JP7814799B2

JP7814799B2 - 正温度係数の抵抗ヒータを有する気化器用マウスピース

Info

Publication number: JP7814799B2
Application number: JP2025001858A
Authority: JP
Inventors: ダブリュー．アルストンウィリアム
Original assignee: Juul Labs Inc
Current assignee: Juul Labs Inc
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2025-01-06
Publication date: 2026-02-17
Anticipated expiration: 2041-02-17
Also published as: EP4371432A2; WO2021167950A9; CN120167696A; JP2025061034A; US12471629B2; CN115460940B; JP2023517836A; EP4106561B1; EP4371432A3; JP7617121B2; EP4106561A1; WO2021167950A1; US20230042402A1; EP4371432B1; CN115460940A; CA3170162A1

Description

相互参照
本出願は、２０２０年２月１８日に出願された“Mouthpiece for Vaporizer Including Positive Temperature Coefficient of Resistivity Heater”と題する米国仮特許出願第６２９７８２３６号の優先権を主張し、その開示内容全体を参照することにより、許可される範囲で本明細書に組み込むものである。

技術分野
本明細書で説明する主題は、１つ以上の気化可能な材料から吸入可能なエアロゾルを生成しかつ非線形抵抗率正温度係数（ＰＴＣＲ）を有する半導体材料を利用した加熱素子とマウスピースとを含む携帯型個人用気化器デバイス等の気化器デバイスに関する。

背景
電子気化器デバイスまたはｅ気化器デバイスと呼ばれることもある気化器デバイスは、気化器デバイスのユーザによるエアロゾルの吸入による、１つ以上の有効成分を含むエアロゾル（「蒸気」と呼ばれるときもある）の送出に用いることができる。ｅタバコと呼ばれることもある電子タバコは、気化器デバイスの一種であり、典型的にはバッテリで作動し、タバコまたはその他の物質の燃焼を伴うことなく喫煙体験をシミュレートするために使用され得る。気化器デバイスの使用において、ユーザは、一般に蒸気と呼ばれるエアロゾルを吸入し、エアロゾルは、液体、溶液、固体、ワックス、または特定の気化器デバイスの使用に適合し得る任意の別の形態であり得る気化可能な材料を気化させる（一般に液体または固体を少なくとも部分的に気相に移行させることを指す）加熱素子により生成され得る。

気化器デバイスにより生成された吸入可能なエアロゾルを受け取るために、いくつかの例では、ユーザは、パフにより、ボタンを押すことにより、またはいくつかの別のアプローチにより、気化器デバイスを作動させることができる。一般的に用いられる（かつ本明細書でも用いられる）用語としてのパフは、気化器デバイスを通じて吸い込まれる空気の体積を生ぜしめるような、ユーザによる吸入を指し、これにより、気化された気化可能な材料と空気とが組み合わせられることで、吸入可能なエアロゾルが生成される。（例えば空気入口と、マウスピースに流体接続した空気出口と、その間に気化室とを有していてよい）気化器デバイスが、気化可能な材料から吸入可能なエアロゾルを生成する典型的なアプローチには、気化可能な材料を気化室（ヒータ室と呼ばれるときもある）内で加熱し、これにより、気化可能な材料を気相（蒸気相）に変換させることが含まれる。気化室とは一般に、空気および、気相と凝縮相（例えば液体および／または固体）との間のある平衡状態にある気化可能な材料の混合物を生成するために、内部で熱源が気化可能な材料を加熱する、気化器デバイス内の領域または容積を指す。

気相の気化可能な材料の所定の成分は、気化した後に、冷却および／または圧力の変化に基づき凝縮し、これにより、パフを介して気化器デバイス内に吸い込まれた空気の少なくとも一部に懸濁した凝縮相（例えば液体および／または固体）の粒子を含むエアロゾルを形成する。気化可能な材料が、半揮発性の化合物（例えば吸入温度および吸入圧力未満の比較的低い蒸気圧を有するニコチン等の化合物）を含む場合、吸入可能なエアロゾルは、気相と凝縮相との間のある局所的な平衡状態にある半揮発性の化合物を含んでいてよい。

概要
１つの態様において、気化器デバイス用のマウスピースは、蒸気入口と、エアロゾル出口と、第１の複数の空気入口と、第２の複数の空気入口とを有している。第１の複数の空気入口は、蒸気入口とエアロゾル出口との間に配置されており、第１の複数の空気流を供給するように構成されている。第１の複数の空気流は、第１の渦を形成する。第１の渦は、第１の回転軸線と、第１の回転軸線を中心とした第１の回転方向とを有している。第２の複数の空気入口も、蒸気入口とエアロゾル出口との間に配置されており、第２の複数の空気流を供給するように構成されている。第２の複数の空気流は、第２の渦を形成する。第２の渦は、第２の回転軸線と、第２の回転軸線を中心とした第２の回転方向とを有している。第１の複数の空気流および第２の複数の空気流は、蒸気入口から流入する蒸気と混合し、エアロゾル出口を通って流出するエアロゾルを形成するように構成されている。

以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組合せに含まれていてよい。例えば、第１の複数の空気入口の各入口は、マウスピースの外面から約１５度～４５度の角度でマウスピースの厚さを貫通して形成された円形の孔であってよい。円形の各孔の内角は、第１の回転方向の方に開いていてよい。第２の複数の空気入口の各入口も、マウスピースの外面から約１５度～４５度の角度でマウスピースの厚さを貫通して形成された円形の孔であってよい。第２の複数の空気入口の円形の各孔の内角は、第２の回転方向の方に開いていてよい。第１の回転方向と第２の方向とは、反対の方向であってよい。例えば、第１の回転方向が反時計回りである場合、第２の回転方向は時計回りである。第１の回転軸線と第２の回転軸線とは非平行であってよい。第１の複数の空気入口および第２の複数の空気入口は、蒸気入口からマウスピースに流入する蒸気と流入空気とが混合した乱流をもたらすことができる。第１の複数の空気入口と第２の複数の空気入口とは、１つの平面内に配置され得る。第１の複数の空気入口および第２の複数の空気入口は、それぞれ円形に配置され得る。蒸気入口の断面積は、エアロゾル出口の断面積よりも、少なくとも４倍大きくてもよい。蒸気入口が蒸気入口温度を有することができる場合、エアロゾル出口はエアロゾル出口温度を有しており、蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との間の差は、少なくとも１００℃であってよい。

別の態様において、気化器デバイスは、空気入口を有するハウジングを有している。気化器デバイスは、ハウジング内に加熱素子も有している。加熱素子は、非線形正温度係数の抵抗材料を含む。気化器デバイスは、加熱素子に熱的に結合され、空気入口からの空気流を受け入れるように配置された熱交換器も有している。熱交換器は、加熱素子と空気流との間で熱を伝達して、加熱された空気流を生成するように構成されている。熱交換器から流出する加熱された空気流は、気化可能な材料を気化させるように構成されている。気化器デバイスは、気化した気化可能な材料を、蒸気入口を介して受け入れるように構成されたマウスピースも有している。マウスピースは、蒸気入口と、エアロゾル出口と、第１の複数の空気入口と、第２の複数の空気入口とを有している。第１の複数の空気入口は、蒸気入口とエアロゾル出口との間に配置されており、第１の複数の空気流を供給するように構成されている。第１の複数の空気流は、第１の渦を形成する。第１の渦は、第１の回転軸線と、第１の回転軸線を中心とした第１の回転方向とを有している。第２の複数の空気入口も、蒸気入口とエアロゾル出口との間に配置されており、第２の複数の空気流を供給するように構成されている。第２の複数の空気流は、第２の渦を形成する。第２の渦は、第２の回転軸線と、第２の回転軸線を中心とした第２の回転方向とを有している。第１の複数の空気流と第２の複数の空気流とは、蒸気入口から流入する気化した気化可能な材料と混合し、エアロゾル出口を通って流出するエアロゾルを形成するように構成されている。

以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組合せに含まれていてよい。例えば、第１の複数の空気入口の各入口は、マウスピースの外面から約１５度～４５度の角度でマウスピースの厚さを貫通して形成された円形の孔であってよい。円形の各孔の内角は、第１の回転方向の方に開いていてよい。第２の複数の空気入口の各入口も、マウスピースの外面から約１５度～４５度の角度でマウスピースの厚さを貫通して形成された円形の孔であってよい。第２の複数の空気入口の円形の各孔の内角は、第２の回転方向の方に開いていてよい。第１の回転方向と第２の方向とは、反対の方向であってよい。例えば、第１の回転方向が反時計回りであってよい場合、第２の回転方向は時計回りである。第１の回転軸線と第２の回転軸線とは非平行であってよい。第１の複数の空気入口および第２の複数の空気入口は、蒸気入口からマウスピースに流入する蒸気と流入空気とが混合した乱流をもたらすことができる。第１の複数の空気入口と第２の複数の空気入口とは、１つの平面内に配置され得る。第１の複数の空気入口および第２の複数の空気入口は、それぞれ円形に配置され得る。蒸気入口の断面積は、エアロゾル出口の断面積よりも、少なくとも４倍大きくてもよい。蒸気入口が蒸気入口温度を有することができる場合、エアロゾル出口はエアロゾル出口温度を有しており、蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との間の差は、少なくとも１００℃であってよい。熱交換器は、加熱素子の第１の側に熱的に結合された第１の熱交換器を有していてよい。熱交換器は、加熱素子の第２の側に熱的に結合された第２の熱交換器を有していてよい。熱交換器は、複数のフィン特徴を有していてよい。熱交換器は、アルミニウム、銅、鋼、ステンレス鋼、またはチタンからなってもよい。熱交換器は、熱伝導材料押出成形体からなってもよい。当該デバイスは、空気流の経路内に配置された、熱交換器を通る空気流の一部を変向させるように構成された分流器を有していてよい。ハウジングは、熱交換器を収容するヒータアセンブリカバーを有していてよい。当該デバイスは、加熱素子を加熱するための電気エネルギを供給するように構成された電源を有していてよい。当該デバイスは、加熱素子の下流側に配置された、加熱された空気流を受け入れるように向けられたカートリッジを有していてよく、この場合、下流側は、空気流に関する。ハウジングは、気化可能な材料を含むカートリッジにハウジングを結合するように構成されたコネクタを有していてよい。気化可能な材料は、固形の気化可能な材料であってよい。

気化器デバイスは、気化可能な材料を収容するように構成されたカートリッジを有していてよい。カートリッジは、第１の空気入口を有していてよい。ハウジングは、カートリッジにハウジングを結合するように構成されたコネクタを有していてよい。カートリッジは、固形の気化可能な材料を含んでいてよい。カートリッジは、リザーバと、リザーバ内の液体の気化可能な材料と、液体の気化可能な材料に流体接続した芯とを有していてよく、この場合、カートリッジは、加熱された空気流を受け入れ、加熱された空気流を、芯を覆うように方向付けるように構成されている。カートリッジは、マウスピースを有していてよく、芯は、加熱素子とマウスピースとの間の空気流の経路内に配置され得る。カートリッジは、第２の空気流をカートリッジ内に引き込み、熱交換器および気化可能な材料の下流側の空気流の経路内に配置された凝縮室内で加熱された空気流と混合させるように構成された第２の空気入口を有していてよい。カートリッジは、リザーバと、リザーバ内の液体の気化可能な材料と、液体の気化可能な材料に流体接続した芯とを有していてよい。芯は、熱交換器から加熱された空気流を受け取り、蒸気および／または第１のエアロゾルの形態で気化した気化可能な材料を生成するように配置され得る。固形の気化可能な材料は、蒸気および／または第１のエアロゾルを受け取り、第２のエアロゾルを生成するように配置され得る。マウスピースは、蒸気および／または第１のエアロゾルが固形の気化可能な材料を通過した後の第２のエアロゾルを受け入れるように構成され得る。

気化器デバイスは、気化可能な材料と、第１の空気入口と、芯とを含む第１のカートリッジを有していてよい。気化可能な材料は、液体の気化可能な材料であってよく、芯は、液体の気化可能な材料に流体接続していてよい。芯は、加熱された空気流を熱交換器から第１の空気入口を介して受け取り、気化可能な材料を気化させて蒸気および／または第１のエアロゾルを生成するように配置され得る。気化器デバイスは、固形の気化可能な材料およびマウスピースを含む第２のカートリッジを有していてもよい。固形の気化可能な材料は、蒸気および／または第１のエアロゾルを受け取って第２のエアロゾルを生成するように配置され得る。マウスピースは、蒸気および／または第１のエアロゾルが固形の気化可能な材料を通過した後の第２のエアロゾルを受け入れるように構成され得る。第１のカートリッジは、ハウジングに取外し可能に結合され得る。第２のカートリッジは、ハウジングおよび／または第１のカートリッジに取外し可能に結合され得る。第１のカートリッジおよび第２のカートリッジは、使い捨てカートリッジであってよい。第２のカートリッジは、気化した気化可能な材料が固形の気化可能な材料を通過した後に、周囲温度空気と気化した気化可能な材料とを混合するための第２の空気入口を有していてよい。当該デバイスは、蒸気および／または第１のエアロゾルが固形の気化可能な材料を通過した後の第２のエアロゾルを受け入れて冷却するように配置された繊維体を有していてよい。

非線形正温度係数の抵抗材料は、電気抵抗率がある温度範囲にわたり上昇する電気抵抗率遷移ゾーンを有しており、これにより、加熱素子が電気抵抗率遷移ゾーン内の第１の温度よりも高く加熱されると、電源からの電流が、加熱素子のさらなる温度上昇を制限するレベルまで低減される。電気抵抗率遷移ゾーンは、１５０℃～３５０℃の第１の温度で始まってよい。電気抵抗率遷移ゾーンは、２２０℃～３００℃の第１の温度で始まってよい。電気抵抗率遷移ゾーンは、２４０℃～２８０℃の第１の温度で始まってよい。電気抵抗率遷移ゾーンの温度範囲にわたる電気抵抗率の増加は、少なくとも１０の増加係数、少なくとも１００の増加係数、または少なくとも１０００の増加係数を有していてよい。増加係数は、電気抵抗率遷移ゾーンの開始に関連する第１の温度での電気抵抗率と、電気抵抗率遷移ゾーンの終了に関連する第２の温度での電気抵抗率との間の電気抵抗率の相対変化を特徴付ける。電気抵抗率遷移ゾーンは第１の温度で始まってよく、第１の温度を下回る温度での加熱素子の電気抵抗率は、０．２Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍ、２．０Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍ、または２０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍであってよい。

当該デバイスは、加熱素子に３ボルト～５０ボルトの電圧で電流を供給するように構成された電源と、圧力センサと、圧力センサに結合され、かつ、吸入を検出してこれに応じて電源を加熱素子に電気的に接続するように構成された制御装置とを有していてよい。ハウジングは円筒状であってよく、加熱素子は円筒状であってよく、熱交換器は円筒状であってよい。ハウジングは矩形であってもよく、加熱素子は矩形であってもよく、熱交換器は矩形であってもよい。電源は、直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）のいずれかを供給することができる。

気化器デバイスは、ユーザ入力に応じて電源をＰＴＣＲ加熱素子（ＰＴＣＲヒータ）に電気的に接続するように構成された入力手段を有していてよい。入力手段は、プッシュボタンを含み得る。この気化器デバイスのＰＴＣＲ加熱素子は、活性化させられると所定の温度を維持するように自己調整する。この気化器デバイスは、圧力センサ、および／または電源をＰＴＣＲ加熱素子に電気的に接続してその温度を調整するために圧力センサに結合された制御装置を必要としない。

別の態様において、加熱された空気流により固形の気化可能な材料を気化させるための気化器デバイスは、空気入口と、ある電圧で電流を供給するように構成された電源とを有するハウジングと、ハウジング内のＰＴＣＲヒータアセンブリとを有している。ＰＴＣＲヒータアセンブリは、ハウジング内に加熱素子を有しており、電流を受け取るために電源に電気的に結合されるように構成されている。ＰＴＣＲ加熱素子は、温度に基づき変化する電気抵抗率を有するＰＴＣＲ材料を含む。電気抵抗率は、電気抵抗率がある温度範囲にわたり増加する電気抵抗率遷移ゾーンを有しており、これにより、ＰＴＣＲ加熱素子が遷移ゾーン内の第１の温度よりも高く加熱されると、電源からの電流が、ＰＴＣＲ加熱素子のさらなる温度上昇を制限するレベルまで低減される。ヒータアセンブリは、加熱素子に熱的に結合されかつ空気入口から空気流を受け入れるように配置された熱交換器も有している。熱交換器は、加熱素子と空気流との間で熱を伝達し、加熱された空気流を生成するように構成されている。熱交換器から流出する加熱された空気流は、固形の気化可能な材料を気化させるように構成されている。気化器デバイスは、気化した固形の気化可能な材料を、蒸気入口を介して受け入れるように構成されたマウスピースも有している。マウスピースは、蒸気入口と、エアロゾル出口と、第１の複数の空気入口と、第２の複数の空気入口とを有している。第１の複数の空気入口は、蒸気入口とエアロゾル出口との間に配置されており、第１の複数の空気流を供給するように構成されている。第１の複数の空気流は、第１の渦を形成する。第１の渦は、第１の回転軸線と、第１の回転軸線を中心とした第１の回転方向とを有している。第２の複数の空気入口も、蒸気入口とエアロゾル出口との間に配置されており、第２の複数の空気流を供給するように構成されている。第２の複数の空気流は、第２の渦を形成する。第２の渦は、第２の回転軸線と、第２の回転軸線を中心とした第２の回転方向とを有している。第１の複数の空気流と第２の複数の空気流とは、蒸気入口から流入する気化した固形の気化可能な材料と混合し、エアロゾル出口を通って流出するエアロゾルを形成するように構成されている。

以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組合せに含まれていてよい。例えば、第１の複数の空気入口の各入口は、マウスピースの外面から約１５度～４５度の角度でマウスピースの厚さを貫通して形成された円形の孔であってよい。円形の各孔の内角は、第１の回転方向の方に開いていてよい。第２の複数の空気入口の各入口も、マウスピースの外面から約１５度～４５度の角度でマウスピースの厚さを貫通して形成された円形の孔であってよい。第２の複数の空気入口の円形の各孔の内角は、第２の回転方向の方に開いていてよい。第１の回転方向と第２の方向とは、反対の方向であってよい。例えば、第１の回転方向が反時計回りであってよい場合、第２の回転方向は時計回りである。第１の回転軸線と第２の回転軸線とは非平行であってよい。第１の複数の空気入口および第２の複数の空気入口は、蒸気入口からマウスピースに流入する蒸気と流入空気とが混合した乱流をもたらすことができる。第１の複数の空気入口と第２の複数の空気入口とは、１つの平面内に配置され得る。第１の複数の空気入口および第２の複数の空気入口は、それぞれ円形に配置され得る。蒸気入口の断面積は、エアロゾル出口の断面積よりも、少なくとも４倍大きくてもよい。蒸気入口が蒸気入口温度を有することができる場合、エアロゾル出口はエアロゾル出口温度を有しており、蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との間の差は、少なくとも１００℃であってよい。気化器デバイスと共に、固形の気化可能な材料が含まれていてよい。固形の気化可能な材料は、タバコ含有媒体であってよい。気化器デバイスは、ユーザ入力に応じて電源をＰＴＣＲ加熱素子に電気的に接続するように構成された入力手段を有していてよい。入力手段は、プッシュボタンを含み得る。気化器デバイスは、制御装置を有していなくてもよい。気化器デバイスは、圧力センサを有していなくてもよい。別の態様において、気化器デバイスは、圧力センサと、圧力センサに結合され、かつ、吸入を検出してこれに応じて電源をＰＴＣＲ加熱素子に電気的に接続するように構成された制御装置とを有している。熱交換器は、加熱素子の第１の側に熱的に結合された第１の熱交換器を有していてよい。熱交換器は、加熱素子の第２の側に熱的に結合された第２の熱交換器を有していてよい。熱交換器は、複数のフィン特徴を有していてよい。熱交換器は、アルミニウム、銅、鋼、ステンレス鋼、またはチタンからなってもよい。熱交換器は、熱伝導材料押出成形体からなってもよい。熱交換器は、金属発泡体、例えばアルミニウム発泡体からなってもよい。ＰＴＣＲヒータアセンブリは、ヒータアセンブリカバーを有していてよい。ヒータアセンブリカバーは、非導電材料を含んでいてよい。ヒータアセンブリカバーは、ヒータアセンブリカバーを熱交換器から絶縁する非導電コーティングを備えた金属を含んでいてよい。ヒータアセンブリカバーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでいてよい。

電気抵抗率遷移ゾーンは、１５０℃～３５０℃の第１の温度で始まってよい。電気抵抗率遷移ゾーンは、２２０℃～３００℃の第１の温度で始まってもよい。電気抵抗率遷移ゾーンは、２４０℃～２８０℃の第１の温度で始まってもよい。第１の温度は、２２５℃よりも高くてよい。ＰＴＣＲ加熱素子は、２４０℃～２８０℃の動作温度に加熱され得る。ＰＴＣＲ加熱素子は、２４５℃～２５５℃の動作温度に加熱され得る。ＰＴＣＲ加熱素子は、約２５０℃の動作温度に加熱され得る。ＰＴＣＲヒータアセンブリは、電気抵抗率遷移ゾーンの温度範囲にわたり、電気抵抗率を少なくとも１０の増加係数、少なくとも１００の増加係数、または少なくとも１０００の増加係数だけ増加させることができる。増加係数は、電気抵抗率遷移ゾーンの開始に関連する第１の温度での電気抵抗率と、電気抵抗率遷移ゾーンの終了に関連する第２の温度での電気抵抗率との間の電気抵抗率の相対変化を特徴付ける。電気抵抗率遷移ゾーンは、第１の温度で始まり、第２の温度で終わってよく、第１の温度と第２の温度との間の差は、５００℃以下、２００℃以下、１００℃以下、または５０℃以下である。電気抵抗率遷移ゾーンは第１の温度で始まってよく、第１の温度を下回る温度でのＰＴＣＲ加熱素子の電気抵抗率は、０．２Ω・ｃｍ～２．０Ω・ｃｍ、２．０Ω・ｃｍ～２０Ω・ｃｍ、または２０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍである。

別の態様において、気化可能な材料を気化させる方法は、気化器デバイスによりユーザ入力を受信するステップと、ＰＴＣＲ加熱素子に熱的に結合された熱交換器を含むＰＴＣＲヒータアセンブリを使用して空気流を加熱し、加熱された空気流を生成するステップとを含む。ＰＴＣＲ加熱素子は、電源に電気的に結合するように構成されている。ＰＴＣＲ加熱素子は、温度に基づき変化する電気抵抗率を有している。電気抵抗率は、第１の温度から第２の温度までの温度範囲にわたる電気抵抗率の増加を含む電気抵抗率遷移ゾーンを有しており、これにより、ＰＴＣＲ加熱素子が第１の温度と第２の温度との間で加熱されると、電源からの電流が、電流によるＰＴＣＲ加熱素子のさらなる温度上昇を制限するレベルまで低減される。この方法は、加熱された空気流により気化可能な材料を気化させるステップも含む。気化可能な材料は、ニコチンを含んでいてよい。

本明細書に記載した主題の１つ以上の変化形の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。本明細書に記載した主題のその他の特徴および利点は、説明および図面ならびに特許請求の範囲から明らかになる。

等方性のＰＴＣＲ材料内での熱出力発生の挙動を示す図である。対流加熱を利用する気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる、本主題のいくつかの実施形態による例示的な気化器デバイスを示すブロック図である。例示的な気化器デバイスと、対流加熱を利用する気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる、液体の気化可能な材料を含むカートリッジとを示すブロック図である。液体の気化可能な材料を含む例示的な気化器デバイスの断面図である。固形の気化可能な材料（例えば非燃焼の加熱式製品）を含む例示的な気化器デバイスの断面図である。例示的な気化器デバイスと、対流加熱を利用する気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる、液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料とを含むカートリッジとを示すブロック図である。複数のカートリッジを備えた例示的な気化器デバイスを示すブロック図である。液体の気化可能な材料と気化可能な固形材料の両方を含む例示的な気化器デバイスの断面図である。非線形抵抗率正温度係数（ＰＴＣＲ）材料の例示的な抵抗率対温度曲線を示すプロット図である。図９に示された非線形ＰＴＣＲ半導体材料の抵抗率対温度曲線データの表を表す図である。非線形抵抗率正温度係数（ＰＴＣＲ）材料の例示的な抵抗率対温度曲線を示すプロット図である。気化器の加熱の改良を可能にすることができる例示的なＰＴＣＲ加熱素子を示す図である。図９Ａに示した例示的なＰＴＣＲ加熱素子の断面図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。例示的なＰＴＣＲヒータの温度モデルを示す図である。自由対流状態における電圧印加の６．０秒後の例示的なヒータの温度モデルを示す図である。例示的なヒータの表面温度モデルを時間の関数として示す図である。例示的なヒータの測定された最高表面温度モデルを時間の関数として示す図である。例示的なヒータの測定された平均表面温度モデルを時間の関数として示す図である。例示的なヒータの過渡電流応答を時間の関数として示す図である。ＰＴＣＲヒータと、気化可能な材料の対流加熱および均一な加熱の改良を可能にすることができる熱交換器部材とを含む例示的な気化器アセンブリを示す斜視図である。例示的な気化器アセンブリの分解図を含む、矩形のＰＴＣＲ気化デバイスの分解図である。例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリの斜視図である。例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリおよび矩形の使い捨て製品の斜視透視図である。活性化の０．２秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリと矩形の使い捨て製品とを示す斜視透視図である。活性化の０．５秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリと矩形の使い捨て製品とを示す斜視透視図である。活性化の１．０秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリと矩形の使い捨て製品とを示す斜視透視図である。活性化の２．０秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリと矩形の使い捨て製品とを示す斜視透視図である。活性化の３．０秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリと矩形の使い捨て製品とを示す斜視透視図である。円筒幾何学形状を有する例示的なＰＴＣＲヒータの斜視図である。円筒状の例示的なＰＴＣＲヒータを示す分解図である。組み立てられた例示的なＰＴＣＲヒータを示す斜視図である。外カバーと円筒状の分流器とが取り外された例示的なＰＴＣＲ気化デバイスを示す斜視図である。例示的なＰＴＣＲ気化デバイスの斜視図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の例示的な気化デバイスの抵抗率の対数を温度の関数として示すプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化器デバイスの例示的な実施形態の温度シミュレーションを示す断面プロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。ＰＴＣＲヒータを備えた円筒状の気化デバイスの例示的な実現形態の温度の過渡応答を色で示すカットプロット図である。複数の空気入口を有するマウスピースの斜視図および端面図である。矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。空気流および温度パターンを作動空気入口無しで示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。空気流パターンを示す、複数の空気入口を有するマウスピースのエアロゾル出口を通して見た透視端面図である。活性化の０．１秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の０．２秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の０．３秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の０．４秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の０．５秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の１．０秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の２．０秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。活性化の３．０秒後の空気流および温度パターンを示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの斜視透視図である。ＰＴＣＲヒータを含む例示的な気化器デバイスのマウスピースから流出する空気の温度を時間の関数として示す図である。ＰＴＣＲヒータを含む例示的な気化器デバイスの電流応答を時間の関数として示す図である。ＰＴＣＲヒータアセンブリに流入する低温の周囲空気流に応じて異なるＰＴＣＲヒータ内の電流密度を示す、矩形のＰＴＣＲ気化アセンブリに取り付けられたマウスピースの上面図である。

図面における同一の参照符号は、可能な場合には同一の要素を示す。

詳細な説明
本主題のいくつかの態様は、対流式ヒータとして使用するための、ＰＴＣＲヒータとも呼ばれる非線形抵抗率正温度抵抗係数（ＰＴＣＲ）加熱素子を利用する気化器ヒータに関する。気化器用のこのような対流ヒータでは、空気が加熱素子により加熱され、気化可能な材料の上または中を通過して、吸入用の蒸気および／またはエアロゾルを形成する。複数の実施形態において、気化可能な材料は、固形の気化可能な材料（例えば非燃焼の加熱式（ＨＮＢ）気化器で一般的に利用されるルーズリーフ材料）および／または液体の気化可能な材料（例えば事前に充填されたカートリッジ、ポッド等）を含んでいてよい。対流加熱に使用されるＰＴＣＲ加熱素子は、気化可能な材料のより均一な加熱を可能にすることができる。加熱における改善された均一性は、絶縁体として作用する気化可能な材料内での異なる温度の回避、加熱素子の汚染防止等を含む多くの利点を提供することができる。また、加熱素子はＰＴＣＲ材料から形成され得るため、加熱素子は温度を自己制限することができ、既知の範囲の電圧が印加されると、特定の温度を超えて加熱することがなく、これにより、望ましくない、危険な可能性がある化学的な副産物の形成が回避される。

等方性のＰＴＣＲ材料内での熱出力の発生は、電圧傾度∇Ｖに応じた等方性のＰＴＣＲ材料内の全ての制御体積∂ｘ，∂ｙ，∂ｚに関して、制御体積∂ｘ，∂ｙ，∂ｚは、ＰＴＣＲ移行領域内の温度に加熱し、図１に示すように、その温度を∇Ｖの広い範囲内で保持することを特徴としていてよい。熱出力の発生は、
と表すことができ、この場合、Ｐは熱出力の発生であり、ｖｏｌは制御体積（例えば∂ｘ，∂ｙ，∂ｚ）であり、ρは抵抗率である。

ＰＴＣＲ加熱素子を利用することにより、いくつかの実施形態は、温度センサ、電子回路、マイクロプロセッサおよび／または加熱素子に出力制御を提供するアルゴリズムを必要とすることなしに、印加電圧の範囲にわたり温度を制御することを可能にすることができる。

本明細書で使用する場合、固形の気化可能な材料という用語は全体的に、固形材料を含む気化可能な材料を指す。例えば、いくつかの気化器デバイスは、植物特有のフレーバー芳香および別の生成物を蒸気として抽出するために、植物の葉または別の植物構成要素に由来する材料を加熱する。これらの植物材料は切り刻まれて、タバコを含み得る様々な植物製品と共に均質化された同化物にブレンドされてよく、この場合、ニコチンおよび／またはニコチン化合物が生成され、エアロゾルの形態で、このような気化器デバイスのユーザに送出され得る。均質化された同化物は、蒸気密度および加熱されると生成されるエアロゾルを向上させるために、プロピレングリコールおよびグリセロール等の気化可能な液体を含んでいてもよい。望ましくない有害なまたは有害な可能性のある成分（ＨＰＨＣ）の生成を回避するために、この形式の気化器デバイスは、温度制御手段を有するヒータの恩恵を受ける。上述したような植物の葉または均質化された同化物を、温度が燃焼レベル未満に保たれるように加熱するこのような気化器デバイスは、一般に非燃焼の加熱式（ＨＮＢ）デバイスと呼ばれる。

本明細書で使用する場合、液体の気化可能な材料という用語は全体的に、固形材料を含まない気化可能な材料を指す。液体の気化可能な材料は、例えば、液体、溶液、ワックス、または特定の気化器デバイスの使用に適合し得る任意の別の形態を含んでいてよい。複数の実施形態において、液体の気化可能な材料は、気化可能な材料を気化室内に吸い込む芯または芯部材を利用するのに適した任意の形態を含んでいてよい。液体の気化可能な材料は、ニコチンおよび／またはニコチン化合物等の植物由来の成分を含んでいてよい。液体の気化可能な材料は、プロピレングリコールおよびグリセロール等の気化可能液体を含んでいてよい。

気化器デバイスは、エアロゾルを生成するために気化可能な材料を適切な温度に加熱することにより動作するが、気化可能な材料の燃焼または炭化は行われない。ある種類の気化器デバイスは、過熱および関連するＨＰＨＣの形成を防ぐために、比較的厳しい温度制御を利用するという点で、より高性能である。典型的にはマイクロプロセッサを含む電子回路を必要とするこのような高性能化は、ＨＮＢデバイスにおいては典型的に困難である。その理由は、固有の不均一性と、関連する、加熱される気化可能な材料の空間的に矛盾した熱特性とにある。これにより結果的に、過温領域が生じ、ＨＰＨＣが生成される可能性がある。いくつかの既存の解決手段は、気化器デバイス内の局所的な温度を制御することができず、その結果、気化可能な材料が過温領域で生成され、ＨＰＨＣが生成される確率が高くなる。

別の種類の気化器デバイスは、温度制御手段が提供されていないという点でより単純であり、これにより、気化器デバイスの構造はより安価であり得るが、過熱の危険性を有しており、これにより、望ましくない化学的な副産物が生ぜしめられる。

（例えば、気化可能な材料が固形である）ＨＮＢ気化器デバイスにおいて、いくつかの既存の方法は、以下の理由のうちの１つ以上により、均一な温度を課す能力が欠けている。例えば、加熱されるべき固形の気化可能な材料は、低い熱拡散率を有しており、これにより、加熱素子から固形の気化可能な材料への高温の拡散が遅くなり、結果的に大きな温度勾配が生じ得る。結果として、不均一な加熱は、不可避の帰結であり得る。別の例として、加熱素子の温度制御が採用された場合、加熱素子の温度制御は、典型的には平均温度に取り組み、これにより、加熱素子内の高温を介して不均一な固形の気化可能な材料を加熱すると、結果的に、固形の気化可能な材料内に高温が生じ得る。さらに別の例として、絶縁材料の加熱を可能にするために、いくつかの既存のＨＮＢデバイスは、エネルギ消費、バッテリ消耗の両方にかかるコストとユーザの不便さとを伴う、３０秒以上であり得る予熱時間を必要とする。

加熱素子を気化すべき流体と接触させることにより流体を気化させる気化器デバイスでは、加熱素子の汚染が発生し、性能を損なう可能性につながる場合がある。この問題の解決策は、加熱素子を気化器の使い捨て部品に組み込むことであってよく、これにより加熱素子が新規の各使い捨て部品と交換されることで、加熱素子の汚染は制限されるが、排除されることはない。

気化可能な材料の均一な加熱の難しさを克服するために、本主題のいくつかの実施形態は、熱交換器と共に１つまたは複数のＰＴＣＲ加熱素子を使用する、空気の予熱を提供することができる。ユーザが気化器デバイス内に空気を吸い込んだ場合、流入空気流は制御された温度に加熱される。それというのも、流入空気流は熱交換器の上を通過してから、加熱されるべき気化可能な材料の中または上を通過するからである。気化可能な材料は、固形材料（例えばＨＮＢ材料等）または液体（例えば多孔質の芯を含む流体）であってよい。複数の実施形態において、空気流は、熱交換器の上を通過し、次いで、液体の気化可能な材料が含浸された多孔質の芯の上および／または中を通過し、次いで、固形の気化可能な材料（例えばＨＮＢ材料）を通過し、次いでユーザに到達することができる。複数の実施形態では、冷却空気の流入用の幾何学形状、例えばバランス空気入口（すなわち第２の空気入口）が、芯とユーザとの間に含まれていてよい。さらに本主題は、固有の温度制御手段を有するＰＴＣＲヒータを提供することができ、これにより、所与の範囲の（いくつかの実施形態では１０倍以上可変の）供給電圧に関して、設計されたピーク温度を超えないようにすることができる。このようなアプローチは結果的に、いくつかの従来のアプローチと比較して、気化可能な材料の改善された均一な加熱を生ぜしめることができる。

さらに、この対流加熱アプローチを用いると、ＰＴＣＲ加熱素子を、芯、流体容器、および／または気化可能な材料の上流側に配置することができ、これによりＰＴＣＲ加熱素子は、機構の任意の使い捨て部品から完全に取り除かれることになる。ＰＴＣＲ加熱素子を気化器デバイスの非使い捨て部分に含めることで、不要な廃棄物を回避することができる。

図２は、対流加熱を利用する気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる、本主題のいくつかの実施形態による例示的な気化器デバイス１００を示すブロック図である。例示的な気化器デバイス１００は、空気入口１０５と、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０と、バッテリ、コンデンサ、および／またはこれらに類するもの等の電源１１５とを有している。例示的な気化器デバイス１００は、ハウジング１２０を含んでいてよく、ハウジング１２０は、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０および電源１１５のうちの１つ以上に結合可能である。複数の実施形態において、例示的な気化器デバイス１００は、任意の制御装置１０２と、任意の圧力センサ１０７とを有していてよい。複数の実施形態において、ハウジング１２０は、空気入口１０５を画定することができる。

熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０は、ＰＴＣＲ材料から形成された加熱素子を有していてよく、これについては以下で詳しく説明する。熱交換器は、加熱素子に熱的に結合され得、加熱された空気流を生成するために、加熱素子と、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０の上および／または中を通過する空気流との間で熱を伝達するように構成され得る。熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０は、例えば加熱素子の異なる側に結合された複数の熱交換器を有していてよく、熱伝達を改善するために、熱交換器のフィンの中および／または上を通る空気流を変向させる分流器を有していてよい。熱交換器を備えた例示的なＰＴＣＲヒータ１１０のより詳細な説明は、以下に図９～図３４Ｇを参照して見られる。

例示的な気化器デバイス１００は、気化可能な材料１３０を含む１つ以上のカートリッジ１２５にハウジング１２０を結合するためのコネクタ１１７（図４、図５および図８に図示）を有していてよい。複数の実施形態において、カートリッジ１２５はマウスピース１３５を含んでいてよい。複数の実施形態において、結合部は取外し可能であり、これにより、カートリッジ１２５はユーザによりコネクタ１１７を介して容易に気化器デバイス１００から着脱され得る。

気化器デバイス１００がカートリッジ１２５に結合される場合、気化器デバイス１００とカートリッジ１２５とは、空気流の経路が、空気入口１０５から、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータの中および／または上を通り、カートリッジの第１の空気入口を通り、気化可能な材料１３０を通り、マウスピース１３５から出るように、空気流の経路を画定して配置され得る。

任意の制御装置１０２（例えばロジックを実行可能なプロセッサ、回路等）は、気化可能な材料を凝縮形態（例えば固体、液体、溶液、懸濁液、少なくとも部分的に未加工の植物材料の一部等）から気相に変換するための熱の送出を制御するためのものである。任意の制御装置は、本主題の特定の実施形態と一致する１つ以上のプリント回路基板（ＰＣＢ）の一部であってよい。

電源１１５は、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０に電力を供給するために適した任意の電源を含んでいてよい。例えば電源１１５は、バッテリ、（抵抗器－コンデンサ（ＲＣ）減衰を伴うが）コンデンサおよび／またはこれらに類するものを含んでいてよい。複数の実施形態では、電源１１５は、広範囲の電圧から選択可能な電圧を供給することができる。例えばいくつかの実施形態では、電源１１５は３ボルト～５０ボルト以上の電圧を供給することができる。複数の実施形態において、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０に供給される電圧は、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０の性能にほとんど影響を与えずに、１桁可変である。複数の実施形態において、電源１１５は、動作条件および／または所望の気化器デバイス性能に基づき選択可能な複数の電源を含んでいてよい。

動作において、ユーザはマウスピース１３５を通じて空気を吸い込むこと（例えばパフ）ができ、このことは、任意の圧力センサ１０７を用いて任意の制御装置１０２により検出され得る。パフの検出に応答して、任意の制御装置１０２は、電源１１５から熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０に電流を供給し、これにより、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０を温めることができる。熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０はＰＴＣＲ材料から形成されているため、加熱は自己制限式であり、加熱素子が過熱することはない。

空気流は、空気入口１０５を通り、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０の上および／または中を通過し、これにより、空気流内の空気が均一に加熱される。加熱された空気流は、気化可能な材料１３０に到るまで持続し、これにより、気化可能な材料１３０も均一に加熱され、蒸気（ガス）が形成される。気化可能な材料１３０は、液体、溶液、固体、ワックスまたは任意の別の形態を含んでいてよい。複数の実施形態において、空気流の経路に沿って通過する流入空気は、気相の気化可能な材料が空気中に連行される領域または室（例えば噴霧器）の上、中等を通過する。

連行された気相の気化可能な材料は、残りの空気流の経路を通過する際に凝縮してよく、これにより、エアロゾル形態の気化可能な材料の吸入可能な用量が、ユーザによる蒸気および／またはエアロゾルの形態での吸入のためにマウスピース１３５に送出され得る。複数の実施形態において、カートリッジ１２５は、第１の空気入口を通ってカートリッジに流入する加熱された空気流と混合するための周囲温度空気を供給するために用いることができるバランス空気入口（すなわち第２の空気入口）１４０を有している。周囲温度空気は、凝縮室内で加熱された空気流と混合され得る。バランス空気入口１４０は、加熱された空気流が気化可能な材料を通過した後の所（例えば熱交換器および気化可能な材料の下流側）に配置されており、これにより、加熱された空気流を、ユーザによる吸入の前に冷却する。複数の実施形態において、バランス空気入口１４０は、マウスピース１３５と一体化されている。

ＰＴＣＲ加熱素子の活性化は、ユーザと１つ以上の入力デバイス（気化器のボタンまたは例えば手動トグルスイッチ、プッシュボタンスイッチ、圧力スイッチ等といった別の触覚制御デバイス）との相互作用の検出、気化器と通信するコンピューティングデバイスからの信号の受信に応じて、かつ／またはパフが発生しているかまたは発生しそうなことを決定するための別のアプローチを介して、任意の圧力センサ１０７、または周囲圧力に対する、空気流の経路に沿った圧力を検出するように（または任意に絶対圧力の変化を測定するように）配置されたセンサ、気化器の１つ以上のモーションセンサ、気化器の１つ以上の流量センサ、気化器の容量式リップセンサ等の１つ以上のセンサにより生成された１つ以上の信号に基づくパフの自動検出により生ぜしめられてよい。

前段で示唆したように、本主題の実施形態に一致する気化器は、気化器と通信するコンピューティングデバイス（または任意の２つ以上のデバイス）に（例えば無線でまたは有線接続を介して）接続するように構成され得る。このために、任意の制御装置１０２は通信ハードウェアを有していてよい。任意の制御装置１０２は、メモリを有していてもよい。コンピューティングデバイスは、気化器も含む気化器システムのコンポーネントであってよく、気化器の通信ハードウェアとの無線通信チャネルを確立し得る、コンピューティングデバイス自体の通信ハードウェアを有していてよい。例えば、気化器システムの一部として使用されるコンピューティングデバイスは、デバイスのユーザが気化器と相互作用し合うことができるようにするためのユーザインターフェースを生成するためにソフトウェアを実行する汎用コンピューティングデバイス（例えばスマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、スマートウォッチ等のいくつかの別のポータブルデバイス）を含み得る。本主題の別の実施形態では、このような、気化器システムの一部として使用されるデバイスは、１つ以上の物理的なまたはソフトの（例えば画面上または別の表示デバイス上に構成可能であり、ユーザと、タッチ検知画面またはマウス、ポインタ、トラックボール、カーソルボタン等のいくつかの別の入力デバイスとの相互作用を介して選択可能な）インターフェース制御手段を有する遠隔制御装置または別の無線または有線デバイス等の専用部品であってよい。気化器は、ユーザに情報を提供するための１つ以上の出力機構またはデバイスを含んでいてもよい。

上で定義した気化器システムの一部であるコンピューティングデバイスは、用量制御（例えば用量監視、用量設定、用量制限、ユーザトラッキング等）、セッショニングの制御（例えばセッション監視、セッション設定、セッション制限、ユーザトラッキング等）、ニコチン送出の制御（例えば気化可能なニコチン材料と非ニコチン材料との切替え、送出するニコチンの量の調整等）、場所情報の獲得（例えば他のユーザの場所、小売店／商業施設の場所、吸入場所、気化器自体の相対的または絶対的な位置等）、気化器のパーソナライズ（例えば気化器のネーミング、気化器のロック／パスワード保護、１つ以上のペアレンタルコントロールの調整、気化器のユーザグループへの関連付け、気化器の製造業者または保証保守組織への登録等）、他のユーザとのソーシャルアクティビティ（例えばゲーム、ソーシャルメディアコミュニケーション、１つ以上のグループとの対話等）への参加等といった、１つ以上の機能のいずれかに使用され得る。「セッショニング」、「セッション」、「気化器セッション」または「気化セッション」という用語は一般に、気化器の使用に当てられる周期を指すために使用される。この周期は、時間周期、投与回数、気化可能な材料の分量、および／またはこれに類するものを含んでいてよい。

コンピューティングデバイスがＰＴＣＲ加熱素子の活性化に関連する信号を提供する例または様々な制御または別の機能の実施形態に関するコンピューティングデバイスと気化器との結合の別の例において、コンピューティングデバイスは、ユーザインターフェースと基礎となるデータ処理とを提供するために、１つ以上のコンピュータ命令セットを実行する。１つの例では、ユーザと、１つ以上のユーザインターフェース部材との相互作用をコンピューティングデバイスにより検出することで、コンピューティングデバイスは、気化器に信号を送ることができ、これによりＰＴＣＲ加熱素子を、吸入可能な用量の蒸気／エアロゾルを生成するための完全動作温度に活性化させる。気化器のその他の機能は、ユーザとユーザインターフェースとの相互作用により、気化器と通信するコンピューティングデバイス上で制御され得る。

気化器のＰＴＣＲ加熱素子の温度は、電子気化器の別の部分および／または環境への伝導熱伝達、芯部材および／または噴霧器全体からの気化可能な材料の気化による潜熱損失、および空気流（例えばユーザが電子気化器を吸入したときに加熱素子または噴霧器全体を横断する空気）による対流熱損失を含むいくつかの要因に依存し得る。上述したように、ＰＴＣＲ加熱素子を確実に活性化させるかまたはＰＴＣＲ加熱素子を所望の温度に加熱するために、本主題のいくつかの実施形態において、気化器は、任意の圧力センサ１０７からの信号を使用して、ユーザがいつ吸入しているのかを決定することができる。任意の圧力センサ１０７は、空気流の経路内に配置され得かつ／または（例えば通路または他の経路により）空気流の経路に接続され得、空気流の経路は、空気がデバイスに流入するための空気入口１０５と出口（例えばマウスピース１３５）とを接続しており、出口を介して、ユーザは結果的に生じた蒸気および／またはエアロゾルを吸入し、これにより任意の圧力センサは、空気入口１０５から空気出口まで気化器デバイスを通過する空気と同時に圧力変化を検知する。本主題の複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、任意には、ユーザのパフに関連して、例えばパフの自動検出により、例えば空気流の経路における圧力変化を検出する任意の圧力センサ１０７により活性化され得る。複数の実施形態において、スイッチは、電源とＰＴＣＲ加熱素子との間の回路を電気的に完成させるために使用され得る入力デバイスである。複数の実施形態において、リレー、ソレノイドおよび／または固体デバイスを含む入力デバイスは、電源とＰＴＣＲ加熱素子との間の回路を電気的に完成させ、これにより気化器デバイスを活性化させるために使用され得る。

典型的には、任意の圧力センサ１０７（ならびに任意の別のセンサ）は、任意の制御装置１０２（例えばプリント回路基板アセンブリまたは別の形式の回路基板）に配置され得るか、または（例えば物理的にまたは無線接続を介して電気的もしくは電子的に接続されて）結合され得る。測定を正確に行いかつ気化器の耐久性を維持するためには、空気流の経路を気化器の他の部分から隔離する弾性シールを提供することが有益であり得る。ガスケットであってよいシールは、任意の圧力センサ１０７を少なくとも部分的に取り囲むように構成され得、これにより、気化器の内部回路に対する任意の圧力センサ１０７の接続部は、空気流の経路に晒された任意の圧力センサ１０７の一部から隔離されることになる。カートリッジ式の気化器の１つの例では、シールまたはガスケットは、気化器本体と気化器カートリッジとの間の１つ以上の電気接続部の一部を隔離してもよい。気化器内でのガスケットまたはシールのこのような配置は、蒸気または液相中の水、気化可能な材料等の別の流体といった環境要因との相互作用に起因する、気化器コンポーネントに対する破壊的影響の可能性を緩和するため、かつ／または気化器内に設計された空気流の経路からの空気の漏れを低減するために有用であり得る。気化器の回路を通過しかつ／またはこれに接触する望ましくない空気、液体またはその他の流体は、圧力読取りの改変等の様々な望ましくない影響を引き起こす可能性があり、かつ／または気化器の一部に、湿気、気化可能な材料等の望ましくない材料を蓄積させる結果となり、その結果、不良な圧力信号、任意の圧力センサまたは別のコンポーネントの劣化、および／または気化器の寿命の短縮が生じ得る。シールまたはガスケットにおける漏れは、結果的に、吸引が望ましくない可能性のある材料を含むまたはこの材料から成る気化器デバイスの部分を通過した空気をユーザが吸引する恐れもある。

複数の実施形態において、カートリッジ１２５は、加熱された空気流が気化可能な材料１３０を通過した後にこの空気流を冷却するための繊維体を有していてよい。

上述したように、気化可能な材料１３０は、固形の気化可能な材料（例えばＨＮＢ材料）および／または液体の気化可能な材料（例えば液体、溶液等）を含んでいてよい。図３は、対流加熱を利用して気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる例示的な気化器デバイス１００および液体の気化可能な材料を含むカートリッジ１２５のブロック図である。気化可能な材料１３０は、流体タンクまたはリザーバ１４５に流体接続された、多孔質の芯１５０を有する噴霧器を含む。多孔質の芯１５０は、熱交換器を備えたＰＴＣＲヒータ１１０とマウスピース１３５との間の加熱された空気流の経路内に配置されている。多孔質の芯１５０は、作動中、気化可能な流体が含浸された多孔質の芯１５０の上および／または中を加熱された空気流が通過し、多孔質の芯１５０に含浸された液体の気化可能な材料の気化を引き起こし、これにより、蒸気および／またはエアロゾルを形成するように配置されている。複数の実施形態において、多孔質の芯１５０は、空気がリザーバ１４５に流入し、取り除かれた液体の体積と置き換わることを可能にし得る。換言すると、毛管作用が、液体の気化可能な材料を芯１５０内に引き込み、加熱された空気流により気化させるようになっており、本主題のいくつかの実施形態では、空気は芯を通ってリザーバ１４５に戻り、リザーバ１４５内の圧力を少なくとも部分的に均一化することができる。圧力を均一化するためにリザーバ１４５内へ空気を戻すことを可能にする別のアプローチも、本主題の範囲内である。図４は、液体の気化可能な材料を含む例示的な気化器デバイスの断面図であり、図５は、固形の気化可能な材料（例えばＨＮＢ製品）を含む例示的な気化器デバイスの断面図である。

複数の実施形態において、気化可能な材料１３０は、液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料の両方を含んでいてよい。例えば、図６は、対流加熱を利用して気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる例示的な気化器デバイス１００および液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料とを含むカートリッジ１２５のブロック図である。気化可能な材料１３０は、リザーバ１４５内に液体の気化可能な材料を含むリザーバ１４５と、液体の気化可能な材料に流体接続した芯１５０と、多孔質の芯１５０の（空気流に対して）下流側に配置された固形の気化可能な材料１５５とを含む。多孔質の芯１５０は、熱交換器を備えたヒータ１１０から加熱された空気流を受け取り、これにより、気化可能な材料を気化させて、蒸気および／または第１のエアロゾルを生成するように配置されている。固形の気化可能な材料１５５は、蒸気および／または第１のエアロゾルを芯から受け取り、これにより、第２のエアロゾルを生成するように配置されている。マウスピース１３５は、気化された気化可能な材料が固形の気化可能な材料１５５を通過した後に第２のエアロゾルを受け取るように構成されている。液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料の両方を組み合わせることにより、改善された風味付けが達成され得る。さらに、液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料の両方を気化させるためにＰＴＣＲ材料を介した対流加熱を利用することにより、両方の材料を加熱するために単一のヒータのみが必要とされる。

複数の実施形態において、液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料とは、それぞれ異なるカートリッジ内に含まれていてよい。例えば図７は、複数のカートリッジを備えた例示的な気化器デバイス１００のブロック図である。第１のカートリッジ６０５は、液体の気化可能な材料（リザーバ１４５および多孔質の芯１５０を含む）を含み、第２のカートリッジ６１０は、対流加熱を利用した気化可能な材料の均一な加熱を提供することができる固形の気化可能な材料１３０を含む。第１のカートリッジ６０５は、気化器デバイス１００に取外し可能に結合することができ、第２のカートリッジ６１０は、第１のカートリッジ６０５に取外し可能に結合することができる。図示のように、第１のカートリッジ６０５は、リザーバ１４５（例えばタンク）と、リザーバ１４５内の液体の気化可能な材料と、液体の気化可能な材料と流体接続した芯１５０とを含む。第１のカートリッジ６０５が気化器デバイス１００に結合される場合、芯１５０は、熱交換器を備えたヒータ１１０から加熱された空気流を受け取り、これにより、気化可能な材料を気化させて蒸気および／または第１のエアロゾルを生成するように配置されている。第２のカートリッジ６１０は、固形の気化可能な材料１３０と、バランス空気入口１４０と、マウスピース１３５とを含む。第２のカートリッジ６１０が第１のカートリッジに結合される場合、固形の気化可能な材料１３０は、芯１５０から蒸気および／または第１のエアロゾルを受け取り、第２のエアロゾルを生成するように配置されている。マウスピース１３５は、蒸気および／または第１のエアロゾルが固形の気化可能な材料１５５を通過した後に第２のエアロゾルを受け取るように構成されている。複数の実施形態において、バランス空気入口（すなわち第２の空気入口）１４０は、固形の気化可能な材料１５５を通過した加熱された第２のエアロゾルを冷却するための周囲温度空気を供給することができる。図８は、液体の気化可能な材料と固形の気化可能な材料の両方を含む例示的な気化器デバイスの断面図である。

この対流加熱アプローチは、従来の伝導式の加熱アプローチと比較すると、固形材料（例えばＨＮＢ材料）の気化に関していくつかの利点を提供することができる。例えば、揮発性物質と、加熱すべき気化可能な材料の異なる多孔率とを生ぜしめる、絶縁材料（例えば固形の気化可能な材料）内への空気流に対して垂直な方向における不十分な伝導に代えて、本主題のいくつかの実施形態は、気化可能な材料に均一に流入する、予熱された流入空気を、気化可能な材料の断面を均一に覆う波として提供することができる。この場合、揮発性物質は、気孔率の増大と同時に、加熱された空気の流れに平行な方向に放出される。別の例として、断面において均一な揮発性物質の放出と気孔率の増大とは同時であるため、いくつかの実施形態では、流路の差の問題が解消され得る。さらに別の例として、本主題のいくつかの実施形態では、製品を介した伝導熱伝達の低下の問題を取り除くことができる。さらに別の例として、本主題のいくつかの実施形態は、事前に必要とされた予熱期間をなくすことができ、これにより本主題はオンデマンドで、加熱された気化可能な材料からエアロゾルを提供することができる。

同様にこの対流加熱アプローチは、液体の気化可能な材料の気化に関してもいくつかの利点を提供することができる。例えば、液体の気化可能な材料に直接接触したヒータ部材を使用して、液体の気化可能な材料に直接に熱を加える代わりに、本主題のいくつかの実施形態は、予熱された流入空気を、気化されるべき流体が含浸された多孔質の芯の断面を均一に覆う波として提供することができ、これにより、温度差および加熱素子の汚染の可能性を回避する。

別の例として、芯を、固形の気化可能な材料（例えばルーズリーフタバコ）の極めて近くにかつ（空気流に対して）上流側に配置することにより、デバイス内での望ましくないエアロゾル凝縮を最小限に抑えることができる。

さらに、ＰＴＣＲヒータの固有の温度制御動作は、特定の熱フィードバックが必要とされないため、電力供給回路を単純化することができる。ＰＴＣＲヒータへの電力供給回路は、電力供給システムの典型である、電源が比較的一定の電圧を供給するという必要性を排除することにより、さらに単純化され得る。複数の実施形態において、印加電圧は、結果として生じるヒータ素子温度に著しい影響を与えることなしに、２桁以上可変であり得る。

次に、例示的なＰＴＣＲヒータをより詳細に説明する。ＰＴＣＲは、温度が上昇するにつれて非線形に変化する電気抵抗率を有する半導体材料を含む。典型的なＰＴＣＲ材料の抵抗率は比較的低い一方で、温度は温度遷移ゾーンより下に留まる。温度遷移ゾーンより上では、ＰＴＣＲ材料の抵抗率は、温度遷移ゾーンより下の温度における同じＰＴＣＲ材料の抵抗率よりも高くなる。抵抗率の変化は、摂氏５０度以下の温度遷移ゾーンにわたり桁違いに増大し得る。

加熱素子は、固有の温度制御を可能にするために非線形ＰＴＣＲ材料を利用し得る。例えば、周囲温度の加熱素子は、電圧傾度をもたらし、その結果、電流の流れを生成する電源に接続され得る。加熱素子の抵抗率は周囲温度（例えば周囲温度は遷移ゾーンより下である）では比較的低いため、電流は加熱素子を通って流れることになる。電流が非線形ＰＴＣＲ材料を通って流れると、抵抗（例えば電力の散逸）により、熱が発生させられる。発生した熱により加熱素子の温度が上昇し、これにより、加熱素子の抵抗率が変化させられる。加熱素子の温度が遷移ゾーンに達すると、抵抗率は小さな温度範囲にわたり大幅に増大する。抵抗率の変化は、材料の物理的特性により生ぜしめられてよい。例えば、材料内で相転移が起こり得る。（全体的な抵抗の増大に帰する）このような抵抗率の増大は、電流の流れを減少させ、これにより発熱が減少させられることになる。遷移ゾーンは、変曲点が存在する温度を含んでおり、これにより、加熱素子の温度をさらに上昇させるには発熱が不十分になることで、加熱素子の温度が制限される。電源が接続されかつ電流を供給し続ける限り、加熱素子は、最小限の温度変動で均一な温度を維持することになる。この場合、ＰＴＣＲ加熱素子に供給される電力は、Ｐ_Ｉ＝電圧^２／抵抗という式により表すことができる。ＰＴＣＲ加熱素子の熱損失は、Ｐ_Ｌで表すことができ、伝導熱、対流熱、放射熱および潜熱の任意の組合せを含む。定常状態動作中、Ｐ_Ｉ＝Ｐ_Ｌである。Ｐ_Ｌが増大すると、ＰＴＣＲ加熱素子の温度は低下し、これにより抵抗が減少することで、ＰＴＣＲ加熱素子を通る電流の流れが増大する。Ｐ_Ｌが減少すると、ＰＴＣＲ加熱素子の温度は上昇し、これにより抵抗が増大することで、ＰＴＣＲ加熱素子を通る電流の流れが減少する。Ｐ_Ｌが０に近づくと、ＰＴＣＲ加熱素子の抵抗は対数的に増大する。ＰＴＣＲ加熱素子が制限される動作温度は、温度特性、電源、回路特性（例えば電圧傾度、電流、時間差特性）等の関数としての素子材料、素子幾何学形状、素子抵抗率により影響を及ぼされてよい。

図９は、非線形ＰＴＣＲ材料に関する例示的な抵抗率対温度曲線を示すプロット図である。縦軸は対数である。（ＰＴＣＲヒータと呼ばれる）非線形ＰＴＣＲ材料から構成される（例えば形成される）加熱素子は、有利な特性を有していてよい。例えば、十分な電圧傾度（例えば∇Ｖ）が適用されると、ＰＴＣＲヒータは発熱し、遷移ゾーンに達するまで温度が上昇する。図９に示す曲線において、遷移ゾーンは、温度Ｔ_１とＴ_２との間にわたる。図９に示す曲線では、抵抗率対温度曲線は、Ｔ_１とＴ_２との間に非線形に現れているが、他の実施形態では、抵抗率対温度曲線は、ほぼ線形または線形またはその他の形であってもよい。Ｔ_１を上回るある温度では、非線形ＰＴＣＲ材料の抵抗率は、さらなる温度上昇がやむことになる点まで上昇することになる。なぜならば、全体的な抵抗が所定の点まで増大し、これにより電流の流れが制限されるからである。換言すると、ＰＴＣＲヒータの実施形態は、温度自己制限式であると考えられてよく、既知の範囲の印加電圧が与えられた場合、まさに温度遷移ゾーンの低点Ｔ_１を上回る温度を超えて加熱することはない。

ＰＴＣＲヒータの性能は、図９に示すようなＰＴＣＲの挙動およびヒータの幾何学形状に左右され得る。比較的長細い幾何学形状を有しており、それぞれ異なる電圧を印加するための電気コンタクトを、ＰＴＣＲヒータの長い方の寸法の各端部に備えたＰＴＣＲヒータは、非線形のＰＴＣＲ材料の抵抗率が、典型的にはＴ_１未満の温度では高すぎるという点で、無効の場合がある。Ｔ_１とＴ_２との間の温度差が１０℃未満である急峻な遷移ゾーンを有する非線形ＰＴＣＲ材料は、上記長細い幾何学形状の長さの小さな部分の範囲内にすべての電圧降下を生ぜしめることがあり、必然的に、任意の材料内に空間的な不均一性が与えられる。したがって、ＰＴＣＲヒータのいくつかの実現形態は、ＰＴＣＲヒータ用の電極構造体を含んでおり、これにより、非線形のＰＴＣＲ材料は並列回路内に提供されることになる。均一性が改善された加熱を提供することができるいくつかの実施形態では、ＰＴＣＲヒータ幾何学形状は、それぞれ異なる電圧が印加され得る導電体または導電性コーティングの間に挟まれる、非線形ＰＴＣＲ材料の薄い部分を含んでいてよい。

図１０は、図９に示した非線形ＰＴＣＲ半導体材料に関する抵抗率対温度曲線のデータの表を表す。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、１００℃で１０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、１００℃で２０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６５℃で１０００００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、１００℃で１００Ω・ｃｍ未満の抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ超の抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、１００℃で１００Ω・ｃｍ未満の抵抗率を有しており、２７５℃で２５００００Ω・ｃｍ超の抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、１００℃で１００Ω・ｃｍ未満の抵抗率を有しており、２９５℃で３０００００Ω・ｃｍ超の抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～４０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～４５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～５０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～３２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～３５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～３７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～４０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～４５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～５０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～３２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～３５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～３７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～４０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～４５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～５０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～２５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～２５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～３０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～１２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態では、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～１７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～２５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～２５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～３０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～１２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～１７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～２５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～２５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。
複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～４０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～２５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～４５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で１０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１０００００Ω・ｃｍ～５０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～３２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～３５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～３７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～４０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～２５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～４５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で５０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で２０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で１５００００Ω・ｃｍ～５０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～３２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～１００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～３５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～３７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～４０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～２５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～４５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２５℃で９０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１５０℃で３０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２８０℃で２０００００Ω・ｃｍ～５０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～１７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～２５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で１０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で１０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で５００００Ω・ｃｍ～３０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～１２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～１７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～２５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で５０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で５０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で７５０００Ω・ｃｍ～３０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～１１０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～１２５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～１５０Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～１５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～１７５０００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～３００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～２０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～４００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～２５００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、５０℃で７５Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、１００℃で９０Ω・ｃｍ～５００Ω・ｃｍの抵抗率を有しており、２６０℃で１０００００Ω・ｃｍ～３０００００Ω・ｃｍの抵抗率を有している。

図１１は、別の例示的なＰＴＣＲ抵抗率対温度曲線を示す図である。この例では、ＰＴＣＲ材料は、５７００ｋｇ／ｍ３の密度、５２０Ｊ／ｋｇＫの熱容量および２．１Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有している。抵抗率の係数は、最初は約４４０Ｋ過ぎの温度で増大し始め、次いで５０３Ｋ～５１８Ｋの間で急激に増大する。２９８Ｋでは、ＰＴＣＲ加熱素子を形成するＰＴＣＲ材料の抵抗率は０．１６８Ω・ｍであり、３７３Ｋでは、ＰＴＣＲ加熱素子を形成するＰＴＣＲ材料の抵抗率は０．１０５Ω・ｍであり、５１８Ｋでは、ＰＴＣＲ加熱素子を形成するＰＴＣＲ材料の抵抗率は、３．６６９Ω・ｍである。いくつかの例示的な実施形態において、ＰＴＣＲ材料は、５０００ｋｇ／ｍ３～７０００ｋｇ／ｍ３の密度、４５０Ｊ／ｋｇＫ～６００Ｊ／ｋｇＫの熱容量、および１．５Ｗ／ｍＫ～３．０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有している。

図１２Ａは、改善された気化器加熱を可能にすることができる例示的なＰＴＣＲ加熱素子５０を示す図である。非線形ＰＴＣＲ材料１０の薄い部分が図１２Ａに示されており、この部分では非線形ＰＴＣＲ材料１０が導電層２０の間に挟まれており、導電層２０も、導電リード３０がそれぞれ異なる印加電圧を有することができるように、各導電リード３０に取り付けられている。図１２Ｂは、図１２Ａに示した例示的なＰＴＣＲ加熱素子５０の断面図である。

例えば、プロピレングリコールおよびグリセロールを含む流体の組合せを使用する気化器デバイスにおいて有効であり得るいくつかの例示的な実施形態では、ＰＴＣＲヒータ５０は、０．５ｍｍ（高さ）および５．０ｍｍ（長さおよび幅）の非線形ＰＴＣＲ材料厚さを備えた、図１２Ａに示した幾何学形状を、別の寸法で有している。非線形ＰＴＣＲ材料の電気特性は、以下の値を有している。すなわち：Ｔ_１値は１５０℃～３００℃、例えば２２０℃～２８０℃であり、Ｔ_１未満の温度での抵抗率は０．０１Ω・ｍ～１００Ω・ｍ、例えば０．１Ω・ｍ～１Ω・ｍであり、Ｔ_１～Ｔ_２の抵抗率変化は１０倍超、例えば１００倍超に増大しており、Ｔ_１～Ｔ_２の温度差は２００℃未満、例えば５０℃未満である。

図１３Ａ～図１３Ｅは、例示的なＰＴＣＲヒータ５０の温度モデルを示している。図示の例では、非線形ＰＴＣＲ材料１０は、５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍの寸法を有するプレート幾何学形状を有していた。導電層２０は、５ｍｍ×５ｍｍ×０．０２５ｍｍの寸法を有する銀（Ａｇ）から形成されていた。また、導電リード３０は、１２ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍの寸法を有する銅（ＣＵ）から形成されていた。非線形ＰＴＣＲ材料１０は、図３２に示すように、約２４０℃～約３００℃の非線形遷移ゾーンを有するＰＴＣＲ抵抗率対温度曲線を有していた。例示的なＰＴＣＲヒータ５０の導電リード３０にわたり、３～６ボルトの電圧が印加された。これらの状況下では、自由対流空気流を有する開放空気内の例示的なＰＴＣＲヒータ５０は、電圧差の印加後のそれぞれ０．０秒、０．２秒、０．５秒、１．０秒、および２．０秒を表す図１３Ａ～図１３Ｅのシーケンスモデルに示されるように、温度を上昇させるであろう。図示のように、１．０秒を過ぎた温度は比較的均一であり、導電層２０の表面におけるピーク温度は２７０℃未満である。

図１４Ａ～図１４Ｆは、別の例示的なＰＴＣＲヒータ５０の温度モデルを示している。各図の左側には傾斜温度スケールが示されており、赤色で、約２５５℃の最高温度を表しており、可視光スペクトルの色の順に（すなわち赤色、オレンジ色、黄色、緑色、青色および紫色）、約２３℃の最低温度まで続く。図示の各例において、非線形ＰＴＣＲ材料１０は、約５ｍｍ×５ｍｍ×０．５ｍｍの寸法のプレート幾何学形状を有している。導電層２０は、約５ｍｍ×５ｍｍ×０．０２５ｍｍの寸法を有する銀（Ａｇ）から形成されていた。また、導電リード３０は、約１２ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍの寸法を有する銅（ＣＵ）から形成されていた。プレート幾何学形状は、導電リード３０が取り付けられた導電層２０を含む２つの平行な面を有していてよい。導電リード３０は、接続手段４０により、ＰＴＣＲ加熱素子５０の両側の導電層２０の中央に取り付けられている。複数の実施形態において、接続手段４０は、クランプ、クリップ、導電性ペースト、高温、鉛フリーはんだおよび／またはこれらの組合せである。

図１４Ａは、ＰＴＣＲ加熱素子５０に電流を流すことによる活性化の１．０秒後の温度を示す。紫色に着色された導電リード３０は、依然として約２５℃である。ＰＴＣＲ材料１０および導電層２０の大部分は、約１２０℃まで温度が上昇しており、中央の接続手段４０を含む領域は約８０℃の温度で、比較的やや低温になっている。

図１４Ｂは、ＰＴＣＲ加熱素子５０に電流を流すことによる活性化の２．０秒後の温度を示す。青色／緑色に着色された導電リード３０は、約９０℃まで温度が上昇している。ＰＴＣＲ材料１０および導電層２０の大部分は、約２１０℃まで温度が上昇しており、中央の接続手段４０を含む領域は、約１６０℃の温度で比較的低温になっている。

図１４Ｃは、ＰＴＣＲ加熱素子５０に電流を流すことによる活性化の３．０秒後の温度を示す。緑色に着色された導電リード３０は、約１４０℃まで温度が上昇している。ＰＴＣＲ材料１０および導電層２０の大部分は、約２５０℃まで温度が上昇しており、中央の接続手段４０を含む領域は、約２００℃の温度で比較的低温になっている。

図１４Ｄは、ＰＴＣＲ加熱素子５０に電流を流すことによる活性化の４．０秒後の温度を示す。緑色に着色された導電リード３０は、約１６０℃まで温度が上昇している。ＰＴＣＲ材料１０および導電層２０の大部分は、約２５０℃までの温度に留まっており、中央の接続手段４０を含む領域は、約２１５℃の温度で比較的低温になっている。

図１４Ｅは、ＰＴＣＲヒータ５０に電流を流すことによる活性化の５．０秒後の温度を示す。緑色／黄色に着色された導電リード３０は、約１８０℃まで温度が上昇している。ＰＴＣＲ材料１０および導電層２０の大部分は、約２５０℃までの温度に留まっており、中央の接続手段４０を含む領域は、約２２５℃の温度で比較的やや低温になっている。

図１４Ｆは、ＰＴＣＲ加熱素子５０に電流を流すことによる活性化の６．０秒後の温度を示す。黄色に着色された導電リード３０は、約２００℃まで温度が上昇している。ＰＴＣＲ材料１０および導電層２０の大部分は、約２５０℃までの温度に留まっており、中央の接続手段４０を含む領域は、約２３５℃の温度で比較的ほんの少しだけ低温になっている。図１５は、自由対流状態における電圧印加の６．０秒後の例示的なヒータの温度モデルを示す。

図１６Ａは、例示的なＰＴＣＲ加熱素子に関する時間の関数としての表面温度モデルを示す。このモデルでは、ＰＴＣＲヒータの表面温度は、時間ゼロにおいて２５℃（すなわち室温）で始まる。電流が流された後に表面温度は約２秒間、線形に上昇し、約２２５℃の温度になる。約２秒後に温度上昇速度は低下し、活性化の約３秒後に約２５０℃の定常状態動作温度が達成される。このモデルでは、非線形ＰＴＣＲ材料は非接触の自由対流状態にあり、放出された放射物は所定の距離から測定されたと仮定された。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２４０℃～２８０℃の動作温度に加熱される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２４５℃～２５５℃の動作温度に加熱される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、約２５０℃の動作温度に加熱される。

図１６Ｂは、例示的なＰＴＣＲヒータに関して測定された最高表面温度モデルを時間の関数として示す。ＰＴＣＲヒータの最高表面温度を時間の関数として測定するために、赤外線カメラを用いて測定を４回繰り返し、次いでこれらを最高表面温度モデルに対してプロットした。このモデルでは、非線形ＰＴＣＲ材料は非接触の自由対流状態にあり、放出された放射物は所定の距離から測定されたと仮定された。いずれの場合にも、ＰＴＣＲ加熱素子の最高表面温度は、時間ゼロにおいて約２５℃（すなわち室温）で始まる。電流が流された後に最高表面温度は約２秒間、線形に上昇し、約２２５℃の温度になる。約２秒後に温度上昇速度は低下し、活性化の約３秒後に約２５０℃の定常状態動作温度が達成される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２４０℃～２８０℃の動作温度に加熱される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２４５℃～２５５℃の動作温度に加熱される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、約２５０℃の動作温度に加熱される。

図１６Ｃは、例示的なＰＴＣＲ加熱素子に関して測定された平均表面温度モデルを時間の関数として示す。ＰＴＣＲ加熱素子の平均表面温度を時間の関数として測定するために、赤外線カメラを用いて測定を４回繰り返し、次いでこれらを平均表面温度モデルに対してプロットした。このモデルでは、非線形ＰＴＣＲ材料は非接触の自由対流状態にあり、放出された放射物は所定の距離から測定されたと仮定された。いずれの場合にも、ＰＴＣＲ加熱素子の平均表面温度は、時間ゼロにおいて約２５℃（すなわち室温）で始まる。電流が流された後に最高表面温度は約２秒間、線形に上昇し、約２２５℃の温度になる。約２秒後に温度上昇速度は低下し、活性化の約３秒後に約２５０℃の定常状態動作温度が達成される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２４０℃～２８０℃の動作温度に加熱される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、２４５℃～２５５℃の動作温度に加熱される。複数の実施形態において、ＰＴＣＲ加熱素子は、約２５０℃の動作温度に加熱される。

図１７は、本主題の複数の実施形態と一致する、例示的なヒータの遷移電流応答を時間の関数として示す。このグラフでは、電流はアンペアで測定され、ほぼ線形の速度で増加し、活性化から約１．５秒後にピーク電流に到達する。その後、ＰＴＣＲヒータは自己調整動作温度に達するため、抵抗が急速に増大して電流の流れを減少させる。

均一な温度は、ＰＴＣＲヒータの望ましい性能属性であってよく、温度センサ、マイクロプロセッサを備えた電子回路、および温度制御のための専用の高度なアルゴリズムにより制御される電力入力手段を有する直列ヒータを含む直列コイルヒータを上回る、明確な利点をもたらす。これらの既存の直列ヒータは、ある点における温度測定に応答して、または典型的な直列加熱素子のＴＣＲ（抵抗率の温度係数）と組み合わせられた、全体的な電気抵抗率により推定される平均温度により、全体的な電力を調整することができる。しかしながら、いくつかの直列ヒータでは、直列ヒータ内の温度が４０℃以上変化することがある。なぜならば、周囲媒体の熱質量の局所的な差と、周囲媒体に対する損失の局所的な差とによって、直列ヒータに沿った局所的な抵抗率の変化が生じるためである。

いくつかの実施形態において、ＰＴＣＲヒータ５０は、図９に示したものと同じまたは類似の非線形のＰＴＣＲ抵抗率対温度曲線を有する材料で構成されており、図１２Ａ～図１２Ｂに示したような平行な幾何学形状を有しており、かつ導電リード３０に印加される適切な（例えば３Ｖ～６Ｖの）差電圧を有している。このようなＰＴＣＲヒータ内に与えられた制御体積はそれぞれ、狭い範囲内の、典型的には１０℃未満の温度を有している。このことは、熱負荷が異なっていても達成され得る。１０℃未満の範囲は、ＰＴＣＲ加熱素子の材料および幾何学的配置の制御による気化のために調整され得る。

択一的なＰＴＣＲヒータの設計および幾何学形状が可能である。

複数の実施形態において、ＰＴＣＲヒータは、気化可能な材料に流入して通過する空気を予熱するための熱交換器を有していてよい。図１８は、気化可能な材料の対流加熱と改善された均一加熱とを可能にすることができる、ＰＴＣＲヒータ３９０と熱交換器部材３２０とを有する例示的なＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５の斜視図である。

例示的なＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５（矩形ＰＴＣＲエアヒータアセンブリとも呼ばれる）は、導電層３０５の間に挟まれたＰＴＣＲ材料３００を有するＰＴＣＲヒータ３９０を含む。導電層３０５と接触している熱交換器部材３２０は、例えばアルミニウムまたは別の熱伝導材料からなってもよい。熱交換器部材３２０は、熱伝導材料押出成形体または集成体からなってもよい。複数の実施形態において、熱交換器部材３２０は、金属発泡体、例えばアルミニウム発泡体であってよい。熱交換器部材３２０は、押出成形、機械加工、フライス加工、鋳造、発泡、印刷、射出成形、鍛造、スタンピング、焼結、およびその他の金属成形法により製造され得る。熱交換器部材３２０を包囲しているのは、ヒータアセンブリカバー３５０である。複数の実施形態において、ヒータアセンブリカバー３５０は、非導電材料を含む。複数の実施形態において、ヒータアセンブリカバー３５０は、非熱伝導材料を含む。複数の実施形態において、ヒータアセンブリカバー３５０は、ヒータアセンブリカバー３５０を熱交換器部材３２０から絶縁する、非導電コーティングを備えた金属を含む。複数の実施形態において、ヒータアセンブリカバー３５０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。

図１９は、例示的なＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５の分解図を含む、ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８の分解図である。いくつかの実施形態において、ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８は矩形である。ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８は、例示的なＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５と、使い捨て製品３６０を収容するための製品カバー３８０とを含む。いくつかの実施形態において、製品カバー３８０および使い捨て製品３６０は、それぞれ矩形である。複数の実施形態において、製品カバー３８０内の使い捨て製品３６０は、固形の気化可能な材料を含有する使い捨て製品を含んでいてよい。複数の実施形態において、製品カバー３８０は、液体の気化可能な材料を収容するように構成された使い捨て可能な液体カートリッジ（例えばポッド）である。複数の実施形態において、製品カバー３８０は、第１の空気入口および／または芯を有する使い捨て液体カートリッジ（例えばポッド）であり、液体の気化可能な材料を収容するように構成されている。

図２０は、組み立てられた例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８の斜視図である。内部に使い捨て製品を収容する製品カバー３８０は、締まり嵌め、プレス嵌め、スナップフィット結合、磁気結合、接着剤および別の固定手段を介して、ヒータアセンブリカバー３５０、ＰＴＣＲヒータアセンブリおよび／または製品カバー３８０の反対側の隣接セグメントに取り付けられてよい。製品カバー３８０は、取外し可能に取り付けられてよく、これにより、製品カバー３８０を気化器デバイスから分離させ、使い捨て製品を交換してから再び組み立てることができる。

図２１は、例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８および使い捨て製品３６０の斜視透視図である。複数の実施形態において、使い捨て製品３６０および製品カバー３８０は、固形の気化可能な材料を含有する使い捨て製品を含んでいてよい。複数の実施形態において、使い捨て製品３６０および製品カバー３８０は、液体の気化可能な材料を収容する使い捨て液体カートリッジ（例えばポッド）を含んでいてよい。複数の実施形態において、使い捨て製品３６０および製品カバー３８０は、第１の空気入口および／または芯を有する使い捨て液体カートリッジ（例えばポッド）を含んでいてよく、液体の気化可能な材料を収容する。図２１にＰＴＣＲヒータは図示されていないが、ＰＴＣＲヒータは、熱交換器部材３２０の間の容積３０４内に挿入される。熱交換器部材３２０は、流入空気を加熱する（熱交換器を備えていない）ＰＴＣＲヒータのみを有している場合に比べ、より多くの流入空気を加熱するために増大された表面積を提供する。熱交換器部材３２０を包囲しているのは、ヒータアセンブリカバー３５０である。複数の実施形態において、ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５を通る流入空気の流量は、毎分約１．４リットルである。熱交換器部材３２０は、流入する空気を急速に加熱するために、２００℃超の定常状態温度に到達し得る。熱交換器部材３２０は、比表面積（ｍｍ^２／ｍｍ^３）を最大化するように設計され得、この比表面積は、ＰＴＣＲヒータから熱交換器部材３２０への改善された熱伝達をもたらすと共に、熱交換器部材３２０から流入空気への改善された熱伝達ももたらす。図２１に示すように、熱交換器部材３２０は、熱伝導材料（例えばアルミニウム、銅、鋼、ステンレス鋼、チタン等の金属）からなるフィン付きデザインであってよい。

図２２は、ＰＴＣＲヒータ３９０の活性化の約０．２秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８および使い捨て製品３６０の斜視透過図である。ＰＴＣＲヒータ３９０は、熱交換器部材３２０を加熱し、熱交換器部材３２０は、ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５に流入する空気に熱を伝達する。ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５から流出する空気は、約１１０℃～約１６０℃の温度に加熱されている。加熱された空気流は、使い捨て製品３６０（例えばタバコ含有媒体）を通って毎分約１．４リットルの流量で流れる。ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８から流出する蒸気および／またはエアロゾルは、約５０℃～約１５０℃の温度で使い捨て製品３６０から放出された、気化された材料を含んでいる。

図２３は、ＰＴＣＲヒータ３９０の活性化の約０．５秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８および使い捨て製品３６０の斜視透過図である。ＰＴＣＲヒータ３９０は、熱交換器部材３２０を加熱し、熱交換器部材３２０は、ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５に流入する空気に熱を伝達する。ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５から流出する空気は、約１５０℃～約２１０℃の温度に加熱されている。加熱された空気流は、使い捨て製品３６０（例えばタバコ含有媒体）を通って毎分約１．４リットルの流量で流れる。ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８から流出する蒸気および／またはエアロゾルは、約１００℃～約２１０℃の温度で使い捨て製品３６０から放出された、気化された材料を含んでいる。

図２４は、ＰＴＣＲヒータ３９０の活性化の約１．０秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８および使い捨て製品３６０の斜視透過図である。ＰＴＣＲヒータ３９０は、熱交換器部材３２０を加熱し、熱交換器部材３２０は、ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５に流入する空気に熱を伝達する。ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５から流出する空気は、約１７０℃～約２３０℃の温度に加熱されている。加熱された空気流は、使い捨て製品３６０（例えばタバコ含有媒体）を通って毎分約１．４リットルの流量で流れる。ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８から流出する蒸気および／またはエアロゾルは、約１１０℃～約２２０℃の温度で使い捨て製品３６０から放出された、気化された材料を含んでいる。

図２５は、ＰＴＣＲヒータ３９０の活性化の約２．０秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８および使い捨て製品３６０の斜視透過図である。ＰＴＣＲヒータ３９０は、熱交換器部材３２０を加熱し、熱交換器部材３２０は、ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５に流入する空気に熱を伝達する。ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５から流出する空気は、約１８０℃～約２４０℃の温度に加熱されている。加熱された空気流は、使い捨て製品３６０（例えばタバコ含有媒体）を通って毎分約１．４リットルの流量で流れる。ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８から流出する蒸気および／またはエアロゾルは、約１２０℃～約２３０℃の温度で使い捨て製品３６０から放出された、気化された材料を含んでいる。

図２６は、ＰＴＣＲヒータ３９０の活性化の約３．０秒後の例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８および使い捨て製品３６０の斜視透過図である。ＰＴＣＲヒータ３９０は、熱交換器部材３２０を加熱し、熱交換器部材３２０は、ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５に流入する空気に熱を伝達する。ＰＴＣＲヒータアセンブリ３９５から流出する空気は、約１８０℃～約２４０℃の温度に加熱されている。加熱された空気流は、使い捨て製品３６０（例えばタバコ含有媒体）を通って毎分約１．４リットルの流量で流れる。ＰＴＣＲ気化アセンブリ３９８から流出する蒸気および／またはエアロゾルは、約１２０℃～約２３０℃の温度で使い捨て製品３６０から放出された、気化された材料を含んでいる。

本主題は、矩形の幾何学形状に限定されない。複数の実施形態において、ＰＴＣＲヒータは矩形ではない多角形である。例えば、択一的なデザインのＰＴＣＲヒータは、押出成形または射出成形により製造される多くの可能な構成において、平面的な幾何学形状とは異なっていてもよい。例えば図２７は、円筒幾何学形状を有する例示的なＰＴＣＲヒータ２９０の斜視図である。この例では、ＰＴＣＲヒータ２９０は、それぞれ円筒状の表面導電層２０５を備えたＰＴＣＲ材料２００を含んでいる。

図２８は、例示的なＰＴＣＲヒータアセンブリ２９５を示す分解図であり、このＰＴＣＲヒータアセンブリ２９５は、例示的なＰＴＣＲヒータ２９０と、外側の熱交換器２１０と、内側の熱交換器２２０と、分流器２３０と、ヒータアセンブリカバー２５０とを含み、これらはそれぞれ円筒状である。図２９は、例示的なＰＴＣＲヒータアセンブリ２９５の斜視図である。図３０は、外側カバーと分流器２３０とが取り外され、これにより、使い捨て製品２６０に位置合わせされたＰＴＣＲヒータ２９０、外側の熱交換器２１０および内側の熱交換器２２０の向きを示す、例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８の斜視図である。

図３１は、ＰＴＣＲヒータ２９０と、外側の熱交換器２１０と、内側の熱交換器２２０と、分流器２３０と、ヒータアセンブリカバー２５０と、（図１８において使い捨て製品２６０を覆っている）製品カバー２８０とを含む例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８の斜視図である。

図３２は、ＰＴＣＲヒータを備えた例示的な気化デバイスの抵抗率の対数を温度の関数として示すプロット図である。図３２に示す性能は、円筒状のＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８の例示的な実施形態の性能を特徴付ける例示的な計算によるものである。例示的なＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８はＨＮＢデバイスであり、この計算では質量による比表面積がＳ_ｍ≒１００００ｃｍ^２／ｇであり、密度はρ≒３００ｋｇ／ｍ^３の多孔質媒体として処理される使い捨て製品２６０として固形の気化可能な材料（例えばＨＮＢ製品）を有している。対流熱伝達係数は、ｈ≒２．０Ｗ／ｍ^２Ｋである。体積による表面積は、Ｓ_ｖｏｌ＝Ｓ_ｍｘρ＝１００００ｃｍ^２／ｇ×１０００ｇ／ｋｇ×ｍ^２／１００００ｃｍ^２として計算することができ、Ｓ_ｖｏｌ≒１０００ｍ^２／ｋｇであることから、体積熱交換係数は、ｖ＝ｈρ（Ｓ_ｖｏｌ）≒６．０Ｅ５Ｗ／ｍ^３Ｋである。

この計算に関して、周囲状況は１気圧の標準圧力で２０．０５℃であった。入力空気流量は１．４ｌ／ｍで一定であり、印加電圧は、対向し合う導電層２０５にわたり一定の３．７ボルトであった。図３２に示したＰＴＣＲの挙動を超える電流制限は適用されなかった。

計算した、ＰＴＣＲヒータを備えた気化デバイスは、銀である導電層２０５と、アルミニウム押出成形体である円筒状の外側の熱交換器２１０および円筒状の内側の熱交換器２２０と、ＰＴＦＥからなる分流器２３０およびヒータアセンブリカバー２５０と、紙からなる製品カバー２８０とを含んでいた。

図３３は、図３２に関して上述もしたＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８の例示的な実施形態の温度シミュレーションを示す断面プロット図である。ＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８は、使い捨て製品（例えば固形の気化可能な材料）２６０を加熱するためのＰＴＣＲヒータアセンブリ２９５を含む。図３４Ａ～図３４Ｇは、ＰＴＣＲヒータアセンブリ２９５を備えたＰＴＣＲ気化アセンブリ２９８の例示的な実施形態に関する温度の遷移応答を色で示すカットプロット図である。図３４Ａ～図３４Ｇは、温度がどこでも２８０℃を超えることは決してなく、使い捨て製品２６０の燃焼温度を十分に下回っていることを証明する。図３４Ａ～図３４Ｇでは、使い捨て製品（例えば固形の気化可能な材料）２６０の加熱が上流側から下流側へ波状に進行し、これにより断面ホットスポットと、その結果生じる気孔のそれぞれ異なる多孔率とが解消される。

図３５は、蒸気入口３４１と、エアロゾル出口３４２と、複数の空気入口とを有するマウスピース３３５の斜視図および端面図を示す。複数の空気入口は、第１の複数の空気入口３４０ｂと、第２の複数の空気入口３４０ｃとを含む。第１の複数の空気入口３４０ａは、（各孔が空気入口になる）１４の孔を含んでおり、第２の複数の空気入口３４０ｂは、（各孔が空気入口になる）別の１４の孔を含んでいる。いくつかの実施形態において、第１の複数の空気入口３４０ａは４～２４の孔を含んでおり、第２の複数の空気入口３４０ｂは４～２４の孔を含んでいる。複数の空気入口の孔は、それぞれ円形であってよく、約０．４ｍｍの直径を有していてよい。いくつかの実施形態において、複数の空気入口の孔は、それぞれ円形であってよく、約０．２ｍｍ～約０．６ｍｍの直径を有していてよい。複数の空気入口の孔はそれぞれ、１つの平面内に配置され得る。各孔は、マウスピース３３５の外面から約３０度の角度αでマウスピース３３５の厚さを貫通して形成され得る。いくつかの実施形態では、各孔は、マウスピース３３５の外面から約１５度～４５度の角度αでマウスピース３３５の厚さを貫通して形成され得る。第１の複数の空気入口３４０ａの各孔の角度αはそれぞれ、隣接する孔の内角に対して同じ方向に向かって開いた内角αを有していてよい。第２の複数の空気入口３４０ｂの各孔の角度αはそれぞれ、隣接する孔の内角に対して同じ方向に向かって開いた内角αを有していてよい。マウスピース３３５は、蒸気入口３４１からエアロゾル出口３４２に向かって先細になっていてよい。蒸気入口３４１の断面積は、エアロゾル出口３４２の断面積よりも、少なくとも４倍大きくてもよい。いくつかの実施形態において、蒸気入口３４１の断面積は、エアロゾル出口３４２の断面積よりも、約１．５倍～６倍大きくてもよい。

図３６は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図である。マウスピース３３５の蒸気入口は、締まり嵌め、プレス嵌め、スナップフィット結合、磁気結合、接着剤、およびその他の固定手段を介してＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けることができる。マウスピース３３５は、製品カバー３８０に取外し可能に取り付けることができ、これにより、２つの部品を分離して、気化可能な製品を交換してから再び互いに接続することができる。別の実施形態では、製品カバー３８０が、内部に含まれる気化可能な製品を交換するために気化器アセンブリ３９０から取り外され、次いで再び互いに接続され得る。この実施形態では、第１の複数の空気入口３４０ａは８つの孔を含んでいてよく、第２の複数の空気入口３４０ｂは、別の８つの孔を含んでいてよい。マウスピース３３５の先細になったボデーは、エアロゾル出口３４２を介して流出するエアロゾルを吸入するユーザに、快適で調整可能な装着をもたらす。

図３７は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、第１の複数の空気入口３４０ａと第２の複数の空気入口３４０ｂとに流入する空気から何の恩恵も受けない空気流および温度のパターンを示す。空気流は実質的に層状であり、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５を通って十分に混合されておらず、マウスピース３３５に付着している。熱交換器部材３２０を通過する流入空気は、２００℃超に急速に加熱されてから、使い捨ての矩形製品を通過する。図３７に示すように、エアロゾルはマウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出し、１００℃～１６０℃の平均温度に冷却されている。蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との差は、１００℃未満である。

図３８は、複数の空気入口を有するマウスピース３３５のエアロゾル出口を介して見た端面透過図であり、空気流のパターンを示す。複数の空気入口は、第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂを含む。図３８に示すように、第１の複数の空気入口３４０ａは、（各孔が空気入口になる）８つの孔を含んでおり、第２の複数の空気入口３４０ｂは、（各孔が空気入口になる）別の８つの孔を含んでいる。図３５に関して上述したように、各穴は、マウスピース３３５の外面から約１５度～４５度の角度αでマウスピース３３５の厚さを貫通して形成され得る。第１の複数の空気入口３４０ａの各孔の角度αは、それぞれ隣接する孔の内角に対して同じ方向に向かって開いた内角を有していてよい。第２の複数の空気入口３４０ｂの各孔の角度αは、それぞれ隣接する孔の内角に対して同じ方向に向かって開いた内角を有していてよい。複数の空気入口の孔は、それぞれ１つの平面内に配置されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂの孔により形成される平面は、２つの円が重なった形状のマウスピース３３５の断面を通る。各孔の円形配置および相対的に同じ方向に向かって開いた内角αに基づき、孔を通過する空気は円運動で流れ、渦を形成する。第１の複数の空気入口３４０ａを通って移動する第１の複数の空気流は、第１の渦を形成し、第２の複数の空気入口３４０ｂを通って移動する第２の複数の空気流は、第２の渦を形成する。第１の渦は、第１の回転軸線と、第１の回転軸線を中心とした第１の回転方向とを有している。第１の回転方向は、第１の複数の空気入口３４０ａの各孔の内角αにより方向を決定される。第２の渦は、第２の回転軸線と、第２の回転軸線を中心とした第２の回転方向とを有している。第２の回転方向は、第２の複数の空気入口３４０ｂの各孔の内角αにより方向を決定される。第１の回転方向と第２の回転方向とは、反対の方向であってよい。例えば、第１の回転方向は反時計回りであり、第２の回転方向は時計回りである。別の実装形態では、第１の回転方向は時計回りであり、第２の回転方向は反時計回りである。別の実現形態では、第１の回転方向は時計回りであり、第２の回転方向も時計回りであるか、または第１の回転方向は反時計回りであり、第２の回転方向も反時計回りである。先細のマウスピース３３５に基づき、第１の回転軸線と第２の回転軸線とは非平行である。第１の回転軸線と第２の回転軸線とは、エアロゾル出口を過ぎた、気化器デバイスの外部の点において交差する。

マウスピース３３５内で生成された渦は、エアロゾル出口を通って流出するエアロゾルを冷却するために複数の空気入口を通って流入する空気の混合を助ける。逆回転する複数の渦（すなわち第１の渦は反時計回りに回転し、第２の渦は時計回りに回転する、またはその逆）を発生させることにより、第１の複数の空気流が第２の複数の空気流と衝突し、乱流を発生させ、これにより、マウスピース内部の蒸気／エアロゾルと流入空気との混合がさらに改善される。角運動量の保存に基づき、蒸気入口からエアロゾル出口に向かって先細りするマウスピース３３５は、渦をより速く回転させ、これにより、追加的な乱流と、改善された混合とが生み出される。マウスピース３３５内で混合される乱流は、過度の圧力降下を生じさせることなく、エアロゾル出口を通って流出するエアロゾルのより均一な温度プロファイルを生み出す。このことは、過度の吸引（パフ）活動をすること無しに快適な温度でエアロゾルを吸入することができるという改善された体験をユーザにもたらす。マウスピース３３５内で混合される乱流により、ユーザの深部肺組織にエアロゾルを送出するのに適した、より小さなエアロゾル粒子をもたらし、これにより、ユーザの口または喉の中にエアロゾルが堆積することが回避される。

この設計が、２つの渦を発生させるように構成された空気入口を有するマウスピースに関して説明されている一方で、マウスピース内に３つ以上の渦を発生させてもよいということが考慮される。単一の渦は、マウスピース内での流入空気とエアロゾルとのある程度の混合をもたらすことができる一方で、加熱されたエアロゾルの一部が単一の渦の軸線に沿って流れ、十分に冷却されずにエアロゾル出口から流出する場合がある。

図３９は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の０．１秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５から流出する空気は、約７０℃～約９０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約２０℃～約５０℃の温度に冷却されている。

図４０は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の０．２秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５を流出する空気は、約１１０℃～約１６０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約２５℃～約６０℃の温度に冷却されている。

図４１は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の０．３秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５から流出する空気は、約１４０℃～約１８０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約４０℃～約８０℃の温度に冷却されている。

図４２は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の０．４秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５を流出する空気は、約１５０℃～約２００℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約５０℃～約９０℃の温度に冷却されている。

図４３は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の０．５秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５から流出する空気は、約１６０℃～約２１０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約５０℃～約９０℃の温度に冷却されている。

図４４は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の１．０秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５から流出する空気は、約１６０℃～約２１０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約５５℃～約１００℃の温度に冷却されている。蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との間の差は、少なくとも１００℃である。

図４５は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の２．０秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５を流出する空気は、約１７０℃～約２２０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約６０℃～約１００℃の温度に冷却されている。蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との間の差は、少なくとも１００℃である。

図４６は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５に取り付けられたマウスピース３３５の斜視透過図であり、ＰＴＣＲヒータの活性化の３．０秒後の空気流および温度のパターンを示す。ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９５から流出する空気は、約１９０℃～約２４０℃の温度に加熱されている。第１の複数の空気入口３４０ａおよび第２の複数の空気入口３４０ｂに流入する空気は、室温（約２０℃～約２５℃）であり、マウスピース３３５の蒸気入口に流入する蒸気と混合する。マウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から流出するエアロゾルは、約６０℃～約１００℃の温度に冷却されている。蒸気入口温度とエアロゾル出口温度との間の差は、少なくとも１００℃である。

図４７は、ＰＴＣＲヒータを備えた例示的な気化器デバイスに関して、マウスピースから流出する空気の温度を時間の関数として示す図である。マウスピースから流出する空気の温度は、０～０．４秒の間に約６，０００℃／分の速度で急激に上昇する。０．４秒～０．６秒の間で、マウスピースから流出する空気の温度の温度変化速度は大幅に低下し、０．６秒～３．０秒では約１８８℃／分の定常状態速度に達するまでになる。

図４８は、ＰＴＣＲヒータを備えた例示的な気化器デバイスに関して、電流応答を時間の関数として示す図である。活性化すると、ＰＴＣＲヒータは、活性化の約０．２秒後まで約４３アンペアを流す。活性化の０．２秒～０．３秒後の間に、電流は約４７アンペアのピーク電流に急増し、その後、活性化から約２秒で約２アンペアの定常状態電流に達する。

図４９は、ＰＴＣＲ矩形気化アセンブリ３９８に取り付けられたマウスピース３３５を製品カバーおよびカバーが取り外された状態で示す上面図である。図４９では、露出したＰＴＣＲ材料３００を示すために、熱交換器部材および導電コーティングも除去されている。ＰＴＣＲ材料３００は、導電コーティングの間に配置されたＰＴＣＲ材料３００に３．７ボルトの差電圧が印加された状態でマウスピース３３５のエアロゾル出口３４２から１．４リットル／分の流量で流出する空気の遷移シミュレーションの開始２秒後の電流密度を表すように色分けされている。エアロゾル出口３４２とは反対の側に流入する周囲空気流は、結果的に周囲空気流入側（上流側）付近で、反対側（下流側）よりも大きな熱負荷を生ぜしめる。熱負荷の差により、ＰＴＣＲ材料３００内に、図４９に示すような電流密度の差が生じる。電流密度の凡例も示されており、その範囲は５００００Ａ／ｍ^２～１０００００Ａ／ｍ^２である。図４９は、図１に示したＰＴＣＲ材料原理と一致している。

上述した任意のマウスピースは、上述した任意のＰＴＣＲ気化アセンブリに結合され得る。例えば、上述した任意のマウスピースは、締まり嵌め、プレス嵌め、スナップフィット結合、磁気結合、接着剤、および他の固定手段を介して、上述した任意のＰＴＣＲ気化アセンブリに取外し可能に結合され得る。複数の実施形態において、マウスピースは、内部に含まれる気化可能な材料を交換するためにＰＴＣＲ気化アセンブリから分離され、次いで再び互いが連結される。

上記の説明および特許請求の範囲において、複数の要素または特徴の連言リストに続いて「～のうちの少なくとも１つ」または「～のうちの１つ以上」等の語句が現れる場合がある。「および／または」という用語も、２つ以上の要素または特徴のリスト中に現れる場合がある。このような語句は、それが用いられる文脈と他の点において特に暗示的または明示的に矛盾しない限り、列挙された要素または特徴のいずれかを個別に意味するか、または列挙された要素または特徴のいずれかと別の列挙された要素または特徴のいずれかとの組合せを意味することを意図したものである。例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」、「ＡおよびＢのうちの１つ以上」、ならびに「Ａおよび／またはＢ」という語句はそれぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、またはＡおよびＢ共に」を意味することを意図したものである。同様の解釈は、３つ以上の項目を含むリストについても意図されている。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの１つ以上」、ならびに「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」という語句はそれぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢ共に、ＡおよびＣ共に、ＢおよびＣ共に、またはＡおよびＢおよびＣ共に」を意味することを意図したものである。さらに、上記および特許請求の範囲における「に基づく」という用語の使用は、「少なくとも部分的に基づく」を意味することを意図したものであり、これにより、列挙されていない特徴または要素も許容され得る。

本明細書に記載した主題は、所望の構成に応じて、システム、装置、方法、および／または物品において実施され得る。前述の説明に記載された実施形態は、本明細書に記載した主題に一致するあらゆる実施形態を表すものではない。むしろ、これらは、記載した主題に関連する態様に一致するいくつかの例であるに過ぎない。いくつかの変化形を上で詳細に説明したが、別の変更または追加が可能である。特に、本明細書に記載の特徴および／または変化形に加えて、さらなる特徴および／または変化形が提供され得る。例えば、上述した実施形態は、開示された特徴の様々な組合せおよび副次的な組合せおよび／または上で開示されたいくつかの別の特徴の組合せおよび副次的な組合せに向けられてよい。さらに、添付の図面に示されかつ／または本明細書に記載した論理フローは、所望の結果を達成するために、必ずしも示された特定の順序または連続した順序を必要としない。別の実施形態も、以下の特許請求の範囲内であり得る。

Claims

空気入口を有するハウジングと、
前記ハウジング内にあり、非線形正温度係数の抵抗材料を含む加熱素子と、
前記加熱素子に熱的に結合されるとともに前記空気入口からの空気流を受け入れるように配置され、前記加熱素子と前記空気流との間で熱を伝達して、加熱された空気流を生成するように構成された熱交換器であって、当該熱交換器から流出する前記加熱された空気流が気化可能な材料を気化させるように構成されている熱交換器と、
第１の空気入口を有するカートリッジと、
を備え、
前記カートリッジは、
前記気化可能な材料を収容しているリザーバと、
前記気化可能な材料に流体接続した芯であって、前記熱交換器から前記加熱された空気流を受け取って前記気化可能な材料を気化させ、蒸気および／または第１のエアロゾルを生成するように配置される芯と、
前記蒸気および／または前記第１のエアロゾルを蒸気入口を介して受け入れるように構成されたマウスピースと、を含む、
気化器デバイス。
前記蒸気および／または前記第１のエアロゾルを受け取って第２のエアロゾルを生成するように配置された固形の気化可能な材料をさらに備え、
前記マウスピースは、前記蒸気および／または前記第１のエアロゾルが前記固形の気化可能な材料を通過した後の前記第２のエアロゾルを受け入れるように構成される、請求項１に記載の気化器デバイス。
前記カートリッジは、前記加熱された空気流を前記第１の空気入口を介して受け取るとともに前記加熱された空気流を前記芯を覆うように方向付けるように構成されている、請求項１又は２に記載の気化器デバイス。
前記芯は、前記加熱素子と前記マウスピースとの間にある、前記加熱された空気流の経路内に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の気化器デバイス。
前記カートリッジは、前記加熱された空気流と混合させるために第２の空気流を前記カートリッジ内に引き込むように構成された第２の空気入口を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の気化器デバイス。
前記第２の空気入口は、前記マウスピース内に配置されている、請求項５に記載の気化器デバイス。
前記非線形正温度係数の抵抗材料は、電気抵抗率がある温度範囲にわたり上昇する電気抵抗率遷移ゾーンを有しており、これにより、前記加熱素子が前記電気抵抗率遷移ゾーン内の第１の温度よりも高く加熱されると、電源からの電流が前記加熱素子のさらなる温度上昇を制限するレベルまで低減される、請求項１から６のいずれか１項に記載の気化器デバイス。
前記電気抵抗率遷移ゾーンは、１５０℃～３５０℃の第１の温度で始まる、請求項７に記載の気化器デバイス。
前記電気抵抗率遷移ゾーンは、２２０℃～３００℃の第１の温度で始まる、請求項８に記載の気化器デバイス。
前記電気抵抗率遷移ゾーンは、２４０℃～２８０℃の第１の温度で始まる、請求項９に記載の気化器デバイス。
前記電気抵抗率遷移ゾーンの前記温度範囲にわたる前記電気抵抗率の増加は、少なくとも１０の増加係数を有しており、前記増加係数は、前記電気抵抗率遷移ゾーンの開始に関連する前記第１の温度での電気抵抗率と、前記電気抵抗率遷移ゾーンの終了に関連する第２の温度での電気抵抗率との間の電気抵抗率の相対変化を特徴付ける、請求項７から１０のいずれか１項に記載の気化器デバイス。
前記電気抵抗率遷移ゾーンは前記第１の温度で始まり、前記第１の温度を下回る温度での前記加熱素子の前記電気抵抗率は、０．２Ω・ｃｍ～２００Ω・ｃｍである、請求項７から１１のいずれか１項に記載の気化器デバイス。
前記加熱素子に３ボルト～５０ボルトの電圧を供給するように構成された電源と、
圧力センサと、
前記圧力センサに結合され、かつ、吸入を検出してこれに応じて前記電源を前記加熱素子に電気的に接続するように構成された制御装置と、
をさらに備える、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の気化器デバイス。
前記マウスピースは、
前記蒸気入口及びエアロゾル出口と、
前記蒸気入口と前記エアロゾル出口との間に配置され、第１の複数の空気流を供給するように構成されている、第１の複数の空気入口であって、前記第１の複数の空気流が第１の渦を形成し、当該第１の渦が第１の回転軸線と当該第１の回転軸線を中心とした第１の回転方向とを有している、第１の複数の空気入口と、
前記蒸気入口と前記エアロゾル出口との間に配置され、第２の複数の空気流を供給するように構成されている、第２の複数の空気入口であって、前記第２の複数の空気流が第２の渦を形成し、当該第２の渦が第２の回転軸線と当該第２の回転軸線を中心とした第２の回転方向とを有している、第２の複数の空気入口と、
を含み、
前記第１の複数の空気流及び前記第２の複数の空気流は、前記蒸気入口から流入する蒸気と混合して、前記エアロゾル出口を通って流出するエアロゾルを形成するように構成されている、請求項１に記載の気化器デバイス。