JP6404945B2 - エアロゾル形成コンポーネント - Google Patents

Description

本発明は、エアロゾル形成コンポーネントおよびそのようなエアロゾル形成コンポーネントを含むエアロゾル送出装置に関する。また本発明は、エアロゾル送出装置から液体を揮発させる方法に関する。

ユーザーに吸入させるため、エアロゾル送出装置から液体材料を効果的に揮発させるため加熱コンポーネントが使用されることは周知である。このような装置は１つの加熱エレメント、または同時に作動させる複数の加熱エレメントからなる加熱コンポーネントを含む。しかしこのような加熱エレメントの使用には不利な面がある。

加熱エレメントを含むエアロゾル送出装置での使用が意図される液体材料は、通常、揮発性が異なる複数の成分を含んでいる。結果として、加熱エレメントを作動させると、相対的に揮発性の低い成分が揮発する前に相対的に揮発性の高い成分が揮発してしまう。これによりエアロゾル送出装置から成分が非同時的に放出され、そして揮発性の高い成分がエアロゾル送出装置内もしくはユーザーの口腔または喉に堆積することになる。

例えば、喫煙品使用に変えてエアロゾル送出装置内で使用するためのニコチン含有溶液は典型的に沸点が１００℃の水、沸点が２４７℃のニコチン、沸点が２９０℃のグリセロールを含む。作動した加熱エレメントと接触すると、最も揮発性の高い水が最初に揮発し、ニコチン、グリセロールと続く。液体材料の組成によって、少なくとも一部、ほとんどまたは全てのニコチンが水と一緒に揮発する場合がある。物質が非同時的に放出されると、気体中のニコチン濃度が相対的に高くなり、吸入の早期段階において生じる凝縮エアロゾルという粒子相が生じるが、グリセロールから分離する結果として、ほとんどのニコチンはユーザーの肺に届かず、むしろエアロゾル送出装置内もしくはユーザーの口腔または喉に堆積することになる。

本発明のある態様ではエアロゾル送出装置中の液体を揮発させるためのエアロゾル形成コンポーネントであって、第１作動温度まで加熱され、その後、より高温の第２作動温度まで加熱されるように構成される第１エアロゾル形成部材と、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達する際に少なくとも第１作動温度まで加熱されるように構成される第２エアロゾル形成部材とを含み、これら２つのエアロゾル形成部材から揮発した液体が互いに混ざり合うように構成されているエアロゾル形成コンポーネントが提供される。

ある実施態様では、２つのエアロゾル形成部材から揮発した液体が互いに混ざるように、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達する。

ある実施態様では、エアロゾル形成部材を同時に作動させることで、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するよう、エアロゾル形成部材は異なる加熱速度を有するように構成されている。

別の実施態様では、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するように、第２エアロゾル形成部材を作動させる前に第１エアロゾル形成部材が作動する。

さらに別の実施態様では、使用時にエアロゾル送出装置を通る空気の流れにおいて、第１エアロゾル形成部材は第２エアロゾル形成部材の上流に位置する。

また別の実施態様では、使用時にエアロゾル送出装置を通る空気流に対して横切る方向に、第１および第２エアロゾル形成部材は相互に隣り合って位置する。

ある実施態様では、エアロゾル形成コンポーネントは揮発用液体をさらに含む。この液体は１つ以上のエアロゾル生成手段および１つ以上の低沸点留分を含む。

この液体はニコチンおよび／または１つ以上の揮発酸を含んでもよい。

１つの実施態様では、１つ以上の低沸点留分がエアロゾル生成手段の上に積もるように、エアロゾル生成手段は第２作動温度に到達した第１エアロゾル形成部材によって揮発され、１つ以上の低沸点留分は第１作動温度に到達した第２エアロゾル形成部材によって揮発される。

別の態様では上述のエアロゾル形成コンポーネントを含むエアロゾル送出装置が提供される。

エアロゾル送出装置は、空気入口および空気出口を含むハウジングと、空気入口および空気出口と流体連通するエアロゾルチェンバーと、エアロゾル形成部材と電気的に接続する動力源と、エアロゾル形成部材の作動を制御するための制御装置とを含んでもよい。

本発明のまた別の態様によれば、第１および第２エアロゾル形成部材を含むエアロゾル送出装置内の液体を揮発させるための方法であって、第１エアロゾル形成部材を第１作動温度まで加熱し、その後、より高温の第２作動温度まで加熱し、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達する際に第２エアロゾル形成部材を少なくとも第１作動温度まで加熱し、これら２つのエアロゾル形成部材から揮発した液体を互いに混ざるようにする工程を含む方法が提供される。

この方法は、第１エアロゾル形成部材を第１作動温度まで加熱し、その後、より高温の第２作動温度まで加熱し、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するのと実質的に同時に、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達させるため第２エアロゾル形成部材を加熱する工程をさらに含んでもよい。

ある実施態様では、エアロゾル形成部材は異なる加熱速度を有するように構成され、この方法は、エアロゾル形成部材を同時に作動させて、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達させる工程を含む。

別の実施態様では、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するよう、第２エアロゾル形成部材を作動させる前に第１エアロゾル形成部材を作動させる。

本発明の実施態様を添付図面を参照し、あくまで例示を目的として説明する。

本発明によるエアロゾル送出装置の正面図である。 同エアロゾル送出装置の側面図である。 同エアロゾル送出装置の平面図である。 本発明によるエアロゾル送出装置コンポーネントの側部断面図である。 同エアロゾル送出装置コンポーネントの図２の水平面方向の断面図である。 部分的にハウジングを除いた同エアロゾル送出装置コンポーネントの正面平面図である。

本明細書で使用する用語「エアロゾル生成手段」とは、揮発温度に到達した時に速やかにエアロゾルを発生させる、またはそれを補助する物質を意味する。

本明細書で使用する用語「キャピラリー構造」とは、毛細管作用の結果として液体が移動可能なあらゆる構造のことを言う。

本明細書で使用する用語「上流」とは、使用時にエアロゾル送出装置を通る空気およびエアロゾルの流れに対してのものである。

エアロゾル形成部材について本明細書で使用する用語「作動させる」とは、エアロゾル形成部材を作動温度まで加熱するため、これに対して電流供給を開始することを意味する。

本明細書で使用する用語「作動温度」とは、作動させたエアロゾル形成部材と接触することでまたはその近傍に位置することで、液体材料の少なくとも１つの成分が揮発される温度を意味する。

本明細書で使用する用語「連続的」とは、エネルギー貯蔵庫から連続的な方法でエアロゾル形成部材へ電力を供給することに関するものであり、第１エアロゾル形成部材（即ち、使用時にエアロゾル送出装置を通る空気の流れにおいて最上流に位置するエアロゾル形成部材）が最初に作動し、第１部材の下流にある第２エアロゾル形成部材が次に作動し、第２部材の下流にある第３エアロゾル形成部材がその次に作動し、と以下同様に続くようにするものである。

本明細書で使用する用語「エアロゾル送出装置」とは、エアロゾルを発生させ、これをユーザーに送出可能な装置を意味する。

本明細書で使用する用語「キャピラリー溝」とは、その境界壁の毛細管作用によって液体を移動させるあらゆる溝であると解される。

図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを参照すると、本発明のある実施態様のエアロゾル送出装置が異なる方向から示されている。このようなエアロゾル送出装置１のサイズおよび形状は、ユーザーが容易かつ不便なく掴めるように構成されてよく、例えばエアロゾル送出装置１の体積は約１０〜５０ｃｍ^３でもよい。

エアロゾル送出装置１のデザインに特に制限はなく、液体材料を揮発させ、これを送出するのに適した如何なるデザインであってもよい。

図１Ａから１Ｃで示す通り、エアロゾル送出装置１はマウスピース３のあるエアロゾル送出装置コンポーネント２と、電子回路（図示せず）に接続する動力源および制御装置（図示せず）を備えるエネルギー貯蔵コンポーネント４とを含む。エアロゾル送出装置コンポーネント２は図２でより詳細に示しており、エネルギー貯蔵コンポーネント上の対応の取っ手（図示せず）に挿入するためのスナップインフック（snap-in hook）２ａを使用して、着脱可能な状態でエネルギー貯蔵コンポーネントに装着されるようにエアロゾル送出装置コンポーネント２は構成されてもよい。しかし当然のことながら、これを達成する如何なる手段を使用してもよく、例えば、１つ以上のスナップインフックおよび対応のラッチング突起を含むスナップコネクター、または舌部および溝の構成がある。

エネルギー貯蔵コンポーネント４の動力源は、貯蔵容量１６５０ｍＡｈ、電流負荷最大３０Ａのサイズ１８６５０の円筒形リチウムイオン電池でもよい。エアロゾル送出装置コンポーネント２内に配置されたエアロゾル形成部材を作動させ、液体材料を揮発させるのに適したあらゆる動力源が使用可能である。例えば１つ以上のバッテリーが挙げられる。また比較的小型のエアロゾル送出装置では薄型のリチウムポリマーパウチ電池を使用してもよい。

エネルギー貯蔵コンポーネント４の制御装置は、以下の通り、動力源からエアロゾル送出装置コンポーネント２への電流の流れを制御する。

図２で示す通り、エアロゾル送出装置コンポーネント２はハウジング５を含む。ハウジング内部の空間は、仕切り壁６によってエアロゾルチェンバー７と液体貯蔵容器８とに分けられる。液体貯蔵容器８は液体材料８ａおよびエアークッション９を含む。図２における液体貯蔵容器８の容量は約４ｃｍ^３、液体の充填量は３．６ｍｌであるが、当然のことながら本発明はこれらパラメータに限定されない。

液体材料はニコチンなどの１つ以上の刺激物または１つ以上の治療物質を含んでもよい。液体材料におけるこれら刺激物または治療物質の含有量は、０．１〜５質量％、０．５〜２質量％、０．５〜５質量％、０．８〜３質量％、または１〜２質量％である。

さらに液体材料は、多価アルコール、グリセロール、ポリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリエチルシトレートまたは高沸点炭化水素などのエアロゾル生成手段を含んでもよい。液体材料におけるエアロゾル生成手段の含有量は５〜９５質量％、５〜１５質量％、６〜１２質量％、８〜１０質量％、または約１０質量％である。

さらに液体材料は、水またはエタノールなどの低沸点留分を含んでもよい。このような留分は液体材料の粘度を低下させる。液体材料における低沸点留分の含有量は合計で液体材料の５〜９５質量％、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、約８２質量％以上または約８４質量％以上である。

液体材料は乳酸、コハク酸、レブリン酸、安息香酸、フェニル酢酸、酢酸、ギ酸などの１つ以上の追加成分を含んでもよい。液体材料がニコチンを含有する場合、このような酸がニコチンをプロトン化する。

液体材料は１つ以上の風味剤をさらに含んでもよい。本明細書で使用する用語「風味料」および「風味剤」は、各国の規制が認可し所望の味または風味を作り出すために成人対象製品に使用してよい材料を意味する。一部の実施態様では、風味料および風味剤はメントール、シトラス、バニリン、アニスの実（aniseed）、アネトール、ベンズアルデヒド、またはアセチルアルデヒドである。

図２を参照すると、筒状構造１０によって形成される入口通路はノズル２０を介してエアロゾルチェンバー７と流体連通している。エアロゾルチェンバー７の反対側はマウスピース３内に形成される出口孔３ａと流体連通している。使用時に雨水の流入を防ぐことができるため、マウスピース３に対してエアロゾル送出装置１の反対側に入口通路が位置することが理想的である。紙巻きタバコのフィルターで使われるもののような繊維複合体（例えばＦｉｌｔｒｏｎａ Ｆｉｂｅｒｔｅｃ ＧｍｂＨが提供するもの）などの流量制限部１０ａを入口通路は含んでもよい。流量制限部のおかげで、エアロゾル送出装置の吸入において、紙巻きタバコの場合と同様の印象をユーザーに与える。

エアロゾル形成コンポーネントはエアロゾルチェンバー７内に位置する。エアロゾル形成コンポーネントは少なくとも２つのエアロゾル形成部材を含む。図２において、エアロゾル形成コンポーネントは５つのエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅから構成される。入口通路を介してユーザーに吸入された空気は、ノズル２０によって５つのエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを通過または横断するように案内される。

エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅのデザインに特に制限はなく、電気が入力されるとエアロゾル送出装置内の液体材料８ａを揮発させるのに適していれば如何なるデザインでもよい。

またエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの形状は目的に適していれば特に制限はないが、液体材料８ａを気化または揮発させるための表面積を増加させるような形状にしてもよい。ある実施態様では、液体材料８ａを吸い上げ加熱するように構成された単層を有するシート材をエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは含む。従って、このシート材は液体貯蔵容器８から液体材料を吸うことが可能であり、その後、液体材料を気化または揮発させて蒸気にするためこれを加熱することが可能である。シート材は本質的にシート状であり、長方形形状で良い。しかし当然のことながら、シート材の形状は円形、楕円形、正方形など他の形状であってもよい。シート材は対向する２つの主要面を有する。シート材は開孔構造、発泡構造または相互接続網状孔を含んでもよい。これらはいずれもキャピラリー構造を形成する。

前記のキャピラリー構造を形成するためエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは、均一な、粒状、繊維質または柔毛性の焼結金属である。別の実施態様ではエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは、キャピラリー構造も形成する開孔金属泡を含む。これとは別にエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは、キャピラリー構造を供するメッシュ金属から形成される。エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは、例えばＡＩＳＩ３０４もしくはＡＩＳＡ３１６などのステンレスまたは例えばＮｉＣｒ合金などの熱伝導性合金から作製してもよい。キャピラリー構造は各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの主要面の少なくとも１つに露出している。具体的には、各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅのシート材の主要面の両方で露出するように各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの全域に亘って延びるキャピラリー構造を伴って各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅが形成されてもよい。別の実施態様では、キャピラリー構造が各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの全域に亘っては延びていないように各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは構成される。具体的には、各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの主要面の片方または主要面の両方もしくは片方の一部においてのみ、キャピラリー構造が露出する。

エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅが形成される材料は、電流が流れるとキャピラリー構造内に保持される液体材料８ａが気化または揮発するのに充分な温度にまでエアロゾル形成部材が加熱されるように充分な電気抵抗を備えている点で加熱可能ある。各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅのシート材が上述の単層を含む実施態様では、加熱エレメントとキャピラリー構造とが一体で単一の物体またはユニットを形成するように、キャピラリー構造を備えて形成される加熱エレメントを含むものであるとエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを考慮することができる。

各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅのシート材が溶液を吸い上げて加熱するよう構成される単層を含むという上記の実施態様では、同一表面上に配列される加熱エレメントおよび芯を含むものとしてシート材は説明できる。

図示していない別の実施態様では、エアロゾル形成部材は、本質的にシート状であり複数の層から形成されるシート材を含む。具体的には、各エアロゾル形成部材は加熱エレメントとして機能する第１加熱層を含んでもよい。温度上昇するよう構成される材料からこの第１層は形成される。各エアロゾル形成部材は、開孔構造、発泡構造、メッシュ構造または相互接続網状孔を備えた第２層をさらに含んでもよい。これらはいずれもキャピラリー構造を形成する。キャピラリー構造のおかげでエアロゾル形成部材は液体材料を吸い上げることができる。この第２層は、前記のキャピラリー構造を形成する均一な粒状、繊維質または柔毛性の焼結金属から作られる。エアロゾル形成部材は、ステンレス、酸化金属、ガラス、セラミック、カーボンおよび／またはコットンから作製してもよい。いずれの実施態様においても、第２層は芯として機能する。

２つの対向する主要面を備えるシート材を形成するため、各エアロゾル形成部材の第１層（加熱エレメント）および第２層（キャピラリー構造を備える芯）は互いに重なるように置かれる。ここでキャピラリー構造は主要面の１つにおいて露出している。

図示していない別の実施態様では、各エアロゾル形成部材のシート材は、キャピラリー構造を含む意味で第２層に類似する第３層を含む。各エアロゾル形成部材のシート材の主要面の両方でキャピラリー構造が露出されるように各エアロゾル形成部材の第２層および第３層は第１層を挟み込む。

上述したような各エアロゾル形成部材のシート材が複数の層から形成される実施態様では、加熱エレメントとして機能する第１層と芯として機能する第２層および／または第３層とは平行であり相互に接続している。これら層の接続は機械的手段または化学的手段による接続でよい。別の実施態様では、これら層は相互に焼結されている。

上述の実施態様による各エアロゾル形成部材のシート材の厚さは２０〜５００μｍの範囲内である。これとは別に厚さは５０〜２００μｍの範囲内である。ここで厚さとは、シート材の主要面の間の距離を意味する。

各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの対向する自由端は支持板１２の上にあるか、または支持板１２と接続しており、図２でわかるようにエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅがエアロゾルチェンバー７の中へ延びるように自由端は配置される。従って、各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの主要部はエアロゾルチェンバー７の中で懸架されている。各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを選択的に作動させるため、支持板１２は各エアロゾル形成部材をエネルギー貯蔵コンポーネント４中の電池と電気的に接続させる印刷回路基板でもよい。エネルギー貯蔵コンポーネント４の対応電気ソケット（図示せず）に差し込むように構成される電気コネクター１７を形成する支持板１２の端部によってこれを達成する。図４でわかるように、エアロゾル送出装置コンポーネント２は６つの電気コネクター１７を含み、そのうち１つはアースされ、残り５つのコネクターは５つのエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅのうちそれぞれ１つを作動させることが可能である。エネルギー貯蔵コンポーネント４の電気ソケット（図示せず）は、電池（図示せず）に電気的に接続している。

図３は本発明のエアロゾル送出装置コンポーネント２の断面図である。図３からわかる通り、Ω字型の断面図となるようにエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは曲がっている。各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅは対向する端２３ａおよび２３ｂを有する。エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅがエアロゾルチェンバー７の中へ延びるように、対向端２３ａおよび２３ｂは支持板１２の上にある。支持板１２および仕切り壁６の間に端２３ａ、２３ｂは挟まれており、これによって各エアロゾル形成部材の端２３ａおよび２３ｂの近傍にある支持板１２および仕切り壁６の間に溝を形成する。この溝の幅はキャピラリー効果を奏するのに充分であり、従って、キャピラリー溝１６と称される。液体貯蔵容器８とキャピラリー溝が流体連通するように仕切り壁６の中に供給孔１３が形成される。

図１〜４を参照してエアロゾル送出装置の作動について説明する。

ユーザーがエアロゾル送出装置コンポーネント２をエネルギー貯蔵コンポーネント４に連結したことを制御装置（図示せず）によって検知され、これは新しい液体材料を供給する目的で１つ以上のエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを作動させるなどの特定の予備的作動となってもよい。終了すると、エアロゾル送出装置１の準備が整ったことをユーザーに知らせるため、発光ダイオード（図示せず）を作動させるように制御装置を構成してもよい。

ユーザーがエアロゾル送出装置１を吸入した結果として装置が作動させてもよい。エアロゾル送出装置１の空気通路に置かれた圧力センサーまたは流れセンサーによってこれは達成できる。これとは別にエアロゾル送出装置１上のボタンや他の作動機構（図示せず）を押すことで、ユーザーが手動でエアロゾル送出装置１を作動させてもよい。

いずれにしてもエアロゾル送出装置１の作動は、印刷回路基板を介してエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅに電流を供給するため電池を駆動させることによって、制御装置による異なる仕様のエアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの作動を招く。制御装置が各エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを作動させると、それぞれの温度を上昇させるように選ばれたエアロゾル形成部材を電流が流れる。エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅに対する電流の流れを制御するため、制御装置はエネルギー貯蔵コンポーネント４中に配置されたトランジスターを駆動してもよい

各エアロゾル形成部材は作動中ある程度の時間加熱される。この持続時間はエアロゾル形成部材の特性、並びに揮発させる液体材料の量および組成に左右される。一部の実施態様では、加熱時間は１〜１．８秒の間であり、１秒未満であり、０．８秒未満であり、または０．５秒未満である。

エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅの作動温度は揮発させる液体材料８ａの組成、より詳しく言えば液体材料８ａの構成成分の沸点に左右される。また当然のことながら、液体材料８ａの構成成分の沸点が異なるには、加熱時間の間で作動温度が段階的に上昇してもよい。具体的には、液体材料が水、ニコチン、およびグリセロールを含む場合では、エアロゾル送出装置１を外気温から約１００〜１４０℃の第１作動温度に上昇させ、その後、約２９０〜３３０℃の第２作動温度にまで上昇させるようにエアロゾル送出装置１は構成されてもよい。

ある実施態様では、キャピラリー構造が完全に乾燥すると温度が急上昇しエアロゾル形成部材の過熱を招き得るので、これを避けるため、各エアロゾル形成部材のキャピラリー構造内に保持された液体材料８ａの全てが揮発する前に、エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを非作動状態にする、即ち電池からエアロゾル形成部材への電流の供給を制御装置が停止させるようにエアロゾル送出装置１は構成されている。

当然のことながら、吸入またはパフごとに作動温度が異なるようにエアロゾル送出装置を構成してもよい。液体材料の組成が吸入またはパフごとに変化する場合この構成が適切である。エアロゾル形成部材が作動された後、キャピラリー構造へ液体材料を補充する間に起こる局所的揮発効果の関係で、吸入またはパフごとに液体材料８ａの組成は変化し得る。液体材料８ａの揮発に熱が消費されるので、この揮発効果によってエアロゾル形成部材はすばやく冷める。

連続的の方法で各エアロゾル形成部材に電池から電流が供給され、その際第１（最上流）のエアロゾル形成部材１１Ｅを作動させ、続いて第２のエアロゾル形成部材１１Ｄが作動し（つまりこのエアロゾル形成部材は第１のエアロゾル形成部材のすぐ下流に位置する）、以下同様である。この構成のおかげで、第１のエアロゾル形成部材１１Ｅによって揮発した揮発性の低い成分、具体的には相対的に沸点の高いグリセロールなどのエアロゾル生成手段、が第２のエアロゾル形成部材１１Ｄによって揮発した揮発性の高い成分、具体的には相対的に沸点の低い水やニコチンと接触することができる。以下詳細に説明する。

第１エアロゾル形成部材１１Ｅのキャピラリー構造から高揮発性成分を揮発させる第１作動温度にまで温度が上昇するように第１エアロゾル形成部材１１Ｅを作動させる。その後、液体材料８ａの中で特に低揮発性のエアロゾル生成手段が揮発するように、エアロゾル形成部材１１Ｅの温度はより高温の第２作動温度にまで上昇する。エアロゾル生成手段が揮発するとユーザーによってエアロゾルチェンバー７へ引き込まれた外気と揮発エアロゾル生成手段は混ざり合い、そして凝縮してエアロゾルを形成する。ユーザーが吸入することで起こる空気流の関係で、形成されたエアロゾルは第２エアロゾル形成部材１１Ｄを横切って移動する。第１エアロゾル形成部材１１Ｅが第２作動温度に到達するタイミングと第２エアロゾル形成部材１１Ｄが第１作動温度に到達するタイミングとが実質的に同時になるように、第２エアロゾル形成部材１１Ｄを第１エアロゾル形成部材１１Ｅの後に作動させる。こうすると、第２エアロゾル形成部材１１Ｄから揮発性の高い成分が揮発している時、第１エアロゾル形成部材１１Ｅによって形成されたエアロゾルが第２エアロゾル形成部材１１Ｄを通過する効果がある。第２エアロゾル形成部材１１Ｄの揮発性の高い成分の蒸気は、第１エアロゾル形成部材１１Ｅから形成されたエアロゾル方向へ向かう。こうして揮発性の高い成分の蒸気は第１エアロゾル形成部材１１Ｅによって形成されたエアロゾル上へ凝縮する。残りのエアロゾル形成部材１１Ｃ、１１Ｂ、１１Ａを同一効果を達成させるため、それぞれ連続的または順次的な方法で作動させる。有利な点として、従来周知のエアロゾル送出装置と比較して、高揮発性成分がエアロゾル送出装置の構造壁および内部構成部材の上に凝縮する量が低減される。

液体材料が水、ニコチンおよびグリセロールを含むときの上記構成の一例を説明する。第１エアロゾル形成部材１１Ｅを作動させ、液体材料の全成分を揮発させるために１００℃〜１４０℃の第１作動温度を通過しグリセロール沸点近傍の第２作動温度２９０℃〜３３０℃にまで加熱される。グリセロールはニコチンおよび水よりも高い沸点を有するため、最後に揮発する。温度が下がり、ユーザーによってエアロゾルチェンバー７へ引き込まれた外気と混ざり合ってグリセロールの蒸気が凝縮すると、エアロゾルグリセロール粒子を形成する。エアロゾルグリセロール粒子は、ユーザーの吸入によって生じる空気流に乗って移動する。

水およびニコチン沸点近傍の第１作動温度１００〜１４０℃にまで加熱されるよう、第１エアロゾル形成部材１１Ｅの後で第２エアロゾル形成部材１１Ｄは作動する。第１エアロゾル形成部材１１Ｅが第２作動温度に到達するのと実質的に同時に第２エアロゾル形成部材１１Ｄの温度が第１作動温度まで上昇するように、第１エアロゾル形成部材１１Ｅの後で第２エアロゾル形成部材１１Ｄは作動する。従って、第１エアロゾル形成部材１１Ｅ由来のエアロゾルグリセロール粒子が第２エアロゾル形成部材１１Ｄ上を通過している時、第２エアロゾル形成部材１１Ｄから水およびニコチンが揮発する。従って、これにより第２エアロゾル形成部材１１Ｄ由来の水およびニコチン蒸気が第１エアロゾル形成部材１１Ｅから揮発したエアロゾルグリセロール粒子上で凝縮する。第２エアロゾル形成部材１１Ｄから大部分の水およびニコチンが揮発した後、グリセロール沸点近傍の第２作動温度２９０〜３３０℃にまで第２エアロゾル形成部材１１Ｄは加熱され、グリセロールは揮発した後、エアロゾルグリセロール粒子を形成するよう凝縮する。エアロゾルグリセロール粒子を相対的に多く含む空気流を形成するためユーザーが吸入を行う時に、第２エアロゾル形成部材１１Ｄのエアロゾルグリセロール粒子は第１エアロゾル形成部材１１Ｅのエアロゾルグリセロール粒子と混ざり合う。ユーザーが吸入すると、エアロゾルグリセロール粒子を多く含む空気流は第３エアロゾル形成部材１１Ｃに向かって移動する。

第２エアロゾル形成部材１１Ｄの後、第３エアロゾル形成部材１１Ｃは水およびニコチン沸点近傍の第１作動温度１００〜１４０℃まで作動させる。第２エアロゾル形成部材１１Ｄが第２作動温度に到達するのと実質的に同時に第３エアロゾル形成部材１１Ｃの温度が第１作動温度まで上昇するように、第２エアロゾル形成部材１１Ｄの後で第３エアロゾル形成部材１１Ｃを作動させる。従って、第１、第２エアロゾル形成部材１１Ｅ、１１Ｄ由来のエアロゾルグリセロール粒子が第３エアロゾル形成部材１１Ｃ上を通過している時、第３エアロゾル形成部材１１Ｃから水およびニコチンが揮発する。こうすることで、第３エアロゾル形成部材１１Ｃ由来の水およびニコチン蒸気が第１、第２エアロゾル形成部材１１Ｅ、１１Ｄから揮発したエアロゾルグリセロール粒子上へ凝縮する。そして第３エアロゾル形成部材１１Ｃは第２作動温度まで加熱され、その後、残りのエアロゾル形成部材１１Ｂおよび１１Ａは同様の連続的方法で作動させる。

上述のエアロゾル形成コンポーネントによって形成されるエアロゾルは次に冷却器１４（図２参照）を介して吸引される。ユーザーが吸入を続けるとエアロゾルは冷却され、エアロゾル蒸気相の蒸気圧は低下する。形成エアロゾル粒子を実質的に透過する孔部を冷却器１４は含むことができる。使用可能な材料としては、多孔性の詰め物（ｗａｄｄｉｎｇ）、フリース状合成材料（例えばＶｉｌｅｄｏｎ（登録商標） Ｆｉｌｔｅｒｍａｔｔｅｎ）、ポリオレフィンもしくはポリエステル繊維から製造される合成不織布、または通気性発泡材料が挙げられる。また孔部は蓄冷材料を含んでもよい。使用可能な材料は、その表面積が比較的大きいか、または実質的に流動損失することなく迅速かつ大量に吸熱可能な熱交換界面を有する。具体例としては、金属ウール、金属チップ、金属メッシュ、ワイヤーニット、通気性発泡金属、およびアルミニウム顆粒などの金属もしくはセラミックの顆粒材料から作られる充填材が挙げられる。あるいは活性炭顆粒充填材を使用することもできる。

その後、エアロゾルは吸収装置１５を通過する。吸収装置は冷却器１４と同様の開孔構造を含んでもよい。吸収装置１５は、蒸気相から凝縮液蓄積物を吸収させるためのものである。吸収材料は１つ以上の吸着材、例えばニコチンと結合しているクエン酸、を含んでもよい。

メントールなどの香料を冷却器１４および／または吸収装置１５に添加してもよい。ユーザーがより楽しめるものとする程度において、エアロゾル生成コンポーネントによって形成されたエアロゾルを改良するよう、冷却器１４および吸収装置１５は構成されている。

最終的にエアロゾルはユーザーの口へ吸い込まれる。

１回の吸入またはパフの後、エアロゾル形成部材１１Ａ〜１１Ｅを冷却させ、またエアロゾル形成部材に液体材料８ａを補充させるため、制御装置はエアロゾル形成コンポーネントがすぐに作動しないようにしてもよい。この段階は数秒程度続く場合があり、発光ダイオードなどによってユーザーに知らせてもよい。

最上流のエアロゾル形成部材が第２（およびその後の）エアロゾル形成部材より先に作動する２以上のエアロゾル形成部材から作られるエアロゾル形成コンポーネントを提供することでエアロゾル形成プロセスが改善され、ニコチンなどの多量の高揮発性成分がエアロゾル粒子によって搬送される。エアロゾル形成部材の異なる作動差異は、エアロゾル形成コンポーネントに沿って温度勾配を生じさせる。この温度勾配は喫煙品の蒸留区画と燃焼端との間で生来的に起きる温度勾配に類似する。これによって液体材料揮発の改善に繋がり、そして結果として液体材料の低揮発性成分が高揮発性成分とほとんど同時に揮発する。これにはエアロゾル送出装置またはユーザーの口腔もしくは喉で高揮発性成分が凝縮するつまりは蓄積することを予防あるいは低減する利点がある。

当然のことながら本発明は、連続的に作動する複数のエアロゾル形成部材を含むエアロゾル形成コンポーネントに限定されるものではない。

図示していないが別の実施態様では、エアロゾル形成部材は同時に作動するように構成されている。このような実施態様では、エアロゾル形成部材は異なる加熱率を備えるように構成されている。これは異なる材料からエアロゾル形成部材を形成することで達成し得る。最上流のエアロゾル形成部材が最も大きい加熱率を備えるように構成され、各エアロゾル形成部材の加熱率は下流方向に減少する。全てのエアロゾル形成部材が同時に作動すると、加熱率の減少の関係から空気流の方向に、エアロゾル形成部材は連続的な方法で第１作動温度に、直列仕様で第２作動温度に到達する。全てのエアロゾル形成部材を同時に作動させると、第１エアロゾル形成部材が第１作動温度に、その後、より高温の第２作動温度にまで加熱され、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するのと実質的に同時に、空気流の観点から第１エアロゾル形成部材の下流に位置する第２エアロゾル形成部材が第１作動温度にまで加熱され、エアロゾル形成部材から揮発した液体が互いに混ざり合うという点で、これは図１Ａ〜４を参照して説明したものと同様の効果を奏する。

上述した実施態様では、１つのエアロゾル形成部材が他のエアロゾル形成部材よりも上流にあるようにエアロゾル形成部材は空気流方向に１つずつ位置しているが、本発明はこのような配列に限定されるものではない。例えば、図示していないが別の実施態様では、エアロゾル形成コンポーネントは、空気流に対して横方向に交互に位置する、別の表現をすれば、あるエアロゾル形成部材が他のものに対して上流や下流に位置していない複数のエアロゾル形成部材を含んでいる。このような実施態様では、少なくとも１つのエアロゾル形成部材が他のものより先に作動するように構成されており、他のエアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時にこの少なくとも１つのエアロゾル形成部材が第２作動温度に到達し、エアロゾル形成部材から揮発する液体が交互に混ざり合う。

図示していないがさらに別の実施態様では、エアロゾル形成コンポーネントは空気流に対して横方向に交互に位置する複数のエアロゾル形成部材を含んでいる。エアロゾル形成部材は異なる加熱速度を含むように構成されており、エアロゾル形成部材を同時に作動させると、あるエアロゾル形成部材は、他のエアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に第２作動温度に到達し、エアロゾル形成部材から揮発する液体が交互に混ざり合う。

当然のことながら、本発明によるエアロゾル形成コンポーネントという実施態様は、ニコチンなどの多量の高揮発性成分がエアロゾル粒子によって搬送されるものであり、エアロゾル形成プロセスを改良するものである。異なるタイミングで作動温度にまで加熱されるエアロゾル形成部材はエアロゾル形成コンポーネント内部に温度勾配を生じさせる。この温度勾配は喫煙品の蒸留区画と燃焼端との間で生来的に起きる温度勾配に類似する。これによって液体材料揮発の改善に繋がり、そして結果として液体材料の低揮発性成分が高揮発性成分とほとんど同時に揮発する。これにはエアロゾル送出装置またはユーザーの口腔もしくは喉で高揮発性成分が凝縮するつまりは蓄積することを予防あるいは低減する利点がある。

本発明の実施態様では、あるエアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に別のエアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するものと説明している。「実質的に同時に」とは、第２作動温度に到達しているあるエアロゾル形成部材から揮発する液体が、第１作動温度に到達している別のエアロゾル形成部材から揮発する液体と混ざることが可能な時間として理解されるべきである。この時間は、１秒未満、０．７５秒未満、０．５秒未満、０．１秒未満、７５ミリ秒未満、または５０ミリ秒未満であってもよい。

また当然のことながら、ユーザーによる１回のパフ、吐き出し、吸入の間または１周の作動サイクルの間で、あるエアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に別のエアロゾル形成部材が第２作動温度に到達する。

様々な課題を解決し技術を発展させることを目的として、図示を含むこの開示全体は、請求項に係る発明を実施して、優れたエアロゾル形成コンポーネント、エアロゾル送出装置およびエアロゾル送出装置内の液体を揮発させる方法を提供し得る種々の実施形態を示している。この開示の利点および特徴は、実施形態という典型的な例を示すことのみであって、包括的および／または排他的ではない。それらは理解を助けるため、および請求された特徴を教示するためだけに提出される。当然のことながら、開示の利点、実施態様、例示、機能、特徴、構造および／または他の側面は請求項または請求項の均等物の限定によって定義されるように、開示されたものに限定されず、また開示の範囲および／またはその意図から外れない限り他の実施態様を利用しても良く、変更を加えても良い。種々の実施態様は、説明した要素、成分、特徴、部品、工程、手法などの種々の組み合わせを適宜含んでも良いし、それらのみから構成されても良いし、またはそれらを主に構成されても良い。加えて、この開示は現在請求していないが将来請求し得る他の発明を含んでいる。

Claims (13)

1. エアロゾル送出装置中の液体を揮発させるためのエアロゾル形成コンポーネントであって、第１作動温度まで加熱され、その後、より高温の第２作動温度まで加熱されるように構成される第１エアロゾル形成部材と、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するのと実質的に同時に第１作動温度まで加熱されるように構成される第２エアロゾル形成部材とを含み、これら２つのエアロゾル形成部材から揮発した液体が互いに混ざり合うように構成され、使用時にエアロゾル送出装置を通る空気の流れにおいて、第１エアロゾル形成部材は第２エアロゾル形成部材の上流に位置するエアロゾル形成コンポーネント。
2. エアロゾル形成部材を同時に作動させることで、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するよう、エアロゾル形成部材は異なる加熱速度を有するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
3. 第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するように、第２エアロゾル形成部材を作動させる前に第１エアロゾル形成部材が作動することを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
4. 使用時にエアロゾル送給装置を通る空気流に対して横切る方向に、第１および第２エアロゾル形成部材は相互に隣り合って位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
5. １つ以上のエアロゾル生成手段および１つ以上の低沸点留分を含む揮発用液体をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
6. 前記液体はニコチンを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
7. 前記液体は１つ以上の揮発酸を含むことを特徴とする請求項５または６に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
8. １つ以上の低沸点留分がエアロゾル生成手段の上に積もるように、エアロゾル生成手段は第２作動温度に到達した第１エアロゾル形成部材によって揮発され、１つ以上の低沸点留分は第１作動温度に到達した第２エアロゾル形成部材によって揮発されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のエアロゾル形成コンポーネント。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエアロゾル形成コンポーネントを含むエアロゾル送出装置。
10. 空気入口および空気出口を含むハウジングと、空気入口および空気出口と流体連通するエアロゾルチェンバーと、エアロゾル形成部材と電気的に接続する動力源と、エアロゾル形成部材の作動を制御するための制御装置とを含むことを特徴とする請求項９に記載のエアロゾル送出装置。
11. 使用時にエアロゾル送出装置を通る空気の流れにおいて、第１エアロゾル形成部材は第２エアロゾル形成部材の上流に位置する第１および第２エアロゾル形成部材を含むエアロゾル送出装置内の液体を揮発させるための方法であって、第１エアロゾル形成部材を第１作動温度まで加熱し、その後、より高温の第２作動温度まで加熱し、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するのと実質的に同時に第２エアロゾル形成部材を第１作動温度まで加熱し、これら２つのエアロゾル形成部材から揮発した液体を互いに混ざるようにする工程を含む方法。
12. エアロゾル形成部材は異なる加熱速度を有するように構成され、この方法は、エアロゾル形成部材を同時に作動させて、第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達させる工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 第２エアロゾル形成部材が第１作動温度に到達するのと実質的に同時に、第１エアロゾル形成部材が第２作動温度に到達するよう、第２エアロゾル形成部材を作動させる前に第１エアロゾル形成部材を作動させることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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