JP6224076B2 - 電子たばこ - Google Patents

Description

電子たばこは、本物の巻きたばこの代用としてますます喫煙者によって使用される。一般に、電子たばこは、液体ニコチン、又は他の液体物質を蒸発させるためにワイヤーコイルヒーターを使用する。吸い口で利用者が吸入すると、センサーによって検出され、電子回路にバッテリーからヒーターに電流を供給させる。液体がワイヤーコイルヒーターと接触して、蒸気又は霧を作り出す。また、利用者が吸入すると、周囲の空気を電子たばこ筐体の１つまたは複数の吸気口に典型的に吸い込む。蒸気は、筐体を通って進む空気の流れに混入され、利用者に吸入される。

電子たばこには、本物の紙巻きたばこを上回る多くの利点がある。最初に、タール及び肺がんと関連があるたばこ中の他の化学物質が、単に電子たばこには存在しないだけで、本物の紙巻きたばこと関係がある肺がんのリスクが大幅に回避される。電子たばこは、蒸気又はミストを発生し、煙は出ない。その結果、電子たばこの使用においては同様の受動喫煙の問題はない。また、電子たばこには燃焼物質が存在しないので、火災の危険性は排除される。

多くの電子たばこの設計は、さまざまな成功の度合いで、提案され使用されている。既存の設計ではあるが短い寿命、十分でない噴霧、液滴の異なるサイズによって引き起こされる不均一性の蒸気、及び熱し過ぎた蒸気などの、さまざまな欠点がある。したがって、電子たばこを改良する必要がある。

今や既存の設計を上回る大幅な改善を提供する新しい電子たばこが、発明されている。この新しい電子たばこでは、メッシュ要素は液体貯蔵と接触している。ヒーターは、メッシュ要素から離隔し、メッシュ要素を通って流れる空気を加熱するために配置される。加熱された空気は、メッシュの中の又はメッシュ上の液体を蒸発させる。蒸気は、利用者に吸入される。

別の態様では、ヒーターは、液体貯蔵を通って延びる中央開口部と一列に並ぶ空気通路を有するヒーターハウジング内部に配置されてもよい。あるいは、液体貯蔵の外側の周囲にある環状流路を用いてもよい。

現在の電子たばこは、流量センサー、回路基板及びヒーターと電気的に接続された筐体中の電池を含んでもよい。筐体を通る流路は、筐体内の１つまたは複数の吸気口、ヒーターを含む通路、及び液体貯蔵を通って排気口まで延びている中央開口部を通って形成されてもよい。

別の態様では、電子たばこの液体を蒸発させる方法は、液体貯蔵からメッシュ要素まで液体を送ることを含む。電流は、排気口又は電子たばこのマウスピースで吸入の検知に任意に反応して、ヒーターに供給される。メッシュ要素上又はメッシュ要素中の液体を蒸発させる加熱された空気であって、ヒーターは空気を加熱し、加熱された空気はメッシュ要素を通って送られる。蒸発した液体は、加熱された空気に混入され、それからマウスピースまで液体貯蔵を通り抜けるか又は液体貯蔵の周辺に流れることができる。

さらに他の目的及び利点は、例として提供される以下の詳細な説明から明らかになるであろうし、本発明の限定の明細書として意図されない。その上、本発明は、記載した要素及び工程のサブコンビネーションにおいても存在する。

図面において、同じ参照番号は、図のそれぞれに同じ要素を示している。

電子たばこの断面図である。 図１に示す電子たばこの構成要素の拡大詳細図である。 他の実施形態の概略断面図である。 図３に示す略図の構成要素の斜視図である。

図面を詳細に参照すると、図１および図２に示すように、電子たばこは、ねじ山又は他の取り付け具によって、後方部１４に取り付けられた前方部１２を任意に備えた筐体１０を有する。電池１６及び回路基板２４は、参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許出願第１３／２０８，２５７号に更に記載されるような、流量センサー２０及びヒーターコイル４０と電気的に接続された回路基板で、前方部の内部に収容されてもよい。液体貯蔵３４は、筐体１０の後方部１４の内部に収容される。液体貯蔵３４は、繊維材料であってもよく、筐体の後方部１４の中に直接にばらで備え付けられるか、又は別の構成要素若しくはカートリッジの一部として備え付けられてもよい。液体貯蔵は、液体ニコチン、又は蒸発及び吸入用の別の液体を含んでもよい。泡又は多孔性金属又はセラミックなどの他の材料は、液体貯蔵３４として任意に用いられてもよい。

ヒーターコイル４０は、ヒーターサポート２８を貫通して通路３８内に配置されてもよい。ヒーター筐体、例えば、セラミック材料は、筐体内に固定される。オプショナルコレクター３０は、ヒーターサポート２８の後端部に取り付けられてもよく、通路もコレクター３０の中心を通って延びる。使用される場合、コレクター３０は、Ｓｉｌａｓｔｉｃ（商標登録）シリコーンエラストマー、又は他の高温不活性シリコンエラストマー若しくはプラスチック材料で作られてもよい。

液体貯蔵３４の前端部のメッシュ要素又はスクリーン３２は、コレクター３０の後端部からわずかに間隔を置き、寸法ＢＢは約０．５〜２、又は４ｍｍ、及び典型的に約１ｍｍである。メッシュ３２は、ガラス繊維、又は他の多孔質材料であってもよく、液体ニコチンなどの液体貯蔵の液体を吸い上げることができる。メッシュ３２は、約０．１〜２ｍｍ、０．２〜１ｍｍ、又は０．３〜０．６ｍｍ、典型的な４ｍｍの範囲の厚さ又は図２の寸法ＡＡを有してもよい。

開口部３６は、メッシュ３２から液体貯蔵３４の中心を通って筐体１０の後端部の排気口４２まで延びる。流路は、１つまたは複数の吸気口１８、センサー２０の貫通開口、流管２２、通路３８及び排気口４２に通じる開口部３６を通って筐体１０を通り抜けて形成されてもよい。特に明記しない限り、図面に示す構成要素の位置は重要ではなく、構成要素は、必要又は所望に応じて位置を変えてもよい。

さらに、図１及び図２を参照すると、使用例では、利用者は、排気口４２で吸入する。センサー２０は、吸入を検出し、ヒーターコイル４０に電流を供給する。空気は、吸気口１８を通って筐体の流路に吸い込まれる。気流は、通路３８を通り抜け、ヒーターコイル４０によって熱せられる。加熱量は、設計によって異なってもよい。その一例として、通路の出口において２００〜３００℃の空気温度は、ヒーターの電力及びヒーターを通った又は過ぎた空気流特性を調節することによって使用されてもよい。使用される場合、コレクター３０は、熱風を集めメッシュ３２まで誘導する手助けをしてもよい。また、コレクター３０は、メッシュ３２から離れてヒーターコイル４０及びヒーターサポート２８の間に間隔を置くために用いられてもよい。コレクターは、任意にヒーターサポート２８の一部となってもよい。

メッシュ３２は、薄いシート又は層として提供され、十分に開いた構造を有しており、したがって加熱された空気は過剰な流動抵抗がなく通り抜けることができる。メッシュ３２は、繊維の表面上に、及び／又は繊維間のすき間に液体を吸い上げ保持でき、また空気を通すことができる緩いガラス繊維、ガラス繊維織物若しくは同様の材料のシート又は層であってもよい。あるいは、耐熱性発泡材料を、メッシュの代わりに用いてもよい。

加熱された空気は、メッシュ３２を通り抜けて流れる。これはメッシュ中の又はメッシュ上の液体を加熱し、液体を霧化又は気化する。蒸気は、加熱された空気に混入され、利用者に吸入された空気及び蒸気の混合物で、メッシュ３２から開口部３６及び排気口４２を通って流れ続ける。加熱された空気は、メッシュ３２及び開口部３６を通り抜けるにつれて、かなり冷却することができ、したがって利用者は、例えば２５〜５０℃の快感温度で排気口から空気を吸入する。

図３及び図４は、同様の動作を有する代替設計を示すが、図１及び図２のように、液体貯蔵を通り抜けるというよりはむしろ液体貯蔵要素５４の外側の周囲に広がっている空気流路を備えている。図３及び図４の代替設計では、液体貯蔵は、環状流路５６によって囲まれており、織物又はメッシュ管５２から排気口４２まで通じている。また、図３及び図４に示すように、メッシュ管５２は、液体貯蔵と接触してプレート部６２を有する。メッシュ管５２のネック部６４は、プレート部６２からヒーター２８に向かって延びている。液体貯蔵５４の液体は、プレート部を通って、ネック部６４の中に吸い込む。ネック部を通って外に向かって放射状に拡散している加熱された空気は、液体を気化して霧又は蒸気を作り出し、霧又は蒸気は流路５６を通って引き込まれ利用者に吸入される。織成チューブ６２は、綾織りで製造され、切断端部のほつれを防止するために、熱刃で切断されてもよい。もちろん、図２に示す薄い平らなメッシュ構成要素３２は、図３に示すように環状流路５６を有する実施形態でも用いられてもよい。

上述の設計では、液体はヒーターコイルに直接接触しない。このことはヒーターコイル４０に集まる沈着物及び液体残渣に起因する加熱効率の損失を回避する。ヒーターコイルへの熱衝撃として、ヒーターコイルの寿命を長くすることも可能にし、腐食が低減される。また、液体を低温で蒸発させるので、蒸発は向上する。ヒーターコイル自体は、５００℃の範囲内の温度で動作することができる。このことは、液体が蒸発するので、液体の化学変化を引き起こす場合がある。ヒーターコイルと液体の間の接触を避けることによって、及び加熱された空気を使用して液体を蒸発することによって、蒸発中に生じる化学変化を低減することができる。

更に、ヒーターコイル４０が液体と接触しないので、ヒーターコイルは、銀又はニッケルクロムなどの、耐食性材料でメッキされてもよい。液体によって接触した場合に分解されるであろうこれらの種類の材料の使用は、ヒーターコイルの寿命を延ばす。ヒーターコイルの寿命をはるかに長くすることができるので、ヒーターコイルは、既存の設計には普通にあることだが、使い捨てアイテムではなく、再利用可能な部品として製造することができる。このことは、低コストが可能になる。

既存の既知の電子たばこでは、加熱装置又はコイルは、液体を蒸発させ得る前に、最初にニコチン液体を加熱する必要がある。現在の電子たばこは、ヒーターコイル４０が液体ではなく空気を加熱するとして、この最初の工程を省略する。したがって、本明細書に記載の新しい設計も、既知の設計と比較してより速い蒸発を達成する。

このようにして、新たな設計が示され、説明されてきた。もちろん、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変更及び置換を行うことができる。したがって、本発明は、下記の特許請求の範囲及びそれらの均等物による場合を除いて、限定されるべきではない。

Claims (15)

1. 筐体（１０）と、
   前記筐体（１０）内部の液体貯蔵（３４）と、
   前記液体貯蔵（３４）と接触するメッシュ要素（３２）と、を備え、
   前記メッシュ要素（３２）は、前記液体貯蔵の中央の開口を覆う繊維材料の層を有し、
   ヒーター（４０）が、前記メッシュ要素から長手方向に離隔されて設けられ、かつ、前記ヒーター（４０）が、液体が前記ヒーター（４０）に直接接触せず、かつ、前記ヒーター（４０）により加熱された空気が、前記メッシュ要素（３２）の繊維の間の隙間を通って流れ、当該メッシュ要素上の又はメッシュ要素の中の液体を蒸発させる、ことを特徴とする電子たばこ。
2. 前記液体貯蔵（３４）を通って延びる中央開口部（３６）と一列に並んだ空気通路（３８）を有するヒーターサポート（２８）内部の前記ヒーター（４０）を備える、請求項１に記載の電子たばこ。
3. 前記メッシュ要素（３２）から４ｍｍ未満離隔したコレクター（３０）で、前記ヒーターサポート（２８）に接した前記コレクター（３０）をさらに含む、請求項２に記載の電子たばこ。
4. ２ｍｍ未満の厚さを有する繊維材料を含む前記メッシュ要素（３２）を備える、請求項１に記載の電子たばこ。
5. 流量センサー（２０）、回路基板及び前記ヒーターと電気的に接続された前記筐体中の電池（１６）をさらに含む、請求項１に記載の電子たばこ。
6. 前記筐体（１０）内の１つまたは複数の吸気口、前記ヒーター（４０）を含む流路、及び前記液体貯蔵を通って排気口（４２）まで延びている中央開口部（３６）、を含む前記筐体（１０）を通り抜けた流路（３８）をさらに含む、請求項１に記載の電子たばこ。
7. 前記筐体（１０）中の流量センサー（２０）及び電子回路と電気的に接続された電池（１６）をさらに含み、
   前記ヒーター（４０）は、前記メッシュ要素（３２）から長手方向に隔離されたヒーターサポート（２８）内のヒーターコイルであり、前記ヒーターコイルは前記電子回路と電気的に接続され、
   前記筐体（１０）中の空気流路が、前記ヒーターサポート（２８）内の通路（３８）、及び、前記液体貯蔵を通って排気口（４２）まで延びている中央開口部（３６）、を含む、請求項１に記載の電子たばこ。
8. 前記空気流路が、前記筐体内の１つまたは複数の吸気口及び前記流量センサー内の開口部をさらに含む、請求項７に記載の電子たばこ。
9. 筐体を有する電子たばこ内の液体を蒸発させる方法であって、
   液体貯蔵（３４）からメッシュ要素（３２）まで液体を送ることと、
   吸入を検知することと、
   吸入の検知に反応してヒーター（４０）に電流を供給することと、
   前記ヒーター（４０）を介して空気を加熱することと、を含み、
   液体が前記ヒータ（４０）に直接接触しないように、前記ヒーター（４０）は前記メッシュ要素（３２）から長手方向に隔離され、
   加熱された空気が前記メッシュ要素を通って下流に送られ、前記加熱された空気は、前記メッシュ要素上又はメッシュ要素内の液体を蒸発させ、
   前記メッシュ要素は前記液体貯蔵と接触しており、前記メッシュ要素は、前記液体貯蔵の中央の開口を覆う繊維材料の層を有し、前記加熱された空気は前記メッシュ要素の繊維の隙間を通って流れる、
   方法。
10. 蒸発した液体及び加熱された空気の混合物を形成するために蒸発した液体を加熱された空気に混入させること、及び前記液体貯蔵（３４）内の中央開口部（３６）を通って排気口（４２）まで前記混合物を流すことをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. ヒーターサポートの通路内に前記ヒーター（４０）を配置すること、及び前記通路を通り抜ける空気とともに前記筐体（１０）の吸気口を介して前記筐体（１０）内に周囲の空気を取り込むことをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. ヒーターサポート（２８）内の通路内にヒーターを配置することをさらに含み、前記液体貯蔵（３４）内の前記中央開口部（３６）は、前記ヒーターサポート（２８）内の前記通路（３８）の長さよりも少なくとも５倍大きい長さを有する、請求項１０に記載の方法。
13. 前記メッシュ要素（３２）を通って送られる際に、２００℃〜３００℃に空気を加熱することを含む、請求項９に記載の方法。
14. 前記加熱された空気が前記メッシュ要素（３２）を通り抜けた後、前記液体貯蔵（３４）を取り囲んでいる環状流路（５６）を通って加熱された空気を送ることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
15. 液体を含む別の構成要素又はカートリッジを有する前記液体貯蔵（３４）を備える、請求項１に記載の電子たばこ。

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