巻、最も好ましくは15巻を有してもよい。
一次コイルおよび二次コイルのうちのいずれか一つは、1~30ミリメートル、好ましくは5~20ミリメートル、より好ましくは8~12ミリメートル、最も好ましくは約10ミリメートルの巻き直径に垂直な方向の長さを有してもよい。一次コイルおよび二次コイルは、異なる長さを有してもよい。一次コイルおよび二次コイルは、巻き直径に垂直な方向で同じ長さを有してもよい。一次コイルおよび二次コイルは、巻き直径に垂直な方向で同じ長さを有してもよく、また長さは、1~30ミリメートル、好ましくは5~20ミリメートル、より好ましくは8~12ミリメートル、最も好ましくは約10ミリメートルであってもよい。
一次コイルおよび二次コイルのうちのいずれか一つは、1~30ミリメートル、好ましくは5~15ミリメートル、より好ましくは8~10ミリメートルの巻き直径を有してもよい。
一次コイルおよび二次コイルは、異なる巻き直径を有してもよい。一次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルの周りに同軸に配設されてもよく、また一次コイルの巻き直径は約10ミリメートルであってもよく、また二次コイルの巻き直径は約8ミリメートルであってもよい。一部の実施形態において、一次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルの周りに同軸に配設されていて、一次コイルの巻き直径は約10ミリメートルであり、二次コイルの巻き直径は約8ミリメートルであり、一次コイルおよび二次コイルは各々15巻を有し、かつ各々が約10ミリメートルの巻き直径に垂直な方向で長さを有する。
二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルの周りに同軸に配設されてもよく、また二次コイルの巻き直径は約10ミリメートルであってもよく、また一次コイルの巻き直径は約8ミリメートルであってもよい。一部の実施形態において、二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルの周りに同軸に配設されていて、二次コイルの巻き直径は約10ミリメートルであり、一次コイルの巻き直径は約8ミリメートルであり、一次コイルおよび二次コイルは各々15巻を有し、かつ各々が約10ミリメートルの巻き直径に垂直な方向で長さを有する。
エアロゾル発生装置は、1kHz~50kHz、好ましくは10kHz~30kHz、より好ましくは15kHz~25kHz、最も好ましくは約20kHzの動作周波数で交流電流を用いて一次コイルを動作させるように構成されてもよい。
エアロゾル発生装置は、並列の補償インダクタを備えてもよい。補償インダクタは、漏れインダクタンスの効果を相殺するように較正されてもよい。これは有利なことに、受動側の漏れ誘導損失を補償するために役立つ場合がある。補償インダクタは、10~5000ナノヘンリーのインダクタ、好ましくは100~300ナノヘンリーのインダクタ、より好ましくは200ナノヘンリーのインダクタであってもよい。
エアロゾル発生装置は、200ナノヘンリーの補償インダクタを備えてもよく、また1kHz~100kHz、好ましくは47kHz~67kHz、より好ましくは55kHz~60kHz、最も好ましくは約57kHzの動作周波数を用いて、交流電流で一次コイルを動作させるように構成されてもよい。
電源は、約6アンペアのピークツーピークACを提供してもよく、またエアロゾル発生装置は、約4ワットを抵抗発熱体に供給するように構成されてもよい。
マウスピースは、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備えてもよい。抵抗発熱体は、少なくとも部分的に加熱チャンバの周りに配設されてもよい。一次コイルおよび二次コイルは、装置の長軸方向軸に対して加熱チャンバの遠位端の近くに配設されてもよい。一次コイルおよび二次コイルは、装置の長軸方向軸に対して加熱チャンバの遠位端に配設されてもよい。
一次コイルおよび二次コイルは、らせん状コイルであってもよい。一次コイルおよび二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、同軸に配設されてもよい。それによって、一次コイルおよび二次コイルのうちの一方は、主要ユニットをマウスピースに取り付ける時に、挿入軸に対して任意の回転位置において、それぞれもう一方のコイルの中に挿入されてもよい。これは加えて、動作が簡単な様態でサブユニットの取り付けおよび取り外しを可能にする場合がある。
一次コイルおよび二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、装置の長軸方向中心軸の周りに同軸に配設されてもよい。一次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルの周りに同軸に配設されてもよい。二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルの周りに同軸に配設されてもよい。
二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、少なくとも部分的に一次コイルの周りに配設されてもよい。二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルの周り全体に配設されてもよい。これは、一次コイルから二次コイルへの効率的な誘導電力伝達を改善してもよい。二次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルの周り全体に配設されてもよく、また両方のコイルは、巻き直径に垂直に実質的に同じ長さを有してもよい。これは加えて、一次コイルから二次コイルへの効率的な誘導電力伝達を改善してもよい。
一次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、少なくとも部分的に二次コイルの周りに配設されてもよい。一次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルの周り全体に配設されてもよい。これは、一次コイルから二次コイルへの効率的な誘導電力伝達を改善してもよい。一次コイルは、マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルの周り全体に配設されてもよく、また両方のコイルは、巻き直径に垂直に実質的に同じ長さを有してもよい。これは加えて、一次コイルから二次コイルへの効率的な誘導電力伝達を改善してもよい。
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、一つ以上の発熱体の温度を制御するためにエアロゾル発生装置の制御電子機器に動作可能に連結されてもよい。温度センサーは任意の適切な場所に位置付けられてもよい。例えば、温度センサーは、加熱されているエアロゾル形成基体の温度をモニターするように構成されてもよい。センサーは、感知された温度に関する信号を制御電子機器に送信してもよく、制御電子機器はセンサーにて適切な温度を達成するために、一次コイルに供給される電力または周波数を調整してもよい。温度センサーは熱電対を備えてもよい。
温度センサーは主本体内に備えられてもよい。一次コイルは温度センサーの周りに同軸に配設されてもよい。温度センサーは、装置の長軸方向軸に対して一次コイルの近位端の近くに位置してもよい。温度センサーは、装置の長軸方向軸に対して一次コイルの近位端に位置してもよい。
一部の実施形態において、エアロゾル形成基体は、約230℃~約400℃、好ましくは約250℃~約350℃の範囲内の温度に加熱される。
エアロゾル発生装置は手持ち式装置であってもよい。
エアロゾル発生装置は加熱非燃焼式装置であってもよい。加熱非燃焼式装置は、エアロゾル形成基体を燃焼することなく加熱する。加熱非燃焼式装置は、エアロゾル形成基体をその燃焼温度を下回る温度に加熱する。
マウスピースは、締まり嵌め接続、磁気的接続、ねじ接続、またはバヨネットロックによって、取り外し可能なように主本体に接続可能であってもよい。
本発明は、本明細書に記載の通りのエアロゾル発生装置とエアロゾル形成基体とを備えるエアロゾル発生システムにさらに関する。エアロゾル形成基体はエアロゾル発生物品の一部であってもよい。エアロゾル形成基体、またはエアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されてもよい。
エアロゾル形成基体は、本明細書に記載の通りのエアロゾル形成基体のいずれかの種類であってもよい。エアロゾル形成基体は固体エアロゾル形成基体であってもよい。エアロゾル形成基体は、キャストリーフと再構成たばこのうちの一方または両方を含む。エアロゾル形成基体はゲルを含んでもよい。
本発明は、本明細書に記載の通りの主本体とともに使用する、本明細書に記載の通りのマウスピースにさらに関する。本発明は、本明細書に記載の通りのマウスピースとともに使用する、本明細書に記載の通りの主本体にさらに関する。
本発明は、エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成する方法にさらに関する。方法は、エアロゾル発生装置の主本体内に収容されている一次コイルに交流電流を発生することを含む。方法は、一次コイルの交流電流によって生成された交番磁場によって、一次コイルに誘導結合されている、かつエアロゾル発生装置のマウスピース内に収容されている二次コイルに電流を誘起することを含み、マウスピースは取り外し可能なように主本体に接続されている。方法は、二次コイルに誘起される電流によって、二次コイルに有線接続されている抵抗発熱体を抵抗加熱することを含む。方法は、抵抗発熱体と熱的に接触しているエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生することを含む。
エアロゾル発生装置は一つ以上の発熱体を備えてもよい。一次コイルと二次コイルのうちの一方または両方は、誘導システムにおける有効コイルまたは受動コイルとしてのそれらの機能に加えて、抵抗発熱体として機能してもよい。抵抗発熱体としてのコイルの機能は、コイルの固有電気抵抗によって決定されてもよい。例えば、コイルのより大きい固有抵抗は、コイル内で熱をより発生することにつながる場合がある。
二次コイルおよびマウスピース内に提供される抵抗発熱体は、一つの同一の構成要素であってもよい。こうした実施形態において、電力が一次コイルから二次コイルに誘導的に伝達される時に、二次コイルは、その固有抵抗によって抵抗発熱体として機能するように構成されている。
マウスピース内に提供される抵抗発熱体は、二次コイルに有線接続されている追加的な構成要素であってもよい。
抵抗発熱体は一つ以上の抵抗加熱トラックから形成されてもよい。抵抗加熱トラックは、可撓性基板上に提供されてもよい。抵抗加熱トラックは、例えば金属インクを使用して、可撓性基板上に印刷されてもよい。抵抗加熱トラックは電気抵抗ヒーターの役割を果たしてもよい。可撓性基板は電気絶縁性であってもよい。可撓性基板は可撓性の誘電性基板であってもよい。可撓性基板はポリイミドを含んでもよい。適切な材料の一例は、Kapton(登録商標)などのポリイミドフィルムである。
本開示のすべての態様において、発熱体は電気抵抗性材料を含んでもよい。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、タンタル白金、金、銀が挙げられる。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、ニオブ含有、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、金含有、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、断熱材料中に包埋、断熱材料中に封入、もしくは断熱材料で被覆されてもよく、またはその逆も可能である。
記載の通り、本開示の態様のいずれかにおいて、発熱体はエアロゾル発生装置の一部であってもよい。エアロゾル発生装置は、内部発熱体、または外部発熱体、または内部発熱体と外部発熱体の両方を備えてもよく、ここで「内部」および「外部」は、エアロゾル形成基体についてである。内部発熱体は任意の適切な形態を取ってもよい。例えば、内部発熱体は加熱ブレードの形態を取ってもよい。別の方法として、内部ヒーターは、異なる導電性部分または電気抵抗性の金属管を有するケーシングまたは基体の形態を取ってもよい。別の方法として、内部発熱体は、エアロゾル形成基体の中心を通り抜ける一つ以上の加熱針またはロッドであってもよい。他の代替としては、加熱ワイヤ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、または合金ワイヤもしくは加熱プレートが挙げられる。随意に、内部発熱体は剛直な担体材料の中またはこの材料上に配置されてもよい。一つのこうした実施形態において、電気抵抗性のある発熱体は、温度と比抵抗の間の明確な関係を有する金属を使用して形成されてもよい。こうした例示的な装置において、金属は、セラミック材料などの適切な断熱材料上にトラックとして形成され、その後ガラスなどの別の断熱材料中に挟まれてもよい。この様態で形成されたヒーターは動作中に、発熱体の加熱と、その温度のモニターの両方に使用されてもよい。
外部発熱体は任意の適切な形態を取ってもよい。例えば、外部発熱体は、ポリイミドなどの誘電性基板上の一つ以上の可撓性の加熱箔の形態を取ってもよい。可撓性加熱箔は、基体受容空洞の周辺部に適合する形状されることができる。別の方法として、外部発熱体は、金属のグリッド(複数可)、可撓性プリント基板、成形回路部品(MID)、セラミックヒーター、可撓性炭素繊維ヒーターの形態を取ってもよく、または適切な形状の基体上にプラズマ蒸着などの被覆技法を使用して形成されてもよい。外部発熱体はまた、温度と比抵抗の間の明確な関係を有する金属を使用して形成されてもよい。こうした例示的な装置において、金属は適切な断熱材料の二つの層の間のトラックとして形成されてもよい。この様態で形成された外部発熱体は動作中に、外部発熱体の加熱と、外部発熱体の温度のモニターの両方に使用されてもよい。
発熱体は有利なことに、伝導によってエアロゾル形成基体を加熱する。発熱体は基体と少なくとも部分的に接触、または基体が堆積されている担体と少なくとも部分的に接触してもよい。別の方法として、内部発熱体または外部発熱体のいずれかからの熱は、熱伝導性要素によって基体に伝導されてもよい。
動作中、エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生装置内に完全に包含されてもよい。その場合、ユーザーはエアロゾル発生装置のマウスピースを吸煙してもよい。別の方法として、動作中、エアロゾル形成基体を含有する喫煙物品は、エアロゾル発生装置内に部分的に包含されてもよい。その場合、ユーザーは喫煙物品を直接吸煙してもよい。
本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、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能力を有する基体を指す。揮発性化合物は、エアロゾル形成基体を加熱すること、または燃焼することによって放出されてもよい。加熱または燃焼の代替として、一部の場合において、化学反応によって、または超音波などの機械的な刺激によって揮発性化合物が放出されてもよい。エアロゾル形成基体は固体または液体であってもよく、または固体構成成分と液体構成成分の両方を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の一部であってもよい。
エアロゾル形成基体は、植物材料およびエアロゾル形成体を含むことが好ましい。植物材料は、アルカロイドを含む植物材料であることが好ましく、ニコチンを含む植物材料であることがより好ましく、たばこ含有材料であることがより好ましい。
エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で少なくとも70重量パーセントの植物材料を含むことが好ましく、少なくとも90重量パーセントの植物材料を含むことがより好ましい。エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で90~95重量パーセントの植物材料など、乾燥重量基準で95重量パーセント未満の植物材料を含むことが好ましい。
エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で少なくとも5重量パーセントのエアロゾル形成体を含むことが好ましく、少なくとも10重量パーセントのエアロゾル形成体を含むことがより好ましい。エアロゾル形成基体は、乾燥重量基準で5~30重量パーセントのエアロゾル形成体など、乾燥重量基準で30重量パーセント未満のエアロゾル形成体を含むことが好ましい。
一部の特に好ましい実施形態において、エアロゾル形成基体は、植物材料およびエアロゾル形成体を含み、基体は乾燥重量基準で5~30重量%のエアロゾル形成体含有量を有する。植物材料は、アルカロイドを含む植物材料であることが好ましく、ニコチンを含む植物材料であることがより好ましく、たばこ含有材料であることがより好ましい。アルカロイドは天然の窒素含有有機化合物のクラスである。アルカロイドは主に植物中に見いだされるが、細菌、真菌、動物中にも見いだされる。アルカロイドの例としては、カフェイン、ニコチン、テオブロミン、アトロピン、ツボクラリンが挙げられるがこれらに限定されない。好ましいアルカロイドはニコチンであり、これはたばこ中に見いだされる場合がある。
エアロゾル形成基体はニコチンを含んでもよい。エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよく、例えば加熱に伴いエアロゾル形成基体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。好ましい実施形態において、エアロゾル形成基体は、均質化したたばこ材料、例えばキャストリーフたばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、固体構成成分と液体構成成分の両方を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い基体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。エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はエアロゾル形成体をさらに含んでもよい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。
「キャストリーフ」という用語は本明細書において、植物粒子(例えば、クローブ粒子、または混合物中のたばこ粒子およびクローブ粒子)および結合剤(例えば、グアーガム)を含むスラリーを支持表面(ベルトコンベヤーなど)上にキャスティングすることと、スラリーを乾燥させることと、乾燥したシートを支持表面から取り外すこととに基づくキャスティングプロセスによって作製されたシート製品を指すために使用される。キャスティングまたはキャストリーフプロセスの一実施例は、例えばキャストリーフたばこの作製についての米国特許第A-5,724,998号に記載されている。キャストリーフプロセスにおいて、粒子状植物材料を液体構成成分(典型的に水)と混合してスラリーを形成する。スラリー中の他の添加された構成成分としては、繊維、結合剤、エアロゾル形成体が挙げられてもよい。粒子状植物材料は、結合剤の存在下で凝集されてもよい。スラリーは、支持表面上にキャストされ、乾燥されて、均質化した植物材料のシートを形成する。
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、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能力を有するエアロゾル形成基体を含む物品を指す。エアロゾル発生物品は使い捨てであってもよい。
本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」という用語は、エアロゾル形成基体と相互作用してエアロゾルを発生する装置を指す。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品と、エアロゾル形成基体を含むカートリッジとのうちの一方または両方と相互作用してもよい。一部の実施例において、エアロゾル発生装置はエアロゾル形成基体を加熱して、基体からの揮発性化合物の放出を容易にする場合がある。電気的に作動するエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を加熱してエアロゾルを形成するための、電気ヒーターなどのアトマイザーを備えてもよい。
本明細書で使用される「エアロゾル発生システム」という用語は、エアロゾル形成基体とのエアロゾル発生装置の組み合わせを指す。エアロゾル形成基体がエアロゾル発生物品の一部を形成する時に、エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生物品とのエアロゾル発生装置の組み合わせを指す。エアロゾル発生システムにおいて、エアロゾル形成基体およびエアロゾル発生装置は協働して、エアロゾルを発生する。
エアロゾル形成基体はゲルを含んでもよい。ゲルは、たばこを含まなくてもよい。ゲルは、ユーザーへの送達のためのニコチンもしくはたばこ製品、または別の標的化合物を含んでもよい。ニコチンは、エアロゾル形成体とともにゲルに含まれてもよい。加熱に伴い放出される、追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物が含まれてもよい。
ゲルは室温にて固定化されてもよい。この文脈において「固定化」とは、ゲルが安定したサイズおよび形状を有し、かつ流動しないことを意味する。この文脈において室温は摂氏25度を意味する。ゲルは、本明細書に記載の通りのエアロゾル形成体を含んでもよい。
ゲルはゲル化剤を含んでもよい。ゲルは、寒天またはアガロースまたはアルギン酸ナトリウムを含むことが好ましい。ゲルはジェランガムを含んでもよい。ゲルは材料の混合物を含んでもよい。ゲルは水を含んでもよい。
ゲルは熱可逆性ゲルを含んでもよい。これは、ゲルが溶融温度に加熱された時に流体になり、またゲル化温度にて再びゲルになることを意味する。ゲル化温度は室温以上であり、かつ大気圧以上であることが好ましい。大気圧は1気圧の圧力を意味する。溶融温度はゲル化温度よりも高いことが好ましい。ゲルの溶融温度は摂氏50度、または摂氏60度、または摂氏70度を上回ることが好ましく、また摂氏80度を上回ることがより好ましい。この文脈における溶融温度は、ゲルがもはや固定化されず、流動を始める温度を意味する。
ゲルは単一のブロックとして提供されてもよく、または複数のゲル要素(例えば、ビーズまたはカプセル)として提供されてもよい。
寒天がゲル化剤として使用される時に、ゲルは0.5~5重量%(より好ましくは0.8~1重量%)の寒天を含むことが好ましい。ゲルは0.1~2重量%のニコチンをさらに含んでもよい。ゲルは30重量%~90重量%(より好ましくは70~90重量%)のグリセリンをさらに含んでもよい。ゲルの残りの部分は水および任意の風味剤を含んでもよい。
ジェランガムがゲル化剤として使用される時に、ゲルは0.5~5重量%のジェランガムを含むことが好ましい。ゲルは0.1~2重量%のニコチンをさらに含んでもよい。ゲルは30~99.4重量%のグリセリンをさらに含んでもよい。ゲルの残りの部分は水および任意の風味剤を含んでもよい。
一つの実施形態において、ゲルは2重量%のニコチン、70重量%のグリセロール、27重量%の水、1重量%の寒天を含む。別の実施形態において、ゲルは65重量%のグリセロール、20重量%の水、14.3重量%のたばこ、0.7重量%の寒天を含む。
本明細書で使用される「長軸方向」という用語は、エアロゾル発生装置の主軸に沿った方向を記述するために使用され、また「横断方向」という用語は、長軸方向に垂直な方向を記述するために使用される。
ある特定の実施形態において、加熱チャンバの長軸方向軸は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸と平行である。例えば、チャンバの開放端はエアロゾル発生装置の近位端に位置付けられている。他の実施形態において、加熱チャンバの長軸方向軸は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対してある角度を成していて、例えばエアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して横断方向である。例えば、加熱チャンバの開放端は、エアロゾル発生装置の一方の側面に沿って位置付けられていて、これによってエアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に垂直な方向で加熱チャンバの中に挿入されてもよい。
本明細書で使用される「近位」という用語は、ユーザー端(またエアロゾル発生装置の口側端)を指し、また「遠位」という用語は、近位端の反対側の端を指す。加熱チャンバまたはインダクタコイルを参照する時に、「近位」という用語は、加熱チャンバの開放端に最も近い領域を指し、また「遠位」という用語は、閉鎖端に最も近い領域を指す。エアロゾル発生装置の端または加熱チャンバの端はまた、エアロゾル発生装置を通して空気が流れる方向に関して言及される場合がある。近位端は「下流端」として言及されてもよく、また遠位端は「上流端」として言及されてもよい。
本明細書で使用される「長さ」という用語は、加熱チャンバの長軸方向、エアロゾル発生装置の長軸方向、エアロゾル発生物品の長軸方向、またはエアロゾル発生装置もしくはエアロゾル発生物品の構成要素の長軸方向における主要な寸法を指す。
本明細書で使用される「幅」という用語は、加熱チャンバの横断方向、エアロゾル発生装置の横断方向、エアロゾル発生物品の横断方向、またはエアロゾル発生装置もしくはエアロゾル発生物品の構成要素の横断方向における、その長さに沿った特定の場所での主要な寸法を指す。「厚さ」という用語は、幅に垂直な横断方向における寸法を指す。
以下に非限定的な実施例の非網羅的なリストを提供している。これらの実施例の特徴のうちのいずれか一つ以上は、本明細書に記載の別の実施例、実施形態、または態様のうちのいずれか一つ以上の特徴と組み合わされてもよい。
実施例A:エアロゾル発生装置であって、
一次コイルおよび電源を備える主本体と、
二次コイルおよび抵抗発熱体を備えるマウスピースと、を備え
マウスピースが取り外し可能なように主本体に接続可能であり、かつ
マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルおよび二次コイルが誘導結合されているように、装置が構成されている、エアロゾル発生装置。
実施例B:一次コイルおよび電源が、主本体内に収容された一次有線回路の一部を形成し、かつ二次コイルおよび抵抗発熱体が、マウスピース内に収容された二次有線回路の一部を形成する、実施例Aに記載のエアロゾル発生装置。
実施例C:一次コイルが電源に有線接続されていて、かつ二次コイルが抵抗発熱体に有線接続されている、実施例Aまたは実施例Bに記載のエアロゾル発生装置。
実施例D:主本体のみが電源を備える、実施例A~Cのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例E:主本体とマウスピースの間に有線接続がない、実施例A~Dのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例F:マウスピースが、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備える、実施例A~Eのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例G:抵抗発熱体が、加熱チャンバの周りに少なくとも部分的に配設されている、実施例Fに記載のエアロゾル発生装置。
実施例H:一次コイルおよび二次コイルが、装置の長軸方向軸に対して加熱チャンバの遠位端に配設されている、実施例Fまたは実施例Gに記載のエアロゾル発生装置。
実施例I:マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルおよび二次コイルが同軸に配設されている、実施例A~Hのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例J:マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルおよび二次コイルが装置の長軸方向中心軸の周りに同軸で配設されている、実施例Iに記載のエアロゾル発生装置。
実施例K:マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルが少なくとも部分的に一次コイルの周りに配設されている、実施例A~Jのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例L:誘導結合を介して一次コイルから二次コイルに伝達された電力が、抵抗発熱体を加熱するために使用されるように、装置が構成されている、実施例A~Kのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例M:抵抗発熱体を加熱するために使用される電力が、有線接続によって二次コイルから抵抗発熱体に供給されるように、装置が構成されている、実施例Lに記載のエアロゾル発生装置。
実施例N:装置が、二次コイルに誘起された交流電流を抵抗発熱体に供給するように構成されている、実施例A~Mのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例O:マウスピースが、二次コイルと抵抗発熱体の間の電気的接続において配設された整流器を備える、実施例Nに記載のエアロゾル発生装置。
実施例P:一次コイルおよび二次コイルがらせん状コイルであり、好ましくは両方のコイルが同じ巻数を有する、実施例A~Oのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Q:温度センサーを備える、実施例A~Pのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例R:温度センサーが熱電対を備える、実施例Qに記載のエアロゾル発生装置。
実施例S:一次コイルが温度センサーの周りに同軸に配設されている、実施例Qまたは実施例Rに記載のエアロゾル発生装置。
実施例T:温度センサーが、装置の長軸方向軸に対して一次コイルの近位端に位置する、実施例Q~実施例Sのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例U:ハーフブリッジドライバとハーフブリッジのうちの一方または両方を備える、実施例A~Tのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例V:LCフィルターを備える、実施例A~Uのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例W:エアロゾル発生装置が手持ち式装置である、実施例A~Vのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例X:エアロゾル発生装置が加熱非燃焼式装置である、実施例A~Wのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Y:実施例A~Xのいずれかに記載のエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備え、エアロゾル発生物品が、エアロゾル発生装置の加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されている、エアロゾル発生システム。
実施例Z:エアロゾル形成基体が固体エアロゾル形成基体である、実施例Yに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ZA:エアロゾル形成基体がキャストリーフと再構成たばこのうちの一方または両方を含む、実施例Zに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ZB:エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成するための方法であって、
エアロゾル発生装置の主本体内に収容されている一次コイルに交流電流を発生する工程と、
一次コイルの交流電流によって生成された交番磁場によって、一次コイルに誘導結合されている、かつエアロゾル発生装置のマウスピース内に収容されている二次コイルに電流を誘起する工程であって、マウスピースが取り外し可能なように主本体に接続されている、工程と、
二次コイルに誘起された電流によって、二次コイルに有線接続されている抵抗発熱体を抵抗加熱する工程と、
抵抗発熱体と熱的に接触しているエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生する工程と、を含む方法。
一次コイルおよび電源を備える主本体と、
二次コイルおよび抵抗発熱体を備えるマウスピースと、を備え
マウスピースが取り外し可能なように主本体に接続可能であり、かつ
マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルおよび二次コイルが誘導結合されているように、装置が構成されている、エアロゾル発生装置。
実施例B:一次コイルおよび電源が、主本体内に収容された一次有線回路の一部を形成し、かつ二次コイルおよび抵抗発熱体が、マウスピース内に収容された二次有線回路の一部を形成する、実施例Aに記載のエアロゾル発生装置。
実施例C:一次コイルが電源に有線接続されていて、かつ二次コイルが抵抗発熱体に有線接続されている、実施例Aまたは実施例Bに記載のエアロゾル発生装置。
実施例D:主本体のみが電源を備える、実施例A~Cのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例E:主本体とマウスピースの間に有線接続がない、実施例A~Dのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例F:マウスピースが、エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備える、実施例A~Eのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例G:抵抗発熱体が、加熱チャンバの周りに少なくとも部分的に配設されている、実施例Fに記載のエアロゾル発生装置。
実施例H:一次コイルおよび二次コイルが、装置の長軸方向軸に対して加熱チャンバの遠位端に配設されている、実施例Fまたは実施例Gに記載のエアロゾル発生装置。
実施例I:マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルおよび二次コイルが同軸に配設されている、実施例A~Hのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例J:マウスピースが主本体に接続されている時に、一次コイルおよび二次コイルが装置の長軸方向中心軸の周りに同軸で配設されている、実施例Iに記載のエアロゾル発生装置。
実施例K:マウスピースが主本体に接続されている時に、二次コイルが少なくとも部分的に一次コイルの周りに配設されている、実施例A~Jのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例L:誘導結合を介して一次コイルから二次コイルに伝達された電力が、抵抗発熱体を加熱するために使用されるように、装置が構成されている、実施例A~Kのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例M:抵抗発熱体を加熱するために使用される電力が、有線接続によって二次コイルから抵抗発熱体に供給されるように、装置が構成されている、実施例Lに記載のエアロゾル発生装置。
実施例N:装置が、二次コイルに誘起された交流電流を抵抗発熱体に供給するように構成されている、実施例A~Mのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例O:マウスピースが、二次コイルと抵抗発熱体の間の電気的接続において配設された整流器を備える、実施例Nに記載のエアロゾル発生装置。
実施例P:一次コイルおよび二次コイルがらせん状コイルであり、好ましくは両方のコイルが同じ巻数を有する、実施例A~Oのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Q:温度センサーを備える、実施例A~Pのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例R:温度センサーが熱電対を備える、実施例Qに記載のエアロゾル発生装置。
実施例S:一次コイルが温度センサーの周りに同軸に配設されている、実施例Qまたは実施例Rに記載のエアロゾル発生装置。
実施例T:温度センサーが、装置の長軸方向軸に対して一次コイルの近位端に位置する、実施例Q~実施例Sのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例U:ハーフブリッジドライバとハーフブリッジのうちの一方または両方を備える、実施例A~Tのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例V:LCフィルターを備える、実施例A~Uのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例W:エアロゾル発生装置が手持ち式装置である、実施例A~Vのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例X:エアロゾル発生装置が加熱非燃焼式装置である、実施例A~Wのいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
実施例Y:実施例A~Xのいずれかに記載のエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備え、エアロゾル発生物品が、エアロゾル発生装置の加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されている、エアロゾル発生システム。
実施例Z:エアロゾル形成基体が固体エアロゾル形成基体である、実施例Yに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ZA:エアロゾル形成基体がキャストリーフと再構成たばこのうちの一方または両方を含む、実施例Zに記載のエアロゾル発生システム。
実施例ZB:エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成するための方法であって、
エアロゾル発生装置の主本体内に収容されている一次コイルに交流電流を発生する工程と、
一次コイルの交流電流によって生成された交番磁場によって、一次コイルに誘導結合されている、かつエアロゾル発生装置のマウスピース内に収容されている二次コイルに電流を誘起する工程であって、マウスピースが取り外し可能なように主本体に接続されている、工程と、
二次コイルに誘起された電流によって、二次コイルに有線接続されている抵抗発熱体を抵抗加熱する工程と、
抵抗発熱体と熱的に接触しているエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生する工程と、を含む方法。
一つの実施形態に関して説明される特徴は、本発明の他の実施形態にも等しく適用されてもよい。
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および図2は、エアロゾル発生装置の断面を側面図で示す。図1および図2のエアロゾル発生装置は、装置の口側端側が図の右側にあるように示されている。
図1は、分解された構成にあるエアロゾル発生装置を示す。エアロゾル発生装置は主本体10を備える。主本体10は一次コイル12および電源14を備える。主本体10は温度センサー16をさらに備える。主本体10は、一次コイル12および電源14と、温度センサー16との両方に有線接続されている制御電子機器18をさらに備える。制御電子機器18は、エアロゾル発生装置の動作を制御する。
一次コイル12は、温度センサー16の周りに同軸に配設されている。温度センサー16は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して一次コイル12の近位端に位置する。
エアロゾル発生装置は、マウスピース20をさらに備える。マウスピース20は、二次コイル22および抵抗発熱体24を備える。抵抗発熱体24は、可撓性絶縁基体上に導電性トラックを備える。導電性トラックは、二次コイル22に有線接続されている。マウスピース20は、加熱チャンバ26をさらに備える。抵抗発熱体24は、加熱チャンバ26を同軸で包囲する。加熱チャンバ26は、エアロゾル形成基体を備える円筒状エアロゾル発生物品28を受容するように構成されている。
マウスピース20は取り外し可能なように主本体10に接続可能である。図1において、取り外された構成が示されている。この構成において、一次コイル12および二次コイル22は、誘導結合されていない。
図2は、組み立てられた構成にある、図1のエアロゾル発生装置を示す。図2において、マウスピース20は主本体10に接続されている。この構成において、二次コイル22は一次コイル12を同軸で包囲し、これによって一次コイル12および二次コイル22は誘導結合されている。一次コイル12および二次コイル22は、エアロゾル発生装置の長軸方向軸に対して加熱チャンバ26の遠位端に配設されている。図2に示す通り、一次コイル12および二次コイル22は、マウスピース10が主本体20に接続されている時に、エアロゾル発生装置の長軸方向中心軸の周りに同軸で配設されている。
使用中に電源14は、制御電子機器18の制御下で一次コイル12に電力を提供する。それ故に電力は、誘導結合を介して一次コイル12から二次コイル22に伝達される。誘導結合を介して一次コイル12から二次コイル22に伝達された電力は、二次コイル22から抵抗発熱体24に有線接続によって供給され、抵抗発熱体24を加熱するために使用される。抵抗発熱体24は、加熱チャンバ26内に位置するエアロゾル発生物品28を加熱する。
制御電子機器18は、一次コイル12に交流電流を供給するように構成されてもよい。交流電流は二次コイル22内に誘起されてもよい。マウスピース20は、抵抗発熱体24に直流を供給するために、二次コイル22と抵抗発熱体24の間の電気的接続において配設された整流器を備えてもよい。
図3および図4は、エアロゾル発生装置の断面を側面図で示す。図3および図4のエアロゾル発生装置は、装置の口側端側が図の右側にあるように示されている。図3は、分解された構成にあるエアロゾル発生装置を示す。図4は、組み立てられた構成にある、図3のエアロゾル発生装置を示す。図3および図4の実施形態において、図1および図2の実施形態におけるものと同様の特徴に対して同じ参照符号が使用されている。
図1および図2の実施形態と異なり、図3および図4の実施形態の一次コイル12および二次コイル22の各々は、抵抗加熱のために必要とされる固有抵抗を有して設計されている。一次コイル12と二次コイル22の両方はそれによって、誘導結合機能に加えて、追加的な抵抗加熱機能を実施するように構成されている。エアロゾル発生物品28は、一次コイル12および温度センサー16を挿入するための凹部を備える。一次コイル12は、誘導結合によって電力を二次コイル22に伝達する。加えて、一次コイル12は、図4に示す通り、一次コイル12がエアロゾル発生物品28の凹部の中に挿入されている時に、エアロゾル発生物品28を内部加熱するための抵抗発熱体として機能する。
二次コイル22は、誘導結合によって電力を一次コイル12から受信する。加えて、二次コイル22は、図4に示す通り、エアロゾル発生物品28が加熱チャンバ24の中に挿入されている時に、エアロゾル発生物品28を外部加熱するための抵抗発熱体として機能する。
図5は、エアロゾル発生装置の電気回路の線図を示す。主本体10とマウスピース20の間には有線接続がない。主本体10は電源14のみを備える。マウスピース20は電源を備えない。
一次コイル12は電源14に有線接続されている。一次コイル12および電源14は、主本体10内に収容された一次有線回路の一部を形成する。二次コイル22および抵抗発熱体24は、マウスピース20内に収容された二次有線回路の一部を形成する。使用中に電力は、一次コイル12および二次コイル22の誘導結合を介して、一次コイル12から二次コイル22に伝達される。誘導結合を介して二次コイル22に伝達された電力は、抵抗発熱体24を加熱するために使用される。
抵抗発熱体24は、二次コイル22に有線接続されている追加的な構成要素、例えば図1および図2の実施形態に示す通りの、加熱チャンバ26の周りに巻かれた可撓性絶縁基体上の導電性トラックであってもよい。別の方法として、二次コイル22自体は、図3および図4の実施形態に示す通り、抵抗発熱体として機能してもよい。
随意に、追加的な抵抗器30は主本体10内に備えられてもよい。存在する場合、抵抗器30は、図3および図4の実施形態に示す通り、抵抗発熱体として機能する場合がある一次コイル12の固有抵抗を表す場合がある。別の方法として、抵抗器30は、一次コイル12に有線接続されている追加的な構成要素(例えば、追加的な抵抗発熱体)であってもよい。
Claims (14)
- エアロゾル発生装置であって、
一次コイルおよび電源を備える主本体と、
マウスピースであって、
二次コイルと、
抵抗発熱体と、
エアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバであって、前記抵抗発熱体が少なくとも部分的に前記加熱チャンバの周りに配設されている、加熱チャンバと、を備えるマウスピースと、を備え、
前記マウスピースが取り外し可能なように前記主本体に接続可能であり、かつ
前記マウスピースが前記主本体に接続されている時に、前記一次コイルおよび前記二次コイルが誘導結合されているように、前記装置が構成されている、エアロゾル発生装置。 - 前記主本体と前記マウスピースの間に有線接続がない、請求項1に記載のエアロゾル発生装置。
- 前記一次コイルおよび前記二次コイルが、前記装置の長軸方向軸に対して前記加熱チャンバの遠位端に配設されている、請求項1~2のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 前記マウスピースが前記主本体に接続されている時に、前記一次コイルおよび前記二次コイルが前記装置の長軸方向中心軸の周りに同軸で配設されている、請求項1~3のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 前記マウスピースが前記主本体に接続されている時に、前記二次コイルが少なくとも部分的に前記一次コイルの周りに配設されている、請求項1~4のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 誘導結合を介して前記一次コイルから前記二次コイルに伝達された電力が、前記抵抗発熱体を加熱するために使用されるように、前記装置が構成されている、請求項1~5のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 前記抵抗発熱体を加熱するために使用される前記電力が、有線接続によって前記二次コイルから前記抵抗発熱体に供給されるように、前記装置が構成されている、請求項6に記載のエアロゾル発生装置。
- 前記装置が、前記二次コイルに誘起された交流電流を前記抵抗発熱体に供給するように構成されている、請求項1~7のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 前記マウスピースが、前記二次コイルと前記抵抗発熱体の間の電気的接続において配設された整流器を備える、請求項8に記載のエアロゾル発生装置。
- 前記一次コイルおよび前記二次コイルがらせん状コイルであり、好ましくは両方のコイルが同じ巻数を有する、請求項1~9のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 前記エアロゾル発生装置が加熱非燃焼式装置である、請求項1~10のいずれかに記載のエアロゾル発生装置。
- 請求項1~11のいずれかに記載のエアロゾル発生装置と、前記エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備え、前記エアロゾル発生物品が、前記エアロゾル発生装置の加熱チャンバの中に少なくとも部分的に挿入されるように構成されている、エアロゾル発生システム。
- 前記エアロゾル形成基体が固体エアロゾル形成基体である、請求項12に記載のエアロゾル発生システム。
- エアロゾル発生装置においてエアロゾルを形成するための方法であって、
前記エアロゾル発生装置の主本体内に収容されている一次コイルに交流電流を発生する工程と、
前記一次コイルの前記交流電流によって生成された交番磁場によって、前記一次コイルに誘導結合されている、かつ前記エアロゾル発生装置のマウスピース内に収容されている二次コイルに電流を誘起する工程であって、前記マウスピースが取り外し可能なように前記主本体に接続されていて、かつ前記マウスピースがエアロゾル形成基体を受容するための加熱チャンバを備える、工程と、
前記二次コイルに誘起された前記電流によって、前記二次コイルに有線接続されている抵抗発熱体を抵抗加熱する工程であって、前記抵抗発熱体が少なくとも部分的に前記加熱チャンバの周りに配設されている、工程と、
前記抵抗発熱体と熱的に接触しているエアロゾル形成基体からエアロゾルを発生する工程と、を含む方法。
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