JP7035472B2 - 蒸気送達装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気送達装置と蒸気送達方法の分野に関するものであり、特に、蒸気送達装置を介し原液の流れを制御することに関する。

蒸気送達装置は少量の原液を蒸気に変え、その蒸気は次いで気流に巻き込まれ、その気流を吸い込むことにより肺へといったように、使用者により吸入される。蒸気送達装置は、例えば、ぜんそく吸入器といった、使用者へ薬物を送達する装置に用いることができる。蒸気送達装置は、ベイプ（ＶＡＰＥ）デバイスとしても知られる、いわゆる電子たばこに用いることもできる。

いくつかの蒸気送達装置の原液リザーバは、液体を吸収し送達媒体となる発泡体又はフェルト材料を含み、気化器への送出のため、ある種の吐出器がその媒体から液体を引き込む。しかし、液体が消費されるにつれ、媒体はリザーバから吐出器へ同一レートでの液体搬送を提供できなくなる。

その結果、蒸気送達装置により送達される用量が、時間により変化する傾向にある。原液リザーバが比較的に満たされている蒸気送達装置の製品寿命の始めでは、用量は比較的高い水準となる傾向にある。しかし、原液リザーバが比較的に空となる製品寿命の終わりでは、用量は比較的低い水準となる傾向にある。中間の時点では、もし他の追加的な要素がなければ、少なくとも原液リザーバのレベルにより用量が変化する傾向にある。

この状況は、ベイプデバイスといった日常的な応用においても満足できるものではなく、他のより重要な応用においては完全に許容できないものであり、生命にかかわる可能性すらある。

このため、上述したような状況を、少なくとも部分的に減らすことのできる蒸気送達装置が求められる。

上述及びその他の要求は、流体を含有するためのリザーバを有する蒸気送達装置により満たされる。吐出部が流体を受け取り、制御部が、ある射出頻度で、ある射出時間、吐出部の幾つかのノズルを介し所定用量の流体を気流へと送出するため、吐出部に流体を射出させる。リザーバ内の流体量が減少するにつれ、制御部は、吐出部の射出頻度、ノズルの数、射出時間のうちの少なくとも１つを調節する。

いくつかの実施形態において、制御部は、吐出部の射出頻度を減少させるとき、流体を気流へ送出するために用いられるノズルの数を増加させ、これにより流体の所定用量を維持する。いくつかの実施形態において、制御部は、吐出部の射出頻度を減少させるとき、流体を気流へ送出するために用いられる射出時間を増加させ、これにより流体の所定用量を維持する。

いくつかの実施形態において、電源が制御部と吐出部を通電する。いくつかの実施形態において、電源はバッテリーである。いくつかの実施形態において、フラッシュ加熱部が吐出部により送出された流体を受け取り、気流中に気化させる。いくつかの実施形態において、フラッシュ加熱部は、電源により通電される、ワイヤ、ストリップ、グリッドのうちの少なくとも１つであり、いくつかの実施形態において、電源はバッテリーである。いくつかの実施形態において、吐出部は、流体を受け取り、泡箱（bubble chamber）へ流体を連通させる複数の流路を含み、流体は、複数の、抵抗発熱パッド又は圧電素子のうちの少なくともどちらかにより付勢され、これによりノズルのマトリクスを介し送出される。いくつかの実施形態において、媒体がリザーバから流体を受け取り、流体を吐出部へ連通させる。

上記に基づき、本発明の実施形態において、流体の所定用量が維持される。

本発明の更なる利点は図面を伴う詳細な説明により明白となる。図面では、詳細をより明確に表すため、構成要素は正確な縮尺としていない。また、類似の符号は、類似の構成要素を示す。
図１は、本発明の一実施形態による蒸気送達装置の機能ブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態による方法のフロー図である。

［概要］
図１を参照し、本発明の一実施形態の蒸気送達装置１００が図示されている。図示された実施形態において、リザーバ１０２は、蒸気送達装置１００により蒸気１２２として送達される流体１０４を含む。流体１０４は、リザーバ１０２から媒体１０６等により連通し、媒体１０６は、いくつかの実施形態において、流体を吸収する、布、紙、フェルト、マット、ウェブ、天然又は人口の繊維の１つ又はそれ以上の材料を含む。

様々な実施形態において、媒体１０６は、リザーバ１０２の開口に設けられてもよく、或いはリザーバ１０２を実質的に満たしてもよい。媒体１０６は、後述するように、実質的にリザーバ１０２全体を満たすことにより、流体１０４の残留量と常時接触し、所望の位置に吸収することで、蒸気送達装置１００を如何なる角度でも使用可能とする。媒体１０６は、リザーバ１０２に対する厳密な構成に関わらず、いくつかの実施形態において、流体１０４を吐出部１０８に連通する。

図示された実施形態において、吐出部１０８は媒体１０６から流体１０４を受け取り、微小液滴、ミスト、又はエアゾールといった、１つ又はそれ以上の形態で送出する。いくつかの実施形態において、送出された流体１１６は、加熱された金属ストリップ、ワイヤ、又はグリッドのうちの１つ又はそれ以上といった、フラッシュ加熱部１１８上に衝突し、フラッシュ加熱部１１８を流れる気流１２０により吸収され、蒸気流１２２となる。いくつかの実施形態において、送出された流体１１６は十分に細かく送出され、流入する気流１２０内で実質的に気化されるため、蒸気流１２２を生成するためにフラッシュ加熱部１１８は不要である。そのような設計考察は、例えば、蒸気送達装置１００で用いられる流体１０４の粘度と揮発性により決定される。

バッテリーといった電源１１４は、（もし存在すれば）フラッシュ加熱部１１８が送出された流体１１６を気化できるように、フラッシュ加熱部１１８に電力を提供し、また、媒体１０６から受け取った流体１０４を吐出できるよう、吐出部１０８に電力を提供する。制御部１１２は、吐出器１０８とフラッシュ加熱部１１８といった、構成機器の動作を制御する。制御部１１２は、リザーバ１０２からの流体１０４の使用を追跡等により、蒸気送達装置１００の動作も追跡できる。

いくつかの実施形態において、吐出部１０８はインクジェット印刷ヘッドに似た装置であり、吐出部１０８から流体１０４を微小粒子として送出するため、ノズル１１０のマトリクスが用いられる。いくつかの実施形態において、複数の微小な流路１０９が吐出部１０８の片側で流体１０４を受け取り、流体１０４を吐出部１０８の泡箱１１３へ連通させ、吐出部１０８において流体１０４は、抵抗加熱パッド又は圧電素子１１１の１つ又はそれ以上により付勢され、これによりノズル１１０から送出される。

［特定の実施形態］
ここで、蒸気送達装置１００が電子タバコとして用いられることのできるベイプデバイスである、より具体的な実施形態を説明する。より具体的な実施形態が提供されるとはいえ、ここでは他の蒸気送達装置も意図することが理解されるべきである。

ベイプ応用に用いられる流体１０４は、大部分がプロピレングリコール、水、そして味と香りを向上させる香料といったその他の添加物である、液体の混合物からなる。これら流体１０４は、混合されたとき、約２５℃で約５０センチポアズから約１００センチポアズの範囲の粘度を有する。この範囲の粘度の流体１０４が、射出頻度を約１０キロヘルツ未満、いくつかの実施形態では約４キロヘルツ未満、に制限する方法で、（上述したようにインクジェット印刷ヘッドに似た形状である）吐出部１０８を補充する。

そのようなベイプデバイス（蒸気送達装置１００）は、最初に使用されるとき、リザーバ１０２内において、約１０水柱センチメートル（ｃｍＷｃ）未満の背圧を有し、この背圧において、液滴（流体１１６）の一射出当たりの体積が、意図された一射出当たりの体積の１００％であるように、吐出部１０８は完全に補充される。ベイプデバイスが長時間、継続使用により流体１０４を分注するにつれ、リザーバ１０２の背圧が増加しはじめる。吐出部１０８が射出するとき、吐出部１０８は、背圧の増加のため、設計意図の１００％まで補充されず、このため、補償されない限り、液滴の一射出当たりの体積低下により、送達された用量が減少する。

本実施形態で説明される蒸気送達装置１００は、リザーバ１０２の背圧の変化と、蒸気送達装置１００が使用されリザーバ１０２から流体が消費されることに伴う液滴の体積の変化とを予測するため、制御部１１２内の液滴計数モジュールを使用する。ある実施形態において、これは、制御部１１２が、単に吐出部１０８の各射出命令において射出するノズル１１０の数と、吐出部１０８の射出回数とを計数し、送出された液体１１６の液滴の総数を追跡することにより実装される。時間の経過により液滴の数が増加するにつれ、少なくとも、これに比例するリザーバ１０２内に残留する流体１０４の体積の減少との相関性が、考慮されることができる。

いくつかの実施形態において、制御部１１２により実現されたこの管理システムは、吐出された液滴のカウントが増加するにつれ、吐出部１０８の射出頻度を減少させる。第１の実施形態においては、蒸気流１２２内の用量を維持するよう、低い射出頻度を補償するため、総射出時間が増加される。第２の実施形態においては、流体１０４が排出され射出頻度が減少するにつれ、各射出命令において吐出部１０８により用いられるノズル１１０の数が増加される。

この方法により、吐出部１０８の吐出の頻度を減少させることは、媒体１０６に、リザーバ１０２内の流体１０４の量が減少するにつれ、吐出部１０８へ流体１０４を連通させるための時間をより長く与える。そして、吐出部１０８の一回の射出におけるより長い時間の吐出か、吐出部１０８の一回の射出におけるより多くのノズル１１０の使用の、少なくともどちらか１つが射出の頻度の減少を補償する。いくつかの実施形態において、背圧の増加を補償するために、頻度は減少されないが、代わりに射出時間又は使用されるノズル１１０の数が増加される。この方法により、気流１２０の所定量の空気あたりの吐出部１０８から送出される流体１１６の総量が維持され、蒸気流１２２内の流体１０４の用量がより良く維持される。

ある実施形態において、リザーバ１０２が比較的に満たされているときはノズル１１０の全てを用いず、これにより時間の経過により射出頻度が減少しても用量（蒸気流１２２）が維持される。いくつかの実施形態において、ノズル１１０の使用は、単にノズル１１０のある単一のサブセットを使用するのではなく、使用可能なノズル１１０の全てに継続して使用を分配し、その後、射出頻度が減少するにつれ、ノズル１１０の固定のセットを加えるよう、制御部１１２により管理される。ノズル１１０のあるサブセットを始めから未使用のままとすることは、ノズル１１０に古い流体１０４を残しやすく、ノズル１１０の詰まりを引き起こす可能性がある。

ノズル１１０の使用についての数あるアプローチのいずれも、様々な実施形態に実装可能であり、射出頻度に合わせるため必要となる、ノズル１１０の総数までのノズル１１０の無作為選択を含む。リザーバ１０２が空になるにつれ、背圧が（例えば）設計最大値に近づいたとき、制御部１１２内のドットカウンタは最低射出頻度を命令し、管理システムは（例えば）用量維持のため、全ノズル１１０の使用を命令する。最終的に、リザーバ１０２の流体１０４が空となる。

［方法］
図２を参照し、本発明の一実施形態による方法２００のフローチャートが図示されている。エントリポイントＡから始まり、方法２００はリザーバ１０２の消耗が判定されるブロック２０２に進む。上記に紹介したように、この消耗は、リザーバ１０２中の流体１０４の量の直接測定、リザーバ１０２内の圧力の測定、又は吐出部１０８によりこれまでに送出された流体１０４の液滴の数の測定といった、多種の異なる方法により判定できる。

方法２００は、その後、リザーバ１０２の流体１０４の減少に対する補償を判定するか否かを決める、いくつかの判定ブロック２０４、２０８、２１２を進む。例えば、ブロック２０４において、方法２００は、ブロック２０６に示されるように、リザーバ１０２中の流体１０４の消耗に対する、流体１０４が送出されるノズル１１０の数を調整することによる補償を決定するかどうかを判定する。

同様に、ブロック２０８において、方法２００は、ブロック２１０に示されるように、リザーバ１０２中の流体１０４の消耗に対する、流体１０４が送出される吐出部１０８の射出頻度を調整することによる補償を決定するかどうかを判定する。最後に、ブロック２１２において、方法２００は、ブロック２１０に示されるように、リザーバ１０２中の流体１０４の消耗に対し、流体１０４が送出されるノズル１１０の射出時間を調整することによる補償を決定するかどうかを判定する。

各ケースにおいて、方法２００は、ユーザ入力、予め設定されたプログラム、リザーバ１０２内の流体１０４のレベル、流体１０４の種類等のうちの１つ又はそれ以上に基づき、これら決定のうちの１つ又はそれ以上を実施するか否かを判定することができる。

蒸気送達装置１００は、ブロック２１８に示されるように、モジュール２０６、２１０、２１４により判定されたように調整を行うか否かを決める。もし、蒸気送達装置１００が今回は調整を行わないと決めた場合、蒸気送達装置１００の分析継続のため、方法はエントリポイントＡに戻る。

ブロック２１６において、方法２００は、ブロック２０６、２１０．２１４のうちの１つ又はそれ以上において判定された補償を統合するか否かを判定する。例えば、処理のある時点では、ノズル１１０の数ではなく射出頻度を用いた補償を行うことが好ましく、処理の別の時点では、ノズル１１０の数と射出時間の組合せを用いた補償が好ましい可能性がある。これらの判定は、いくつかの実施形態において、ユーザ入力、予め設定されたプログラム、リザーバ１０２内の流体１０４のレベル、流体１０４の種類等のうちの１つ又はそれ以上に基づき成される。

所望の統合が成されると、ブロック２２０にて１つ又はそれ以上の調整が行われ、方法２００はその後、蒸気送達装置１００の分析継続のため再度Ａに進む。

上記の本発明の実施形態の明細書は、図解と説明を目的としたものであり、開示された正確な形式にて本発明を網羅又は限定することを意図していない。上記の教示を考慮した明らかな改変や変形が可能である。実施形態は、本発明の原理とその実用的な応用の図解を提供するため選択され、説明されており、これにより当業者に、特定の意図された使用に適するよう、様々な改変を伴い、様々な実施形態に本発明を利用することを可能とする。そのような改変や変形の全ては、添付されたクレームが公正に、法的に、公平に権利を与えられた幅に基づき解釈されたとき、該クレームにより定められる本発明の範囲内にある。

本開示は、流体の所定用量を維持できる蒸気送達装置及び蒸気送達方法に関する。

１００：蒸気送達装置
１０２：リザーバ
１０４：流体
１０６：媒体
１０８：吐出部
１０９：流路
１１０：ノズル
１１１：抵抗加熱パッド又は圧電素子
１１２：制御部
１１３：泡箱
１１４：電源
１１６：流体
１１８：フラッシュ加熱部
１２０：気流
１２２：蒸気流
２００：方法
２０２～２２０：ブロック

Claims (9)

1. 流体を包含するためのリザーバと、
   前記流体を受け取るため前記リザーバに結合された吐出部であって、複数のサブセットにグルーピングされた複数のノズルを有する吐出部と、
   前記吐出部の前記複数のノズルを介し、ある射出頻度で、ある射出時間、所定用量の前記流体を気流へ射出するため、前記吐出部に前記流体を射出させるための制御部と、を含み、
   前記制御部が、前記流体の前記所定用量を維持するため、前記リザーバ内の前記流体の量が減少するにつれ、前記吐出部の前記射出頻度を減少させるように前記吐出部を制御し、
   前記制御部は、
   前記リザーバ内の前記流体の量が満たされているときには、前記複数のサブセットの各々に順次使用を分配しながら、使用が分配された単一の前記サブセットを使用して前記気流に前記流体を射出し、
   前記吐出部の前記射出頻度を減少させるときには、使用を分配する前記サブセットの数を増加させることにより、前記気流に前記流体を射出するために用いられる前記複数のノズルの数を増加させる、
   蒸気送達装置。
2. 前記制御部が、前記射出頻度を減少させるとき、前記気流へ前記流体を射出するために用いる前記射出時間を増加させる、
   請求項１に記載の蒸気送達装置。
3. 前記吐出部により送出された前記流体を受け取り、前記気流中へ気化させるためのフラッシュ加熱部をさらに含む、
   請求項１又は２に記載の蒸気送達装置。
4. 前記フラッシュ加熱部が、ワイヤ、ストリップ、グリッドのうちの少なくとも１つである、
   請求項３に記載の蒸気送達装置。
5. 前記フラッシュ加熱部を通電するための電源をさらに含む、
   請求項３に記載の蒸気送達装置。
6. 前記制御部と前記吐出部を通電するための電源をさらに含む、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸気送達装置。
7. 前記電源がバッテリーである、
   請求項５又は６に記載の蒸気送達装置。
8. 前記吐出部が、前記流体を受け取り、前記流体を前記複数のノズルへそれぞれ連通させる複数の流路を含み、
   前記流体が、複数の、抵抗発熱パッド又は圧電素子のうちの少なくともどちらかにより付勢され、これによりノズルマトリクスを介し送出される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の蒸気送達装置。
9. 前記リザーバから前記流体を受け取り、前記流体を前記吐出部へ連通させるための媒体をさらに含み、
   前記媒体は、前記流体を吸収する、布、紙、フェルト、マット、ウェブ、天然又は人工の繊維のうち少なくとも１つの材料を含む、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の蒸気送達装置。

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