JP6022471B2 - 漏れを防止したエーロゾル生成システム - Google Patents

Description

本発明は、エーロゾル生成システムに関する。特に、本発明は、エーロゾル形成基体が液体であるエーロゾル生成システムに関する。

国際公開第２００９／１３２７９３号公報は、電気加熱式喫煙システムを開示する。液体は、液体貯蔵部に貯えられ、毛細管芯は、液体貯蔵部へ延びて内部の液体と接触する第１の端部と、液体貯蔵部から延びる第２の端部とを有する。加熱素子は、毛細管芯の第２の端部を加熱する。加熱素子は、らせん状に巻かれた電気加熱素子の形態であり、電源に電気接続し、毛細管芯の第２の端部を取り囲む。使用時、加熱素子は、ユーザが電源のスイッチを入れることで作動可能である。ユーザがマウスピースを吸引すると、空気は毛細管芯及び加熱素子を横切って電気加熱式喫煙システム内へ引き込まれ、その後ユーザの口腔に入る。

国際公開第２００９／１３２７９３号公報

従来のエーロゾル生成システムは、前述の電気加熱式喫煙システムを含み、多くの利点を有するが依然としてデザインを改善する機会がある。

本発明の第１の態様によれば、液体エーロゾル形成基体を加熱するエーロゾル生成システムが提供され、システムは、液体エーロゾル形成基体を貯蔵する液体貯蔵部と、液体貯蔵部からのエーロゾル形成基体の漏れを防止又は低減するように構成された漏れ防止手段とを備える。

エーロゾル生成システムは、エーロゾル形成基体を蒸発させ、エーロゾルを形成するように構成される。エーロゾル生成システムは、エーロゾル形成基体を含むこと、又は液体エーロゾル形成基体を受け入れるように構成することができる。当業者には知られているように、エーロゾルは、空気のような気体内の固体粒子の懸濁液又液滴である。

本発明の利点は、液体貯蔵部からの液体の漏れが防止されるか又は少なくとも実質的に低減される点にある。漏れを最小にすること又は好ましくは防止することは、液体エーロゾル形成基体の消耗を防ぐために重要である。さらに、液体エーロゾル形成基体の漏れは、例えば、異なる液体エーロゾル形成基体が連続して使用された場合に汚染を引き起こす。また、液体貯蔵部から漏れ出た液体エーロゾル形成基体は、エーロゾル生成システムから流出する可能性があり、ユーザに不都合を生じさせる。例えば、エーロゾル生成システムが湿った状態又は粘り着く状態になる。

液体エーロゾル形成基体は、好ましくは、エーロゾル生成システムでの使用に適した物理的特性、例えば沸点及び蒸気圧を有する。沸点が高すぎると液体は蒸発できず、沸点が低すぎると液体は容易に蒸発し過ぎる。液体は、好ましくは、加熱時に液体から放出される揮発性タバコフレーバ成分を含むタバコ含有材料を備える。代替的に又は追加的に、液体は、非タバコ材料を含むことができる。液体は水、溶剤、エタノール、植物性抽出物、ニコチン溶液、並びに自然又は人工のフレーバを含むことができる。好ましくは、液体は、エーロゾル形成体をさらに含む。エーロゾル形成体の適切な例は、グリセリン及びプロピレングリコールである。

液体貯蔵部を設ける利点は、液体貯蔵部内の液体が外気から保護され（空気はほぼ液体貯蔵部へ流入できないので）、いくつかの実施形態では、結果的に液体の劣化のリスクが大幅に低減する。さらに、高いレベルの衛生状態を維持できる。液体貯蔵部は、補充可能でなくてもよい。従って、液体貯蔵部内の液体が使い尽くされた場合、エーロゾル生成システムは交換される。漏れ防止手段は、液体貯蔵部が交換される場合に汚染を防止する。もしくは、液体貯蔵部は、補充可能とすることができる。この場合、エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部を所定回数再充填した後に交換される。好ましくは、液体貯蔵部は、所定回数の吸煙の液体を保持するように構成される。

１つの実施形態では、漏れ防止手段は、液体貯蔵部内に少なくとも部分的に配置される多孔性プラグを備える。

液体貯蔵部内に少なくとも部分的に多孔性プラグを設けると自由液体が最小になる。これは、液体が液体貯蔵部から漏れる可能性を全く低下させる。多孔性プラグは、液体エーロゾル形成基体を保持できる任意の適切な材料又は材料の組み合わせから成ることができるが、液体エーロゾル形成基体に対して不活性でもある。特定の好ましい１つの材料又は複数の材料は、液体エーロゾル形成基体の物理的特性に依存する。適切な材料の例は、毛細管材料であり、例えばスポンジ材料又は発泡材料、繊維又は焼結粉体の形態のセラミックベース又はグラファイトベースの材料、発泡金属又はプラスチック材料、ファイバ材料であり、ファイバ材料は、例えばセルロースアセテート、ポリエステル、又はボンドポリオレフィン、ポリエチレン、テルリン又はポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ又はセラミックのような、紡績又は押出しファイバである。しかしながら、最も好ましくは、多孔性プラグは、液体貯蔵部の空洞を実質的に満たして自由液体を最小にするようになっている。

エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部から液体エーロゾル形成基体を運ぶ毛細管芯をさらに備える。

好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部内の液体と接触するように配置される。好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部内へ延びる。この場合、使用時に、液体は、毛細管芯内の毛細管作用により液体貯蔵部から移送される。１つの実施形態では、毛細管芯の一端の液体は蒸発して過飽和の蒸気を形成する。過飽和蒸気は、空気流と混合さして運ばれる。流れる間に、蒸気は凝縮してエーロゾルを形成し、エーロゾルは、ユーザの口腔に向けて運ばれる。液体エーロゾル形成基体は、液体が毛細管芯を通って毛細管作用により移送されることを可能にする表面張力及び粘度を含む物理的特性を有する。

毛細管芯は、ファイバ構造又はスポンジ構造を有することができる。毛細管芯は、好ましくは、毛細管の束を備える。例えば、毛細管芯は、複数の繊維又は線条又は他の微細チューブを備えることができる。繊維又は線条は、エーロゾル生成システムの略長手方向に整列することができる。もしくは、毛細管芯は、ロッド形状に形成されたスポンジ状又は発泡状材料を備えることができる。ロッド形状は、エーロゾル生成システムの長手方向に沿って延びることができる。芯の構造体は、複数の小さなボア又はチューブを形成し、ここを通って液体を毛細管現象によりヒータへ送ることができる。毛細管芯は、任意の適切な材料又は材料の組み合わせから成ることができる。適切な材料の例は、毛細管材料であり、例えば、スポンジ材料又は発泡体材料、繊維又は焼結粉体の形態のセラミックベース又はグラファイトベースの材料、発泡金属又はプラスチック材料、ファイバ材料であり、ファイバ材料は、例えばセルロースアセテート、ポリエステル、又はボンドポリオレフィン、ポリエチレン、テルリン又はポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ又はセラミックのような、紡績又は押出しファイバである。毛細管芯は、異なる液体物理特性で使用されるように、任意の適切な毛細管現象及び気孔率を有することができる。液体は、粘度、表面張力、密度、熱伝導率、沸点、及び蒸気圧のような物理的特性を有し、これにより、液体は毛細管デバイスを介して毛細管作用により移送することができる。また、液体エーロゾル形成基体の物理的特性は漏れ挙動に影響する。

好ましい実施形態では、エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部内に少なくとも部分的に配置された多孔性プラグと、液体貯蔵部から液体エーロゾル形成基体を運ぶ毛細管芯とを備える。この場合、多孔性プラグ及び毛細管芯は、同じ材料又は異なる材料から成ることができる。好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部の内側にある多孔性プラグ内へ延びるように配置される。好ましくは、毛細管芯は、多孔性プラグの実質的に中心へ延びる。好ましくは、毛細管芯及び多孔性プラグは接触するので、良好な液体の移送が可能になる。毛細管芯及び多孔性プラグは、単一の、一体の毛細管部材として提供することができ、液体貯蔵部内に部分的に配置されて液体を保持し、液体貯蔵部の外へ部分的に延びて毛細管作用により液体エーロゾル形成基体を運ぶようになっている。もしくは、毛細管芯と多孔性プラグとは別体とすることができる。

エーロゾル生成システムが毛細管芯を備える場合、漏れ防止手段は、液体貯蔵部と毛細管芯との間にシール手段を備える。このようなシール手段は、特に多孔性プラグと組み合わされて改善された漏れ防止をもたらす。

１つの実施形態では、シール手段は、毛細管芯を実質的に取り囲むシール材料を備える。好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部の内側に部分的に配置され、液体貯蔵部内の液体と接触する。この場合、好ましくは、シール手段は、液体貯蔵部と多孔性プラグとの接合部にシール材料を備える。シール手段は、シールリングの形態とすることができる。

液体貯蔵部内に部分的に配置された多孔性プラグが設けられ、かつ多孔性プラグの毛細管現象が毛細管芯の毛細管現象と異なる場合、シール手段は特に重要である。この場合、液体貯蔵部内の多孔性プラグと毛細管芯との間に毛細管現象又は毛細管強度勾配が生じことになり、これは液体を液体貯蔵部から毛細管芯へ強制的に移動させることができる。

好ましい実施形態では、シール手段は、芯を射出形成金型に取り付けて、適切なシール材料を毛細管芯の周りに射出することにより生成される。毛細管芯が液体貯蔵部内に取り付けられる場合、シール手段は、液体貯蔵部と毛細管芯との間の接合部に位置決めされる。

シール手段は、好ましくは、液体貯蔵部と毛細管芯との間の何らかの隙間を実質的に密封する。従って、何らかの液体が液体貯蔵部から漏れ出し始めると、シール手段は、液体貯蔵部及び毛細管芯から何らかの液体が流出するのを防止し、又は液体量を低減する。シール手段が多孔性プラグに加えて設けられると、多孔性プラグから漏出する何らかの液体はシール手段で封じ込めることができる。

シール手段は、任意の適切なシール材料又はシール材料の組み合わせから成ることができる。材料は、液体貯蔵部の材料と同じ材料とすること、又は異なる材料とすることができる。

エーロゾル生成システムは、電気作動式である。電気作動式エーロゾル生成システムは、液体エーロゾル形成基体を加熱する電気式ヒータをさらに備えることができる。

電気式ヒータは、単一の加熱素子を備えることができる。もしくは、電気式ヒータは、１つより多い加熱素子、例えば、２つ、又は３つ、又は４つ、又は５つ、又は６つ又はそれより多い加熱素子を備えることができる。１つの加熱素子又は複数の加熱素子は、液体エーロゾル形成基体を最も効果的に加熱するように適切に配置することができる。

少なくとも１つの加熱素子は、好ましくは、適切な電気抵抗性材料を備える。適切な電気抵抗性材料は、ドープされたセラミックスのような半導体、電気的に「導電性」のセラミックス（例えば、珪化モリブデン等）、カーボン、グラファイト、金属、金属合金、並びにセラミックス材料及び金属材料から成る複合材料を含むことができるが、これらに限定されるものではない。このような複合材料は、ドープされた又はドープされていないセラミックスを備えることができる。ドープされたセラミックスの適切な例は、ドープされたシリコンカーバイトを含む。金属の適切な例は、チタニウム、ジルコニウム、タンタル及び白金族金属を備えることができる。金属合金の適切な例は、ステンレス鋼、コンスタンタン、ニッケル−、コバルト−、クロム−、アルミニウム−、チタニウム−、ジルコニウム−、ハフニウム−、ニオビウム−、モリブデン−、タンタル−、タングステン−、スズ−、ガリウム−、マンガン−、及び鉄−含有合金、及びニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）ベースの超合金、鉄−アルミニウムベース合金、及び鉄−マンガン−アルミニウムベース合金を備えることができる。Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）は、１９９９ ブロードウェイ スイーツ ４３００、デンバー、コロラド州、米国に所在のＴｉｔａｎｉｕｍ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの登録商標である。複合材料では、任意的に、電気抵抗性材料は、エネルギ伝達の動力学及び所望の外部物理化学特性に応じて、絶縁材料に埋め込まれ、カプセル化され、若しくは被覆され、又はその逆とすることができる。加熱素子は、不活性材料の２つの層の間に隔離された金属エッチングされたホイルを備えることができる。この場合、不活性材料は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、オールポリイミド、又はマイカホイルを含むことができる。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）は、１００７ マーケットストリート、ウィルミントン、デラウェア州 １９８９８、米国に所在のＥ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である。

もしくは、少なくとも１つの加熱素子は、赤外線加熱素子、光子源又は誘電加熱素子を備えることができる。

少なくとも１つの加熱素子は、任意の適切な形態とすることができる。例えば、少なくとも１つの加熱素子は、加熱ブレードの形態とすることができる。もしくは、少なくとも１つの加熱素子は、異なる導電部を有するケーシング又は基体、又は電気抵抗性金属チューブの形態とすることができる。液体貯蔵部は、使い捨ての加熱素子を組み込むことができる。もしくは、液体エーロゾル形成基体を貫通する１つ又はそれ以上のニードル又はロッドも適切である。もしくは、少なくとも１つの加熱素子は、ディスク（エンド）ヒータ、又はディスクヒータと加熱ニードル又はロッドとの組み合わせとすることができる。もしくは、少なくとも１つの加熱素子は、可撓性シート材料を備えることができる。他の代替物は、加熱ワイヤ又はフィラメント、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ、白金、タングステン又は合金ワイヤ、又は加熱プレートを含む。任意的に、加熱素子は、剛性材料の中に又はその上に堆積することができる。

少なくとも１つの加熱素子は、ヒートシンク、又は熱を吸熱及び蓄熱して、経時的に放熱してエーロゾル形成基体を加熱することができる材料を含むヒートリザーバを含むことができる。ヒートシンクは、適切な金属又はセラミック材料等の任意の適切な材料から形成することができる。好ましくは、材料は、高い熱容量をもつこと（顕熱蓄熱材料）、又は吸熱後に高温相変化のような可逆プロセスで放熱できる材料である。顕熱蓄熱材料は、シルカゲル、酸化アルミニウム、炭素、ガラスマット、ガラスファイバ、無機物、アルミニウム、銀、若しくは鉛等の金属又は合金、及び紙のようなセルロース材料を含む。可逆相変化により放熱する他の適切な材料は、パラフィン、酢酸ナトリウム、ナフタレン、ワックス、ポリエチレンオキシド、金属、金属塩、共晶塩の混合物、又は合金を含む。

ヒートシンク又はヒートリザーバは、液体エーロゾル形成基体に直接接触して、貯えられた熱を直接基体へ伝達するように配置することができる。もしくは、ヒートシンク又はヒートリザーバに貯えられた熱は、金属チューブのような熱伝導体を介してエーロゾル形成基体へ運ぶことができる。

少なくとも１つの加熱素子は、液体エーロゾル形成基体を熱伝導により加熱することができる。加熱素子は、基体と少なくとも部分的に接触することができる。もしくは、加熱素子からの熱は、熱伝導要素により基体へ伝導することができる。

もしくは、少なくとも１つの加熱素子は、エーロゾル生成システムの使用中に引き込まれて入ってくる外気へ熱を伝達することができ、これは次に対流によりエーロゾル形成基体を加熱する。外気は、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。もしくは、外気は、最初に液体基体を通って引き込み、次に加熱することもできる。

１つの好適な実施形態では、エーロゾル生成システムは、電気式ヒータ及び毛細管芯を備える。本実施形態では、好ましくは、毛細管芯は、液体貯蔵部内の液体と接触するように配置される。使用時に、液体は、液体貯蔵部から電気式ヒータへ毛細管芯内の毛細管作用により移動する。１つの実施形態では、毛細管芯は、第１の端部及び第２の端部を有し、第１の端部は、液体貯蔵部内へ延びて内部の液体と接触し、電気式ヒータは、第２の端部内の液体を加熱するように構成される。ヒータが駆動される場合、毛細管芯の第２の端部内の液体は、ヒータにより蒸発され、過飽和蒸気を形成する。過飽和蒸気は、空気流と混合されて運ばれる。流れる間に、蒸気は、凝縮してエーロゾルを形成し、エーロゾルは、ユーザの口腔に向かって運ばれる。

液体貯蔵部、並びに任意的に毛細管芯及びヒータは、単一の構成要素としてエーロゾル生成システムから取り外し可能とすることができる。

エーロゾル生成システムは、ヒータ用の少なくとも１つの電気コネクタをさらに備えることができる。この場合、漏れ防止手段は、液体貯蔵部と電気コネクタの少なくとも１つとの間にシール手段を備えることができる。

１つの実施形態では、シール手段は、一方又は両方の電気コネクタを実質的に取り囲むシール材料を備えることができる。シール手段は、１つ又はそれ以上のシールリングの形態とすることができる。１つの実施形態では、電気コネクタは、液体貯蔵部の外側に配置される。この場合、好ましくは、シール手段は、液体貯蔵部と電気コネクタとの接合部にシール材料を備える。好ましい実施形態では、シール手段は、各電気コネクタを射出形成金型に取り付けて、適切なシール材料をコネクタの周りに射出することで形成される。

シール手段は、好ましくは、液体が電気コネクタに沿って進むのを実質的に防止する。従って、何らかの液体が液体貯蔵部から漏れ出し始めると、シール手段は、何らかの液体がシステムに流入するのを防止するか又は液体量を低減させる。液体貯蔵部と電気コネクタの少なくとも１つとの間のシール手段を、液体貯蔵部と毛細管芯との間にシール手段に加えて設けると、液体貯蔵部と毛細管芯との間のシール手段により封じ込めることができない液体を、液体貯蔵部と電気コネクタとの間のシール手段により封じ込めることができる。液体貯蔵部と電気コネクタの少なくとも１つとの間のシール手段を多孔性プラグに加えて設けると、多孔性プラグから漏出する何らかの液体をシール手段により封じ込めることができる。

シール手段は、適切なシール材料から成ることができる。材料は、液体貯蔵部の材料と同じ材料とすること、又は異なる材料とすることができる。

エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部へ結合されて液体エーロゾル形成基体を蒸発させる蒸発器をさらに備えることができ、漏れ防止手段は、液体貯蔵部及び蒸発器からのエーロゾル形成基体の漏れを防止又は低減するように構成することができる。

１つの好ましい実施形態では、蒸発器は、液体貯蔵部から液体エーロゾル形成基体を運び、液体貯蔵部内へ延びる第１の端部及び第１の端部と反対側の第２の端部を有する毛細管芯と、電源へ接続され、毛細管芯の第２の端部内の液体エーロゾル形成基体を加熱する電気式ヒータとを備える。しかしながら、本発明は、ヒータ式蒸発器に限定されず、蒸気及び結果として生ずるエーロゾルが例えば圧電式蒸発器又は加圧液体を利用した噴霧器のような機械式蒸発器で生成される、エーロゾル生成システムで使用することができる。

エーロゾル生成システムは、少なくとも１つの空気入口を備えることができる。エーロゾル生成システムは、少なくとも１つの空気出口を備えることができる。エーロゾル生成システムは、空気入口と空気出口との間にエーロゾル形成チャンバを備えることができ、空気入口からエーロゾル形成チャンバを通って空気出口への空気流通路を規定し、エーロゾルを空気出口からユーザの口腔に運ぶようになっている。エーロゾル形成チャンバは、単純にエーロゾルの生成を助けるか又は促進する。

エーロゾル生成システムは、電気作動式とすること、さらに電源を備えることができる。エーロゾル生成システムは、電気回路をさらに備えることができる。１つの実施形態では、電気回路は、ユーザが吸煙していることを表わす空気流を検知するセンサを備えることができる。この場合、好ましくは、ユーザの吸煙をセンサが感知した場合、電気回路は、電流パルスを電気式ヒータに供給するように構成される。好ましくは、電流パルスの持続期間は、蒸発することが望まれる液体の量に応じて予めセットされる。電気回路は、好ましくは、この目的のためにプログラム可能である。もしくは、電気回路は、ユーザが吸煙を開始するために手動操作スイッチを備えることができる。電流パルスの持続期間は、好ましくは、蒸発することが望まれる液体の量に応じて事前にセットされる。電気回路は、好ましくは、この目的のためにプログラム可能である。

好ましくは、エーロゾル生成システムは、ハウジングを備える。好ましくは、ハウジングは細長い。エーロゾル生成システムが毛細管芯を含む場合、毛細管芯の長手方向軸とハウジングの長手方向軸とは実質的に平行とすることができる。ハウジングは、シェル及びマウスピースを備えることができる。この場合、全ての構成要素は、シェル又はマウスピースの何れかに収容できる。１つの実施形態において、ハウジングは、液体貯蔵部、毛細管芯、及びヒータを備える取り外し可能な挿入体を含む。この実施形態において、エーロゾル生成システムの各部品は、単一の構成要素としてハウジングから取り外すことができる。これは、例えば、液体貯蔵部の補充又は交換に有用である。

ハウジングは、任意の適切な材料又は材料の組み合わせから成ることができる。材料の適切な例は、金属、合金、プラスチック、又は１つ又はそれ以上のこれらの材料を含む複合材料、又は例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリエチレンのような、食品又は薬剤用途に適切な熱可塑性物質を含むことができる。好ましくは、材料は軽量かつ非脆弱である。

１つの特に好ましい実施形態では、エーロゾル生成システムは、マウスピースを有する第１の端部と、第１の端部と反対側の第２の端部と、第２の端部に配置される電源及び電気回路と、液体貯蔵部から液体エーロゾル形成基体を運び、液体貯蔵部内へ延びる第１の端部、及び第１の端部と反対側の第２の端部を有する毛細管芯と、電源へ接続され、毛細管芯の第２の端部内の液体エーロゾル形成基体を加熱する電気式ヒータとをさらに備え、液体貯蔵部、毛細管芯、及び電気式ヒータは、エーロゾル生成システムの第１の端部に配置される。

好ましくは、エーロゾル生成システムは携帯型である。エーロゾル生成システムは、喫煙システムとすることができ、従来のシガー又はシガレットに匹敵する大きさを有することができる。喫煙システムの全体長さは、約３０ｍｍと約１５０ｍｍとの間にある。喫煙システムの外径は、約５ｍｍと約３０ｍｍとの間にある。

好ましくは、エーロゾル生成システムは、電気作動式喫煙システムである。

本発明の第２の態様によれば、液体エーロゾル形成基体を貯蔵し、液体エーロゾル形成基体を加熱するエーロゾル生成システムともに使用するカートリッジが提供され、カートリッジは、液体エーロゾル形成基体を貯蔵する容器と、容器からのエーロゾル形成基体の漏れを防止又は低減するように構成された漏れ防止手段とを備える。カートリッジは、本発明の第１の態様のエーロゾル生成システムとともに使用することができる。

１つの実施形態では、漏れ防止手段は、液体貯蔵部内に少なくとも部分的に配置される多孔性プラグを備える。このような多孔性プラグの特性は前述の通りである。

カートリッジは、容器から液体エーロゾル形成基体を運ぶ毛細管芯をさらに備える。このような毛細管芯の特性は前述の通りである。

カートリッジが毛細管芯を備える場合、漏れ防止手段は、容器と毛細管芯との間にシール手段を備えることができる。

カートリッジは、液体エーロゾル形成基体を加熱する電気式ヒータをさらに備えることができ、電気式ヒータは、エーロゾル生成システム内の電源へ接続可能である。このような電気式ヒータの特性は前述の通りである。

カートリッジは、ヒータ用の少なくとも１つの電気コネクタをさらに備えることができる。この場合、漏れ防止手段は、容器と電気コネクタの少なくとも１つとの間のシール手段を備えることができる。このようなシール手段の特性は前述の通りである。

カートリッジは、容器へ結合されて液体エーロゾル形成基体を蒸発させる蒸発器をさらに備えることができ、漏れ防止手段は、容器及び蒸発器からのエーロゾル形成基体の漏れを防止又は低減するように構成することができる。

１つの好ましい実施形態では、蒸発器は、容器から液体エーロゾル形成基体を運び、容器へ延びる第１の端部及び第１の端部と反対側の第２の端部を有する毛細管芯と、電源へ接続され、毛細管芯の第２の端部内の液体エーロゾル形成基体を加熱する電気式ヒータとを備える。

本発明の１つの態様に関して述べた特徴部は、本発明の別の態様にも適用可能である。
本発明は、以下に添付図面を参照して単に例示的に説明される。

液体貯蔵部を有するエーロゾル生成システムの実施例を示す。 本発明の１つの実施形態による液体貯蔵部の斜視図である。 図２の液体貯蔵部の概略断面図である。 図３に示す多孔性プラグの斜視図である。 本発明の別の実施形態による液体貯蔵部の斜視図である。 図５の液体貯蔵部の概略断面図である。 例えば、図５の線VII−VIIに沿った液体貯蔵部の概略断面図である。

図１は、液体貯蔵部を有するエーロゾル生成システムの１つの実施例を示す。図１において、システムは、電気作動式喫煙システムである。図１の喫煙システム１００は、マウスピース端部１０３である第１の端部と、本体端部１０５である第２の端部とを有するハウジング１０１を備える。本体端部には、バッテリ１０７の形態の電源と、ハードウェア１０９及び吸煙検知システム１１１の形態の電気回路とが設けられる。マウスピース端部には、液体１１５、毛細管芯１１７、及びヒータ１１９を含むカートリッジ１１３の形態の液体貯蔵部が設けられる。図１では、ヒータは、模式的に示されることに留意されたい。図１に示す例示的な実施形態では、毛細管芯１１７の一端は、カートリッジ１１３内へ延び、毛細管芯１１７の他端は、ヒータ１１９により取り囲まれている。ヒータは、接続部１２１を介して電気回路へ接続され、接続部は、カートリッジ１１３の外側に沿って進むことができる（図１には示されていない）。また、ハウジング１０１は、空気入口１２３と、マウスピース端部の空気出口１２５と、エーロゾル形成チャンバ１２７とを含む。

使用時、動作は以下の通りである。カートリッジ１１３からの液体１１５は、毛細管作用により、カートリッジ内へ延びた芯１１７の一端からヒータ１１９により取り囲まれた芯の他端へ運ばれる。ユーザがエーロゾル生成システムを空気出口１２５で利用する場合、外気が空気入口１２３を通って引き込まれる。図１に示す配置では、吸煙知システム１１１は、タバコの吸引を感知してヒータ１１９を駆動する。バッテリ１０７は、ヒータ１１９へ電気エネルギを供給して、ヒータにより取り囲まれた芯１１７の端部を加熱する。芯１１７の端部の液体は、ヒータ１１９により蒸発して過飽和蒸気を生成する。同時に、蒸発した液体は、毛細管作用により芯１１７に沿って移動する別の液体で置き換えられる（これは、「ポンプ作用」と呼ばれる場合もある）。生成された過飽和蒸気は、空気入口１２３からの空気流と混合されて運ばれる。エーロゾル形成チャンバ１２７において、蒸気は凝縮して吸入可能なエーロゾルを生成し、空気出口１２５へ向けて運ばれてユーザの口腔に入る。

図１に示した実施形態では、ハードウェア１０９及び吸煙検知システム１１１は、好ましくは、プログラム可能である。ハードウェア１０９及び吸煙検知システム１１１は、エーロゾル生成システム作動を管理するように使用される。

図１は、本発明によるエーロゾル生成システムの１つの実施例を示す。しかしながら、多数の他の実施例が可能である。エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部に収容された液体エーロゾル形成基体と、液体エーロゾル形成基体が液体貯蔵部から漏れるのを防止又は低減するように構成された或る種の漏れ防止手段（図２から図７を参照して後述する）とを単に含むか又は収容することを必要とする。例えば、システムは、電気作動式である必要はない。例えば、システムは、喫煙システムである必要はない。また、システムは、ヒータを含む必要はなく、この場合、液体エーロゾル形成基体を蒸発させる別のデバイスを含むことができる。例えば、吸煙検知システムを設ける必要はない。その代わりに、システムは、手動操作で作動することができ、例えば、ユーザは、タバコを吸う場合にスイッチを作動させる。例えば、ハウジング全体の形状及び大きさ、変更可能である。さらに、システムは、毛細管芯を含む必要はない。この場合、システムは、液体を供給して蒸発させる別の機構を含むことができる。

しかしながら、好ましい実施形態では、システムは、液体貯蔵部から液体を運ぶ毛細管芯を含む。毛細管芯は、様々な多孔性又は毛細管材料から作ることができ、好ましくは、公知の所定の毛細管現象を有する。実施例は、ファイバ又は焼結粉末の形態のセラミックベース又はグラファイトベースの材料を含む。異なる多孔性の毛細管芯を使用することができ、粘度及び表面張力のような異なる液体の物理的特性に適応する。芯は、液体の必要な量がヒータへ供給可能なように適切である必要がある。

前述したように、本発明によれば、エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部からの液体エーロゾル形成基体の漏れを防止又は低減するように構成された漏れ防止手段を含む。以下に、漏れ防止手段を含む本発明の多くの実施形態を図２から図７を参照して説明する。実施形態は、図１に示した実施例に基づくが、エーロゾル生成システムの他の実施形態にも適用可能である。図１及び以下の図２から図７は、本質的に概略的であることに留意されたい。特に、図示した構成要素は、個々に関して又は互いの関係に関して正確な縮尺ではない。

図２は、本発明の１つの実施形態によるエーロゾル生成システムに含まれる、液体貯蔵部１１３、毛細管芯１１７、及びヒータ１１９の斜視図である。図２において、ヒータ１１９は、毛細管芯１１７を取り囲んで支持する加熱コイルの形態とされる。電気接続ブレード２０１は、加熱コイルの各端に接続する。接続ブレード２０１は、液体貯蔵部の外側の溝２０３内に沿って進む。

図３は、図２の液体貯蔵部１１３及び毛細管芯１１７の概略断面図である（図３では、ヒータ１１９及び電気接続ブレード２０１は、明確化のために図示されない）。図３から分かるように、液体貯蔵部１１３は、多孔性プラグ３０１を収容する。多孔性プラグ３０１は、液体を液体貯蔵部１１３内に保持するように構成される。このようにして、自由液体、即ち自由に流れる液体の量は低減される。このような多孔性プラグを設けると、液体が液体貯蔵部から漏れる可能性が低下する。また、プラグは、液体の毛細管芯への移動を改善し、結果的に、特に液体貯蔵部内の液体が使い尽されて液体貯蔵部が空になる際に、液体の損失量が最小になる。

多孔性プラグは、液体を保持するのに適切な任意の材料から成ることができる。適切な材料の例は、毛細管材料であり、例えば、スポンジ材料又は発泡材料、発泡金属又はプラスチック材料、ファイバ材料であり、ファイバ材料は、例えばセルロースアセテート、ポリエステル、又はボンドポリオレフィン、ポリエチレン、テリレン又はポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ又はセラミックのような、紡績又は押出しファイバである。

図４は、多孔性プラグ３０１の斜視図である。本実施形態では、多孔性プラグ３１０は、円筒形チューブの形態である。プラグの外側寸法Ｄは、液体貯蔵部の内側寸法（図示しない）と実質的に同じである。Ｄは、多孔性プラグが液体貯蔵部を実質的に満たすように選択される。これは、自由液体の量を低減し、漏れを防止して液体の毛細管芯への移動を改善することができる。しかしながら、多孔性プラグが液体貯蔵部を実質的に満たす必要はない。例えば、多孔性プラグは、液体貯蔵部よりも短い場合又は狭い場合がある。

本実施形態では、プラグの内側寸法ｄは、毛細管芯１１７の直径と実質的に同じなので、毛細管芯１１７は管状の多孔性プラグ内に無理なくぴったりと位置決めされる。このことは、多孔性プラグが次に毛細管芯と接触して多孔性プラグから毛細管芯への液体の良好な移動が可能になるので好都合である。しかしながら、これは必須ではなく、多孔性プラグの内側寸法ｄは、毛細管芯の直径よりも大きい場合もある。毛細管芯は、好ましくは液体貯蔵部の底まで延びるが、これは必須ではない、多孔性プラグは、好ましくは液体貯蔵部の底まで延びるが、これは必須ではない。

図３及び図４に示すような多孔性プラグを設けると、自由液体が吸収されて、液体貯蔵部からの液体の漏れの可能性が低下する。即ち、自由に流れる液体の量が最小になり、漏れが防止又は低減される。また、多孔性プラグは、液体貯蔵部の底部であっても実質的に全ての液体を多孔性プラグに保持して毛細管芯へ運ぶことができるので、液体の損失量を低減することができる。

従って、多孔性プラグは、液体貯蔵部からの液体の漏れの機会を低下させる。しかしながら、それでも液体エーロゾル形成基体が液体貯蔵部から漏れる場合は、漏れ防止のための更なる機構を設けることができる。これについては図５、図６、及び図７を参照して説明する。また、図５、図６、及び図７に示す漏れ防止手段は多孔性プラグとは別個に設けられることもできる。

図５は、図２に類似する斜視図である。図５は、本発明の第２の実施形態によるエーロゾル生成システムに含まれる、液体貯蔵部１１３、毛細管芯１１７、及びヒータ１１９の斜視図である。図２と同様に、図５において、ヒータ１１９は、毛細管芯１１７を取り囲んで支持する加熱コイルの形態である。電気接続ブレード２０１は、加熱コイルの各端に接続する。接続ブレード２０１は、液体貯蔵部の外側に沿って溝２０３内を進む。

図６は、図５の液体貯蔵部１１３及び毛細管芯１１７の概略断面図である（図６では、ヒータ１１９及び電気接続ブレード１２１は、明確化のために図示されない）。図５及び図６から分かるように、シール５０１の形態の漏れ防止手段を備えている。

図５及び図６に示す実施形態では、シール５０１は、液体貯蔵部１１３と毛細管芯１１７との接合部にシール材料を備える。シール５０１は、あらゆる方法で形成することができる。例えば、シールは、液体貯蔵部及び毛細管芯の組み立て間に液体の形態で施すことができる。もしくは、シールは、毛細管芯上にぴったり合うシール材料の別体の固体リング（Ｏリングと同様）の形態で施すことができる。好ましい実施形態では、シールは、芯を射出形成金型に取り付けて、適切なシール材料を毛細管芯の周りに射出することにより生成される（これは「オーバモールディング」と呼ばれる場合もある）。次に、毛細管芯は、シールが液体貯蔵部と毛細管芯との接合部に位置決めされるように液体貯蔵部に配置することができる。

シール５０１は、液体貯蔵部１１３と毛細管芯１１７との間の何らかの隙間を密封して塞ぐ。図５に示すように、電気接続ブレード２０１は、好ましくは、シール５０１の外側に配置されることに留意されたい。しかしながら、ブレード２０１は、別の方法でシール５０１の内側に配置することができ、又はシール５０１を直接貫通することもできる。従って、何らかの液体が液体貯蔵部から漏れ出し始めると、シール５０１は、液体がシステム内へ流れ込み、場合によってはマウスピースから外へ出るのを防止する。図５及び図６に示すシール５０１は、図２、図３及び図４に示した多孔性プラグに加えて又はその代わりに設けることができる。

シール５０１は、任意の適切なシール材料から成ることができる。好ましくは、シール材料は、柔軟性、可撓性、弾性、及び防水性である。適切な例は、何らかのエラストマ、プラスチック、又はゴムである。シール５０１の材料は、液体貯蔵部１１３の材料と同じとすることができる。もしくは、シール５０１は異なる材料から成ることができる。シールは、集められた何らかの液体を保持する芯材料をさらに備えることができる。

図７は、例えば、図５の線VII−VIIに沿った液体貯蔵部の概略断面図である。図７に示す実施形態は、図５に示したものとは少し異なる。図７は、液体貯蔵部１１３のショルダー部を示す。毛細管芯１１７は液体貯蔵部１１７に位置決めされる。ヒータ１１９及び電気接続ブレード２０１は、明確化のために示されていない。図５と同様に、図７において、電気接続ブレード２０１は、液体貯蔵部の外側に沿って溝２０３内を進む。しかしながら、図７の実施形態では、電気接続ブレードは、液体貯蔵部のケーシングの開口７０１を通って延びる。図７では、漏れ防止手段はシール７０３の形態で設けられている。

シール７０３は、液体貯蔵部１１３と電気接続ブレード２０１との間のシール材料から成る。特に、電気接続ブレードの各々は、液体貯蔵部のケーシングの開口を貫通し、シール材料は各開口に設けられ、開口を貫通する電気接続ブレードを取り囲む。シール７０３は、あらゆる方法で形成することができる。例えば、シールは、液体貯蔵部、毛細管芯、及びヒータの組み立ての間に、液体の形態で施すことができる。もしくは、シールは、電気接続ブレードが液体貯蔵部に固定される前に、各電気接続ブレードにぴったり合うシール材料の固体リングの形態で施すことができる。もしくは、シールは、各電気接続ブレードを射出形成金型に取り付けて、適切なシール材料をブレードの周りに射出することにより生成される（これは「オーバモールディング」と呼ばれる場合もある）。次に、接続ブレードは、シールが開口の周りに位置決めされるように液体貯蔵部に配置することができる。

図７の実施形態では、シールは、電気接続ブレードを実質的に取り囲む。しかしながら、電気接続ブレードが液体貯蔵部のケーシングの開口を通って延びない場合でも、シール７０３を設けることができる。例えば、電気接続ブレードが単に溝内を進む場合でも（例えば、図５に示すように）、シール材料は、ブレードと液体貯蔵部との間に設けることができる。シール材料は、ブレードを実質的に取り囲む場合、又は取り囲まない場合がある。

従って、何らかのエーロゾル形成基体がヒータ領域で液体貯蔵部又は毛細管芯から漏れ出し始めて電気接続ブレードを流れ落ちる場合、シール７０３は、液体がシステム内へ流入して、場合によってはマウスピースから外へ出るのを防止する。図７に示すシール７０３は、図２、図３、及び図４に示す多孔性プラグ、並びに図５及び図６に示すシール５０１に加えて又はそれらの代わりに設けることができる。さらに、１つのシールを設ける必要がある。

各シール７０３は、任意の適切なシール材料から成ることができる。材料は、液体貯蔵部１１３の材料と同じとすることができる。もしくは、シール７０３は、異なる材料から成ることができる。同様にシール５０１を設ける場合、シール５０１とシール７０３とは、同じ材料又は異なる材料から成ることができる。２つのシール７０３を設ける場合、２つのシールは、同じ材料又は異なる材料から成ることができる。シール５０１は、集めた何らかの液体を保持する毛細管芯をさらに備えることができる。シール７０３は、プラスチックシート、フィルム材料、又はプラスチック及び金属の複合層を備えることができる。

従って、本発明によれば、エーロゾル生成システムは、液体貯蔵部からのエーロゾル形成基体の漏れを防止する又は少なくとも低減させる漏れ防止手段を備える。漏れ防止手段の実施形態は、図２から図７を参照して説明される。１つの実施形態に関連して説明した特徴部は、別の実施形態にも同様に適用可能である。

１００ 喫煙システム
１０３ マウスピース端部
１０５ 本体端部
１１３ カートリッジ
１１７ 毛細管芯
１１９ ヒータ
１２７ エーロゾル形成チャンバ

Claims (12)

1. エーロゾルを形成する液体を加熱する電気加熱式エーロゾル生成システムであって、
   前記エーロゾルを形成する液体を貯蔵する液体貯蔵部と、
   前記エーロゾルを形成する液体に加熱を行う電気式ヒータと、
   前記電気式ヒータのための少なくとも一つの電気コネクタと、
   前記液体貯蔵部から前記エーロゾルを形成する液体を運ぶ毛細管芯と、
   前記液体貯蔵部と前記毛細管芯との間にシール手段を備え、前記液体貯蔵部からの前記エーロゾルを形成する液体の漏れを防止又は低減するように構成される漏れ防止手段と、を備え、前記シール手段はシールリングを含み、前記漏れ防止手段は、前記液体貯蔵部と前記少なくとも一つの電気コネクタとの間にシール手段を備える、電気加熱式エーロゾル生成システム。
2. 前記漏れ防止手段は、さらに、前記液体貯蔵部内に少なくとも部分的に配置される多孔性プラグを備える、請求項１に記載の電気加熱式エーロゾル生成システム。
3. 前記毛細管芯は、前記液体貯蔵部の液体に接触するために該液体貯蔵部の内部に部分的に配置される、請求項１又は２に記載の電気加熱式エーロゾル生成システム。
4. 前記シールリングは、前記液体貯蔵部と前記毛細管芯との間の接合部に位置決めされる、請求項３に記載の電気加熱式エーロゾル生成システム。
5. 前記液体貯蔵部へ結合されて前記エーロゾルを形成する液体を蒸発させる蒸発器をさらに備え、前記漏れ防止手段は、前記液体貯蔵部及び前記蒸発器からの前記エーロゾルを形成する液体の漏れを防止又は低減するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の電気加熱式エーロゾル生成システム。
6. マウスピースを有する第１の端部と、
   前記第１の端部と反対側の第２の端部と、
   前記第２の端部に配置される電源及び電気回路と、
   前記液体貯蔵部内へ延びる第１の端部及び該第１の端部と反対側の第２の端部を有する毛細管芯と、
   前記電源へ接続され、前記毛細管芯の前記第２の端部の前記エーロゾルを形成する液体を加熱する電気式ヒータと、
   をさらに備え、前記液体貯蔵部、前記毛細管芯、及び前記電気式ヒータは、前記電気加熱式エーロゾル生成システムの前記第１の端部に配置される、請求項１から５のいずれかに記載の電気加熱式エーロゾル生成システム。
7. エーロゾルを形成する液体を貯蔵し、該エーロゾルを形成する液体を加熱する電気加熱式エーロゾル生成システムとともに使用するカートリッジであって、
   前記エーロゾルを形成する液体を貯蔵する容器と、
   前記エーロゾルを形成する液体に加熱を行う電気式ヒータと、
   前記電気式ヒータのための少なくとも一つの電気コネクタと、
   前記容器から前記エーロゾルを形成する液体を運ぶ毛細管芯と、
   前記容器と前記毛細管芯との間にシール手段を備え、前記容器からの前記エーロゾルを形成する液体の漏れを防止又は低減するように構成された漏れ防止手段と、
   を備え、前記シール手段はシールリングを含み、前記漏れ防止手段は、前記容器と前記少なくとも一つの電気コネクタとの間にシール手段を備える、カートリッジ。
8. 前記漏れ防止手段は、前記容器内に少なくとも部分的に配置される多孔性プラグを備える、請求項７に記載のカートリッジ。
9. 前記毛細管芯は、前記容器の液体に接触するために該容器の内部に部分的に配置され備える、請求項７又は８に記載のカートリッジ。
10. 前記シールリングは、前記容器と前記毛細管芯との間の接合部に位置決めされる、請求項９に記載のカートリッジ。
11. 該電気式ヒータは、前記電気加熱式エーロゾル生成システム内の電源へ接続可能である、請求項７から１０のいずれかに記載のカートリッジ。
12. 前記容器へ結合されて前記エーロゾルを形成する液体を蒸発させる蒸発器をさらに備え、前記漏れ防止手段は、前記容器及び前記蒸発器からの前記エーロゾルを形成する液体の漏れを防止又は低減するように構成される、請求項７から１１のいずれかに記載のカートリッジ。

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