JP7374884B2 - フラットインダクタコイルを備えるエアロゾル発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、フラットインダクタコイルおよびサセプタ素子を有するエアロゾル発生装置に関する。本発明はまた、エアロゾル発生装置およびエアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システムに関する。

たばこプラグなどのエアロゾル形成基体を加熱するために電気ヒーターを有するエアロゾル発生装置が使用される数多くの電気的に作動するエアロゾル発生システムが、当該技術分野において提唱されてきた。こうしたエアロゾル発生システムの一つの目的は、従来の紙巻たばこにおけるたばこの燃焼および熱分解によって生成されるタイプの周知の有害な煙成分を減少させることである。典型的に、エアロゾル発生基体は、エアロゾル発生装置のチャンバーまたはくぼみの中に挿入されているエアロゾル発生物品の一部として提供されている。一部の周知のシステムにおいて、エアロゾルを形成することができる揮発性成分を放出することが可能な温度にエアロゾル形成基体を加熱するために、加熱ブレードなどの抵抗発熱体は、物品がエアロゾル発生装置内に受容されている時にエアロゾル形成基体の中に、またはその周りに挿入される。その他のエアロゾル発生システムにおいて、抵抗発熱体ではなく誘導ヒーターが使用されている。誘導ヒーターは典型的に、エアロゾル発生装置の一部を形成するインダクタと、エアロゾル発生装置内に固定され、かつエアロゾル形成基体と熱的に近接するように配設された導電性サセプタ素子とを備える。使用中に、インダクタは交番磁界を発生して、サセプタ素子内に渦電流およびヒステリシス損失を生成し、サセプタ素子の加熱を生じさせ、これによってエアロゾル形成基体を加熱する。

誘導加熱システムには、二つの構成要素、すなわちインダクタおよびサセプタ素子が必要である。これは、エアロゾル発生装置の製造および組立を複雑にする場合があり、抵抗ヒーターを備える装置と比較してエアロゾル発生装置のサイズを増大させうる。

周知のシステムでのこれらの問題を軽減または克服する誘導加熱システムを備えるエアロゾル発生装置を提供することが望ましいことになる。

本発明の第一の態様によると、チャンバー内へのエアロゾル発生物品の挿入のための開端部および開端部の反対側にある閉端部を有するチャンバーを画定するハウジングを備えるエアロゾル発生装置が提供されている。エアロゾル発生装置はまた、チャンバーの閉端部に配置されたフラットスパイラルインダクタコイルと、閉端部でチャンバー内に位置付けられたサセプタ素子とを備える。エアロゾル発生装置はまた、使用時にフラットスパイラルインダクタコイルが交番磁界を発生してサセプタ素子を誘導加熱し、これによってチャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品の少なくとも一部分を加熱するように、フラットスパイラルインダクタコイルに接続された、かつフラットスパイラルインダクタコイルに交流電流を提供するように構成された電源およびコントローラーを備える。

本明細書で使用される「フラットスパイラルインダクタコイル」は、概して平面のコイルであり、コイルの巻線の軸がコイルのある表面に対して垂直であるコイルを意味する。フラットスパイラルコイルは、平坦なユークリッド平面内にあるという意味で、平面であることが好ましい。

本明細書で使用される「長軸方向」という用語は、エアロゾル発生装置またはエアロゾル発生物品の主軸に沿った方向を説明するために使用され、「横断方向」という用語は、長軸方向に対して直角を成す方向を説明するために使用されている。チャンバーを参照する時、「長軸方向」という用語は、エアロゾル発生物品がチャンバーの中に挿入される方向を指し、「横断方向」という用語は、エアロゾル発生物品がチャンバーの中に挿入される方向と直角を成す方向を指す。

本明細書で使用される「幅」という用語は、エアロゾル発生装置の、またはエアロゾル発生物品の構成要素の、その長さに沿った特定の場所での、横断方向の主要な寸法を指す。「厚さ」という用語は、エアロゾル発生装置の、またはエアロゾル発生物品の構成要素の、幅と直角を成す横断方向における寸法を指す。

本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体に関する。こうした揮発性化合物は、エアロゾル形成基体を加熱することによって放出されてもよい。エアロゾル形成基体はエアロゾル発生物品の一部である。

本明細書で使用される「エアロゾル発生物品」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有するエアロゾル形成基体を含む物品を指す。例えば、エアロゾル発生物品は、システムの近位端またはユーザー側の端でマウスピースを吸うまたは吸煙するユーザーによって直接吸入可能なエアロゾルを発生する物品であってもよい。エアロゾル発生物品は使い捨てであってもよい。たばこを含むエアロゾル形成基体を含む物品は、たばこスティックと呼ばれる。

本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」という用語は、エアロゾル発生物品と相互作用してエアロゾルを発生する装置を指す。

本明細書で使用される「エアロゾル発生システム」という用語は、本明細書でさらに記述および図示される通りのエアロゾル発生物品と、本明細書でさらに記述および図示される通りのエアロゾル発生装置との組み合わせを指す。エアロゾル発生システムにおいて、エアロゾル発生物品とエアロゾル発生装置は協働して、呼吸に適したエアロゾルを発生する。

本明細書で使用される「細長い」という用語は、その幅と厚さの両方より大きい（例えば、二倍）長さを有する構成要素を指す。

本明細書で使用される「サセプタ素子」は、変化する磁界に供された時に加熱する導電性素子を意味する。これはサセプタ素子内で誘起された渦電流、またはヒステリシス損失、または渦電流とヒステリシス損失の両方の結果でありうる。サセプタ素子は、エアロゾル発生装置のチャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体と熱的に接触して、または熱的に近接して位置する。このようにして、エアロゾル形成基体は、エアロゾルが形成されるように、使用中にサセプタ素子によって加熱される。

有利なことに、エアロゾル発生装置の一部としてインダクタコイルおよびサセプタ素子を提供することは、単純かつ安価で頑丈なエアロゾル発生物品を構築することを可能にする。エアロゾル発生物品は典型的には使い捨てであり、またエアロゾル発生物品が動作されるエアロゾル発生装置よりもずっと大量に製造される。その結果、物品のコストを低減することは（それがたとえ、より高価な装置を必要とする場合でも）、製造者および消費者の両方にとって著しいコスト節約をもたらすことができる。

有利なことに、抵抗ヒーターに関連する電力損失、特に抵抗ヒーターと電源の間の接続部における接触抵抗に起因する損失を理由に、抵抗加熱ではなく誘導加熱の使用はエネルギー変換の改善を提供しうる。

有利なことに、フラットスパイラルインダクタコイルの使用は、堅牢でかつ製造が安価な単純なデザインを有するコンパクトなエアロゾル発生装置の設計を可能にする。フラットスパイラルコイルの使用はまた、装置とカートリッジの間の単純な境界面を可能にし、単純かつ安価なカートリッジ設計を可能にする。

本明細書で使用される「上流」および「下流」という用語は、気流の一般的な方向を指す。すなわち、概して、空気は上流端から下流端に流れる。気流は、エアロゾル発生装置またはエアロゾル発生装置の一部分を通ってもよい。気流は、エアロゾル発生物品またはエアロゾル発生物品の一部分を通ってもよい。チャンバーの閉端部は上流端としうる。チャンバーの開端部は下流端としうる。

ハウジングは、チャンバーの閉端部と開端部の間に延びる長軸方向軸を画定し、フラットスパイラルインダクタコイルは長軸方向軸と直交する平面内にあることが好ましい。有利なことに、これはインダクタコイルとエアロゾル発生装置とのうちの一つまたはその両方の製造および組立をさらに簡略化しうる。

ハウジングは、チャンバーの閉端部を形成するチャンバー端壁を画定することができ、フラットスパイラルインダクタコイルはチャンバー端壁上に配置されている。有利なことに、チャンバー端壁は、チャンバーに対して望ましい位置および配向でフラットスパイラルインダクタコイルを支持する。有利なことに、フラットスパイラルインダクタコイルをチャンバー端壁上に位置付けることは、サセプタ素子に近いインダクタコイルの位置付けを容易にしうる。

チャンバー端壁は、チャンバーの閉端部を画定する第一の表面および向かい合った第二の表面を備えることが好ましい。

フラットスパイラルインダクタコイルは、チャンバー内の端壁の第一の表面上に配置されてもよい。有利なことに、この配設は、フラットスパイラルインダクタコイルとサセプタ素子との間の間隔を最小化する、または無くしうる。有利なことに、これは使用中のサセプタ素子の加熱を最大化しうる。

フラットスパイラルインダクタコイルは、端壁の第二の表面上に配置されてもよい。有利なことに、この配設は、チャンバーの外側にフラットスパイラルインダクタコイルを位置付ける。すなわち、チャンバー端壁は、フラットスパイラルインダクタコイルとチャンバーの間に位置付けられている。有利なことに、これはチャンバー内で発生したエアロゾルへのフラットスパイラルインダクタコイルの暴露を無くしうる。有利なことに、これはインダクタコイル上に形成される堆積物とインダクタコイルの腐食とのうちの一つまたは両方を無くしうる。

ハウジングは、電源と、コントローラーと、フラットスパイラルインダクタコイルとが位置付けられているくぼみを画定し、端壁の第二の表面は、くぼみの第一の端を画定することが好ましい。有利なことに、この配設は、電源およびコントローラーとのインダクタコイルの電気的接続を容易にする。有利なことに、この配設は、エアロゾル発生装置の製造および組立を簡略化しうる。コントローラー、電源およびインダクタコイルは相互に電気的に接続されて、電子パッケージとしてハウジングに挿入されてもよい。

サセプタ素子は、閉端部でチャンバー内に配置された平面部分を備え、平面部分は、フラットスパイラルインダクタコイルと平行な平面内で延びることが好ましい。有利なことに、この配設は、フラットスパイラルインダクタコイルによるサセプタ素子の加熱を最適化する。

本明細書で使用される「平行」および「実質的に平行」という用語は、プラスマイナス10度以内、好ましくはプラスマイナス5度以内を意味する。

平面部分は任意の適切な形状を有しうる。平面部分はチャンバーの断面形状と同じ形状を有してもよい。平面部分は、フラットスパイラルインダクタコイルの全体的形状と同じ形状を有してもよい。平面部分は、実質的に円形の形状を有してもよい。

サセプタ素子は、平面部分の第一の側と平面部分の第二の側との間の平面部分を通って延びる少なくとも一つの気流開口部を備えうる。少なくとも一つの気流開口部は、複数の気流開口部を含みうる。複数の気流開口部は、相互に均等に間隙を介していることが好ましい。複数の気流開口部は、平面部分にわたって対称的に分布されていることが好ましい。

有利なことに、平面部分を通って延びる少なくとも一つの気流開口部を提供することは、エアロゾル発生装置を通って流れる空気の加熱を容易にしうる。例えば、気流装置に入る空気は、チャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品を横切るかまたはそれを通って流れる前に、平面部分によって加熱されうる。エアロゾル発生装置は、ハウジングを通って延びる少なくとも一つの気流入口を備え、少なくとも一つの気流入口は平面部分の第一の側と流体連通していることが好ましい。平面部分の第一の側は、平面部分の第二の側よりもチャンバーの閉端部の近くに位置付けられていることが好ましい。平面部分の第一の側は、チャンバーの閉端部に面することが好ましい。平面部分の第二の側は、エアロゾル発生物品がチャンバー内に受容されている時に、エアロゾル発生物品に隣接してまたはそれと接触して位置付けられていることが好ましい。平面部分の第二の側は、チャンバーの開端部に面することが好ましい。

平面部分は円盤形状であってもよい。平面部分を通って延びる一つ以上の気流開口部のそれぞれは、円盤形状の平面部分を通って延びる穴としうる。

平面部分は、中央ハブ、および中央ハブから半径方向外側に延びる複数のフィンを備えうる。中央ハブおよび複数のフィンは、フラットスパイラルインダクタコイルと平行な平面に延びる。隣接したフィン間の各空間は、平面部分を通って延びる一つ以上の気流開口部のうちの一つを形成しうる。

サセプタ素子が平面部分を備える本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、サセプタ素子は、平面部分からチャンバーの中に延びる少なくとも一つの細長い部分を備えてもよい。有利なことに、少なくとも一つの細長い部分は、平面部分からチャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品への熱伝達を容易にしうる。

少なくとも一つの細長い部分は、エアロゾル発生物品がチャンバーの中に挿入されている時に、エアロゾル発生物品を貫通するように構成されていることが好ましい。有利なことに、エアロゾル発生物品を貫通することは、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体の内側に少なくとも一つの細長い部分を位置付けうる。有利なことに、これは平面部分からエアロゾル形成基体への熱伝達を容易にしうる。

少なくとも一つの細長い部分は、平面部分から延びる複数の細長い部分を備えうる。有利なことに、これは平面部分からエアロゾル発生物品への熱伝達をさらに容易にしうる。有利なことに、複数の細長い部分は、エアロゾル発生物品のより均一な加熱を容易にしうる。

複数の細長い部分は相互に実質的に平行であることが好ましい。有利なことに、これはエアロゾル発生物品がチャンバーの中に挿入されている時に、複数の細長い部分をエアロゾル発生物品の中に挿入することを容易にする。

少なくとも一つの細長い部分は、平面部分と直交することが好ましい。少なくとも一つの細長い部分は、本明細書で前述した通り、ハウジングによって画定された長軸方向軸と平行であることが好ましい。有利なことに、これはエアロゾル発生物品がチャンバーの中に挿入されている時に、少なくとも一つの細長い部分をエアロゾル発生物品の中に挿入することを容易にする。

少なくとも一つの細長い部分は、平面部分からチャンバーの中に延び、平面部分に対して直交することが好ましい。従って、フラットスパイラルインダクタコイルによる、少なくとも一つの平面部分の誘導加熱は最小限でありうる。少なくとも一つの細長い部分を加熱するための主要な機構は、平面部分がフラットスパイラルインダクタコイルによって加熱された時の、平面部分からの伝導性熱伝達でありうる。

サセプタ素子が平面部分を備える本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、サセプタ素子は、平面部分の周辺部から延びるスリーブ部分を備えてもよく、スリーブ部分は、スリーブ部分内にエアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受容するために、チャンバーの少なくとも一部分の周りに配置されている。有利なことに、スリーブ部分は、平面部分から、チャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品への熱伝達を容易にしうる。

スリーブ部分は平面部分から延び、チャンバーの少なくとも一部分の周りに配置されている。従って、フラットスパイラルインダクタコイルによるスリーブ部分の誘導加熱は最小限でありうる。スリーブ部分を加熱するための主要な機構は、平面部分がフラットスパイラルインダクタコイルによって加熱された時の、平面部分からの伝導性熱伝達でありうる。

本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、フラットスパイラルインダクタコイルは第一のフラットスパイラルインダクタコイルであってもよく、またエアロゾル発生装置は第二のフラットスパイラルインダクタコイルをさらに備えてもよい。サセプタ素子が平面部分を備える実施形態において、第一のフラットスパイラルインダクタコイルと、第二のフラットスパイラルインダクタコイルと、サセプタ素子の平面部分とは相互に平行であることが好ましい。平面部分は、第一のフラットスパイラルインダクタコイルと第二のフラットスパイラルインダクタコイルとの間に位置付けられていることが好ましい。有利なことに、第一および第二のフラットスパイラルインダクタコイルを提供することは、サセプタ素子の誘導加熱を増大しうる。

サセプタ素子の平面部分は第一の平面部分であってもよく、サセプタ素子は第一の平面部分とは別個の第二の平面部分をさらに備えてもよい。第二の平面部分は、第二のフラットスパイラルインダクタコイルと平行な平面内で延び、第二のフラットスパイラルインダクタコイルは第一の平面部分と第二の平面部分の間に位置付けられていることが好ましい。有利なことに、第一および第二のインダクタコイルならびに第一および第二の平面部分を提供することは、チャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品の加熱を増大しうる。有利なことに、複数のインダクタコイルを提供することは、単一のインダクタコイルに供給された電流の増加を必要とすることなく加熱を増大しうる。有利なことに、これは、より小さいインダクタコイルの使用を容易にし、これがよりコンパクトな配設を容易にしうる。

エアロゾル発生装置は、三つ以上のフラットスパイラルインダクタコイルを備えうる。サセプタ素子は、三つ以上の平面部分を備えることができ、それぞれが相互に分離している。エアロゾル発生装置が複数のフラットスパイラルインダクタコイルおよび複数の平面部分を備える実施形態において、フラットスパイラルインダクタおよび平面部分は、交互に配設されていることが好ましい。すなわち、二つのフラットスパイラルインダクタコイルは相互に隣接して位置付けられていないことが好ましく、また二つの平面部分は相互に隣接して位置付けられていないことが好ましい。フラットスパイラルインダクタコイルおよび平面部分は、ハウジングの長軸方向軸に沿って交互に配設されていることが好ましい。フラットスパイラルインダクタコイルおよび平面部分はすべて、相互に実質的に平行であることが好ましい。フラットスパイラルインダクタコイルのそれぞれ、および平面部分のそれぞれは、ハウジングの長軸方向軸に実質的に直交することが好ましい。

本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、エアロゾル発生装置は、チャンバーの少なくとも一部分の周りに配置された追加的なインダクタコイルをさらに備えてもよく、電源およびコントローラーは追加的なインダクタコイルに接続されていて、追加的なインダクタコイルに交流電流を提供するように構成されている。追加的なインダクタコイルは、らせん巻きのインダクタコイルであることが好ましい。

有利なことに、追加的なインダクタコイルは、サセプタ素子の追加的な誘導加熱を提供しうる。追加的なインダクタコイルは、サセプタ素子が少なくとも一つの細長い部分およびスリーブ部分のうちの一つまたは両方を備える実施形態において、特に有利でありうる。有利なことに、追加的なインダクタコイルは、少なくとも一つの細長い部分およびスリーブ部分のうちの一つまたは両方の誘導加熱を提供しうる。本明細書に記載の通り、追加的なインダクタコイルがない、少なくとも一つの細長い部分およびスリーブ部分のための主要な加熱機構は、平面部分からの伝導性熱伝達であってもよい。有利なことに、追加的なインダクタコイルを備える実施形態において、少なくとも一つの細長い部分およびスリーブ部分のための主要な加熱機構は、追加的なインダクタコイルによる誘導加熱でありうる。

本明細書に記載の実施形態のいずれかにおいて、サセプタ素子は、エアロゾル形成基体をエアロゾル化するのに十分な温度に誘導加熱されることができる任意の材料から形成されうる。サセプタ素子のための適切な材料としては黒鉛、モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス鋼、ニオブ、アルミニウムが挙げられる。好ましいサセプタ素子は金属または炭素を含む。サセプタ素子は、例えばフェライト鉄、強磁性鋼またはステンレス鋼などの強磁性合金、強磁性粒子、フェライトなどの強磁性材料を含む、またはその強磁性材料から成ることが好ましい。適切なサセプタ素子はアルミニウムであってよく、またはアルミニウムを含んでもよい。サセプタ素子は、約5%超の強磁性材料もしくは常磁性材料を含むことが好ましく、約20%超の強磁性材料もしくは常磁性材料を含むことが好ましく、約50%超または90%超の強磁性材料もしくは常磁性材料を含むことがより好ましい。好ましいサセプタ素子は摂氏約250度を超える温度に加熱されてもよい。

サセプタ素子は、非金属コア上に配置された金属層を有する非金属コアを含んでもよい。例えば、サセプタ素子は、セラミックコアまたは基体の外表面上に形成された一つ以上の金属トラックを含んでもよい。

サセプタ素子は、保護外部層、例えば保護セラミック層または保護ガラス層を有してもよい。保護外部層は、サセプタ素子を封入してもよい。サセプタ素子は、サセプタ材料のコアの上に形成された、ガラス、セラミック、または不活性金属によって形成された保護被覆を備えてもよい。

サセプタ素子は任意の適切な断面を有してもよい。例えば、サセプタ素子は、正方形、楕円形、長方形、三角形、五角形、六角形または類似の断面形状を有してもよい。サセプタ素子は、サセプタ素子が一つ以上の平面部分のみを備える実施形態において特に、平面または平坦な断面形状を有してもよい。

サセプタ素子は、中実であってもよく、中空であってもよく、または多孔性であってもよい。サセプタ素子は中実であることが好ましい。

サセプタ素子が一つ以上の平面部分を備える実施形態において、各平面部分は約10ミクロン～約200ミクロンの厚さを有することが好ましく、約15ミクロン～約100ミクロンの厚さを有することがより好ましく、約12ミクロン～約25ミクロンの厚さを有することが最も好ましい。各平面部分の厚さは、チャンバーの閉端部と開端部の間の方向で測定される。各平面部分が第一の側および第二の側を備える実施形態において、各平面部分の厚さは、第一の側と第二の側の間で測定される。各平面部分は約3ミリメートル～約12ミリメートルの幅または直径を有することが好ましく、約4ミリメートル～約10ミリメートルの幅または直径を有することがより好ましく、約5ミリメートル～約8ミリメートルの幅または直径を有することがより好ましい。各平面部分の幅または直径は、その厚さと直交する。

サセプタ素子が一つ以上の細長い部分を備える実施形態において、それぞれの細長い部分はピン、ロッド、ブレード、またはプレートの形態であることが好ましい。それぞれの細長い部分は約5ミリメートル～約15ミリメートルの長さ、例えば約6ミリメートル～約12ミリメートルの長さ、または約8ミリメートル～約10ミリメートルの長さを有することが好ましい。それぞれの細長い部分は約1ミリメートル～約8ミリメートルの幅を有することが好ましく、約3ミリメートル～約5ミリメートルの幅を有することがより好ましい。それぞれの細長い部分は約0.01ミリメートル～約2ミリメートルの厚さを有しうる。それぞれの細長い部分は一定の断面、例えば円形断面を有する場合、それは約1ミリメートル～約5ミリメートルの好ましい幅または直径を有する。

サセプタ素子がスリーブ部分を備える実施形態において、スリーブ部分は約5ミリメートル～約15ミリメートルの長さ、例えば約6ミリメートル～約12ミリメートル、または約8ミリメートル～約10ミリメートルの長さを有することが好ましい。スリーブ部分は約0.01ミリメートル～約2ミリメートルの厚さを有しうる。

サセプタ素子が平面部分と、細長い部分およびスリーブ部分のうちの少なくとも一つとを備える実施形態において、平面部分、細長い部分、およびスリーブ部分は同一の材料から形成されうる。平面部分と、少なくとも一つの細長い部分およびスリーブ部分のうちの少なくとも一つとは、単一の部品として一体的に形成されうる。

平面部分と、少なくとも一つの細長い部分と、スリーブ部分とのうちの少なくとも二つは、異なる材料から形成されてもよい。平面部分と、少なくとも一つの細長い部分と、スリーブ部分とのうちの少なくとも二つは、別々に形成され、相互に接続されうる。平面部分と、少なくとも一つの細長い部分と、スリーブ部分とのうちの少なくとも二つは、締まり嵌め、溶接、接着剤のうちの少なくとも一つによって相互に接続されうる。

エアロゾル発生装置は携帯型であることが好ましい。エアロゾル発生装置は従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこと匹敵するサイズを有してもよい。エアロゾル発生装置は、およそ30ミリメートル～およそ150ミリメートルの全長を有してもよい。エアロゾル発生装置は、およそ5ミリメートル～およそ30ミリメートルの外径を有してもよい。

エアロゾル発生装置ハウジングは細長くてもよい。ハウジングは任意の適切な材料または材料の組み合わせを含んでもよい。適切な材料の例としては、金属、合金、プラスチック、もしくはこれらの材料のうちの一つ以上を含有する複合材料、または食品もしくは医薬品用途に適切な熱可塑性樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリエチレンが挙げられる。材料は軽く、かつ脆くないことが好ましい。

ハウジングはマウスピースを備えてもよい。マウスピースは少なくとも一つの空気吸込み口と、少なくとも一つの空気出口とを備えてもよい。マウスピースは二つ以上の空気吸込み口を備えてもよい。空気吸込み口のうちの一つ以上は、エアロゾルがユーザーに送達される前にエアロゾルの温度を低減してもよく、またエアロゾルがユーザーに送達される前にエアロゾルの濃度を低下させてもよい。

別の方法として、マウスピースはエアロゾル発生物品の一部として提供されてもよい。

本明細書で使用される「マウスピース」という用語は、ハウジングのチャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品からエアロゾル発生装置によって発生されたエアロゾルを直接吸い込むためにユーザーの口の中に定置されているエアロゾル発生装置の一部分を指す。

エアロゾル発生装置は、装置を起動するためのユーザーインターフェース、例えば装置の加熱を開始するボタン、または装置またはエアロゾル形成基体の状態を表示するディスプレイを含んでもよい。

エアロゾル発生装置は電源を備えてもよい。電源は再充電可能なリチウムイオン電池などの電池であってもよい。別の方法として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は再充電を必要とする場合がある。電源は、装置の一回以上の使用のために十分なエネルギーの蓄積を可能にする容量を有してもよい。例えば、電源は従来の紙巻たばこ1本を喫煙するのにかかる典型的な時間に対応する約6分間、または6分の倍数の時間にわたるエアロゾルの連続的な生成を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定の吸煙回数、または不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。

電源はＤＣ電源であってもよい。一実施形態において、電源は、約2.5ボルト～約4.5ボルトの範囲のDC供給電圧、および約1アンペア～約10アンペアの範囲のDC供給電流（約2.5ワット～約45ワットの範囲のDC電源に相当）を有するDC電源である。

電源は高周波で動作するように構成されてもよい。本明細書で使用される「高周波振動電流」という用語は、約500キロヘルツ～約30メガヘルツの周波数を有する、振動する電流を意味する。高周波振動電流は、約1メガヘルツ～約30メガヘルツの周波数を有してもよく、約1メガヘルツ～約10メガヘルツの周波数を有することが好ましく、約5メガヘルツ～約8メガヘルツの周波数を有することがより好ましい。

エアロゾル発生装置は、各インダクタコイルに接続されたコントローラーおよび電源を備える。コントローラーは、電源から各インダクタコイルへの電力供給を制御するように構成されている。コントローラーはマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、または特定用途向け集積回路チップ（ASIC）もしくは制御を提供する能力を有するその他の電子回路であってもよい。コントローラーはさらなる電子構成要素を備えてもよい。コントローラーはインダクタコイルへの電流の供給を調節するように構成されてもよい。電流はエアロゾル発生装置の起動後、インダクタコイルに連続的に供給されてもよく、または断続的（例えば、毎回の吸煙ごと）に供給されてもよい。コントローラーは有利なことにDC/ACインバータを備えてもよく、これはクラスDまたはクラスEの電力増幅器を備えてもよい。

本発明の第二の態様によると、エアロゾル発生システムが提供されている。エアロゾル発生システムは、本明細書に記載の実施形態のうちのいずれかによる、本発明の第一の態様によるエアロゾル発生装置を備える。エアロゾル発生システムはまた、エアロゾル形成基体を有する、かつエアロゾル発生装置で使用するために構成されたエアロゾル発生物品を備える。

エアロゾル形成基体はニコチンを含んでもよい。ニコチン含有エアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスであってもよい。エアロゾル形成基体は植物系の材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含むたばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含みうる。エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含みうる。均質化したたばこ材料は、粒子状たばこを凝集することによって形成されうる。特に好ましい実施形態において、エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料の捲縮したシートの集合体を含む。本明細書で使用される「捲縮したシート」という用語は、複数の実質的に平行した隆起またはコルゲーションを有するシートを意味する。

エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に高密度の安定したエアロゾルの形成を容易にし、かつシステムの動作温度にて熱分解に対して実質的に抵抗性である任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、これには多価アルコール（トリエチレングリコール、1、3－ブタンジオール、およびグリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチルおよびテトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。好ましいエアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、1,3-ブタンジオールなど）である。エアロゾル形成体はグリセリンであることが好ましい。存在する場合、均質化したたばこ材料は、乾燥質量基準で5パーセント以上のエアロゾル形成体含有量を有してもよく、また乾燥質量基準で5重量パーセント～30重量パーセントのエアロゾル形成体含有量を有することが好ましい。エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。

上記の実施形態のうちのいずれかにおいて、エアロゾル発生物品およびエアロゾル発生装置のチャンバーは、物品がエアロゾル発生装置のチャンバーの中に部分的に受容されるように配設されてもよい。エアロゾル発生装置のチャンバーおよびエアロゾル発生物品は、物品がエアロゾル発生装置のチャンバーの中に完全に受容されるように配設されてもよい。

エアロゾル発生物品は実質的に円筒状であってもよい。エアロゾル発生物品は実質的に細長くてもよい。エアロゾル発生物品は、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す周囲とを有してもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル形成セグメントとして提供されてもよい。エアロゾル形成セグメントは実質的に円筒状であってもよい。エアロゾル形成セグメントは実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成セグメントはまた、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す円周とを有してもよい。

エアロゾル発生物品は、およそ30ミリメートル～およそ100ミリメートルの全長を有してもよい。一実施形態において、エアロゾル発生物品は、およそ45ミリメートルの全長を有してもよい。エアロゾル発生物品は、およそ5ミリメートル～およそ12ミリメートルの外径を有してもよい。一実施形態において、エアロゾル発生物品は、およそ7.2ミリメートルの外径を有してもよい。

エアロゾル形成基体は、約7ミリメートル～約15ミリメートルの長さを有するエアロゾル形成セグメントとして提供されてもよい。一実施形態において、エアロゾル形成セグメントは、およそ10ミリメートルの長さを有してもよい。別の方法として、エアロゾル形成セグメントは、およそ12ミリメートルの長さを有してもよい。

エアロゾル発生セグメントは、エアロゾル発生物品の外径にほぼ等しい外径を有することが好ましい。エアロゾル形成セグメントの外径は、およそ5ミリメートル～およそ12ミリメートルであってもよい。一実施形態において、エアロゾル形成セグメントは、およそ7.2ミリメートルの外径を有してもよい。

エアロゾル発生物品は、フィルタープラグを備えてもよい。フィルタープラグは、エアロゾル発生物品の下流端に位置してもよい。フィルタープラグは、セルロースアセテートフィルタープラグであってもよい。一実施形態において、フィルタープラグはおよそ7ミリメートルの長さであるが、およそ5ミリメートル～およそ10ミリメートルの長さを有してもよい。

エアロゾル発生物品は外側紙ラッパーを備えてもよい。さらに、エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体とフィルタープラグとの間に分離部を備えてもよい。分離部は、およそ18ミリメートルであってもよいが、およそ5ミリメートル～およそ25メートルの範囲であってもよい。

添付図面を参照しながら、例証としてのみ、本発明をさらに説明する。

図1は、本発明の実施形態によるエアロゾル発生システムの斜視図を示す。 図2は、エアロゾル発生装置の中に挿入されたエアロゾル発生物品を有する、図1のエアロゾル発生システムの断面図を示す。 図3は、図2のエアロゾル発生装置のインダクタコイルの斜視図を示す。 図4は、図2のエアロゾル発生装置の誘導組立品の斜視図を示す。 図5は、図2のエアロゾル発生装置の代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図6は、図2のエアロゾル発生装置のさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図7は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図8は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図9は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図10は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図11は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図12は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の斜視図を示す。 図13は、図2のエアロゾル発生装置のなおさらなる代替的な誘導組立品の断面図を示す。

図1および図2は、本発明の実施形態によるエアロゾル発生システム10を示す。エアロゾル発生システム10は、エアロゾル発生装置12およびエアロゾル発生物品14を備える。

エアロゾル発生装置12は、エアロゾル発生物品14の一部分を受容するためのチャンバー18を画定するハウジング16を備える。図1では、チャンバー18を画定するハウジング16の一部分が半透明で示されていて、チャンバー18内に配置されたエアロゾル発生装置12の構成要素を図示する。しかしながら、チャンバー１８を画定するハウジング１６の部分は、不透明材料を含んでもよいことが理解されよう。チャンバー18は、開端部20（これを通してエアロゾル発生物品14がチャンバー18の中に挿入される）と、開端部20の反対側の閉端部22とを備える。

エアロゾル発生装置12はまた、チャンバー18の閉端部22に配置された誘導組立品23を備え、誘導組立品23はサセプタ素子24およびインダクタコイル26を備える。図3でより明瞭に示す通り、インダクタコイル26はフラットスパイラルインダクタコイルである。図4に示す通りに、サセプタ素子24は、フラットスパイラルインダクタコイル26の上にある平面部分27と、平面部分27から延びる細長い部分29とを備える。

エアロゾル発生装置12はまた、フラットスパイラルインダクタコイル26に接続されたコントローラー30および電源32を備える。コントローラー30は、電源32からフラットスパイラルインダクタコイル26に交互電流を提供して交番磁界を発生するように構成されていて、これはサセプタ素子24の平面部分27を誘導加熱する。サセプタ素子24の細長い部分29の主要な加熱機構は、平面部分27からの伝導性熱伝達である。

エアロゾル発生物品14は、たばこプラグの形態のエアロゾル形成基体34と、中空のアセテート管36と、高分子フィルター38と、マウスピース40と、外側ラッパー42とを備える。使用中に、エアロゾル発生物品14の一部分はチャンバー18の中に挿入されていて、サセプタ素子24の細長い部分29はエアロゾル形成基体34の中に挿入されている。コントローラー30は、フラットスパイラルインダクタコイル26に交流電流を提供してサセプタ24を誘導加熱し、これがエアロゾル形成基体34を加熱してエアロゾルを発生させる。エアロゾル発生装置12は、ハウジング16を通って延びる、かつエアロゾル発生装置12の外部と閉鎖端22に隣接したチャンバー18との間に流体連通を提供する空気吸込み口44を備える。使用中に、ユーザーはエアロゾル発生物品14のマウスピース40を吸い、空気吸込み口44を介してチャンバー18の中に気流を引き出す。次いで気流はエアロゾル形成基体34の中に流れ、この時点でエアロゾルは気流に同伴される。次いで気流およびエアロゾルは、ユーザーへの送達のために中空のアセテート管36、高分子フィルター38、およびマウスピース40を通って流れる。

図5～図13は、図1および図2を参照しながら説明したエアロゾル発生装置12で使用されうる代替的な構成を有する幾つかの誘導組立品を示す。図5～図13に示す誘導組立品のいずれかを備えるエアロゾル発生装置の使用および動作は、図1および図2のエアロゾル発生装置12を参照して説明したものと実質的に同一である。代替的な誘導組立品の以下の説明において、同様の部品を指定するために同様の参照番号が使用される。

図5は、図4に示す誘導組立品23と実質的に同一であり、同一のサセプタ素子24およびフラットスパイラルインダクタコイル26を備える誘導組立品123を示す。誘導組立品123は追加的に、サセプタ素子24の細長い部分29の周りに延びるらせんインダクタコイル131を備える。エアロゾル発生物品14がチャンバー18の中に挿入されている時に、エアロゾル発生物品14がらせんインダクタコイル131内に受容されているように、らせんインダクタコイル131はエアロゾル発生装置12に組み入れられた時に、チャンバー18の周りに配置されている。使用中に、コントローラー30は、フラットスパイラルインダクタコイル26およびらせんインダクタコイル131に交流電流を提供し、それぞれサセプタ素子24の平面部分27および細長い部分29を誘導加熱する。

図6は、図4に示す誘導組立品23と実質的に同一であり、同一のサセプタ素子24およびフラットスパイラルインダクタコイル26を備える誘導組立品223を示す。フラットスパイラルインダクタコイル26は第一のフラットスパイラルインダクタコイル26であり、誘導組立品223は追加的に第二のフラットスパイラルインダクタコイル233を備える。第一および第二のフラットスパイラルインダクタコイル26、233は、サセプタ素子24の平面部分27が第一のフラットスパイラルインダクタコイル26と第二のフラットスパイラルインダクタコイル233との間に位置付けられるように配設されている。使用中に、コントローラー30は、第一および第二のフラットスパイラルインダクタコイル26、233に交流電流を提供し、サセプタ素子24の平面部分27を誘導加熱する。二つのインダクタコイルを提供することは、図4に示す誘導組立品23と比較して、平面部分27の誘導加熱を増大する。

図7は、図5および図6に示す誘導組立品123、223の組み合わせである誘導組立品323を示す。すなわち、誘導組立品323は、第一および第二のフラットスパイラルインダクタコイル26、233と、らせんインダクタコイル131とを備える。

図8は、サセプタ素子424が平面部分427のみを備える誘導組立品423を示す。平面部分427は、平面部分427を通って延びる複数の気流開口部435を備える。使用中に、空気吸込み口44からの気流は、複数の気流開口部435を通って流れ、エアロゾル発生物品14のエアロゾル形成基体34に入る前に気流を予熱する。

図9は、図8に示した誘導組立品423と実質的に同一であり、同一のサセプタ素子424およびフラットスパイラルインダクタコイル26を備える誘導組立品523を示す。フラットスパイラルインダクタコイル26は第一のフラットスパイラルインダクタコイル26であり、誘導組立品523は追加的に第二のフラットスパイラルインダクタコイル233を備える。第一および第二のフラットスパイラルインダクタコイル26、233は、サセプタ素子424の平面部分427が第一のフラットスパイラルインダクタコイル26と第二のフラットスパイラルインダクタコイル233との間に位置付けられるように配設されている。図6を参照して説明した通り、二つのフラットスパイラルインダクタコイルを提供することは、サセプタ素子424の平面部分427の誘導加熱を増大する。

図10は、図9に示す誘導組立品523と類似する誘導組立品623を示す。平面部分427は第一の平面部分427であり、サセプタ素子624は第一の平面部分427と同一の第二の平面部分627をさらに備える。第二のフラットインダクタコイル233は、第一の平面部分427と第二の平面部分627との間に位置付けられている。誘導組立品623はまた、第二の平面部分627の上にある第三のフラットスパイラルインダクタコイル633を備える。第二の平面部分627および第三のフラットスパイラルインダクタコイル633の追加は、使用中のエアロゾル形成基体34の加熱を増大する。

図11は、図8に示す誘導組立品423と類似していて、フラットスパイラルインダクタコイル26と、平面部分727のみを備えるサセプタ素子724とを備える誘導組立品723を示す。平面部分727は中央ハブ737、および中央ハブ737から半径方向外側に延びる複数のフィン739を備える。隣接したフィン739間の空間は、平面部分727を通って延びる複数の気流開口部735を形成する。使用中に、空気吸込み口44からの気流は、複数の気流開口部735を通って流れ、エアロゾル発生物品14のエアロゾル形成基体34に入る前に気流を予熱する。

図12は、図11に示す誘導組立品723と実質的に同一であり、同一のサセプタ素子724およびフラットスパイラルインダクタコイル26を備える誘導組立品823を示す。フラットスパイラルインダクタコイル26は第一のフラットスパイラルインダクタコイル26であり、誘導組立品823は追加的に第二のフラットスパイラルインダクタコイル833を備える。第一および第二のフラットスパイラルインダクタコイル26、833は、サセプタ素子724の平面部分727が第一のフラットスパイラルインダクタコイル26と第二のフラットスパイラルインダクタコイル833との間に位置付けられるように配設されている。図6を参照して説明した通り、二つのフラットスパイラルインダクタコイルを提供することは、サセプタ素子724の平面部分727の誘導加熱を増大する。

図13は、図5に示す誘導組立品123と実質的に同じ誘導組立品923を示す。誘導組立品923のサセプタ素子924は追加的に、平面部分27から延び、らせんインダクタコイル131内に配置されたスリーブ部分941を備える。使用中に、コントローラー30は、フラットスパイラルインダクタコイル26に交流電流を提供して平面部分27を誘導加熱し、らせんインダクタコイル131に交流電流を提供して細長い部分29およびスリーブ部分941を誘導加熱する。

Claims (15)

1. チャンバーへのエアロゾル発生物品の挿入のための開端部および前記開端部の反対側にある閉端部を有する前記チャンバーを画定するハウジングと、
   前記チャンバーの前記閉端部に配置されたフラットスパイラルインダクタコイルと、
   前記閉端部で前記チャンバー内に位置付けられたサセプタ素子と、
   使用時に前記フラットスパイラルインダクタコイルが交番磁界を発生して前記サセプタ素子を誘導加熱し、これによって前記チャンバー内に受容されたエアロゾル発生物品の少なくとも一部分を加熱するように、前記フラットスパイラルインダクタコイルに接続された、かつ前記フラットスパイラルインダクタコイルに交流電流を提供するように構成された電源およびコントローラーとを備える、エアロゾル発生装置。
2. 前記ハウジングが、前記チャンバーの前記閉端部と前記開端部との間に延びる長軸方向軸を画定し、前記フラットスパイラルインダクタコイルが、前記長軸方向軸と直交する平面内にある、請求項1に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記ハウジングが、前記チャンバーの前記閉端部を形成するチャンバー端壁を画定し、前記フラットスパイラルインダクタコイルが前記チャンバー端壁上に配置されている、請求項1～2のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記チャンバー端壁が、前記チャンバーの前記閉端部を画定する第一の表面および前記チャンバー端壁の第一の表面とは反対側によって画定される第二の表面を備え、前記フラットスパイラルインダクタコイルが前記チャンバー内の前記チャンバー端壁の前記第一の表面上に配置されている、請求項3に記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記チャンバー端壁が、前記チャンバーの前記閉端部を画定する第一の表面および前記チャンバー端壁の第一の表面とは反対側によって画定される第二の表面を備え、前記フラットスパイラルインダクタコイルが前記チャンバー端壁の前記第二の表面上に配置されている、請求項3に記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記ハウジングが、前記電源と、前記コントローラーと、前記フラットスパイラルインダクタコイルとが中に位置付けられているくぼみを画定し、前記チャンバー端壁の前記第二の表面が前記くぼみの第一の端を画定する、請求項5に記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記サセプタ素子が、前記閉端部で前記チャンバー内に配置された平面部分を備え、前記平面部分が前記フラットスパイラルインダクタコイルと平行な平面内で延びる、請求項1～6のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
8. 前記サセプタ素子が、前記平面部分の第一の側と前記平面部分の第二の側との間の前記平面部分を通って延びる少なくとも一つの気流開口部を備える、請求項7に記載のエアロゾル発生装置。
9. 前記平面部分が、中央ハブおよび前記中央ハブから半径方向外側に延びる複数のフィンを備える、請求項7または8に記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記サセプタ素子が、前記平面部分から前記チャンバーの中に延びる少なくとも一つの細長い部分を備える、請求項7、8または9に記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記サセプタ素子が、前記平面部分の周辺部から延びるスリーブ部分を備え、前記スリーブ部分内にエアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受容するために、前記スリーブ部分が前記チャンバーの少なくとも一部分の周りに配置されている、請求項7～10のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
12. 前記フラットスパイラルインダクタコイルが第一のフラットスパイラルインダクタコイルであり、前記エアロゾル発生装置が第二のフラットスパイラルインダクタコイルをさらに備え、前記第一のフラットスパイラルインダクタコイルと、前記第二のフラットスパイラルインダクタコイルと、前記サセプタ素子の前記平面部分とが相互に平行であり、前記平面部分が前記第一のフラットスパイラルインダクタコイルと前記第二のフラットスパイラルインダクタコイルとの間に位置付けられている、請求項7～11のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
13. 前記平面部分が第一の平面部分であり、前記サセプタ素子が、前記第一の平面部分とは別個の第二の平面部分をさらに備え、前記第二の平面部分が前記第二のフラットスパイラルインダクタコイルと平行な平面内で延び、前記第二のフラットスパイラルインダクタコイルが前記第一の平面部分と前記第二の平面部分の間に位置付けられている、請求項12に記載のエアロゾル発生装置。
14. 前記チャンバーの少なくとも一部分の周りに配置された追加的なインダクタコイルをさらに備え、前記電源および前記コントローラーが前記追加的なインダクタコイルに接続されている、および前記追加的なインダクタコイルに交流電流を提供するように構成されている、請求項1～13のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
15. 請求項1～14のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置と、エアロゾル形成基体を有し、かつ前記エアロゾル発生装置で使用するために構成されたエアロゾル発生物品とを備える、エアロゾル発生システム。

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