JP5739800B2 - 電気式エーロゾル発生システムにおいて煙成分の形成を制御する方法 - Google Patents
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更に、本出願人に譲渡されたUS−A−5、060、671、US−A−5、144、962、US−A−5、372、148、US−A−5、388、594、US−A−5、498、855、US−A−5、499、636、US−A−5、505、214、US−A−5、530、225、US−A−5、591、368、US−A−5、665、262、US−A−5、666、976、US−A−5、666、978、US−A−5、692、291、US−A−5、692、525、US−A−5、708、258、US−A−5、750、964、US−A−5、902、501、US−A−5、915、387、US−A−5、934、289、US−A−5、954、979、US−A−5、967、148、US−A−5、988、176、US−A−6、026、820、及びUS−A−6、040、560は、電気式喫煙システム及びそのような電気式喫煙システムの製造の方法を開示しており、これらの特許は、引用により組み込まれている。
好ましくは、制御の段階は、少なくとも1つの加熱要素の加熱中に必要なだけ頻繁に反復される。
好ましくは、エーロゾル形成基体は、エーロゾル形成剤を更に含む。適切なエーロゾル形成剤の例は、グリセリン及びプロピレングリコールである。潜在的に適切なエーロゾル形成剤の追加の例は、EP−A−0、277、519及びUS−A−5、396、911に説明されている。
固形基体は、例えば、シート、フォーム、ゲル、又はスラリの形態で担体の表面上に堆積させることができる。固形基体は、担体の表面全体に堆積させることができ、又は代替的に、使用中に不均一香味送出をもたらすようにある一定のパターンで堆積させることができる。
代替的に、担体は、電気加熱式エーロゾル発生システムの加熱要素の少なくとも一部とすることができる。そのような場合、加熱要素は、典型的には使い捨てである。例えば、固形基体は、US−A−5、060、671に説明されているように、金属箔上又は電気抵抗性支持体上の薄い層として堆積させることができる。
少なくとも1つの加熱要素は、好ましくは、電気抵抗性材料を含む。適切な電気抵抗性材料は、以下に限定されるものではないが、ドープしたセラミックのような半導体、電気「伝導性」セラミック(例えば、脱ケイ化モリブデンのような)、カーボン、グラファイト、金属、金属合金、及びセラミック材料及び金属材料で作られた複合材料を含む。そのような複合材料は、ドープ又は非ドープセラミックを含むことができる。適切なドープセラミックの例は、ドープシリコンカーバイドを含む。適切な金属の例は、チタン、ジルコニウム、タンタル、及びプラチナ群からの金属を含む。適切な金属合金の例は、ステンレス鋼、ニッケル−、コバルト−、クロム−、アルミニウム−、チタン−、ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオブ−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、錫−、ガリウム−、マンガン−、及び鉄−含有合金、及びニッケルベース超合金、鉄、コバルト、ステンレス鋼、Timeta1(登録商標)、及び鉄−マンガン−アルミニウムベース合金を含む。複合材料において、電気抵抗性材料は、任意的に、エネルギ移送の動力学及び要求される外部物理化学特性次第で、絶縁材料に組み込まれるか、それによって封入されるか又は被覆することができ、又はその逆にすることができる。適切な複合加熱要素の例は、US−A−5、498、855、WO−A−03/095688、及びUS−A−5、514、630に開示されている。
代替的に、少なくとも1つの加熱要素は、使用中に電気加熱式エーロゾル発生システムを通して吸引された入ってくる外気に熱を移送することができ、これが、次に、伝導によってエーロゾル形成基体を加熱する。外気は、WO−A−2007/066374に説明されているように、エーロゾル形成基体を通過する前に加熱することができる。代替的に、エーロゾル形成基体が液体基体の場合には、WO−A−2007/078273に説明されているように、外気は、最初に基体を通して吸引され、次に加熱することができる。
代替的に、区分的線形近似を使用することができる。この代替法は、計算を簡単かつ高速化する。
システムには、好ましくは、エーロゾル形成基体が所定位置に検出されてシステム上の吸煙も検出された時に、電気エネルギが少なくとも1つの加熱要素だけに送出されるように、エーロゾル形成基体検出器及び吸煙検出器が設けられる。
好ましくは、本発明による制御の段階は、吸煙中に約100Hzから約10kHzの周波数、好ましくは、約1kHzの周波数を用いて実施される。
添付図面を参照して、本発明を単に一例として以下に更に説明する。
電気加熱式エーロゾル発生システム100は、ハウジング10及びエーロゾル形成基体2、例えば、シガレットを含む。エーロゾル形成基体2は、加熱要素20と熱的に近接するようにハウジング10内に押される。エーロゾル形成基体2は、様々な揮発性化合物を別々の温度で放出することになる。エーロゾル形成基体2から放出された揮発性化合物の一部は、加熱過程によってのみ形成される。各揮発性化合物は、固有放出温度よりも高い温度で放出されることになる。電気加熱式エーロゾル発生システム100の最高作動温度を揮発性化合物の一部の放出温度よりも低く制御することにより、これらの煙成分の放出又は形成を回避することができる。
エーロゾル形成基体検出器32は、加熱要素20と熱的に近接しているエーロゾル形成基体2の存在を検出し、エーロゾル形成基体2の存在をコントローラ30に信号送信する。
コントローラ30は、ユーザインタフェース36を制御し、システム情報、例えば、バッテリ電力、温度、エーロゾル形成基体2のステータス、他のメッセージ、又はその組合せを表示する。
コントローラ30は、更に、加熱要素20の最高作動温度を制御する。
図2は、温度上昇に伴って抵抗率ρが上昇することを示している。すなわち、どの所定時間における抵抗率ρの知識を使用しても、加熱要素20の実際の作動温度を推定することができる。
R=ρ(T)*L/S(式1)
ここで、ρ(T)は、温度依存の抵抗率、Lは、加熱要素20の長さ、Sは、加熱要素20の断面積である。L及びSは、与えられた加熱要素20の構成に対して固定であり、かつ測定可能である。すなわち、与えられた加熱要素設計に対して、Rは、ρ(T)に比例する。
ρ(T)=ρ0*(1+α1T+α2T2)(式2)
ここで、ρ0は、基準温度T0での抵抗率、α1及びα2は、多項式係数である。
すなわち、加熱要素20の長さと断面積が分ると、加熱要素の電圧V及び電流Iを測定することにより、抵抗R及び従って所定の温度での抵抗率ρを求めることができる。温度は、単に使用されている加熱要素に関する固有抵抗率対温度の関係のルックアップテーブルから、又は上式(2)の多項式の値を求めることによって取得することができる。好ましくは、この過程は、タバコに適用することができる温度範囲において1つ又はそれよりも多くの、好ましくは2つの線形近似値で抵抗率ρ対温度曲線を表すことによって簡略化することができる。これは、温度の評価を簡略化し、これは、計算リソースが限られたコントローラ30において望ましいものである。
コントローラ30は、加熱要素20に電気エネルギを供給することによって加熱要素20を加熱する。好ましくは、エネルギを節約するために、コントローラは、エーロゾル形成基体検出器32がエーロゾル形成基体20を検出し、かつ吸煙検出器34が吸煙の存在を検出した場合には、加熱要素20だけを加熱する。
様々な他の修正は、本発明の範囲内で可能であり、かつ当業者に想起されるであろう。
10 ハウジング
20 加熱要素
100 電気加熱式エーロゾル発生システム
Claims (22)
- 電気エネルギの供給源と、該電気エネルギの供給源に接続された少なくとも1つの加熱要素と、エーロゾル形成基体とを含み、該エーロゾル形成基体が加熱時に複数の揮発性化合物を放出し、該複数の揮発性化合物の各々が、その温度よりも高くなると該揮発性化合物が放出される最低放出温度を有する電気加熱式エーロゾル発生システムからの揮発性化合物の放出を制御する方法であって、
エーロゾル形成基体からの揮発性化合物の放出を防止するために該揮発性化合物のうちの少なくとも1つの最低放出温度よりも低い所定の最高作動温度を選択する段階と、
少なくとも1つの揮発性化合物が放出されるように少なくとも1つ加熱要素の温度を制御する段階と、
を含み、
前記制御する段階は、
前記少なくとも1つの加熱要素の抵抗率を測定する段階と、
前記抵抗率の測定値から前記少なくとも1つの加熱要素の実際の作動温度の値を導出する段階と、
前記実際の作動温度の値を前記所定の最高作動温度と比較する段階と、
前記少なくとも1つの加熱要素の前記実際の作動温度を前記所定の最高作動温度よりも低く保つために、該少なくとも1つの加熱要素に供給される電気エネルギを調節する段階と、
を含む、
ことを特徴とする方法。 - 前記調節する段階は、前記少なくとも1つの加熱要素の前記実際の作動温度を前記所定の最高作動温度よりも低い所定範囲に保つために、該少なくとも1つの加熱要素に供給される前記電気エネルギを調節する段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの加熱要素の前記実際の作動温度の値の前記導出は、抵抗率及び温度のルックアップテーブルから温度値を取り出す段階を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 前記ルックアップテーブルは、所定の組成、長さ、及び断面を有する前記少なくとも1つの加熱要素に対して導出された温度対抵抗率の値を格納することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記加熱要素温度の測定値の前記導出は、
ρ(T)=ρ0*(1+α1T+α2T2)
の形式の多項式の値を求める段階を含み、ここで、ρ(T)は、前記少なくとも1つの加熱要素の前記測定抵抗率であり、ρ0は、基準抵抗率であり、Tは、該少なくとも1つの加熱要素温度であり、α1及びα2は、多項式係数であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。 - 前記制御が所定の周波数で行われることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記請求項の周波数が100Hzから10kHzから選択されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの加熱要素がさらに1つのセラミック材料を含むことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの加熱要素がさらに1つの金属を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記セラミック材料と前記金属材料がすくなくとも1つの加熱要素を含む複合材料を形成することを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記金属材料が前記セラミック材料を覆っていることを特徴とする請求項9または10のいずれかに記載の方法。
- 前記金属がプラチナまたは金のいずれかであることを特徴とする請求項9、10、または11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つ加熱要素が加熱ブレードの形態を取ることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電気エネルギを調節する段階は、エネルギを節約するために吸煙の検出と連携して行われることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1の加熱要素は鉄アルミニウム合金、チタン系合金、またはニッケル系合金の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の方法。
- 電気エネルギ供給源、
前記電気エネルギ供給源に接続された少なくとも1つの加熱要素、
エーロゾル形成基体、
及び前記請求項1ないし15のいずれか1項に記載の方法を実行するためのコントローラとを備えた、
電気的に加熱されたエーロゾル発生装置。 - 前記少なくとも1つの加熱要素がセラミック材料を含んでいる請求項16に記載の装置。
- 前記加熱要素は、さらに、金属を含んでいる請求項17に記載の装置。
- 前記セラミック材料と金属は前記少なくとも1つの加熱要素を含む複合材料を形成する請求項18に記載の装置。
- 前記金属が前記セラミック材料を覆っている請求項18または19のいずれかに記載の装置。
- 前記金属がプラチナまたは金のいずれかである請求項18、19または20のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの加熱要素が加熱ブレードの形態である請求項18ないし21のいずれか1項に記載の装置。
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