JP7494111B2 - エアロゾル供給システム - Google Patents

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Description

本開示は、ニコチン送達システム（例えば、電子タバコ等）等のエアロゾル供給システムに関する。
電子タバコ（ｅシガレット）等の電子エアロゾル供給システムは、典型的にはニコチンを含む配合物を含む原料液体のリザーバ等のエアロゾル前駆材料、又はタバコベースの製品等の固体材料を一般的に含み、使用者が吸引するためにそれらから、例えば、加熱気化によってエアロゾルが生成される。したがって、エアロゾル供給システムは、典型的には、空気入口から電子エアロゾル供給システムを通ってエアロゾル出口まで延在する流路に蒸気／エアロゾルを生成するために、エアロゾル前駆材料の一部分を気化するように配置されたヒータを備える。使用者がエアロゾル出口で吸引し、電力が気化器に供給されると、空気は、空気入口を通って、空気が気化した前駆材料と混合して凝縮エアロゾルを形成する通路に沿い、続いて、凝縮エアロゾルを搬送しながらエアロゾル出口への流路に沿って引き込まれ、そこから使用者は吸引することができる。
特定の実施形態の第１の態様によれば、エアロゾル供給システム用の消耗部品が提供される。本消耗部品は、第１の端壁と第２の端壁との間に延在して内部チャンバを画定する外壁を備える外側ハウジングと、加熱すると使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための、ハウジングによって内部チャンバ内に保持された固体エアロゾル形成材料の複数の要素であり、使用時に、空気が第１の端壁を通って内部チャンバに流入し、内部チャンバから第２の端壁を通って流出することを可能にする開口を第１の端壁及び第２の端壁が備える、固体エアロゾル形成材料の複数の要素と、内部チャンバ内に配置され、使用者が吸引するための蒸気を生成するために使用時に固体エアロゾル形成材料の要素を加熱するように構成されたヒータとを具備する。
特定の実施形態の別の態様によれば、消耗部品を使用して蒸気を生成するためのエアロゾル供給システムが提供される。ここで、消耗部品は、第１の端壁と第２の端壁との間に延在して内部チャンバを画定する外壁を備える外側ハウジングと、加熱すると使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための、ハウジングによって内部チャンバ内に保持された固体エアロゾル形成材料の複数の要素であり、使用時に、空気が第１の端壁を通って内部チャンバに流入し、内部チャンバから第２の端壁を通って流出することを可能にする開口を第１の端壁及び第２の端壁が備える、固体エアロゾル形成材料の複数の要素と、内部チャンバ内に配置され、使用者が吸引するための蒸気を生成するために使用時に固体エアロゾル形成材料の要素を加熱するように構成されたヒータとを具備する。ここで、エアロゾル供給システムは、消耗部品と、使用するために消耗部品を取外し可能に受け入れるための消耗部品受入れ区域と、使用者が吸引するために固体エアロゾル形成材料から蒸気を生成するために消耗部品内のヒータに選択的に電力を供給するための電源とを備える。
特定の実施形態の別の態様によれば、エアロゾル供給システム用の消耗部品手段が提供される。本手段は、第１の端壁手段と第２の端壁手段との間に延在して内部チャンバを画定する外壁手段を備える外側ハウジング手段と、加熱すると使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための、ハウジング手段によって内部チャンバ内に保持された固体エアロゾル形成手段の複数の要素であり、使用時に、空気が第１の端壁手段を通って内部チャンバに流入し、内部チャンバから第２の端壁手段を通って流出することを可能にする開口手段を第１の端壁手段及び第２の端壁手段が備える、固体エアロゾル形成手段の複数の要素と、内部チャンバ内に配置され、使用者が吸引するための蒸気を生成するために使用時に固体エアロゾル形成手段の要素を加熱するように構成されたヒータとを具備する。
本発明の第１及び他の態様に関して上で説明した本発明の特徴及び態様は、本発明の他の態様による本発明の実施形態に等しく適用可能であり、上記の特定の組合せに限らずそれらと適宜組み合わされてもよいことは理解されよう。
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を単なる例として説明する。
本開示の特定の実施形態によるデバイス部分及び消耗部品を備えるエアロゾル供給システムの概略図である。 本開示の特定の他の実施形態によるデバイス部分及び消耗部品を備えるエアロゾル供給システムの概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の端壁の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品のヒータの概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品のヒータの概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品のヒータの概略図である。 本開示の特定の実施形態によるデバイス部分の受入れ区域／領域部分及び消耗部品の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の概略図である。 本開示の特定の実施形態による消耗部品の概略図である。
本書では、特定の例及び実施形態の態様及び特徴を論じ説明する。しかし、特定の例及び実施形態のいくつかの態様及び特徴は、従来から具現化されている場合もあり、簡潔化のために、それらを詳細に論じることも説明することもしない。したがって、詳細に説明せずに本書で論じた装置及び方法の態様及び特徴は、そのような態様及び特徴を具現化するための任意の従来の技術によって具現化できることは理解されよう。
本開示は、ｅシガレット等、エアロゾル供給システムと称されることもある蒸気供給システムに関する。以下の説明を通じて、「ｅシガレット」又は「電子タバコ」という用語を使用することがあるが、この用語は蒸気（エアロゾル）供給システム及び電子蒸気（エアロゾル）供給システムと互換的に使用することができることを理解されよう。さらに、当該技術分野では一般的であるように、「蒸気」及び「エアロゾル」という用語、並びに「気化」及び「エアロゾル化」等の関連の用語もまた、互換的に使用することができる。
本開示の特定の実施形態によるエアロゾル供給システムは、再使用可能部分と、システムの消耗部品とも称される交換可能なカートリッジ部分との両方を含むモジュール式集合体を備えることができる。液体エアロゾル前駆材料を使用するモジュラーシステムでは、再使用可能なデバイス部分は、典型的には、電源及び制御回路を備える。消耗部品（すなわち、交換可能／使い捨て部分）は、典型的には、蒸気前駆材料及び気化器（例えば、しばしば、ウィックに巻き付けられた加熱コイル）を備えることができる。固体エアロゾル前駆材料を使用するモジュラーシステムでは、再使用可能なデバイス部分は、典型的には、電源、制御回路、及び気化器（例えば、加熱炉）を備えることができ、消耗部品は、典型的には、蒸気前駆材料を備える。
図１は、本開示の特定の実施形態による例示的なｅシガレット１の断面図である。ｅシガレット１は２つの主要部品、すなわち、再使用可能（デバイス）部分２と消耗部品４とを備える。消耗部品は、交換可能／使い捨てカートリッジ部分とも称することができる。図１では、再使用可能部分２と消耗部品４は別々に示されているが、通常の使用では、消耗部品４は、再使用可能部分２の消耗部品受入れ領域５２に配置される。消耗部品受入れ領域５２は、事実上、使用するための消耗部品を受け入れるような寸法の開口／容器である。消耗部品は、摩擦嵌め、或いは解除可能なラッチ又はクリップ等の他の手段によって、消耗部品受入れ領域に保持することができ、その結果、再使用可能部分から取り出すことができ、消耗部品を使い切ったとき、又は、使用者が異なる消耗部品に換えたいとき、例えば、香料を換えたいとき、別のものと交換することができる。使用時に消耗部品が再生可能部分に保持される特定の態様は、本書で説明する原理にとって基本的には重要ではない。
この例の再使用可能部分２は、電子タバコの動作電力を供給するバッテリー２６、電子タバコの動作を制御及び監視する制御回路１８、使用者入力ボタン１４、並びに視覚ディスプレイ２４を備える。
外側ハウジング１２は、例えば、プラスチック材料又は金属材料から形成することができ、この例では、約１．５ｃｍの直径の概ね円形の断面、及び約１２ｃｍの長さを有する。しかしながら、本開示の様々な実施形態による電子タバコの全体形状及び大きさは、本書で説明する原理にとって基本的には重要ではないことは理解されよう。例えば、いくつかの実施態様では、電子タバコは、例えば、より大きなバッテリーを収容して充電間での使用をより長くするためにかなりより大きくしてもよい。
外側ハウジング１２は、電子タバコ１の一端に消耗部品受入れ領域５２の開口５０を画定することができ、使用するために、それを通して消耗部品４を消耗部品受入れ領域に挿入することができる。この例では、受入れ領域５２は、直径が約１ｃｍ、長さが約４ｃｍである（すなわち、外側ハウジングは、約２．５ｍｍの厚さの壁を消耗部品受入れ領域の周りに画定する）。電子タバコ１の端部の開口５０は、吸い口開口と称することができ、使用時に電子タバコ１によって生成されたエアロゾルはこの吸い口開口５０を通って使用者によって吸引される。いくつかの例では、電子タバコ１は、電子タバコの吸い口開口端部に嵌められ、使用者の唇の間に快適に配置されるように先細の輪郭の追加の吸い口キャップをさらに備えてもよい。
外側ハウジング１２は、再使用可能部分２を通る空気通路３０に接続された空気入口２８を有する。空気通路３０は、消耗部品受入れ領域の空気入口２９において消耗部品受入れ領域に開口している。したがって、使用者が吸い口開口５０（又は、これに取り付けられた吸い口）で吸引すると、空気は、空気入口２８を通って入り、再使用可能部分の空気通路３０に沿い、消耗部品受入れ領域の入口２９を通り、消耗部品受入れ領域５２内に引き込まれる。空気は引き続き、消耗部品受入れ領域５２を通って（より詳細には、使用時に消耗部品受入れ領域５２に配置された消耗部品を通って）、吸い口開口５０を通って出て使用者によって吸引される。消耗部品受入れ領域の空気入口２９の周りの消耗部品受入れ領域の表面は（例えば、成形された突出部の形態の）スペーサ３１を含んで、消耗部品が消耗部品受入れ領域５２内に配置されているときに、受入れ領域の空気入口２９から確実にずれたままになって、受入れ領域の空気入口２９を塞ぐのを避ける。他の構成ではこのようなスペーサ３１を含まないが、消耗部品受入れ領域の空気入口２９を塞ぐことを避けるために他の手段を含むことができる。例えば、消耗部品が消耗部品受入れ領域内に配置されているときに、消耗部品の空気入口が消耗部品受入れ領域の空気入口と位置が合うように配置されてもよい。
この例のバッテリー２６は再充電可能であり、従来のタイプのもの、例えば、比較的短い期間に比較的多くの電流を供給する必要がある電子タバコ及び他の用途に通常使用される種類のものでもよい。バッテリー２６は、再使用可能部分のハウジング１２にある充電コネクタ、例えば、ＵＳＢコネクタを通じて再充電されてもよい。
この例の使用者入力ボタン１４は、例えば、使用者によって押されて電気接触を確立することができるばね取付部品を備えた従来の機械式ボタンである。しかしながら、ボタンを具現化する特定の態様は重要ではない。例えば、他の実施態様では、（１つ又は複数の）機械式ボタンの他の形態、又は（例えば、静電容量又は光感知技術に基づいた）（１つ又は複数の）タッチ感知ボタンを使用してもよい。
ディスプレイ２４は、電子タバコに関連する様々な特性、例えば、現在の電力設定情報、残存バッテリー電力等を使用者に対して視覚的に表示するために設けられる。ディスプレイは様々な方法で具現化することができる。この例では、ディスプレイ２４は、従来の技術によって所望の情報を表示するように駆動することができる従来のピクセル化されたＬＣＤスクリーンを備える。他の実施態様では、ディスプレイは、例えば、特定の色及び／又は点滅シーケンスによって所望の情報を表示するように配列された１つ又は複数の個別的なインジケータ、例えば、ＬＥＤを備えてもよい。概して、ディスプレイを設ける態様、及びディスプレイを使って情報を使用者に表示する態様は本書で説明する原理にとって重要ではない。例えば、いくつかの実施形態では、視覚ディスプレイを含まなくてもよく、例えば、音声信号を使用して電子タバコの動作特性に関する情報を使用者に提供するための他の手段を含んでもよく、又は、電子タバコの動作特性に関する情報を使用者に提供するためのいかなる手段も含まなくともよい。
制御回路１８は、本書でさらに説明するように、本開示の実施形態による機能を提供するために、及び、このようなデバイスを制御するための確立された技術に合わせて電子タバコの従来の動作機能を提供するために、電子タバコの動作を制御するように適切に構成／プログラムされる。制御回路（プロセッサ回路）１８は、電子タバコの動作の様々な態様に関連した様々なサブユニット／回路要素を論理的に備えるように考慮することができる。この例では、制御回路１８は、本書でさらに論じるように、（例えば、入力ボタン１４、又は吸引検出器等の他の手段を使用して）使用者の入力に応答して蒸気を生成するための消耗部品への電力供給を制御するための電力供給制御回路２２、（例えば、入力ボタン１４、又は接続されたコンピュータ等の他の手段を使用して）使用者の入力に応答して構成設定（例えば、使用者によって定められる電力設定）を確立するための使用者プログラミング回路２０、並びに、本書で説明する原理による機能と、表示駆動回路及び使用者入力検出回路等、電子タバコの従来の動作態様とに関連した他の機能ユニット／回路を備える。制御回路１８の機能は、例えば、所望の機能を与えるように構成された、１つ又は複数の適切にプログラムされた（１つ又は複数の）プログラム可能なコンピュータ、並びに／或いは、１つ又は複数の適切に構成された特定用途向け（１つ又は複数の）集積回路／回路／（１つ又は複数の）チップ／（１つ又は複数の）チップセットを使用して、様々な異なる方法で与えることができることは理解されよう。
図１に示す例示的な実施態様では、電力は、電磁誘導を用いて蒸気を生成するために消耗部品に供給される。したがって、電力供給制御回路２２は、消耗部品受入れ領域５２を取り囲む誘導加熱コイル２３を駆動するように構成される。
次に、図１に示す消耗部品４を参照すると、これは、第１の端壁６４と第２の端壁６４との間に延在して内部チャンバ６６を画定する外壁６２を備える外側ハウジング６０を備える。消耗部品４は、再使用可能部分１の受入れ領域５２に摩擦嵌めで受け入れることができるような寸法である。したがって、この例では、消耗部品４は、約１ｃｍの直径（受入れ領域の１ｃｍの直径に対応）及び約４ｃｍの長さの概ね円筒形である。いくつかの例では、消耗部品を受入れ領域から取り出しやすくするために消耗部品の端部が消耗部品受入れ領域から突出するように、消耗部品は受入れ領域よりもわずかに長くてもよい。他の例では、消耗部品は、取り出すために振らなくてもよいほどの十分緩い摩擦嵌めで受入れ領域に入っていてもよい。さらに他の例では、受入れ領域から消耗部品を取り出しやすくするために様々な構成があり得る。例えば、場合によっては、消耗部品を機械的に排出できるように、受入れ領域５２に配置されると消耗部品と係合するスライダ又はプランジャベースの排出機構を設けてもよい。概して、消耗部品が受入れ領域に挿入され、受入れ領域から取り出される特定の態様は、本書で説明する原理にとって基本的には重要ではない。
外側ハウジング６０の外壁６２及び／又は端壁６４は、紙材料、厚紙材料、タバコ材料（例えば、圧縮タバコ繊維等の圧縮タバコ産業の副産物、タバコ葉柄、又はタバコ粒子）、セラミック材料、金属材料、炭素材料、及びプラスチック材料のうちのいずれか１つ、或いはこれらの組合せから少なくとも部分的に形成されてもよい。図１の例では、外壁６２は紙を巻いて形成され、端壁６４はセラミック材料から形成されると想定されている。外壁６２は円筒を画定し、端壁６４は、外壁６２によって画定された円筒のそれぞれの端部に挿入される摩擦嵌めプラグを備える。端壁は、例えば、外壁６２の直径に一致する直径を有し、約３ｍｍ～５ｍｍ程度の厚さを有してもよい。端壁６４は、空気が内部チャンバ６６を出入りすることができる開口６８をさらに備える。
消耗部品４の内部チャンバ６６には、加熱すると使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための固体エアロゾル形成材料の複数の細片６３（例えば、細粒）が入っている。この例では、固体エアロゾル形成材料の細片／要素は、液体エアロゾル前駆材料、例えば、電子タバコでの蒸気生成に従来使用されてきた種類の液体、例えば、グリセロールベースの液体（ポリプロピレングリコール（ＰＧ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、トリアセチン、及び／又は他の保湿剤）を保持し、ニコチン及び／又は香味料等の添加剤を含む吸収性固体基材、例えば、炭酸カルシウム又は炭素を含む。いくつかの例では、固体エアロゾル形成材料の細片は、タバコ、例えば、刻みタバコ／カットタバコを含んでもよく、その中に液体エアロゾル前駆材料を吸収させてもよいし、させなくてもよい。固体エアロゾル形成材料の細片は、例えば、少なくとも１ｍｍの平均特性寸法、及び５ｍｍ、４ｍｍ、又は３ｍｍより小さい平均特性寸法を有してもよい。平均特性寸法は、例えば、各細片の最小寸法又は平均寸法であってもよい。固体エアロゾル形成材料の細片は、細片の間に隙間を残して、使用時に消耗部品を通って空気が引き込まれるように消耗部品の内部チャンバ内にゆったりと詰められてもよい。エアロゾル形成材料の細片は、様々な形状を有することができ、例えば、不揃いな形状（例えば、より大きな材料の塊を圧砕／摩砕することによって、又はタバコ葉を切断することによって形成される）でもよいし、例えば、適切な材料を押し出すことによって形成された一定の形状でもよい。固体エアロゾル形成材料の細片は、外壁６２及び端壁６４によって内部チャンバ内に保持される。その際、内部チャンバ６６を空気が出入りする端壁６４の開口６８は、固体エアロゾル形成材料の細片が内部チャンバ６６からこぼれる可能性を少なくするように選ばれた大きさを有することができる。例えば、端壁６４の開口６８は、固体エアロゾル形成材料の細片の特性平均最小寸法に匹敵する、又はそれより小さい特性幅を有することができる。いくつかの例では、細片が消耗部品内に沈殿することを防ぐ助けとなるように結合剤を使用してもよい。
使用時に使用者が吸引するための蒸気を生成するように、再使用可能部分２から電力が供給されると固体エアロゾル形成材料を加熱するように配置されたヒータ７０もまた、消耗部品４の内部チャンバ６６内に配置される。上記のように、図１の例では、電力は、電磁誘導によって消耗部品に供給される。したがって、消耗部品４内のヒータ７０は、電磁誘導を受けやすい材料、例えば、フェライト鋼又はマルテンサイト鋼を含む。この例では、ヒータ７０は、約２ｍｍの直径の中実のロッドの形態である。この例のヒータ７０は、図１に概略的に示すように、その端部がそれぞれの端壁の凹部に配置されることによってチャンバ６６内に支持される。他の例では、ヒータ７０は異なる態様で取り付けられてもよい。例えば、ヒータは、外壁６２の内面までヒータから延在する１つ又は複数の取付カラーを備えてもよい。さらに他の例では、ヒータは、外側ハウジングには全く取り付けられず、単に、ヒータの周りに詰められた固体蒸気前駆材料の細片によって定位置に保持されてもよい。
電子タバコ１を使用するために、使用者は、消耗部品４を、吸い口開口５０を通して消耗部品受入れ領域５２に挿入する。次いで、吸い口キャップがある場合には、それを電子タバコ１の吸い口開口端部に付け加えてもよい。制御回路１８、特に電力供給制御回路２２は、電子タバコのスイッチが入れられて使用者が入力ボタン１４を押すと、消耗部品受入れ領域５２内の消耗部品４を取り囲んでいる誘導加熱コイル２３に電力を供給するように構成される。したがって、従来の電磁加熱技術により、電磁エネルギーが加熱コイル２３からヒータ７０に伝達される。この例の誘導加熱コイル２３は、ヒータ７０（図１の例では、受入れ領域５２の長さのほとんどにある）を取り囲む受入れ領域の一部分に沿って延在して巻かれた螺旋コイルを含む。したがって、消耗部品４が受入れ領域５２内に受け入れられて、誘導加熱コイル２３が駆動されてヒータ７０に電流を誘導すると、ヒータは加熱される。誘導加熱コイル２３の動作特性、例えば、巻き数、電流、及び動作周波数は、所与の実施態様に適合した特定のヒータ形状を考慮した誘導加熱の原理を十分理解して選択することができる。これに関して、誘導加熱コイルは、例えば、数秒程度の時間で消耗部品内のヒータを約２００°の温度に加熱するように設計することができる。
ヒータからの熱は、固体エアロゾル形成材料に吸収された液体エアロゾル前駆材料の一部分を気化して使用者が吸引するための蒸気を生成するようにチャンバ６６内の固体エアロゾル形成材料に伝達される。蒸気が消耗部品内に生成されると、使用者は吸い口開口５０（又は、吸い口開口に取り付けられた吸い口）で吸引する。したがって、空気は、空気入口２８を通って入り、空気通路３０に沿い、受入れ領域の入口を通って受入れ領域内に引き込まれる。次いで、空気は、受入れ領域５２の底に隣り合う端壁６４の開口６８を通って消耗部品４に入る。次いで、空気は、固体エアロゾル前駆材料の細片の間の隙間を通過することによって消耗部品４の内部チャンバ６６を通過する。空気が内部チャンバ６６を通過すると、空気は、上記のように固体エアロゾル前駆材料を加熱することによって生成された蒸気を集める。蒸気と空気が組み合わさったものは凝縮エアロゾルを形成し、これは、受入れ領域の吸い口開口端部において端壁６４の開口６８を通って引き出され、その後、使用者が吸引する。
したがって、図１に示す電子タバコ１を使用して、電子タバコ用の液体ベースのカートリッジよりも製造が簡単で漏れにくいが、自己内蔵型で、取扱い及び交換が簡単で清潔でもあり、また、固体エアロゾル前駆材料を有する従来の電子タバコよりも素早く蒸気を生成することができる消耗部品を用いて使用者が吸引するための蒸気を生成することができる。
図１に示す例示的な電子タバコは、消耗部品４内のヒータ７０を加熱するために電磁誘導を用いるが、他の実施態様では、加熱のために他の方法を採用することができることは理解されよう。
図２は、本開示の特定の実施形態による例示的なｅシガレット２０１の断面図である。図１に示した電子タバコ１と同様に、図２に示す電子タバコ２０１は２つの主要部品、すなわち、再使用可能部分２０２と消耗部品２０４とを備える。図２に示す電子タバコ２０１は、図１に示した電子タバコ１の変形である。図１に示した電子タバコ１の対応する要素と機能的に類似であり、それらから理解される、図２に示す電子タバコ２０１の要素は、対応する参照符号で識別され、簡略化するために再び論じることはしない。しかしながら、図２に示す電子タバコ２０１は、電力を再使用可能部分から消耗部分に伝達するために電磁誘導を用いるのではなく、直接電気接触させることによって消耗部品に供給される電流を使用するという点で、図１に示した電子タバコ１とは異なる。
したがって、消耗部品２０４は、図１に示した種類の誘導ヒータ７０の代わりに抵抗ヒータ７１を備える。ヒータ７１は、例えば、その全抵抗が１又は２オーム程度で、従来の加熱抵抗材料から形成することができる。ヒータの特定の形態は、所望の抵抗を与えるように選ぶことができる。例えば、使用される材料の抵抗率に応じて、ヒータ７１は、図１に示した消耗部品４内の誘導再加熱ヒータ７０に類似の中実のロッドを備えてもよいし、又は電気絶縁基板の周りに巻かれたワイヤを備えてもよい。ヒータ７１のそれぞれの端部は、端壁６４の一方に取り付けられた一対の電極７６、７８のそれぞれの１つに電気リード線７７、７９によって接続される。消耗部品２０４が電子タバコ２０１の再使用可能部分２０２の受入れ領域５２に配置されると、消耗部品の電極７６、７８は、受入れ領域の対応する電極７２及び７４と位置が合って接触する。
電子タバコ２０１を使用するために、使用者は、消耗部品２０４を、吸い口開口５０を通して消耗部品受入れ領域５２に挿入する。次いで、吸い口キャップがある場合には、それを電子タバコ２０１の吸い口開口端部に付け加えてもよい。制御回路１８、特に電力供給制御回路２２は、電子タバコのスイッチが入れられて使用する準備ができたときに使用者が入力ボタン１４を押すと、受入れ領域の電極７２、７４、及び消耗部品２０４の電極７６、７８を経て電力をヒータ７１に供給するように構成されている。したがって、消耗部品２０４が受入れ領域５２に受け入れられて、電力制御回路によって電力がそれぞれの電極及び接続リード線を経てヒータに供給されると、ヒータが加熱される。供給される電力の動作特性、例えば、電圧、及び適用されるパルス幅／周波数変調方式は、電子タバコにおける抵抗加熱の原理を十分理解して選択することができる。これに関して、電力供給制御回路は、例えば、数秒程度の時間でヒータを約２００°の温度に加熱するようにヒータに電力（電流）を供給するように設計することができる。
ヒータ７１からの熱は、図１に示した電子タバコ１に対して上で論じたのと同じ態様で、固体エアロゾル形成材料に吸収された液体エアロゾル前駆材料の一部分を気化して使用者が吸引するための蒸気を生成するようにチャンバ６６内の固体エアロゾル形成材料に伝達される。
図３は、部分的に分解した状態の、図１に示した電子タバコ１用の消耗部品４の概略斜視図である。この図から、この例では、固体エアロゾル前駆材料の細片６３はかなり一定の形状であることが分かり、それぞれ、約２ｍｍの長さで約１ｍｍの直径の概ね円柱の形態を有している。これらは、例えば、押し出しによって、すなわち、押し出した円柱から長さ方向に切断することによって形成することができる。上記のように、不揃いな細片、又は他の形状、例えば、球状の一定の細片等の他の形態の固体エアロゾル前駆材料が使用されてもよく、さらに、他の例では、カットタバコ／刻みタバコ、又は紙等の他のシート材を含んでもよい。
図４Ａ～図４Ｃはそれぞれ、図１及び図２に示した電子タバコ１、２０１の消耗部品４、２０４に使用される種類の端壁６４の断面図、端面図、及び斜視図である。上記のように、端壁はセラミック材料を含み、従来の技術によって形成することができる。この例の端壁は、端壁６４の中心と縁との間の中間あたりの円の周りに配置された６つの開口６８を備えている。しかしながら、いくつかの例示的な実施態様では、端壁の開口は、ヒータが取り付けられた端壁の位置、すなわち、この例では、端壁の中央部分の周りにより密集させてもよい。これは、ヒータと消耗部品の端壁／外側ハウジングの外側部分との間の熱伝導を減じる助けとなり得る。また、上で論じたように、凹部６７は、ヒータ７０、７１の端部を受け入れるような寸法であることは図４Ａで明らかである。
図４Ｄ～図４Ｇは、本開示の様々な実施形態による、図４Ａ～図４Ｃに示した端壁６４の変形を示す断面図である。図４Ｄの例では、端壁６４には、組立時に外側ハウジング６２に挿入しやすくするように面取り８５が設けられている。図４Ｅの例では、端壁６４には、組立時に外側ハウジング６２に挿入しやすくするように面取り８５と、端壁６４が正しく挿入されたときに外側ハウジング６２の端部に当接するように配置されたフランジ／リップ８７とが設けられている。図４Ｆの例は、ヒータ７０、７１の端部が端壁６４の凹部６７に受け入れられて、ヒータ７０、７１のために物理的に支持することができる態様をより詳細に示している。図４Ｇは、端壁６４が、ヒータ７３を支持するために凹部６７ではなくて、突出ボス部６７を備えている例を示しており、この例では、ヒータ７３は、ヒータ７３を支持するために突出ボス部６９が挿入される管状部分を備えている。当然ながら、図４Ａ～図４Ｇに示した様々な例の様々な態様は、これらの例の他の態様と組み合わされてもよいことは理解されよう。例えば、図４Ｇに示した種類の端壁は、図４Ｅ等に示した種類の面取り８５及び／又はフランジ８７を備えてもよい。
図５Ａ～図５Ｃはそれぞれ、本開示の他の例による、図１及び図２に示した種類の消耗部品に使用するための代替の形態の端壁９４の概略の断面図、端面図、及び斜視図である。図１～図４を参照して上で論じた端壁６４はセラミック材料から形成されているが、図５Ａ～図５Ｃに示す端壁９４は厚紙から形成され、空気が消耗部品に入ることを可能にする開口９８を備える円形面６７、及び、例えば、摩擦嵌めによって、端壁９８を消耗部品の外側ハウジング６２に結合するように配置された側壁部分９６を備える。端壁９８は、図５Ｄの断面図に概略的に示すように、プラグの態様で、例えば、端面を最初に挿入することによって、消耗部品の管状の外壁６２に結合することができ、又は、図５Ｅの断面図に概略的に示すように、キャップの態様で消耗部品の管状の外壁６２に被せることができる。いずれの場合も、端壁は、摩擦嵌め、又は、例えば、接着剤を用いた他の手段によって保持することができる。図５Ａ～図５Ｃに示した種類の端壁を用いた消耗部品内のヒータは、例えば、端壁の開口を通り抜けることによって端壁に取り付けられてもよいし、又は、端壁に取り付けられなくてもよい。図５Ａ～図５Ｅに示した例では、ヒータは端壁に取り付けられず、その代わりに、端壁は、端面９７の中心に向かって開けられた追加の開口９８を有すると想定されている。
図６は、図１に示した消耗部品の変形である消耗部品３０４の概略断面図である。図１に示した消耗部品４の対応する要素と機能的に類似であり、それらから理解される、図６に示す消耗部品３０４の要素は、対応する参照符号で識別され、簡略化するために再び論じることはしない。しかしながら、図６に示す消耗部品３０４は、外側ハウジング６２内に配置された二次壁６００を有して、外側ハウジング６２と二次壁６００との間に空気の隙間を画定するという点で、図１に示した消耗部品４とは異なる。二次壁６００は、外側ハウジング６２と同じ材料から形成されてもよいし、又は異なる材料から形成されてもよい。固体エアロゾル前駆材料の細片６３は、二次壁６００及び端壁６４によって保持される。空気の隙間６０２の存在は、潜在的な懸念事項と考えられる状況である、使用時に外壁６２が望ましくなく高温になることを防ぐ助けとなり得る。
図７は、図１に示した消耗部品の別の変形である消耗部品４０４の概略断面図である。図１に示した消耗部品４の対応する要素と機能的に類似であり、それらから理解される、図７に示す消耗部品４０４の要素は、対応する参照符号で識別され、簡略化するために再び論じることはしない。図７の例のヒータが、中央ロッドの形態のヒータを含むのではなく、電磁誘導加熱を受けやすい金属体／金属粒子７０２が分散されて配置されたものであるという点で、図７に示す消耗部品４０４は、図１に示した消耗部品４とは異なる。使用時、これらの金属体／金属粒子は、図１を参照して上で論じたことに相当する態様で、誘導電磁電流によって加熱される。分散された粒子は、固体エアロゾル前駆材料の細片を含むチャンバ全体をより分散して加熱することができる。
ヒータの他の形態は、他の実施態様で用いられてもよい。
例えば、図８Ａは、概ね平面形態であるが、取付けのための円柱状の端点を有するヒータ８０１の概略斜視図である。いくつかの点で、これは、図１及び図２を参照して上で論じた種類のロッドの平板化形態に相当すると考えられる。
図８Ｂは、図１及び図２を参照して上で論じたヒータ７０、７１に類似のロッドの形態を有するヒータ８１１の概略斜視図であるが、ヒータ８１１は、ヒータ８１１に取り付けられ、ヒータ８１１を端壁に取り付けることなく支持するように、消耗部品の外側ハウジングの内壁まで外向きに延在した羽根８１２をさらに備える。
図８Ｃは、概ね管の形態を有するヒータ８２１の概略斜視図である。このようなヒータは、例えば、図４Ｇに示した態様で端壁に取り付けることができる。
図８Ａ～図８Ｃに示したヒータは、図１及び図２に示したヒータ７０、７１に対して上で論じたものに類似の材料から、すなわち、エネルギー伝達の態様にしたがって磁気誘導／抵抗加熱を受けやすい材料から形成することができることは理解されよう。
図９は、本開示の特定の実施形態による例示的なｅシガレット５０１の一部分の断面図である。図１に示した電子タバコ１と同様に、図２に示す電子タバコ５０２は２つの主要部品、すなわち、再使用可能部分５０２と消耗部品５０４とを備える。図９では、受入れ領域の近くの再使用可能部分５０２の一部分のみが、使用するために定位置（すなわち、受入れ領域）にある消耗部品５０４とともに示されている。図９に示す電子タバコ５０１は、図１に示した電子タバコ１の変形である。図１に示した電子タバコ１の対応する要素と機能的に類似であり、それらから理解される、図９に示す電子タバコ５０１の要素は、対応する参照符号で識別され、簡略化するために再び論じることはしない。しかしながら、図９に示す電子タバコ５０１は、消耗部品５０４の内部チャンバが中央壁５６４によって２つの区域（領域）に分割されているという点で、図１に示した電子タバコ１とは異なる。内部チャンバの各区域には、図１を参照して上で論じたもの等の固体エアロゾル前駆材料の細片／要素及びそれぞれのヒータ５０７、５０８が入っている。中央壁５６４は、例えば、端壁６４と同じ方法で形成されてもよい。中央壁５６４は、吸引時に空気が中央壁を通って流れることを可能にするように開口５６８を含む。再使用可能部分５０２は、第１の誘導加熱コイル５２３及び第２の誘導加熱コイル５２４を備え、これらは、独立して駆動されて電流を誘導し、したがって、それぞれのヒータ５０７、５０８を加熱する。したがって、図９に示す電子タバコ５０１は、例えば、異なるエアロゾル前駆材料を入れることができ、異なる特性、例えば、異なる香料及び／又はニコチンの異なる相対量で蒸気を生成するように独立して加熱することができる２つの別個のチャンバを有するという点で、図１に示したものとは異なる。他の例示的な実施態様では、消耗部品に２つより多くの個別のチャンバがあってもよいことは理解されよう。さらに、いくつかの実施態様では、異なるチャンバに同じエアロゾル前駆材料を入れて、それぞれの使用行為ごとに消耗部品の「新鮮な」部分でデバイスの異なる使用を始めるように異なるチャンバを設けてもよい。いくつかの実施態様では、エアロゾル形成材料の異なる領域を分割する壁がなくてもよく、その代わりに、単一のヒータが多数の仮想的な領域を通って消耗部品の長さにわたって延在してもよく、その領域では、ヒータの長さに沿って異なる位置で選択的に作動させることができる、適切に配置された誘導コイルによってヒータを局所的に加熱することができる（例えば、図９に概略的に示すように）ことは理解されよう。
図１０は、本開示の特定の他の実施形態による、電子タバコに使用するための消耗部品６０４の概略断面図である。この消耗部品は、例えば、図１に示した電子タバコの再使用可能部品とともに使用することができる。図１０に示す消耗部品６０４は、上で論じた他の消耗部品と多くの点で類似であり、これらから理解され、また、本書で論じた他の消耗部品の対応する要素と機能的に類似であり、それらから理解される、図１０に示す消耗部品６０４の要素は、対応する参照符号で識別され、簡略化するために再び論じることはしない。図１０に示す消耗部品６０４は、端壁６４に直接には取り付けられていないが、その代わりに、セラミックチューブ６７１、６７２等の断熱要素を介して取り付けられたより短いヒータ６７０を有するという点で、図１に示した消耗部品４とは異なる。この例示的な構成では、断熱要素は、それぞれの端壁から突出した柱６７７に取り付けられている。この構成は、懸念事項である、実施態様における端壁６４への熱伝達の量を減じる助けとなり得る。
図１１は、本開示の特定の他の実施形態による、電子タバコに使用するための消耗部品７０４の概略断面図である。この消耗部品は、例えば、図１に示した電子タバコの再使用可能部品とともに使用することができる。図１１に示す消耗部品７０４は、上で論じた他の消耗部品と多くの点で類似であり、これらから理解され、また、本書で論じた他の消耗部品の対応する要素と機能的に類似であり、それらから理解される、図１１に示す消耗部品７０４の要素は、対応する参照符号で識別され、簡略化するために再び論じることはしない。図１１に示す消耗部品７０４は、端壁６４の一方に一端のみで取り付けられたより短いヒータ７７０を有するという点で、図１に示した消耗部品４とは異なる。この構成は、例えば、電子タバコから突出する端部が、もしヒータと接触していれば通常の使用時に特に高温になると予想され、懸念事項になると考えられる実施態様において、他の端壁への熱伝達の量を減じる助けとなり得る。
このように、一連の電子タバコの異なる構成を説明した。しかしながら、他の実施態様において、上記の例に対して施すことができる多くの修正及び変形があることは理解されよう。例えば、上記の例では、電子タバコは、消耗部品内のヒータに供給される電力の手動起動用のボタンを備えていたが、他の例示的な実施態様は、例えば、電子タバコを通る空気通路に結合され、使用者の吸引に反応して自動的にヒータに電力を供給するように構成された圧力センサの形態のパフ検出器を含んでもよい。
他の例では、本書で説明する原理による電子タバコは、ヒータの温度を監視するための温度センサをさらに備えてもよい。これを使って、例えば、使用時にヒータの温度を調整することができる。温度センサは、例えば、消耗部品自体に取り付けられてもよく、例えば、再使用可能部品に適切に接続されたサーミスタでもよく、又は、センサは、消耗部品から離れていてもよい。例えば、温度センサは、消耗部品からの熱を検出するように配置された赤外線センサであってもよい。
いくつかの例では、上で論じた要素の機能のいくつかは、単一の要素によって与えられてもよい。例えば、１つの構成では、消耗部品は、固体エアロゾル形成材料の細片を保持するとともに（誘導又は抵抗）ヒータとして働く金属製の外側ハウジングを備えてもよい。
いくつかの例示的な実施態様では、消耗部品は、エアロゾル供給システム／電子タバコ用の蒸気前駆／形成材料源だけを備えてもよい。すなわち、場合によっては、この消耗部品は、液剤を加熱するための気化器も備える電子タバコにおいて、例えば、香料調整剤として使用するための追加のインサートには事実上対応しないが、電子タバコ用の蒸気の主要な供給源である。
このように、エアロゾル供給システム用の消耗部品を説明してきた。本消耗部品は、第１の端壁と第２の端壁との間に延在して内部チャンバを画定する外壁を備える外側ハウジングと、加熱すると使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための、ハウジングによって内部チャンバ内に保持された固体エアロゾル形成材料の複数の要素であり、使用時に、空気が第１の端壁を通って内部チャンバに流入し、内部チャンバから第２の端壁を通って流出することを可能にする開口を第１の端壁及び第２の端壁が備える、固体エアロゾル形成材料の複数の要素と、内部チャンバ内に配置され、使用者が吸引するための蒸気を生成するために使用時に固体エアロゾル形成材料の要素を加熱するように構成されたヒータとを具備する。
様々な課題に対処し、技術を進歩させるため、本開示では例示によって、特許請求された（１つ又は複数の）発明を実施することができる様々な実施形態を示す。本開示の利点及び特徴は、実施形態のうち代表的な例のものにすぎず、すべての利点や特徴を網羅したものでもなければ、他の利点や特徴を排除するものでもない。これらは、特許請求された（１つ又は複数の）発明の理解と教示を助けるためだけに提示されている。本開示の利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び／又は他の側面は、特許請求の範囲によって規定されたとおりに本開示を限定するもの、或いは特許請求の範囲の均等物を制限するものと考えるべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく他の実施形態を利用し、修正を施すことができることを理解されよう。様々な実施形態が、本書で特に説明されたもの以外の、開示された要素、構成、特徴、部品、ステップ、手段などの様々な組合せを適切に備えてもよく、それらのみから構成されてもよく、又は実質的にそれらから構成されてもよく、したがって、特許請求の範囲に明記されている以外の組合せで従属項の特徴を独立項の特徴事項と組み合わせてもよいことは理解されよう。本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性のある他の発明を含み得る。

Claims (17)

  1. エアロゾル供給システム内に挿入するための消耗部品であって、
    外壁、第１の端壁、及び第２の端壁を備える外側ハウジングであって、前記外壁が前記第１の端壁と前記第２の端壁との間に延在して内部チャンバを画定し、使用時に、空気が前記第１の端壁を通って前記内部チャンバに流入し、前記内部チャンバから前記第２の端壁を通って流出することを可能にする開口を前記第１の端壁及び前記第２の端壁が備える、外側ハウジングと、
    使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための固体エアロゾル形成材料の細片又は細粒である複数の要素であって、固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素の間に隙間を残すように前記外側ハウジングによって前記内部チャンバ内に保持され、使用時に、前記内部チャンバを通って流れる前記空気が、前記複数の要素の間の前記隙間を通って流れる、固体エアロゾル形成材料の複数の要素と、
    前記内部チャンバ内に配置され、固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素とは別個であるヒータであって、使用者が吸引するための蒸気を生成するために使用時に固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素を加熱するように構成されたヒータと、
    を具備する消耗部品。
  2. 固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素が、液体エアロゾル前駆材料を保持する固体基材の要素を含む、請求項１に記載の消耗部品。
  3. 固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素がタバコを含む、請求項１又は２に記載の消耗部品。
  4. 固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素が炭酸カルシウムを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の消耗部品。
  5. 前記ヒータが、誘導加熱されるように構成された誘導サセプタを備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の消耗部品。
  6. 前記ヒータが抵抗ヒータを備え、前記消耗部品が前記抵抗ヒータに電気的に接続される電気接点を前記外側ハウジングにさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の消耗部品。
  7. 前記ヒータの少なくとも一部分が平面形態、管の形態、若しくはロッド状形態を有し、並びに／又は、固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素の間に分散した複数の導電要素を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の消耗部品。
  8. 前記ヒータが、前記第１の端壁及び前記第２の端壁のうちの少なくとも１つに取り付けられた、請求項１～７のいずれか一項に記載の消耗部品。
  9. 前記第１の端壁及び前記第２の端壁のうちの少なくとも１つが、前記外壁の端部に被さって嵌まるキャップ、又は、前記外壁の端部内に嵌まるプラグを備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の消耗部品。
  10. 前記外側ハウジングの少なくとも一部分が、紙材料、厚紙材料、タバコ材料、セラミック材料、金属材料、炭素材料、及びプラスチック材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の消耗部品。
  11. 固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素が前記消耗部品内の領域内に配置され、前記ヒータが異なる前記領域内の固体エアロゾル形成材料の要素を選択的に独立して加熱するように構成された、請求項１～１０のいずれか一項に記載の消耗部品。
  12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の消耗部品を使用して蒸気を生成するためのエアロゾル供給システムであって、
    前記消耗部品と、
    使用するために前記消耗部品を取外し可能に受け入れるための消耗部品受入れ区域と、
    使用者が吸引するために前記固体エアロゾル形成材料から蒸気を生成するために前記消耗部品内の前記ヒータに選択的に電力を供給するための電源と、
    を備えるエアロゾル供給システム。
  13. 前記消耗部品内の前記ヒータに、前記消耗部品の前記外側ハウジングの対応する電気接点を介して電力を供給するための電気接点をさらに備える、請求項１２に記載のエアロゾル供給システム。
  14. 前記ヒータに電力を誘導的に供給するための誘導加熱コイルをさらに備える、請求項１２に記載のエアロゾル供給システム。
  15. 使用時に前記消耗部品に関連する温度を測定するためのセンサをさらに備える、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のエアロゾル供給システム。
  16. 前記消耗部品が前記エアロゾル供給システムの唯一の蒸気前駆材料源である、請求項１２～１５のいずれか一項に記載のエアロゾル供給システム。
  17. エアロゾル供給システム内に挿入するための消耗部品手段であって、
    外壁手段、第１の端壁手段及び第２の端壁手段を備える外側ハウジング手段であって、前記外壁手段が前記第１の端壁手段と前記第２の端壁手段との間に延在して内部チャンバを画定し、使用時に、空気が前記第１の端壁手段を通って前記内部チャンバに流入し、前記内部チャンバから前記第２の端壁手段を通って流出することを可能にする開口を前記第１の端壁手段及び前記第２の端壁手段が備える、外側ハウジング手段と、
    使用者が吸引するためのエアロゾルを生成するための固体エアロゾル形成手段の細片又は細粒である複数の要素であって、固体エアロゾル形成手段の前記複数の要素の間に隙間を残すように前記外側ハウジング手段によって前記内部チャンバ内に保持され、使用時に、前記内部チャンバを通って流れる前記空気が、前記複数の要素の間の前記隙間を通って流れる、固体エアロゾル形成手段の複数の要素と、
    前記内部チャンバ内に配置され、固体エアロゾル形成材料の前記複数の要素とは別個であるヒータ手段であって、使用者が吸引するための蒸気を生成するために使用時に固体エアロゾル形成手段の前記要素を加熱するように構成されたヒータ手段と、
    を具備する消耗部品手段。
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