JP7358318B2 - 電子たばこ内で使用するための開放気孔性焼結ガラス - Google Patents
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Description
本発明は、一般に加熱用途のための液体貯蔵体に関する。特に本発明は、電子たばこ、医薬品の投与機器、および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内で使用するために、蒸発可能な物質の貯蔵および制御された放出のための液体貯蔵体、ならびに電子たばこ、医薬品の投与機器、および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内で液体を蒸発させるための蒸発器ユニットに関する。
電子たばこ（以後、Ｅたばこともいう）は、紙巻きたばこの代替品として使用されることが次第に多くなっている。典型的には、この電子たばこは、マウスピースと蒸発器ユニットとを含む。この蒸発器ユニットは、液体貯蔵体を有し、この液体貯蔵体は加熱エレメントと結合されている。
所定の医薬品、特に気道および／または口腔粘膜および／または鼻粘膜の治療用の医薬品は、好ましくは蒸発した形で投与される。本発明による液体貯蔵体は、このような医薬品の貯蔵および放出のために、ことにこのような医薬品の投与機器内で使用することができる。この場合、液体貯蔵体は加熱エレメントと接続されていて、かつ例えば蒸発器ユニットの少なくとも一部を形成していることも可能である。
熱的に加熱可能な蒸発装置は、雰囲気に香料を提供するために使用することが次第に多くなっている。これは、ことにバー、ホテルロビー、および／または車両室内、例えば乗用車、ことに自家用車の室内であってよい。この際に使用された蒸発器ユニットの場合でも、液体貯蔵体は加熱エレメントと結合されている。液体貯蔵体は、大抵は、例えばプロピレングリコールまたはグリセリンのような担持液体である液体を含み、この液体中に、香料および芳香物質および／またはニコチンおよび／または医薬品のような添加物が溶解され、かつ／または一般に含まれている。この担持液体は、吸着プロセスにより液体貯蔵体の内部表面に結合される。
液体貯蔵体内に貯蔵された液体は、加熱エレメントにより蒸発させられ、液体貯蔵体の内部表面から脱着され、かつ利用者が吸入できることが一般に当てはまる。この場合、短時間に、２００℃を超える温度が達成される。
したがって、液体貯蔵体は、高い吸収能力および高い吸着作用を有しなければならないが、同時に液体を高温で迅速に放出しなければならない。
先行技術から、有機ポリマーからなる多孔質液体貯蔵体を有する電子たばこは公知である。しかしながら、この液体貯蔵体の加熱が強すぎる場合、例えば制御不能な乾燥運転の場合、作動時に、易揮発性物質が液体貯蔵体から溶け出すか、または液体貯蔵体の分解が起こる温度に到達することがある。このような物質は、次いで利用者が吸入しかねない。
したがって、ポリマー材料の低い温度安定性に基づき、加熱エレメントと液体貯蔵体との間の最小距離を維持する必要性が生じる。これは、蒸発器ユニット、それによる電子たばこのコンパクトな構造様式を妨げる。
最小距離を維持することとは別に、蒸発されるべき液体を毛管作用により加熱コイルにまで導く芯も使用することができる。この芯は、大抵はガラス繊維から仕上げられている。このガラス繊維は、高い温度安定性を有するが、個々のガラス繊維は容易に破断することがある。
同様のことが、液体貯蔵体自体がガラス繊維から製造されている場合にも当てはまる。したがって、利用者が、緩んだ、またはほつれた繊維破片を吸い込むという危険が生じる。
同様のことが、液体貯蔵体自体がガラス繊維から製造されている場合にも当てはまる。したがって、利用者が、緩んだ、またはほつれた繊維破片を吸い込むという危険が生じる。
本発明の課題は、上述の欠点を有していない、電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料の蒸発装置内で使用するための液体貯蔵体を提供することである。本発明のさらなる課題は、担持液体の蒸発のための加熱用途用の、ことに電子たばこ、医薬品の投与機器、および／または熱的に加熱する香料の蒸発装置用の改善された蒸発器ユニットを提供することである。
本発明の前記課題は、独立請求項の主題により解決される。好ましい実施形態および発展形態は、従属請求項の主題である。
上述の用途において使用するための本発明による蒸発器ユニットは、液体貯蔵体および加熱エレメントを含む。液体貯蔵体内に吸着相互作用により、例えば香料および芳香物質、および／または適切な液体中に溶かされた作用物質を含めた医薬品、および／またはニコチンを含むことができる担持液体が貯蔵される。加熱エレメントを用いて、蒸発器内で高温が生じるので、担持液体は蒸発し、液体貯蔵体の内部表面から脱着し、かつこの蒸気を利用者が吸引することができる。
この場合、本発明による液体貯蔵体は、開放気孔性焼結ガラスからなる焼結体を含む。液体は焼結体の開放気孔内に貯蔵される。「開放気孔性焼結体」の概念は、この場合、ことに焼結体の気孔容積の少なくとも９５％が開放気孔として存在する焼結体であると解釈される。
この場合、有機担持液体は、焼結体の気孔の表面に、もしくは焼結体の内部表面に吸着される。好ましくは、蒸発前の、負荷された状態での液体貯蔵体中の担持液体の質量は、焼結体の質量の少なくとも５０％である。
担持液体は、良好な蒸発性により特徴付けられる。有機担持液体中には、他の物質、ことに芳香物質、香料、医薬品および／またはニコチンが溶解されていてよい。本発明の発展形態の場合には、担持液体中のニコチン濃度は、１～３０ｍｇ／ｍｌ、好ましくは２～２０ｍｇ／ｍｌである。好ましくは、担持液体は、主成分としてプロピレングリコール、グリセリン、およびこれらの混合物を含む。
焼結体は、５０体積％超の、好ましくは少なくとも６０体積％、特に好ましくは少なくとも７０体積％の気孔率を有する。高い気孔率により、焼結体の高い吸着能力が保証される。例えば、一実施形態による焼結体は、２０℃の温度で、かつ３時間の吸着時間で、焼結体の質量の少なくとも５０％のプロピレングリコールを吸収することができる。
焼結体の平均気孔サイズは、１～４５０μｍの範囲にある。この平均気孔サイズは、室温で、および担持液体の蒸発点の範囲の高温、ことに３００℃の温度での吸着能力および脱着挙動に関して、特に好ましいことが明らかになる。
焼結体の気孔が小さすぎる場合、この焼結体は十分に担持液体を吸収することができない。大きな気孔は、確かに吸着能力に関して好ましいが、同時に２０℃で、つまり電子たばこ用の液体貯蔵体の貯蔵条件下で高い脱着速度を生じる。
本発明の一発展形態は、焼結体が、＞０．５ｍ2／ｇ、またはそれどころか＞０．８ｍ2／ｇの比表面積を有することを想定している。この場合、大きな比表面積は高い吸着能力を生じさせる。しかしながら、場合によっては、大きすぎる比表面積は、担持液体が高い温度でもまだ十分に迅速には脱着されず、かつ／またはクロマトグラフィー効果が生じることを引き起こすことがある。クロマトグラフィー効果は、担持液体中に溶かされている多様な物質が、異なる時点で脱着され、かつそれにより蒸気の組成が、上述の装置の運転の間に変化するために不利である。したがって、本発明の一実施形態の場合に、比表面積は２０ｍ2／ｇ未満、またはそれどころか１０ｍ2／ｇ未満であることが予定される。
焼結体は、液体貯蔵体として、高い吸着能力の他に、２０℃での低い脱着速度を有する。例えば、一実施形態の場合に、１００時間の脱着時間で、予め吸収された液状担持媒体、例えばプロピレングリコールの１５質量％以下が脱着される。これは、ことに長時間安定性に関して有利である。同時に、ここでは３００℃の温度で、かつ５分の脱着時間で、液状担持媒体、ことにプロピレングリコールの予め吸着された質量の少なくとも５０％が脱着される。
したがって、液体貯蔵体は、高温用途で、ことに電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内での使用のために適している。
本発明の一実施形態の場合に、平均気孔サイズは、５～４００μｍの範囲にある。この平均気孔サイズは、１０～３５０μｍの範囲にあってもよい。
焼結体は、気孔二重構造を有していてもよい。気孔二重構造とは、ここでは、セル壁中に開口するミクロ孔を有する、２０～４５０μｍの気孔サイズを有するマクロ孔であると解釈される。ミクロ孔は、大抵は１～１０μｍの範囲のサイズを有する。
焼結体は、まず約２０μｍ～６００μｍ、好ましくは最大３００μｍの範囲の粒度を有する微細粒のガラス粉末を、高融点の粗大粒の塩、および結合剤と混合する方法により得ることができる。この混合物に、微細粒のガラス粉末５～２０質量％を添加し、この材料を型内でプレスする。こうして得られた成形体を、ガラスの焼結温度に加熱し、かつ焼結させる。使用されたガラスの溶融温度は、この場合、対応する焼結温度を超えるため、塩の粒子構造は維持されたままである。焼結プロセス後に、この塩を適切な溶媒で洗い流す。この場合、塩ＮａＣｌおよびＫ2ＳＯ4が特に好ましいことが明らかである。ＫＣｌ、ＭｇＳＯ4、Ｌｉ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4のような他の塩も考えられる。塩の選択は、コスト、環境への影響などのような観点の他に、利用したガラスもしくはその焼結の温度要件に依存する。本発明の一実施形態の場合には、３０～２００μｍの粒度を有する塩５０～８０質量％に、１５～６０μｍの範囲の粒度のガラス粉末５０～２０質量％、ならびにポリエチレングリコール水溶液を添加し、入念に混合する。こうして得られた混合物に、乾燥した状態、または湿った状態で、ガラス粉末（混合物の質量を基準として）５～２０質量％を添加することができる。この混合物を型内でプレスし、かつ使用されたガラスの焼結温度で焼結する。引き続き、塩を洗い流すことで、多孔質焼結体が得られる。
これにより、高多孔質の開放気孔性焼結体が得られる。個々のガラス粒子は焼結プロセスにより互いに強固に結合するため、この焼結体は高い気孔率にもかかわらず対応するガラス繊維材料と比べて、良好な機械強度を有する。したがって、焼結体内には、電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内での液体貯蔵体としての使用の場合に利用者が吸引しかねない、緩んだ、または容易に引き剥がされる粒子は存在しない。したがって、焼結体の高い機械安定性により、８０体積％を超える気孔率を示すことができる液体貯蔵体を提供することができる。
多孔質ガラスからなる焼結体は、電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内で使用されるような担持液体に対して不活性である。使用されたガラスは、さらに、少なくとも４５０℃の転移温度Ｔgを有する。高い転移温度に基づき、ガラスは極めて低い喪失性を有し、つまり高い温度でもガラス成分は放出されないか、または極めて僅かな程度でしか放出されない。さらに、このガラスの組成は、揮発性成分を含まないか、または極めて僅かな揮発性成分しか含まないように選択することができる。
電子たばこの場合、蒸発器内の加熱コイルの領域内で、２００℃を明らかに上回る範囲の、局所的には５００～６００℃までの温度が達成される。したがって、使用したガラスの低い喪失性により、本発明による焼結体からなる液体貯蔵体は、例えばポリマー材料からなる液体貯蔵体により可能となるよりも、加熱エレメントのずっと近くに配置することができる。これは、電子たばこのデザインの可能性に関して有利である。例えば、電子たばこはコンパクトな構造様式を有することができるか、または電子たばこ内の付加的に提供される空間が他の機能により使用することができる。本発明の一実施形態の場合に、ガラスは、５００℃より高い、またはそれどころか６００℃より高い転移温度Ｔgを有する。本発明の一発展形態の場合に、焼結体のガラスは、７００℃より高い転移温度を有する。同様のことが、医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置についても当てはまる。
ＳｉＯ2から誘導されるガラスが特に好ましいことが明らかとなる。この場合、ホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸塩ガラスまたは石灰ソーダガラスが特に適していることが判明した。
本発明の一実施形態の場合に、焼結体のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）を含む：
ＳｉＯ2 ７０～７５質量％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １２～１６質量％
ＣａＯ ８～１１質量％
ＭｇＯ ０～５質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～２質量％
本発明の別の実施形態は、ガラスが次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）を含むことが想定されている：
ＳｉＯ2 ７０～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ５～１５質量％
アルカリ酸化物 ３～７質量％
アルカリ土類酸化物 ０～４質量％
Ａｌ2Ｏ3 ２～５質量％
次の成分を含むガラスも有利であることが明らかである：
ＳｉＯ2 ５５～７５質量％
Ｎａ2Ｏ ０～１５質量％
Ｋ2Ｏ ２～１４質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～１５質量％
ＭｇＯ ０～４質量％
ＣａＯ ３～１２質量％
ＢａＯ ０～１５質量％
ＺｎＯ ０～５質量％
ＴｉＯ2 ０～２質量％
本発明の別の実施形態の場合に、ガラスは次の成分を含む：
ＳｉＯ2 ３０～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ０．５～２０質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～１５質量％
Ｎａ2Ｏ ３～１５質量％
Ｋ2Ｏ ２．５～１５質量％
ＺｎＯ ０～１２質量％
ＭｇＯ ２～１０質量％
ＢａＯ ０～１０質量％
ＴｉＯ2 ０～１０質量％
ＣａＯ ０～８質量％、好ましくは最大５質量％
一実施形態の場合に、ガラスが次の成分を含むアルミノケイ酸塩ガラスが重要である：
ＳｉＯ2 ５８～６５質量％
Ｂ2Ｏ3 ６～１０．５質量％
Ａｌ2Ｏ3 １４～２５質量％
ＭｇＯ ０～５質量％
ＣａＯ ０～９質量％
ＢａＯ ０～８質量％
ＳｒＯ ０～８質量％
ＺｎＯ ０～２質量％
ただし、Σ（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ） ８～１８質量％。
ＳｉＯ2 ７０～７５質量％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １２～１６質量％
ＣａＯ ８～１１質量％
ＭｇＯ ０～５質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～２質量％
本発明の別の実施形態は、ガラスが次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）を含むことが想定されている：
ＳｉＯ2 ７０～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ５～１５質量％
アルカリ酸化物 ３～７質量％
アルカリ土類酸化物 ０～４質量％
Ａｌ2Ｏ3 ２～５質量％
次の成分を含むガラスも有利であることが明らかである：
ＳｉＯ2 ５５～７５質量％
Ｎａ2Ｏ ０～１５質量％
Ｋ2Ｏ ２～１４質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～１５質量％
ＭｇＯ ０～４質量％
ＣａＯ ３～１２質量％
ＢａＯ ０～１５質量％
ＺｎＯ ０～５質量％
ＴｉＯ2 ０～２質量％
本発明の別の実施形態の場合に、ガラスは次の成分を含む：
ＳｉＯ2 ３０～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ０．５～２０質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～１５質量％
Ｎａ2Ｏ ３～１５質量％
Ｋ2Ｏ ２．５～１５質量％
ＺｎＯ ０～１２質量％
ＭｇＯ ２～１０質量％
ＢａＯ ０～１０質量％
ＴｉＯ2 ０～１０質量％
ＣａＯ ０～８質量％、好ましくは最大５質量％
一実施形態の場合に、ガラスが次の成分を含むアルミノケイ酸塩ガラスが重要である：
ＳｉＯ2 ５８～６５質量％
Ｂ2Ｏ3 ６～１０．５質量％
Ａｌ2Ｏ3 １４～２５質量％
ＭｇＯ ０～５質量％
ＣａＯ ０～９質量％
ＢａＯ ０～８質量％
ＳｒＯ ０～８質量％
ＺｎＯ ０～２質量％
ただし、Σ（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＢａＯ） ８～１８質量％。
別の実施形態の場合に、ガラスは次の成分を含む：
ＳｉＯ2 ５０～６０質量％
Ｂ2Ｏ3 ８～１２質量％
Ａｌ2Ｏ3 ８～１２質量％
ＢａＯ ２０～３０質量％
一実施形態の場合に、ガラスは次の成分を含む：
ＳｉＯ2 ７５～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ８～１８質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０．５～４．５質量％
Ｎａ2Ｏ １．５～５．５質量％
Ｋ2Ｏ ０～２質量％
さらに、上記のガラスは、高い熱耐久性も有する。本発明の一発展形態の場合に、ガラスは、２．５ｐｐｍ／Ｋ～１０．５ｐｐｍ／Ｋの範囲の、好ましくは３．０ｐｐｍ／Ｋ～１０．０ｐｐｍ／Ｋの範囲の線形熱膨張係数α20-300℃を有することが予定される。それにより、焼結体は、高い耐熱衝撃性も示す。この場合、ことに最大９．５ｐｐｍ／Ｋまでの熱膨張係数を有する焼結体が好ましいことが判明した。
ＳｉＯ2 ５０～６０質量％
Ｂ2Ｏ3 ８～１２質量％
Ａｌ2Ｏ3 ８～１２質量％
ＢａＯ ２０～３０質量％
一実施形態の場合に、ガラスは次の成分を含む：
ＳｉＯ2 ７５～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ８～１８質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０．５～４．５質量％
Ｎａ2Ｏ １．５～５．５質量％
Ｋ2Ｏ ０～２質量％
さらに、上記のガラスは、高い熱耐久性も有する。本発明の一発展形態の場合に、ガラスは、２．５ｐｐｍ／Ｋ～１０．５ｐｐｍ／Ｋの範囲の、好ましくは３．０ｐｐｍ／Ｋ～１０．０ｐｐｍ／Ｋの範囲の線形熱膨張係数α20-300℃を有することが予定される。それにより、焼結体は、高い耐熱衝撃性も示す。この場合、ことに最大９．５ｐｐｍ／Ｋまでの熱膨張係数を有する焼結体が好ましいことが判明した。
焼結体において使用されたガラスの高い転移温度およびその高い温度安定性により、蒸発器内で加熱エレメントは液体貯蔵体の近くに取り付けることができる。このことは、一方で、電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置のコンパクトな構造形式を可能にする。
製造プロセスにより、焼結体の形状およびそれによる液体貯蔵体の形状は任意に設定することができる。これは複数の機能を１つの構成部材中に統合することを可能にする。本発明の一実施形態の場合には、液体貯蔵体、芯、空気吸引通路、ならびに加熱エレメントの機能を、蒸発器の１つの構成部材中で実現することができる。これは、加熱出力を正確に適合させ、かつこうして改善された温度調節を達成することを可能にする。
本発明の一発展形態の場合に、加熱エレメントは液体貯蔵体に直接取り付けられる。この加熱エレメントは、例えば液体貯蔵体の表面に金属箔または金属ワイヤの形で取り付けることができる。他の実施形態の場合に、加熱エレメントは、金属被覆として液体貯蔵体に取り付けられている。加熱エレメントを焼結体に直接配置することが有利である、というのも液体貯蔵体に直接取り付けられた加熱エレメントは、蒸発のために必要とするエネルギーが、より少ないためである。これは、電子たばこのバッテリーを長持ちさせる。さらに、改善された温度制御を達成することができる。
次に、本発明を、複数の実施例、ならびに図１～８を用いて詳細に説明する。
表１は、本発明による焼結体の６つの多様な実施例を示す。個々の実施例は、焼結ガラスの組成に関して異なる。
図１ａおよび１ｂは、焼結体の実施例のＳＥＭ写真（走査電子顕微鏡写真）を示す。焼結体は、表面にも破断エッジ部にも極めて多孔質の構造を示す。気孔１は、９０～３３０μｍの大きさである。大きな開放気孔の他に、焼結体はさらに極めて小さな密閉気孔２を有している。図１に示された実施例の製造のために塩としてＮａＣｌを使用した。
図２ａ～３ｂは、多様な気孔サイズを有する２つの異なる多孔質焼結ガラスのＳＥＭ写真を示す。図２ａおよび２ｂには、多数の極めて小さな気孔を有する多孔質焼結ガラスのＳＥＭ写真を示す。気孔３は、数ナノメートルの大きさにすぎない。図３ａおよび３ｂに示された焼結ガラスは、多くの比較的大きい焼結されたガラス体４からなる。個々のガラス体４の間の空間５は、この場合極めて大きい。
図４は、有機ポリマーからなる液体貯蔵体のＳＥＭ写真を示す。この貯蔵媒体は、互いに絡み合ったプラスチック繊維６からなる。したがって、この液体貯蔵体は不織布構造を有する。個々の繊維６の間に、担持液体を吸収することができる多くの中空空間７が存在する。
図５には、液体貯蔵体の吸収能力が示されている。このために、多様な液体貯蔵体を、３時間プロピレングリコールで含浸し、引き続き質量増加を測定した。実施例１０は、図１に示した焼結ガラスに相当する。比較例１１は、図２に示した、数ナノメートルの大きさの気孔を有する焼結ガラスである。比較例８は、図４からのプラスチック不織布である。比較例９は、焼結セラミックである。比較例１２は、極めて大きな気孔を有する。
図５に基づき、セラミック構造９は、プロピレングリコールを僅かにしか吸収できず、したがって電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内での使用のための液体貯蔵体として適していないことが明らかとなる。
焼結ガラスの場合、吸収能力は気孔サイズに依存する。極めて小さな気孔１１を有する焼結ガラスは、プロピレングリコールを十分には吸収できず、大きすぎる気孔１２を有する焼結ガラスの場合には、吸収されたプロピレングリコールを完全に吸着するためには、比表面積が小さすぎる。したがって、吸収されたプロピレングリコールの大部分は再び気孔から流れ出る。それに対して、実施例１０の気孔は、プロピレングリコールを吸収するために十分に大きく、かつプロピレングリコールを吸着することができる十分に大きな比表面積を形成するために十分に小さい。
実施例１０の他に、ポリマー材料からなる液体貯蔵体８も、高い吸収能力を有する。
図６は、実施例１０とポリマーの液体貯蔵体８との、２０℃での脱着試験の結果を示す。このため、プロピレングリコールが負荷された試料８および１０を２０℃の温度で貯蔵し、時間に依存するプロピレングリコールの質量損失を測定した。この実施例も、ポリマーの液体貯蔵体も、５日の期間の後に、予め吸収されたプロピレングリコールの２０質量％を下回るプロピレングリコールの損失を示す。
図７には、３００℃でのプロピレングリコールの脱着が示されている。このため、試料８～１２を、まずプロピレングリコールで含浸し、引き続き５、１０、２０および４０分間炉中で３００℃で乾燥した。プロピレングリコールの質量損失は、秤量により決定した。１０分後に、全ての試料はプロピレングリコールの大部分の割合を放出した。既に５分後に、実施例１０ではプロピレングリコールの５０％が蒸発している。プラスチック試料８は、既に５分後に、３００℃で溶融したが、実施例は高い温度負荷に耐えた。
図５～７に基づき、本発明による液体貯蔵体は、電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱的に加熱する香料用の蒸発装置内での使用のために抜群に適していることが明らかになる。
吸着および脱着について、ここに示された基礎をなす試験は例示的なものである。吸収能力および放出能力の別の決定は多岐にわたり、例えば着色されたプロピレングリコールとの接触での成形品の着色／脱色の量的な推移である。
図８には、本発明による電子たばこ２１が示されている。たばこ２１は、先端２３とマウスピース２５とを含み、蒸発器２２によりたばこ内で生じたエアロゾルを吸引するために利用者はこのマウスピース２５を吸う。本発明の好ましい実施形態の場合には、このマウスピース２５は先端２３から取り外し可能である。
たばこ２１は、蒸発器２２内の有機液体の蒸発のための電気エネルギーを提供するために、電気エネルギー貯蔵装置２７を含む。図示された実施例の場合には、電気エネルギー貯蔵装置２７は、たばこ２１の先端２３内に収納されている。医薬品用の投与機器は、類似した構成にすることができる。
電子たばこ２１は、さらに、蒸発器２２用の加熱出力を調節する制御ユニット３１を含む。ことに、制御ユニット３１は、利用者が吸引しているかどうかを確認し、かつそれに応じて蒸発器２２の加熱出力を調節するように設置することができる。
先端２３内には、さらに、制御ユニット３１により同様に制御される発光ダイオード２９が配置されていてよい。利用者がたばこ２１を吸っていることを、制御ユニット３１が確認する場合、制御ユニット３１は発光ダイオード２９を点灯するため、発光ダイオード２９は発光する。したがって、慣用のたばこを吸う際にほのかに光って燃えることに対応する視覚効果が達成される。
本発明による蒸発器ユニット２２は、焼結体２８を備えた液体貯蔵体２４と、焼結体２８中に吸収された有機担持液体３０とを含む。焼結体２８は、好ましくは１グラム当たり０．５立方メートル～高くても１グラム当たり１０立方メートルの範囲の比表面積を有する。この範囲の比表面積は、担持液体３０に対して高い吸収能力を生じさせ、同時にまだ十分に高い機械的および熱的安定性を生じさせる。
液体貯蔵体２４の加熱のため、ひいては有機担持液体３０を、その中に溶解した成分、例えばニコチン、香料および／または芳香物質と一緒に蒸発させるために、蒸発器ユニット２２は、電気的に加熱可能な加熱エレメント２６を含む。この加熱エレメント２６は、制御ユニット３１によって制御されて、電気エネルギー貯蔵装置２７から電流が供給される。１００℃より高い運転温度に加熱することにより、焼結体２８内に吸収された有機担持液体３０、ことに高沸点アルコール、例えばグリセリンまたはプロピレングリコールが蒸発可能である。
焼結体２８は、大量の担持液体を吸収するため、かつこの担持液体をその中に溶解した芳香物質および／または嗜好品、例えばことにニコチンと一緒に十分に長い間放出することができるために５０体積パーセントを超える気孔率を有する。
焼結体２８について、好ましくは線形熱膨張係数αが、２．５ｐｐｍ／Ｋ（つまり２．５・１０-6Ｋ-1）～１０．５ｐｐｍ／Ｋの範囲、好ましくは３．０ｐｐｍ／Ｋ～１０．０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあるガラスが使用される。４５０℃より高い、ことに５００℃より高い転移温度Ｔgが特に好ましい。適切なガラスは、明細書導入部および特許請求の範囲に言及されている。
図９は、蒸発器ユニット２２の一実施形態の実施例を示し、この場合、加熱エレメント２６が焼結体２８に直接配置されている。ことに、加熱エレメント２６は、焼結体２８に強固に結合されている。このような結合は、ことに加熱エレメント２６が膜型抵抗器として構成されていることにより達成することができる。このために、膜型抵抗器の種類の、導体の形に構造化された導電性被覆が焼結体２８に施される。加熱エレメント２６として焼結体２８に直接施された被覆は、迅速な加熱を可能にする良好な熱接触を達成するためにとりわけ好ましい。図示された実施例の場合に、導電性被覆中に拡張された接続コンタクト２６１、２６２が形成されていて、この接続コンタクトに膜型抵抗器が電気的に接続することができる。この接続は、例えば液体貯蔵体２４をマウスピース２５内の対応コンタクトに取り付ける際に行うことができる。
２１ 電子たばこ
２２ 蒸発器
２３ 電子たばこの先端
２４ 液体貯蔵体
２５ マウスピース
２６ 加熱エレメント
２７ 電気エネルギー貯蔵装置
２８ 焼結体
２９ 発光ダイオード
３０ 有機担持液体
３１ 制御ユニット
２６１ 接続コンタクト
２６２ 接続コンタクト
２２ 蒸発器
２３ 電子たばこの先端
２４ 液体貯蔵体
２５ マウスピース
２６ 加熱エレメント
２７ 電気エネルギー貯蔵装置
２８ 焼結体
２９ 発光ダイオード
３０ 有機担持液体
３１ 制御ユニット
２６１ 接続コンタクト
２６２ 接続コンタクト
Claims (27)
- 加熱用途のための、特に電子たばこおよび／または医薬品の投与機器および／または熱により加熱する香料用の蒸発装置内での使用のための蒸発器ユニット（２２）であって、液体貯蔵体としての焼結体（２８）と加熱エレメント（２６）とを備えており、前記焼結体（２８）は、開放気孔性の焼結ガラスからなり、５０体積％超の気孔率を有しており、平均気孔サイズは１～４５０μｍの範囲にあり、かつ前記焼結ガラスは少なくとも４５０℃の転移温度Ｔgを有し、前記加熱エレメント（２６）は、前記焼結体（２８）に直接取り付けられており、前記加熱エレメント（２６）は、金属箔、金属ワイヤまたは導電性被覆の形で、前記焼結体（２８）に配置されている、蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、２０℃の温度で、かつ３時間の吸着時間で、前記焼結体（２８）の質量の少なくとも５０％のプロピレングリコールを吸着し、１００時間の脱着時間で、予め吸収されたプロピレングリコールの１５質量％以下が脱着され、かつ３００℃の温度で、かつ５分の脱着時間で、プロピレングリコールの予め吸着された質量の少なくとも５０％が脱着される、請求項１記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）のガラスは、４５０℃より高い転移温度Ｔgを有する、請求項１または２記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）のガラスは、２．５ｐｐｍ／Ｋ～１０．５ｐｐｍ／Ｋの範囲の線形熱膨張係数αを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、９０～３３０μｍの範囲の平均気孔サイズを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、少なくとも６０体積％より大きな気孔率を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）のガラスは、ホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸塩ガラス、または石灰ソーダガラスである、請求項１から６までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ７０～７５質量％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ １２～１６質量％
ＣａＯ ８～１１質量％
ＭｇＯ ０～５質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～２質量％
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ７０～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ５～１５質量％
アルカリ酸化物 ３～７質量％
アルカリ土類酸化物 ０～４質量％
Ａｌ2Ｏ3 ２～５質量％
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ５０～７５質量％
Ｎａ2Ｏ ０～１５質量％
Ｋ2Ｏ ２～１４質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～１５質量％
ＭｇＯ ０～４質量％
ＣａＯ ３～１２質量％
ＢａＯ ０～１５質量％
ＺｎＯ ０～５質量％
ＴｉＯ2 ０～２質量％
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ３０～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ０．５～２０質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０～１５質量％
Ｎａ2Ｏ ３～１５質量％
Ｋ2Ｏ ２．５～１５質量％
ＺｎＯ ０～１２質量％
ＭｇＯ ２～１０質量％
ＢａＯ ０～１０質量％
ＴｉＯ2 ０～１０質量％
ＣａＯ ０～８質量％
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ５０～６０質量％
Ｂ2Ｏ3 ８～１２質量％
Ａｌ2Ｏ3 ８～１２質量％
ＢａＯ ２０～３０質量％
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ７５～８５質量％
Ｂ2Ｏ3 ８～１８質量％
Ａｌ2Ｏ3 ０．５～４．５質量％
Ｎａ2Ｏ １．５～５．５質量％
Ｋ2Ｏ ０～２質量％
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）のガラスは、次の成分（酸化物を基準として質量％で表す）：
ＳｉＯ2 ５８～６５質量％
Ｂ2Ｏ3 ６～１０．５質量％
Ａｌ2Ｏ3 １４～２５質量％
ＭｇＯ ０～５質量％
ＣａＯ ０～９質量％
ＢａＯ ０～８質量％
ＳｒＯ ０～８質量％
ＺｎＯ ０～２質量％
を含み、この場合、成分ＭｇＯ、ＣａＯおよびＢａＯの合計は８～１８質量％である、請求項１から７までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。 - 前記焼結体（２８）は、少なくとも０．５ｍ2／ｇの比表面積を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、少なくとも０．８ｍ2／ｇの比表面積を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、２０ｍ2／ｇ未満の比表面積を有する、請求項１から１６までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、０．５ｍ2／～２０ｍ2／ｇの範囲の比表面積を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、０．８ｍ2／ｇ～１０ｍ2／ｇの範囲の比表面積を有する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 焼結体（２８）が、０．８ｍ2／ｇ超の比表面積を有する、請求項１から１９までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 前記焼結体（２８）は、一体型の成形品として存在する、請求項１から２０までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 請求項１から２１までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）を備えた、電子たばこ（２１）。
- 請求項１から２１までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）を備えた、医薬品を投与する装置。
- 請求項１から２１までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）を備えた、熱的に加熱する香料用の蒸発装置。
- 液体貯蔵体、芯、空気吸引通路および加熱装置が、蒸発器ユニット（２２）の１つの構成部材中で実現されている、請求項１から２１までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 加熱装置がバッテリーまたは電気エネルギー貯蔵装置により運転されるものである、請求項１から２１までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
- 蒸発器ユニット（２２）が、加熱出力を調節するための制御ユニットを含む、請求項１から２１までのいずれか１項記載の蒸発器ユニット（２２）。
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