本発明によると、エアロゾル形成基体を誘導加熱することによってエアロゾルを発生させるためのエアロゾル発生装置が提供されている。装置は、加熱されるエアロゾル形成基体を受けるための加熱チャンバーを含む装置ハウジングを備える。装置ハウジング内で、装置はまた、加熱チャンバー内の交流電磁場を発生させるための誘導源も備える。装置は、基体を加熱するためにエアロゾル形成基体と取り外し可能な接触をするように構成された再使用可能なサセプタをさらに備える。サセプタは、加熱チャンバー内に配置されているサセプタによって画定された動作位置と、少なくとも部分的に加熱チャンバーの外側に配置されている準備位置といった、少なくとも二つの位置の間で変位可能であるように構成されている。
本発明によると、エアロゾル発生装置と一体になっている部分である再使用可能なサセプタは、サセプタを装置の外に少なくとも部分的に変位可能にすることによって容易にアクセス可能でありうることが認識されてきた。特に、誘導加熱は「非接触加熱」の一形態であるという事実から、サセプタを変位させることは技術的に非常に簡単であると認識されてきた。それ故に、サセプタの誘導加熱は、サセプタの配線を一切必要としない。この理由から、サセプタはエアロゾル発生装置の他のどの部品にも物理的に取り付けられていなくてもよく、これは有利なことに、サセプタが簡単に変位可能になることを可能にする。特に、サセプタは加熱チャンバーの外に完全に変位可能でもよく、またさらには装置ハウジングの外に変位可能であってもよい。
本明細書で使用される「動作位置」は加熱チャンバー内のサセプタの位置と一致する。この位置において、サセプタは、誘導源によって発生した交流電磁場の影響下に入るように、誘導源に対して配置されている。従って、サセプタは動作位置で加熱可能である。サセプタは動作位置でのみ加熱可能であることが好ましい。エアロゾル発生装置は、サセプタが動作位置にある時にのみ、加熱およびそれ故にエアロゾル発生が可能であるか、発生するように構成されうることがなおより好ましい。またその逆として、エアロゾル発生装置は、サセプタが動作位置にない時に、加熱およびそれ故にエアロゾル発生が好ましくは停止するか、抑制されるように構成されうる。動作位置は、加熱チャンバー内に全体的にまたは完全に配置されているサセプタによって画定されうる。
本明細書で使用される「準備位置」は、サセプタが少なくとも部分的に加熱チャンバーの外側に配置されている、好ましくは装置ハウジングの外側に配置されているサセプタの位置と一致する。準備位置は、加熱チャンバーの外側に、好ましくは装置ハウジングの外側に配置されているサセプタの少なくとも一部が、準備位置において、少なくとも二つの直交する方向から自由にアクセス可能であるように、少なくとも部分的に加熱チャンバーの外側に配置されているサセプタによって画定されることが好ましい。本明細書で使用される「少なくとも二つの直交する方向から自由にアクセス可能」という用語は、エアロゾル発生装置の他のいかなる部分も、準備位置において、加熱チャンバーの外側に、好ましくは装置ハウジングの外側に配置されているサセプタの少なくとも前記部分に対して少なくとも二つの直交する方向に沿った直線の通路を塞がないことを意味する。準備位置において、サセプタは加熱チャンバーの完全に外側に配置されてもよく、またさらには装置ハウジングの外側に配置されてもよい。それ故に、いかなる場合でも、準備位置においてサセプタは任意の準備目的で簡単にアクセス可能である。例えば、準備には、サセプタを掃除する作業、使用済みのエアロゾル形成基体をサセプタから除去する作業、またはサセプタに未使用のエアロゾル形成基体を付ける作業のうちの少なくとも一つが含まれうる。
本明細書で使用される「サセプタ」という用語は、電磁エネルギーを熱に変換することが可能な材料を含む要素を意味する。それ故に、交流電磁場内に位置している時に、サセプタは加熱される。これは、サセプタ材料の電気的性質および磁気的性質に応じて、サセプタ内で誘導されるヒステリシス損失および/または渦電流の結果でありうる。ヒステリシス損失は、交流電磁場の影響下で切り替えられる材料内の磁区によって、強磁性またはフェリ磁性のサセプタ材料内で発生する。渦電流は導電性サセプタ材料で発生する。サセプタ材料が導電性であり、かつ強磁性またはフェリ磁性のいずれかである場合、渦電流およびヒステリシス損失の両方によって熱を発生させることができる。
サセプタは、金属のサセプタであることが好ましい。例えば、サセプタはフェライト鉄、または常磁性もしくは強磁性の金属または金属合金(アルミニウムもしくは強磁性鋼、とりわけ強磁性ステンレス鋼など)を含んでもよい。サセプタはまた、オーステナイト鋼、オーステナイトステンレス鋼、黒鉛、モリブデン、炭化ケイ素、ニオブ、インコネル合金(オーステナイトニッケル・クロム系超合金)、金属蒸着フィルム、セラミック(例えば、フェリ磁性セラミック材料やジルコニウムなど)、遷移金属(例えば、Fe、Co、Niなど)、または半金属構成要素(例えば、B、C、Si、P、Alなど)を含み、またはそれらで作られうる。
サセプタは、非金属コアの上に配置された金属層を有する非金属コア(例えば、セラミックコアの表面上に形成された金属のトラック)を備えてもよい。サセプタは、サセプタを封入する保護用外部層、例えば保護用セラミック層または保護用ガラス層を有しうる。サセプタは、サセプタ材料のコアの上に形成される、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。サセプタは、エアロゾル形成基体を貫通するために、有利なことにサセプタの十分な剛性を提供する固体であることが好ましい。
本明細書で使用される「再使用可能なサセプタ」は、複数の基材を備え、複数回使用のために構成されているサセプタを意味する。それ故に、サセプタは複数の基体と次々に接触して加熱するように構成されている。特に、これはサセプタが、加熱される基体と取り外し可能な接触をするように構成されていることを暗に意味する。本明細書で使用される「取り外し可能な接触をするように」とは、サセプタが別の基体で再び使用されうるように、サセプタが基体と非破壊的に接触するようになり、また接触が解除されるように構成されていることを意味する。サセプタと基体の間のこの接触は、サセプタから基材へと熱が伝達されうるようにするものである。特に、サセプタはエアロゾル形成基体と直接接触するようになる。サセプタは、基体を外側から加熱するように、エアロゾル形成基体の外部と接触するように構成されうる。例えば、サセプタは加熱されるエアロゾル形成基体を受けるためのくぼみ、容器、管またはスリーブを備えうる。別の方法として、サセプタは基体の外部と接触するプレートを含んでもよい。サセプタはまた、基体を内側から加熱するなど、エアロゾル形成基体の内部と接触するように構成されてもよい。サセプタは、エアロゾル形成基体の少なくとも一部分を貫通するように構成されていることが好ましい。これは有利なことに、周囲への著しい放熱なしに基体を加熱するために発生した熱の大部分の効率的な使用を可能にする。
一般に、サセプタは任意の形状または寸法としうる。サセプタは細長い形状を有しうることが好ましい。これは、エアロゾル形成基体の貫通を容易にするために有利となりうる。特に、サセプタの少なくとも一つのセクションは、ロッド、完全な円筒、ブレード、ニードル、またはランスのうちの一つである。別の方法として、サセプタの少なくとも一つのセクションは、容器またはくぼみ、とりわけ管、スリーブ、または中空円筒のうちの一つである。サセプタの少なくとも一つのセクションは、連続的な断面プロファイルを含むことが好ましい。
サセプタはエアロゾル形成基体と接触するようになると、基体に取り外し可能なように取り付けられうる。特に、サセプタはエアロゾル形成基体と摩擦嵌めされていてもよい。これは有利なことに、サセプタと基体のうちの一方が他方から外れないようにするために、サセプタを基体に、あるいは基体をサセプタに、閉じ込められるようにかつ確実に連結することを可能にする。これはまた有利なことに、サセプタからエアロゾル形成基体への熱伝達を改善する。
動作位置と準備位置の間でのサセプタの変位可能性は、異なる方法で実現されうる。特に、サセプタは動作と準備の間で、手動で変位可能であってもよい。
一つの可能性によると、サセプタは装置ハウジングに移動可能なように連結されうる。サセプタは、摺動運動によって動作位置と準備位置の間で変位可能であるように、装置ハウジング内で、とりわけ加熱チャンバー内で摺動可能なように取り付けられうることが好ましい。例えばサセプタは、例えばぴったり合う方法で、加熱チャンバー内で摺動可能なように案内される支持セクションを備えうる。エアロゾル発生装置はまた、サセプタを摺動可能なように案内するための一つ以上の案内部材(案内ピンなど)を備えうる。エアロゾル発生装置は、移動可能なように連結されたサセプタ、または摺動可能なように取り付けられたサセプタが装置ハウジングから取り外されるのを防止するためのストッパーをさらに備えうる。
別の可能性によると、エアロゾル発生装置は少なくとも二つの部分であってもよい。エアロゾル発生装置は、互いに取り外し可能なように取り付けられる少なくとも第一の部品および第二の部品を備えうる。第一の部品は、サセプタが動作位置で配置されうる加熱チャンバーを備えうる。対照的に、第二の部品はそれに取り付けられたサセプタを備えうる。従って、第一および第二の部品を組み立てるおよび分解することによって、サセプタは、加熱チャンバー内の配置(動作位置)と、少なくとも部分的に加熱チャンバーの外側にある配置(準備位置)との間で変位されうる。エアロゾル発生装置は、本体(第一の部品)およびマウスピース(第二の部品)を備えてもよく、ここでマウスピースは本体に取り外し可能なように取り付けられていることが好ましい。本体は加熱チャンバーを備えてもよく、一方でサセプタは取り外し可能なマウスピースに取り付けられてもよい。それ故に、マウスピースを本体に取り付ける時、サセプタは加熱チャンバー内の動作位置に配置されうる。またその逆として、マウスピースを本体から取り外すことによって、サセプタは動作位置から、少なくとも部分的に加熱チャンバーの外側の準備位置へと移されてもよい。サセプタのアクセス性をさらに増大させるために、またはサセプタの交換を可能にするために、サセプタはマウスピースに取り外し可能なように取り付けられてもよい。
なお別の可能性によると、サセプタの変位可能性は、エアロゾル発生装置のその他任意の部品とは全く切り離されたサセプタによって実現されうる。それ故に、サセプタは加熱チャンバーおよび装置ハウジングに対して自由に移動可能であってもよい。サセプタは加熱チャンバーの外に完全に変位可能でもよく、またさらには装置ハウジングの外に変位可能であることが好ましい。動作位置において、サセプタは、加熱チャンバー内に受けられるようにエアロゾル形成基体を介して加熱チャンバーに間接的に連結されてもよい。従って、サセプタを動作位置に配置するために、サセプタはサセプタをエアロゾル形成基体に取り外し可能なように取り付けて、続いてエアロゾル形成基体を加熱チャンバー内に取り外し可能なように配置することによって、加熱チャンバー内に取り付け可能になるように構成されてもよい。またその逆として、サセプタが取り付けられたエアロゾル形成基体を取り外すことによって、サセプタを加熱チャンバーから出して準備位置へと変位させることができる。サセプタおよび基体は、摩擦嵌めによって相互に取り付けられることが好ましい。例えばサセプタは、加熱されるエアロゾル形成基体の少なくとも一部分を貫通することによって基体に取り付けられてもよい。同様に、サセプタが取り付けられたエアロゾル形成基体はまた、摩擦嵌めによって加熱チャンバー内にしっかりと配置されうる。加熱チャンバー内にエアロゾル形成基体をしっかりと受けるためのさらなる可能性を以下に説明する。
本発明によると、加熱チャンバーはエアロゾル形成基体を受けるために構成されている。このために、加熱チャンバーは、くぼみまたは容器を備えうる。加熱チャンバーは、空気吸込み口、空気出口、またはそれを通過する空気通路のうちの少なくとも一つをさらに備えうる。加熱チャンバーは、例えば一方の端で永久的に開かれていてもよい。別の方法として、加熱チャンバーは、装置の加熱動作において取り外し可能なように閉じていて、エアロゾル形成基体の挿入および取り外しのために開くことができるようにしてもよい。例えば、装置の本体は、装置のマウスピースによって閉じられている加熱チャンバーを備えうる。マウスピースは、装置の本体に取り外し可能なように取り付けられうる。ところが、加熱チャンバーの閉じた状態は、加熱チャンバーが空気吸込み口、空気出口、およびそれを通過する空気通路を含みうることを排除するものではない。
エアロゾル形成基体は加熱チャンバー内にしっかりと受けられていることが好ましい。本明細書で使用される「しっかりと受けられる」とは、エアロゾル形成基体が加熱チャンバー内の固定位置に、取り外し可能なように保持されていることを意味する。エアロゾル発生装置は、摩擦嵌めかまたはぴったりとした嵌合のうちの少なくとも一つによって、加熱チャンバー内にエアロゾル形成基体を保持するように構成されうる。エアロゾル発生装置は、少なくとも基体の総重量、または基体とサセプタの総重量に対応する力に逆らって、エアロゾル形成基体が加熱チャンバー内に確実に保持されるように構成されうる。例えば、エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体と係合するためのクランプ式取り付けまたは貫通式取り付けを含みうる。
サセプタは、サセプタが加熱チャンバーまたは装置ハウジングから完全に取り外されるのを防止するために、またはサセプタが装置ハウジングの加熱チャンバーから完全に取り外された場合にサセプタが紛失するのを防止するために、装置ハウジングに閉じ込められるように連結されてもよい。例えば、エアロゾル発生装置は、サセプタが加熱チャンバーから完全に取り外されるのを防止するためのストッパーを備えうる。別の方法として、サセプタはコード、チェーン、ローブ、テザーまたはケーブルによって装置ハウジングに変位可能なように連結されてもよい。
サセプタは、磁気感受率が高く、それ故に誘導加熱可能である加熱セクションを備えてもよい。加熱セクションは、少なくとも部分的にエアロゾル形成基体と接触するように構成されている。例えば、加熱セクションは、エアロゾル形成基体の内部部分を取り外し可能なように貫通するように構成されている。
サセプタは支持セクションをさらに備えてもよい。支持セクションは磁気的に非感受性、すなわち誘導加熱不可能であることが好ましい。支持セクションはまた、少なくとも部分的にエアロゾル形成基体と接触するように構成されてもよい。支持セクションは、サセプタの一方の端に、好ましくはサセプタの後部端に配置されてもよい。後部端は、エアロゾル形成基体とまず接触するために構成されうるサセプタの前部端と反対側にある。前部端は自由端または独立した端としうる。加熱セクションは、サセプタの前部端に配置されるか、またはそれを形成することが好ましい。
支持セクションは、サセプタの別のセクション、とりわけサセプタの加熱セクションに取り外し可能なように取り付けられてもよい。支持セクションは有利なことに、エアロゾル形成基体内へのサセプタの挿入、およびエアロゾル形成基体からのサセプタの取り外しを容易にする。例えば、支持セクションはサセプタを掴むための掴み部またはノブであってもよい。支持セクションは、サセプタを加熱チャンバー内の動作位置にサセプタを取り外し可能なように保持するように構成されうる。すなわち、サセプタは支持セクションによって、装置ハウジング、加熱チャンバーまたは装置の本体に取り外し可能なように取り付けられうる。このため、支持セクションは装置ハウジング、加熱チャンバー、本体、またはサセプタの別のセクションのうちの少なくとも一つに、とりわけ加熱セクションに取り外し可能なように取り付けられてもよい。
別の方法として、サセプタは支持セクションによって、装置ハウジング、とりわけ加熱チャンバーまたは本体の中に摺動可能なように取り付けられてもよい。
サセプタはまた、支持セクションによって装置のマウスピースに取り付けられてもよい。支持セクションは、マウスピースもしくはサセプタの別のセクションに、とりわけ加熱セクションに、またはマウスピースとサセプタの別のセクションの両方に取り外し可能なように取り付けられてもよい。
支持セクションを加熱チャンバー、装置ハウジング、本体、マウスピース、サセプタの加熱セクションまたは別のセクションのうちの一つに取り外し可能なように取り付けるために、サセプタはクランプ式取り付け、ねじ式取り付け、スナップ式取り付け、または磁力による取り付けのうちの少なくとも一つを含みうる。
支持セクションは、サセプタのその他任意のセクション、とりわけ加熱セクションと同じ形状を有してもよい。これは有利なことに、サセプタがエアロゾル形成基体を貫通するのを容易にする。支持セクションは、サセプタのその他任意のセクションと比較して、形状が異なる少なくとも一つのサブセクションを有しうる。支持セクションは、形状が異なる少なくとも第一および第二のサブセクションを有しうる。例えば、支持セクションは、交互にずらされた円筒、または突出した端プレートを含む円筒であってもよい。
支持セクションは有利なことに、サセプタから装置ハウジング、本体、またはマウスピースに熱が伝達されるのを防止するために、断熱材である。同様に、支持セクションが断熱材である場合、ユーザーは、やけどのリスクなしに支持セクションを掴むことによってサセプタを容易に取り扱うことができる。
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、エアロゾル形成基体の加熱に伴い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のある基体に関する。エアロゾル形成基体は好都合なことに、エアロゾル発生物品の一部であってもよい。従って、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、「エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品」と置き換えられうる。従って、加熱チャンバーは、加熱されるエアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品を少なくとも部分的に受けるように構成されうる。加熱チャンバーは、エアロゾル形成基体、すなわちエアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品の部分を完全に受けるように構成されていることが好ましい。加熱チャンバー内に少なくとも部分的に受けられている時、エアロゾル発生物品のその他の部分は、加熱チャンバーの外側、またさらには装置ハウジングの外側に配置されてもよい。従って、再使用可能なサセプタは、基体を加熱するためにエアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体と取り外し可能な接触をするように構成されうる。同様に、エアロゾル発生装置は、少なくともエアロゾル発生物品の総重量、またはエアロゾル発生物品とサセプタの総重量に対応する力に逆らって、エアロゾル発生物品が加熱チャンバー内に確実に保持されるように構成されうる。同様に、支持セクションはエアロゾル形成基体と接触すると、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品から少なくとも部分的に突出しうる。
エアロゾル形成基体は固体エアロゾル形成基体または液体エアロゾル形成基体としうる。両方の場合において、エアロゾル形成基体は固体成分と液体成分の両方を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い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。それ故に、エアロゾル形成基体は、たばこ含有エアロゾル形成基体であってもよい。同様に、本発明による、および本明細書に記載のエアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品は、たばこ含有エアロゾル発生物品であってもよい。たばこ含有材料は、ばらの充填されたたばこまたは詰められたたばこ、またはたばこのシートの集合体もしくはたばこの捲縮したシートを含んでもよい。別の方法として、または追加的に、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、エアロゾル形成体をさらに含んでもよい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。エアロゾル形成基体はまた、その他の添加物および成分(ニコチンまたは風味剤など)を含んでもよい。エアロゾル形成基体はまた、ペースト様の材料、エアロゾル形成基体を含む多孔性材料のサシェ、または例えばゲル化剤または粘着剤と混合されたルースたばこであってもよく、これはグリセリンなどの一般的なエアロゾル形成体を含むことができ、これはプラグへと圧縮または成形される。
既に上述した通り、装置は本体と、本体に取り外し可能なように取り付けられたマウスピースとを備えうる。加熱チャンバーは本体内にあってもよく、一方でサセプタはマウスピースに取り外し可能なように取り付けられていることが好ましい。マウスピースは出口をさらに有してもよく、装置によって生成されたエアロゾルはこの出口を通して引き出される。本明細書で使用される「マウスピース」という用語は、エアロゾル発生システムによって発生したエアロゾルを直接吸い込むために、ユーザーの口に入れられる装置の一部分を意味する。エアロゾルはマウスピースを通してユーザーの口に運ばれる。
装置ハウジングは、加熱チャンバーへの少なくとも一つの空気吸込み口を備える。装置は、少なくとも一つの空気吸込み口から、加熱チャンバーを通って、少なくとも一つの空気出口へと延びる空気経路を含むことが好ましい。空気出口はマウスピースの出口であることが好ましい。空気経路はサセプタを通過してもよい。空気経路はまた、インダクタコイルを通過してもよい。空気経路は、インダクタコイルとサセプタの間に提供された気流通路を含みうる。それによって、気化されたエアロゾル形成材料は気流通路内の空気の流れに混入されることができ、これはその後、冷めてエアロゾルを形成し、エアロゾルは空気出口を通して逃れる。加熱チャンバーを通して空気経路に沿って空気が流れることを可能にするために、サセプタの支持セクションは、少なくとも一つの通気孔を備えうる。
交流電磁場を発生させるために、誘導源はインダクタコイルを備えうる。誘導源は、インダクタコイルに動作可能なように連結されたAC発電機をさらに備えうる。AC発電機は、交流電磁場を発生させるためにインダクタコイルを通過する高周波振動電流を発生させるように構成されている。本明細書で使用される高周波振動電流という用語は、500 kHz〜30 MHz、好ましくは1 MHz〜10 MHz、より好ましくは5 MHz〜7 MHzの周波数を有する振動電流を意味する。
装置は、装置の動作、とりわけ加熱プロセスを制御するための電気回路をさらに備えうる。電気回路はAC発電機、とりわけDC/ACインバータを含むことが好ましい。電気回路はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または制御を提供できる他の電子回路を備えうる。特に、電気回路はインダクタコイルへの電流供給を調節するよう構成されうる。電流はシステムの起動後、インダクタコイルに連続的に供給されることができ、または断続的に(例えば、吸入するごとに)供給されることができる。
エアロゾル発生装置は、それぞれ誘導源および電気回路に動作可能なように接続された電源を備えうる。電源はリン酸鉄リチウム電池などの電池であることが好ましい。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り、1回以上のユーザー体験のために十分なエネルギーの貯蔵を可能にする容量を有しうる。例えば、電源は約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発生を可能にするのに十分な容量を有してもよい。別の例において、電源は所定回数の喫煙、またはインダクタコイルの不連続的な起動を可能にする十分な容量を有しうる。
装置は単一のインダクタコイルまたは複数のインダクタコイルを備えうる。インダクタコイル(単一または複数)はサセプタの形状と一致する形状を有しうる。同様に、インダクタコイル(単一または複数)は、加熱チャンバーの形状に適合する形状を有しうる。インダクタコイル(単一または複数)は、らせんコイルまたはフラットスパイラルコイルとしうる。らせんコイルの使用は、サセプタの均質な加熱に関して有利であると考えられる均質な磁場の発生を可能にする。本明細書で使用される「フラットスパイラルコイル」という用語は、平面であるコイルのほか、曲面と一致する形状のフラットスパイラルコイルも網羅する。フラットスパイラルコイルは円形形状を有することも、概して長楕円形または長方形の形状を有することもできる。フラットスパイラルコイルの使用は、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装置を設計するのを可能にする。コイルはコイルへの付着物および潜在的な腐食を防止できるように、装置のハウジング内に保持でき、また生成されたエアロゾルにさらされる必要がない。インダクタコイルは耐食性の被覆またはエンクロージャによって覆われうる。インダクタコイルは電源に最も近い加熱チャンバーの表面上またはそれに隣接して位置付けられうる。インダクタコイルは加熱チャンバーに対して不動であることが好ましい。これは装置内の電気的接続の量および複雑さを低減する。別の方法として、インダクタコイルはまた、加熱チャンバー内にあってもよい。別の方法として、インダクタコイルは装置のマウスピース内に配置されうる。有利なことに、動作位置において、サセプタはインダクタコイルの近傍に位置付けられている。また、インダクタコイルとサセプタの間の距離は、均質な加熱を確保するためにサセプタの範囲にわたって実質的に一定であることが望ましい。サセプタとインダクタコイルの間の最小距離は、2mm未満、とりわけ1mm未満、または0.5mm未満であることが好ましい。
本発明によると、エアロゾル形成基体を誘導加熱することによってエアロゾルを発生させるためのエアロゾル発生システムも提供されている。システムは、本発明による、および本明細書に記載のエアロゾル発生装置と、加熱されるエアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品とを備える。エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバー内に少なくとも部分的に受けられうる。そうでありながらも、エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品の少なくともその部分は、加熱チャンバー内に完全に受けられることができるか、または受けられていることが好ましい。これは有利なことに、エアロゾルの発生を増大させる。加熱チャンバー内に少なくとも部分的に受けられている時、エアロゾル発生物品のその他の部分は、加熱チャンバーの外側、またさらには装置ハウジングの外側に配置されてもよい。
エアロゾル形成基体またはエアロゾル発生物品は消耗品、すなわち使用後に廃棄される使い捨ての基体または物品であってもよい。エアロゾル形成基体またはエアロゾル発生物品は、細長い形状またはロッド状であってもよい。特に、エアロゾル発生物品はたばこロッドとしうる。例えば、エアロゾル発生物品は、紙で包まれたエアロゾル形成基体のロッドであってもよい。ロッドはまた、ロッドの一方の端にフィルターを備えうる。別の例によると、エアロゾル発生物品は、同軸に配置された幾つかの要素(エアロゾル形成基体、支持要素、エアロゾル冷却要素、およびマウスピースなど)を含みうる。これらの要素のそれぞれは、実質的に円筒状の要素であり、それぞれが実質的に同一の直径を有する。要素は連続して配列されていて、かつ外側ラッパーによって取り囲まれて、円筒状ロッドを形成することが好ましい。別の方法として、エアロゾル発生物品は、固体エアロゾル形成基体または液体エアロゾル形成基体を含むカートリッジであってもよい。
エアロゾル発生物品は、サセプタがエアロゾル形成基体の内部部分を貫通するために、エアロゾル形成基体内に予め形成された貫通開口部を備えうる。これは有利なことに、サセプタがエアロゾル形成基体と接触するようになるのを容易にする。
サセプタはエアロゾル発生物品に取り外し可能なように取り付けられてもよい一方で、エアロゾル発生物品は、サセプタが加熱チャンバーと直接接触することなく動作位置に配置可能であるか、または配置されているように、加熱チャンバー内に閉じ込められるように受けられることができるか、または受けられてもよい。これは有利なことに、サセプタをエアロゾル発生装置のその他のいずれの部分からも完全に分離することを可能にし、それ故に容易にアクセス可能となる。
本発明によるエアロゾル発生システムのさらなる特徴および利点、とりわけエアロゾル発生装置、エアロゾル発生物品、エアロゾル形成基体およびサセプタのさらなる特徴および利点は、本発明によるエアロゾル発生装置に関して説明されており、繰り返さない。
本発明を、添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。
図1は、中に受けられるエアロゾル形成基体を誘導加熱することによってエアロゾルを熱的に発生させるために構成された、本発明の第一の実施形態によるエアロゾル発生装置1を概略的に図示する。装置1は、電源13であるリチウムイオン電池を含む本体11と、装置1の動作を制御するための電気回路、とりわけ加熱プロセスを制御するための電気回路18とを備える。
本体11内で装置1は、加熱されるエアロゾル形成基体31を含むエアロゾル発生物品30を受けるための加熱チャンバー16をさらに備える。加熱チャンバー16は、物品30がその中に挿入されることができるように、一方の端で開いている。加熱チャンバー16は、本体11に取り外し可能なように取り付けられた円錐台形状のマウスピース12によって閉じられてもよい。マウスピース12は、ヒンジ式接続、スナップ式装着またはねじ式取り付けなど、任意の種類の接続によって本体11に接続されうる。本体11のハウジングおよびマウスピース12はまとめて、装置ハウジング10を形成する。装置1は、装置1の底部にある少なくとも一つの空気吸込み口14から、加熱チャンバー16を通って、マウスピース12内の少なくとも一つの空気出口15へと延びる空気経路をさらに含む。
加熱チャンバー16内のエアロゾル形成基体31を加熱するために、装置1は、高周波交流電磁場を発生させるための誘導源と、交流電磁によって誘発される渦電流および/またはヒステリシス損失によって加熱されるサセプタ20といった二つの構成要素を基本的に含む誘導ヒーターを備える。本実施形態において、サセプタ20は、基体を内側から加熱するように、エアロゾル形成基体31の内部部分と直接接触するようになる強磁性ステンレス鋼製のロッド状の加熱セクション21を備える。誘導源は、電気回路18の一部であるAC発電機に動作可能なように接続されている、らせん状のインダクタコイル17を備える。このらせんコイルは、円筒状加熱チャンバー16の少なくとも主要軸部分を囲むように、本体11内に配置されている。これは、加熱チャンバー16内で基本的に均質な交流電磁場を発生させることを可能にする。これはサセプタ20の均質な加熱にとって有利であり、それ故に物品30内の基体31の均質な加熱にとって有利である。サセプタ20のさらなる詳細に焦点を当てる前に、エアロゾル発生装置の基本的な機能性をまず説明する。
使用時に、ユーザーはマウスピース12で吸煙して、空気を空気吸込み口14を通して加熱チャンバー16へと引き出し、さらにマウスピース12の出口15を通してユーザーの口へと引き出しうる。装置は、ユーザーがマウスピースを吸煙する時を検出するためのマイクロフォンなどの吸煙センサー(図示せず)を含みうる。吸煙センサーは制御電気回路18の一部でもよい。吸煙が検出されると、電気回路18のAC発電機は高周波振動電流をコイル17に供給する。これは、サセプタ20を通過する振動磁場を発生させる。結果として、サセプタ20の強磁性加熱セクション21が加熱され、エアロゾル形成基体31を気化するのに十分な温度に達する。それ故に、加熱チャンバー16内で発生した気化されたエアロゾル形成材料は、マウスピース12内の入口14から出口15へと流れる空気中に混入される。この過程で蒸気は冷却されて、マウスピース12内でエアロゾルを形成してから、出口15を通って逃れる。吸煙が検出された後、振動電流が所定の持続期間(この例では5秒間)にわたりコイル17に流されて、その後、新しい吸煙が検出されるまで電流がオフになる。別の方法として、加熱プロセスは、例えば図2〜4に示す通り、装置ハウジング10上の起動ボタン19を押すことによって、手動で起動および停止されてもよい。
本発明によると、サセプタは再使用可能なサセプタである。すなわち、サセプタ20は、複数の基体または物品とともに複数回使用するために構成されている。このため、サセプタ20は別の基体で再び使用されるように、損傷を受けることなく、基体と接触および分離できることが非常に重要である。このことから、サセプタ20は、エアロゾル発生物品の交換のために、またサセプタの掃除など、その他の準備目的のために、簡単にアクセス可能であることを必要とする。本発明によると、サセプタ20のアクセス性は、サセプタ20が加熱チャンバー16内に配置されている動作位置と、サセプタ20が少なくとも部分的に加熱チャンバーの外側に配置されている準備位置といった、少なくとも二つの位置の間で変位可能なサセプタ20を有することによって実現される。
図1〜11は、変位可能なサセプタ20の第一の実施形態を示す。図2〜4から分かる通り、サセプタ20は円錐台形状のマウスピース12に取り付けられている。そのため、サセプタはエアロゾル発生装置1と一体になっている部分である。マウスピースが本体11に取り外し可能なように取り付けられるため、サセプタ20は加熱チャンバー16内に、すなわち動作位置において、マウスピース12を本体11に取り付けることによって簡単に配置されうる。またその逆として、マウスピース12を本体11から取り外すことによって、サセプタ20は、加熱チャンバー16から簡単に取り外されて、加熱チャンバー16の外側の準備位置へと移動されうる。図1および図4は、動作位置でのサセプタ20を示し、一方で図2および図3は、準備位置でのサセプタ20を示す。
図6および図7は、第一の実施形態によるサセプタ20のさらなる詳細を示す。サセプタ20は基本的に、強磁性ステンレス鋼製のロッド状の加熱セクション21を含む。それ故に、加熱セクション21は、インダクタコイル17の交流電磁場内に置かれた時に、ヒステリシス損失および渦電流によって加熱される。サセプタ20は、加熱セクション21を円錐台形状のマウスピース12の内部に取り付けるためのロッド状の支持セクション22をさらに備える。支持セクション22は、装置1の動作中に加熱セクション21からマウスピース12への熱伝達を防止する断熱材である。
穿孔された円形端プレートは、円錐台形状のマウスピース12の基部内に配置されている。プレートは、空気およびエアロゾルが加熱チャンバー16からマウスピース12内の出口15に流れることを可能にするように、複数の通気孔23を備える。通気孔23は、サセプタ20の支持セクション22が取り付けられている円形端プレートの中心の周りに円形に配置されている。本実施形態において、端プレートはマウスピース12の一部である。別の方法として、端プレートはサセプタ20の一部、とりわけ支持セクション22の一部としうる。
サセプタ20のアクセス性をさらに増大させるために、とりわけサセプタの交換を可能にするために、サセプタ20はマウスピース12に取り外し可能なように取り付けられてもよい。図8および図9に示す通り、支持セクション22は、マウスピース12の穿孔のある端プレートへの取り付け(図8)およびそこからの取り外し(図9)が可逆的になされるように取り付けられている。その反対側の端で、支持セクション22は加熱セクション21に固定されるように取り付けられている。別の方法として、図10および図11に示す通り、支持セクション22は、加熱セクション21への取り付け(図11)およびそこからの取り外し(図8)が可逆的になされうる一方、マウスピース12に、すなわちマウスピース12の穿孔のある端プレートに固定されるように取り付けられている。支持セクション22を、マウスピースまたは加熱セクション21のいずれかに取り外し可能なように取り付けるために、サセプタ20はクランプ式取り付け、ねじ式取り付け、スナップ式装着、または磁力による取り付けのうちの少なくとも一つを含みうる。
支持セクション22は加熱セクション21と同じ直径を有し、これは有利なことに、エアロゾル発生物品30の基体31の中へのサセプタ20の挿入を容易にする。特に、加熱セクション21の自由端は、まずエアロゾル形成基体31と接触するように構成されたサセプタ20の前部端である。対照的に、支持セクションは前部端と反対側のサセプタ20の後部端である。
図5は、エアロゾル発生物品30のさらなる詳細を示す。本実施形態において、エアロゾル発生物品30は、紙で包まれたエアロゾル形成基体31のロッドである。一方の端で、エアロゾル発生物品30は、サセプタが基体31の内部部分を貫通するために、エアロゾル形成基体31内に予め形成された貫通開口部32を備える。これは有利なことに、サセプタ20によるエアロゾル形成基体31の貫通を容易にする。貫通開口部32の直径は、サセプタ20が挿入に伴いエアロゾル形成基体31と摩擦嵌めになるように、サセプタ20の加熱セクション21および支持セクション22の直径と基本的に一致する。それ故に、エアロゾル発生物品30は取り外し可能なように、ただし紛失するリスクなしにしっかりとサセプタ20に取り付けられうる。
貫通開口部32と反対側の他方の端で、エアロゾル発生物品30はフィルターを備えうる。別の方法として、フィルターはマウスピース12内で一体化されうる。
図2〜4は、第一の実施形態によるエアロゾル発生装置1を動作させる工程を図示する。第一に、マウスピース12に取り付けられているサセプタ20が、エアロゾル発生物品30の貫通スロット32に挿入されている。その後で、サセプタ20およびそれに取り付けられたマウスピース12を備えた物品30が、マウスピース12の底面が本体11と接触するまで、装置の加熱チャンバー16に挿入されている。この位置において、マウスピースは本体11に取り外し可能なように取り付けられていて、サセプタ20は加熱チャンバー16内のその動作位置に配置されている(図1および図4を参照)。エアロゾル発生物品30の直径は、加熱チャンバー16の内表面に沿った空気通路を提供するために、円筒状加熱チャンバー16の内径よりわずかに小さい。同様に、エアロゾル発生物品30の長さ延長部は、加熱チャンバー16の軸方向長さよりも小さくてもよい。マウスピース12を本体11から取り外すことによって、エアロゾル発生物品30およびサセプタ20は、加熱チャンバー16から簡単に取り外されて、加熱チャンバー16の外側の準備位置へと移動されうる(図2および3参照)。そこで、サセプタ20は、エアロゾル発生物品30の交換のために、またサセプタ20の掃除など、その他の準備目的のために、簡単にアクセス可能である。
図12〜15は、エアロゾル発生装置1の第二の実施形態を図示する。この第二の実施形態による装置の基本的な設定は、第一の実施形態と非常に類似している。従って、同一または同等の特徴は、同一の参照番号で示されている。そうでありながらも、第一の実施形態とは対照的に、第二の実施形態によるサセプタ20は、摺動運動によって動作位置と準備位置の間で変位可能であるように、加熱チャンバー16内に摺動可能なように取り付けられている。第一の実施形態と同様に、サセプタ20はまた、加熱セクション21および支持セクション22を備える。加熱セクション21は、ステンレス鋼製の円筒状ロッドである。加熱セクション21は、まずエアロゾル形成基体31と接触するサセプタ20の前部端を形成する。対照的に、支持セクション22は、加熱セクション21が取り付けられる円筒状のサブセクションを有するサセプタ20の後部端を形成する。さらに、一番端で支持セクション21は、円筒状加熱チャンバー16内で、形状に合わせた方法で摺動可能なように案内されている突出した円形端プレートを備える。装置1はまた有利なことに、サセプタ20を摺動可能なように案内するための一つ以上の案内部材(案内ピンなど)を備えうる。支持セクション22は有利なことに、装置1の動作中に加熱セクション21から装置ハウジング10への熱伝達を防止する断熱材である。
図12は、加熱チャンバー16内で動作位置にあるサセプタ20を示す。この位置において、ロッド様のエアロゾル発生物品(例えば、図5に示す通り)は、サセプタ20の自由前端(これは加熱チャンバー16の開口部に面する)がエアロゾル発生物品30の基体内に貫通しうるように、加熱チャンバー16の中へと挿入されうる。物品はまた、加熱チャンバー16内への挿入に伴い、サセプタ20に面するその端に貫通開口部32を有しうる。図15は、加熱チャンバー16内のサセプタ20と係合し、それ故にユーザー体験の準備が整っているエアロゾル発生物品を有する装置1を示す。エアロゾル発生物品30をサセプタ20から取り外すために、エアロゾル発生物品30は加熱チャンバー16から手動で引き出されうる。サセプタ20は有利なことに、図16に示す通り、サセプタ20が加熱チャンバー16から自動的に運び出されるように、エアロゾル形成基体31と摩擦嵌めされている。サセプタ20が装置ハウジング10から完全に取り外されることを防止するために、エアロゾル発生装置1は、支持セクション22の突出した円形端プレートが隣接しうる加熱チャンバー16の開口部にストッパー30を備える。この位置において、サセプタ20は準備位置にある。エアロゾル発生物品30をさらに引っ張ることによって、物品30は、図13および図14に示す通り、サセプタ20から完全に取り外されることができる。準備位置において、サセプタ20は、掃除などの任意の種類の準備目的で自由にアクセス可能である。使用後にエアロゾル発生物品を引っ張っても、サセプタ20が加熱チャンバー16から自動的に運び出されない場合、サセプタはまた、加熱チャンバー16から手動でずらして出されうる。
エアロゾル発生物品30はまた、動作位置ではなく準備位置にある時に、サセプタ20と係合しうる。その後、サセプタ20は、それに取り付けられたエアロゾル発生物品30とともに動作位置に変位されうる。
図16〜20は、エアロゾル発生装置の第三の実施形態を図示する。この第三の実施形態の基本的な設定は、第一および第二の実施形態と非常に類似している。従って、同一または同等の特徴は、同一の参照番号で示されている。そうでありながらも、第一および第二の実施形態とは対照的に、第三の実施形態によるサセプタ20は、加熱チャンバー16および装置ハウジング10に対して自由に移動可能である。サセプタ20は、加熱チャンバー16および装置ハウジング10の外に完全に変位可能である。サセプタ20を動作位置に配置するために、サセプタはまず、装置ハウジング1の外側、すなわちサセプタ20の準備位置で、エアロゾル発生物品30のエアロゾル形成基体に取り外し可能なように挿入されてもよい(図16および図18を参照)。その後、物品30はそれに取り付けられたサセプタ20とともに(図17および図19を参照)、サセプタ20がその動作位置になるまで、加熱チャンバー16に挿入されてもよい。
第三の実施形態によるサセプタ20はまた、相互に取り付けられた加熱セクション21および支持セクション22を備える。加熱セクション21は、まずエアロゾル形成基体31と接触するサセプタ20の前部端を形成するステンレス鋼製の連続的な円筒状ロッドである。対照的に、支持セクション22は、サセプタ20の後部端を形成する交互にずらされた円筒である。加熱セクション21の隣にある第一の円筒の段は、加熱セクション21と同じ直径を有する。サセプタ20の一番端にある第二の円筒の段は、加熱セクション21よりも大きい直径を有し、かつエアロゾル発生物品30の先端にある貫通開口部32の直径よりも大きい。従って、サセプタ20は、第二の円筒の段が物品30の先端に隣接するまで、エアロゾル発生物品30に挿入されうる。それ故に、支持セクション22の第二の円筒の段は、挿入止めの役割を果たす。さらに、支持セクション22は、ユーザーがサセプタ20を簡単に掴むことを可能にする掴み部またはノブの役割を果たす。支持セクションは断熱材であることが好ましい。それ故に、ユーザーは、やけどのリスクなしにサセプタを取り扱うことができる。
サセプタ20およびエアロゾル発生物品30は、サセプタ20が物品30の基体に貫通するのに伴い、摩擦嵌めによって互いに取り外し可能なように取り付けられることが好ましい。これは有利なことに、サセプタを不意に紛失することを防止する。同様に、エアロゾル発生物品はまた、エアロゾル発生物品30から不意に外れ落ちるのを避けるために、加熱チャンバー16内にしっかりと受けられている。