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特許7449946エアロゾル形成基体およびサセプタ組立品を備える誘導加熱式エアロゾル発生物品
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-06
(45)【発行日】2024-03-14
(54)【発明の名称】エアロゾル形成基体およびサセプタ組立品を備える誘導加熱式エアロゾル発生物品
(51)【国際特許分類】
A24F 40/465 20200101AFI20240307BHJP
A24D 1/20 20200101ALI20240307BHJP
【ＦＩ】
A24F40/465
A24D1/20
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021540920
(86)(22)【出願日】2019-09-24
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-04
(86)【国際出願番号】 EP2019075628
(87)【国際公開番号】W WO2020064682
(87)【国際公開日】2020-04-02
【審査請求日】2022-09-21
(31)【優先権主張番号】18196672.2
(32)【優先日】2018-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】596060424
【氏名又は名称】フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(72)【発明者】
【氏名】ジノヴィク イハル ニコラエヴィッチ
(72)【発明者】
【氏名】タウリノ イレーヌ
【審査官】下原 浩嗣
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１５０８２５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第０３２２８１９８（ＥＰ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５２５３４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１５３４４３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０５８８０４３９（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ２４Ｆ ４０／４６５
Ａ２４Ｄ １／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアロゾル形成基体および、交番磁界の影響下で前記エアロゾル形成基体を誘導加熱するためのサセプタ組立品を含む誘導加熱式エアロゾル発生物品であって、前記サセプタ組立品が第一のサセプタおよび第二のサセプタを含み、前記第一のサセプタが、正の抵抗温度係数を有する第一のサセプタ材料を含み、前記第二のサセプタが、強磁性またはフェリ磁性である第二のサセプタ材料であって負の抵抗温度係数を有する第二のサセプタ材料を含む、誘導加熱式エアロゾル発生物品。
【請求項2】
前記第二のサセプタ材料が、摂氏３５０度未満、特に摂氏３００度未満、好ましくは摂氏２５０度未満、最も好ましくは摂氏２００度未満のキュリー温度を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項3】
前記第二のサセプタ材料が、ミューメタルまたはパーマロイのうちの一つを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の物品。
【請求項4】
前記第一のサセプタ材料が、常磁性、強磁性またはフェリ磁性のうちの一つである、請求項１～３のいずれか一項に記載の物品。
【請求項5】
前記第一のサセプタ材料が、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、青銅、コバルト、普通炭素鋼、ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、またはオーステナイト系ステンレス鋼のうちの一つを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の物品。
【請求項6】
前記第一のサセプタおよび前記第二のサセプタが、相互に密接な物理的接触をしている、請求項１～５のいずれか一項に記載の物品。
【請求項7】
前記第一のサセプタ、または前記第二のサセプタ、または前記第一および前記第二のサセプタの両方、特にサセプタ組立品の全体が、粒子状サセプタ、またはサセプタフィラメント、またはサセプタメッシュ、またはサセプタウィック、またはサセプタピン、またはサセプタロッド、またはサセプタブレード、またはサセプタストリップ、またはサセプタスリーブ、または円筒形サセプタ、または平面サセプタのうちの一つである、請求項１～６のいずれか一項に記載の物品。
【請求項8】
前記サセプタ組立品が多層サセプタ組立品であり、前記第一のサセプタおよび前記第二のサセプタが、層、特に前記多層サセプタ組立品の隣接する層を形成する、請求項１～７のいずれか一項に記載の物品。
【請求項9】
前記第二のサセプタが、各々が前記第一のサセプタと密接な物理的接触をしている一つ以上の第二のサセプタ素子を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の物品。
【請求項10】
前記第一のサセプタおよび前記第二のサセプタのうちの少なくとも一つ、または前記サセプタ組立品全体が前記エアロゾル形成基体の中に配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の物品。
【請求項11】
前記エアロゾル形成基体の少なくとも一部分を囲むケーシング、特に管状ラッパーをさらに備え、前記ラッパーが前記サセプタ組立品を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の物品。
【請求項12】
マウスピースをさらに備え、それがフィルターを含むことが好ましい、請求項１～１１のいずれか一項に記載の物品。
【請求項13】
前記第一のサセプタおよび前記第二のサセプタのうちの少なくとも一つの少なくとも一部分、または前記サセプタ組立品の少なくとも一部分が保護カバーを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の物品。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生物品と、前記エアロゾル発生物品と使用するためのエアロゾル発生装置とを備える、エアロゾル発生システム。
【請求項15】
前記システムが、前記エアロゾル形成基体を所定の動作温度に加熱するように構成され、前記第二のサセプタ材料が、前記動作温度より少なくとも摂氏２０度、特に少なくとも摂氏５０度、より具体的には少なくとも摂氏１００度、好ましくは少なくとも摂氏１５０度、最も好ましくは少なくとも摂氏２００度低いキュリー温度を有する、請求項１４に記載のエアロゾル発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアロゾル形成基体および、交番磁界の影響下で基体を誘導加熱するためのサセプタ組立品を備える誘導加熱式エアロゾル発生物品に関する。本発明はさらに、こうしたエアロゾル発生物品と、物品と一緒に使用するためのエアロゾル発生装置とを備える、エアロゾル発生システムに関する。
【発明の概要】
【0002】
加熱時に吸入可能なエアロゾルを形成することができるエアロゾル形成基体の誘導加熱に基づくエアロゾル発生システムは、先行技術から一般的に公知である。基体を加熱するために、物品は、電気ヒーターを備えるエアロゾル発生装置の中に受容されてもよい。ヒーターは、誘導源を備える誘導ヒーターであってもよい。誘導源は、熱を発生する渦電流またはヒステリシス損失のうちの少なくとも一つをサセプタ中に誘起する交流電磁場を発生するように構成されている。サセプタ自体は、物品と一体型の部分であり、加熱される基体と熱的に近接または直接物理的に接触するように配置されうる。
【0003】
基体の温度を制御するために、異なる材料で作製された第一のサセプタおよび第二のサセプタを備えるサセプタ組立品が提案されてきた。第一のサセプタ材料は、熱損失に関して、それ故に加熱効率に関して最適化されている。対照的に、第二のサセプタ材料は温度マーカーとして使用される。このために、第二のサセプタ材料は、サセプタ組立品の所定の動作温度に対応するキュリー温度を有するように選ばれる。そのキュリー温度にて、第二のサセプタの磁性は強磁性またはフェリ磁性から常磁性に変化し、その電気抵抗の一時的な変化が伴う。それ故に、誘導源によって吸収された電流の対応する変化を監視することによって、第二のサセプタ材料がそのキュリー温度に達した時に、およびそれ故に、所定の動作温度に達した時に、その変化を検知することができる。
【0004】
しかしながら、誘導源によって吸収される電流の変化を監視するとき、第二のサセプタ材料がそのキュリー温度に達したときの状況と、電流が同様の特性変化を示す間、ユーザーが吸煙（特に、最初の吸煙）するときの状況とを区別するのが困難である場合がある。ユーザーの吸煙中の電流の変化は、ユーザーが吸煙する時、空気がエアロゾル発生物品を通して引き込まれることによって引き起こされるサセプタ組立品の冷却に起因する。冷却は、サセプタ組立品の電気抵抗の一時的な変化に影響する。これは次に、誘導源によって吸収される電流の対応する変化を引き起こす。典型的には、ユーザーの吸煙中のサセプタ組立品の冷却は、一時的に加熱電力を増加させることによってコントローラのように弱められる。しかしながら、このコントローラによって誘発される加熱電力の一時的な増加は、実際には、第二のサセプタ材料がそのキュリー温度に達したことによる、電流の監視された変化が、誤ってユーザーの吸煙と識別された場合、サセプタ組立品の望ましくない過熱を不利に引き起こす可能性がある。
【0005】
従って、先行技術の解決策の利点を備えながらも、それらの限界を有さないサセプタ組立品を備える誘導加熱式エアロゾル発生物品を有することが望ましい。特に、改善された温度制御を可能にする、サセプタ組立品を備える誘導加熱式エアロゾル発生物品を有することが望ましい。
【0006】
本発明によると、エアロゾル形成基体および、交番磁界の影響下でエアロゾル形成基体を誘導加熱するためのサセプタ組立品を備える誘導加熱式エアロゾル発生物品が提供されている。サセプタ組立品は、第一のサセプタおよび第二のサセプタを備える。第一のサセプタは、正の抵抗温度係数を有する第一のサセプタ材料を含む。第二のサセプタは、負の抵抗温度係数を有する第二の強磁性またはフェリ磁性サセプタ材料を含む。
【0007】
本発明によれば、反対の抵抗温度係数を有する二つのサセプタ材料を備えるサセプタ組立品は、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の抵抗の最小値、例えば、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の摂氏±５度の抵抗対温度プロファイルを有することが認識されている。この最小値は、抵抗対温度プロファイルのグローバル最小値であることが好ましい。最小値は、第一のサセプタ材料および第二のサセプタ材料のそれぞれの電気抵抗の反対の温度挙動、および第二のサセプタ材料の磁性によって生じる。サセプタ組立品を室温から加熱し始めると、第一のサセプタ材料の抵抗が増加する一方で、第二のサセプタ材料の抵抗は温度の上昇と共に減少する。サセプタ組立品を誘導的に加熱するのに使用される誘導源によって「見られる」サセプタ組立品の全体的な見かけの抵抗は、第一のサセプタ材料および第二のサセプタ材料のそれぞれの抵抗の組み合わせによって与えられる。第二のサセプタ材料のキュリー温度に下から達すると、第二のサセプタ材料の抵抗の減少が、一般的に、第一のサセプタ材料の抵抗の増加を支配する。したがって、サセプタ組立品の全体的な見かけの抵抗は、第二のサセプタ材料のキュリー温度より下の、特に近接して下の温度範囲で減少する。キュリー温度では、第二のサセプタ材料がその磁性を失う。これは、第二のサセプタ材料の渦電流に利用可能なスキン層の増加を引き起こし、その抵抗の突然の降下を伴う。したがって、第二のサセプタ材料のキュリー温度を超えてサセプタ組立品の温度をさらに上昇させると、第二のサセプタ材料の抵抗がサセプタ組立品の全体的な見かけの抵抗に及ぼす寄与は、より少なくなるか、または無視できる程度になる。結果として、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近で最小値を通過した後、サセプタ組立品の全体的な見かけの抵抗は、主に第一のサセプタ材料の抵抗の増加によって与えられる。すなわち、サセプタ組立品の全体的な見かけの抵抗が再び増加する。有利なことに、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近での最小値の周りの抵抗対温度プロファイルの減少およびその後の増加は、ユーザーの吸煙中の全体的な見かけの抵抗の一時的変化と十分に区別できる。結果として、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の抵抗の最小値は、ユーザーの吸煙として誤解されるリスクを伴わずに、エアロゾル形成基体の加熱温度を制御するための温度マーカーとして確実に使用されうる。したがって、エアロゾル形成基体は、望ましくない過熱から効果的に防ぐことができる。
【0008】
第二のサセプタ材料は、キュリー温度が摂氏３５０度未満、特に摂氏３００度未満、好ましくは摂氏２５０度未満、最も好ましくは摂氏２００度未満を有するように選択されることが好ましい。これらの値は、エアロゾル発生物品内のエアロゾル形成基体を加熱するために使用される典型的な動作温度をかなり下回る。それ故に、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近についての抵抗対温度プロファイルの最小値と、ユーザーの吸煙中の見かけの全体的抵抗の変化が典型的に起こる動作温度との間の温度ギャップが十分に大きいために、温度マーカーの適切な識別がさらに改善される。
【0009】
エアロゾル形成基体の加熱に使用される動作温度は、少なくとも摂氏３００度、特に少なくとも摂氏３５０度、好ましくは少なくとも摂氏３７０度、最も好ましくは少なくとも摂氏４００度でありうる。これらの温度は、エアロゾル形成基体を加熱するが燃焼させないための典型的な動作温度である。
【0010】
従って、第二のサセプタ材料は、加熱組立品の動作温度より少なくとも摂氏２０度、特に少なくとも摂氏５０度、より具体的には少なくとも摂氏１００度、好ましくは少なくとも摂氏１５０度、最も好ましくは少なくとも摂氏２００度低いキュリー温度を有することが好ましい。
【0011】
本明細書で使用される「サセプタ」という用語は、交流電磁場に供された時に電磁エネルギーを熱へと変換する能力を有する要素を指す。これは、サセプタ材料の電気特性および磁性に依存して、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起因して、強磁性またはフェリ磁性のサセプタ内で生じる。渦電流は、サセプタが導電性である場合に誘起される場合がある。導電性の強磁性またはフェリ磁性サセプタの場合、渦電流およびヒステリシス損失の両方によって熱が発生しうる。
【0012】
本発明によれば、第二のサセプタ材料は、特定のキュリー温度を有する少なくともフェリ磁性または強磁性である。キュリー温度は、フェリ磁性または強磁性材料がこれより高い温度ではそれぞれそのフェリ磁性または強磁性を失い、常磁性になる温度である。フェリ磁性または強磁性であることに加えて、第二のサセプタ材料は導電性でもありうる。
【0013】
第二のサセプタ材料は、ミューメタルまたはパーマロイのうちの一つを含みうることが好ましい。ミューメタルは、ニッケル－鉄軟強磁性合金である。パーマロイは、例えば、ニッケル約８０％および鉄２０％の含有量を有する、ニッケル－鉄磁性合金である。
【0014】
第二のサセプタは主にサセプタ組立品の温度を監視するために構成される一方で、第一のサセプタはエアロゾル形成基体を加熱するために構成されることが好ましい。このために、第一のサセプタは、熱損失に関して、それ故に加熱効率に関して最適化されてもよい。したがって、第一のサセプタ材料は、導電性および／または常磁性、強磁性、もしくはフェリ磁性のうちの一つであってもよい。第一のサセプタ材料が強磁性またはフェリ磁性である場合、第一のサセプタ材料の対応するキュリー温度は、第二のサセプタのキュリー温度とは区別され、特に、エアロゾル形成基体を加熱するために使用される上述の任意の典型的な動作温度よりも高いことが好ましい。例えば、第一のサセプタ材料は、少なくとも摂氏４００度、特に少なくとも摂氏５００度、好ましくは少なくとも摂氏６００度のキュリー温度を有してもよい。
【0015】
例えば、第一のサセプタ材料は、アルミニウム、金、鉄、ニッケル、銅、青銅、コバルト、伝導性炭素、黒鉛、普通炭素鋼、ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼のうちの一つを含んでもよい。
【0016】
第一のサセプタおよび第二のサセプタは、相互に密接な物理的接触をしていることが好ましい。特に、第一のサセプタおよび第二のサセプタは、単一のサセプタ組立品を形成してもよい。それ故に、加熱された時に第一のサセプタおよび第二のサセプタは基本的に同一の温度を有する。これに起因して、第二のサセプタによる第一のサセプタの温度制御は高度に正確である。第一のサセプタと第二のサセプタとの間の密接な接触は、任意の適切な手段によって遂行されてもよい。例えば、第二のサセプタは、第一のサセプタの上にメッキ、堆積、コーティング、クラッディング、または溶接されてもよい。好ましい方法としては、電気メッキ（亜鉛メッキ）、クラッディング、ディップコーティング、またはロールコーティングが挙げられる。
【0017】
本発明によるサセプタ組立品は、交流の、特に高周波の電磁場によって駆動されるように構成されることが好ましい。本明細書に参照されるように、高周波電磁場は、５００ｋＨｚ（キロヘルツ）～３０ＭＨｚ（メガヘルツ）、特に５ＭＨｚ（メガヘルツ）～１５ＭＨｚ（メガヘルツ）、好ましくは５ＭＨｚ（メガヘルツ）～１０ＭＨｚ（メガヘルツ）の範囲内でありうる。
【0018】
サセプタ組立品からエアロゾル形成基体への熱伝達を最適化するために、第一のサセプタおよび第二のサセプタのうちの少なくとも一つ、またはサセプタ組立品全体は、加熱されるエアロゾル形成基体と少なくとも熱的に近接していてもよく、好ましくは熱接触しているかまたは直接物理的に接触していてもよい。特に、第一のサセプタおよび第二のサセプタのうちの少なくとも一つ、またはサセプタ組立品全体は、エアロゾル形成基体の中に配置されている。少なくとも第一のサセプタは、エアロゾル形成基体の中に配置されることが好ましい。
【0019】
第一のサセプタおよび第二のサセプタの各々、またはサセプタ組立品は、様々な幾何学的構成を含んでもよい。第一のサセプタ、第二のサセプタ、またはサセプタ組立品のうちの少なくとも一つは、粒子状サセプタ、またはサセプタフィラメント、またはサセプタメッシュ、またはサセプタウィック、またはサセプタピン、またはサセプタロッド、またはサセプタブレード、またはサセプタ細片、またはサセプタスリーブ、またはサセプタカップ、または円筒形サセプタ、または平面サセプタのうちの一つでありうる。
【0020】
一例として、第一のサセプタ、第二のサセプタ、またはサセプタ組立品のうちの少なくとも一つは、粒子状であってもよい。粒子は、１０マイクロメートル～１００マイクロメートルの等価球径を有してもよい。粒子は、エアロゾル形成基体全体に均一に、または局所的な濃度のピークもしくは濃度勾配に従って分布されてもよい。
【0021】
別の例として、第一のサセプタ、第二のサセプタ、またはサセプタ組立品のうちの少なくとも一つは、フィラメントサセプタ、またはメッシュサセプタ、またはウィックサセプタであってもよい。こうしたサセプタは、その製造、その幾何学的な規則性および再現性、ならびにそれらのウィッキング機能に関して利点を有しうる。幾何学的な規則性および再現性は、温度制御および局所加熱の制御の両方の点で有利であると証明されうる。ウィッキング機能は、液体エアロゾル形成基体との使用に有利であることが証明されうる。液体エアロゾル形成基体に関して、エアロゾル発生物品は、液体エアロゾル形成基体を貯蔵するための、または液体エアロゾル形成基体で充填された貯蔵部を含んでもよく、またはカートリッジであってもよい。特に、エアロゾル発生物品は、液体エアロゾル形成基体と、少なくとも部分的に液体エアロゾル形成基体と接触しているフィラメントサセプタまたはメッシュサセプタまたはウィックサセプタとを含みうる。
【0022】
また別の例として、第一のサセプタ、第二のサセプタ、またはサセプタ組立品のうちの少なくとも一つは、サセプタブレード、またはサセプタロッド、またはサセプタピンであってもよい。第一のサセプタと第二のサセプタは共にサセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンを形成することが好ましい。例えば、第一または第二のサセプタのうちの一つは、サセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンのコアまたは内側層を形成してもよく、一方、第一または第二のサセプタのうちのそれぞれの他の一つは、サセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンのエンベロープのジャケットを形成してもよい。サセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンは、エアロゾル形成基体内に配置されてもよい。サセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンの一端は、サセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンを物品のエアロゾル形成基体に挿入することを容易にするために、先細りまたは先の尖ったものとすることができる。サセプタブレードまたはサセプタロッドまたはサセプタピンは、８ｍｍ（ミリメートル）～１６ｍｍ（ミリメートル）、特に１０ｍｍ（ミリメートル）～１４ｍｍ（ミリメートル）、好ましくは１２ｍｍ（ミリメートル）の範囲の長さを有しうる。サセプタブレードの場合、第一のサセプタおよび／または第二のサセプタ、特にサセプタ組立品は、例えば、２ｍｍ（ミリメートル）～６ｍｍ（ミリメートル）、特に４ｍｍ（ミリメートル）～５ｍｍ（ミリメートル）の範囲の幅を有しうる。同様に、ブレード形状の第一のサセプタおよび／または第二のサセプタ、特にブレード形状のサセプタ組立品の厚さは、好ましくは０．０３ｍｍ（ミリメートル）～０．１５ｍｍ（ミリメートル）、より好ましくは０．０５ｍｍ（ミリメートル）～０．０９ｍｍ（ミリメートル）の範囲内である。
【0023】
第一のサセプタ、第二のサセプタ、またはサセプタ組立品のうちの少なくとも一つは、円筒形サセプタ、またはサセプタスリーブ、またはサセプタカップであってもよい。円筒形サセプタまたはサセプタスリーブまたはサセプタカップは、加熱されるエアロゾル形成基体の少なくとも一部分を囲み、それ故に加熱オーブンまたは加熱チャンバーを実現しうる。特に、円筒形サセプタまたはサセプタスリーブまたはサセプタカップは、エアロゾル発生物品のシェル、ラッパー、ケーシングまたはハウジングの少なくとも一部分を形成してもよい。
【0024】
サセプタ組立品は多層サセプタ組立品でありうる。これに関して、第一のサセプタおよび第二のサセプタは、層、特に多層サセプタ組立品の隣接する層を形成することができる。
【0025】
多層サセプタ組立品において、第一のサセプタおよび第二のサセプタは、相互に密接な物理的接触をしていてもよい。そのため、第一および第二のサセプタは実質的に同じ温度を有するので、第二のサセプタによる第一のサセプタの温度制御は十分に正確である。
【0026】
第二のサセプタは、第一のサセプタの上にメッキ、堆積、コーティング、クラッディング、または溶接されてもよい。第二のサセプタはスプレー、ディップコーティング、ロールコーティング、電気メッキ、またはクラッディングによって第一のサセプタの上に付けられることが好ましい。
【0027】
第二のサセプタは高密度層として存在することが好ましい。高密度層は多孔性の層よりも高い透磁率を有し、キュリー温度での微細な変化を検出することをより容易にする。
【0028】
多層サセプタ組立品の個別の層は、層に平行および／または横方向の任意の方向で見た時に、多層サセプタ組立品の周囲の外表面上の環境に対してむき出しであるか、または露出していてもよい。あるいは、多層サセプタ組立品は、保護コーティングで被覆されうる。
【0029】
多層サセプタ組立品は、サセプタ組立品の異なる幾何学的構成を実現するために使用されうる。
【0030】
例えば、多層サセプタ組立品は、８ｍｍ（ミリメートル）～１６ｍｍ（ミリメートル）、特に１０ｍｍ（ミリメートル）～１４ｍｍ（ミリメートル）、好ましくは１２ｍｍ（ミリメートル）の範囲の長さを有する、細長いサセプタ細片またはサセプタブレードでありうる。サセプタ組立品の幅は、例えば、２ｍｍ（ミリメートル）～６ｍｍ（ミリメートル）、特に４ｍｍ（ミリメートル）～５ｍｍ（ミリメートル）の範囲であってもよい。サセプタ組立品の厚さは、好ましくは０．０３ｍｍ（ミリメートル）～０．１５ｍｍ（ミリメートル）、より好ましくは０．０５ｍｍ（ミリメートル）～０．０９ｍｍ（ミリメートル）の範囲である。多層サセプタブレードは、自由テーパー付端を有してもよい。
【0031】
一例として、多層サセプタ組立品は、１２ｍｍ（ミリメートル）の長さ、４ｍｍ（ミリメートル）～５ｍｍ（ミリメートル）、例えば４ｍｍ（ミリメートル）の幅、および約５０μｍ（マイクロメートル）の厚さを有する等級４３０のステンレス鋼の細片である、第一のサセプタを有する細長い細片であってもよい。等級４３０のステンレス鋼は、第二のサセプタとして５μｍ（マイクロメートル）～３０μｍ（マイクロメートル）、例えば１０μｍ（マイクロメートル）の厚さを有するミューメタルまたはパーマロイの層でコーティングされてもよい。
【0032】
本明細書で使用される「厚さ」という用語は、上部と下側面の間、例えば層の上側面と下側面との間、または多層サセプタ組立品の上側面と下側面との間に延びる寸法を指す。本明細書で使用される「幅」という用語は、二つの対向する側方側面の間に延びる寸法を指す。本明細書で使用される「長さ」という用語は、幅を形成する二つの対向する側方側面と直角な、正面と背面との間、または他の二つの対向する側面の間に延びる寸法を指す。厚さ、幅、および長さは相互に直角であってもよい。
【0033】
同様に、多層サセプタ組立品は、多層サセプタロッドまたは多層サセプタピンであってもよく、特に前述した通りである。この構成では、第一または第二のサセプタのうちの一つは、第一または第二のサセプタのうちのそれぞれの他の一つによって形成される周囲層を囲むコア層を形成してもよい。第一のサセプタが基体の加熱のために最適化される場合、周囲層を形成するのは第一のサセプタであることが好ましい。したがって、周囲のエアロゾル形成基体への熱伝達が強化される。
【0034】
あるいは、多層サセプタ組立品は、多層サセプタスリーブまたは多層サセプタカップまたは円筒形多層サセプタであってもよく、特に前述した通りである。第一または第二のサセプタのうちの一つは、多層サセプタスリーブまたは多層サセプタカップまたは円筒形多層サセプタの内壁を形成しうる。第一または第二のサセプタのそれぞれのもう一方は、多層サセプタスリーブまたは多層サセプタカップまたは円筒形多層サセプタの外壁を形成しうる。特に、第一のサセプタが基体の加熱のために最適化される場合、内壁を形成するのは第一のサセプタであることが好ましい。前述のように、多層サセプタスリーブまたは多層サセプタカップまたは円筒形多層サセプタは、加熱されるエアロゾル形成基体の少なくとも一部を囲むことができ、特に、エアロゾル発生物品のシェル、ラッパー、ケーシングまたはハウジングの少なくとも一部を形成しうる。
【0035】
例えば、エアロゾル発生物品の製造目的で、第一のサセプタおよび第二のサセプタは、上述したように、類似した幾何学的構成であることが望ましい場合がある。
【0036】
あるいは、第一のサセプタおよび第二のサセプタは、異なる幾何学的構成であってもよい。それ故に、第一のサセプタおよび第二のサセプタは、これらの特定の機能に合わせられてもよい。好ましくは加熱機能を有する第一のサセプタは、熱伝達を高めるためにエアロゾル形成基体に対して広い表面積を提供する幾何学的構成を有してもよい。対照的に、好ましくは温度制御機能を有する第二のサセプタは、非常に大きい表面積を有する必要はない。第一のサセプタ材料が基体の加熱のために最適化されている場合、第二のサセプタ材料の容積は検知可能なキュリー点を提供するために必要とされるものよりも大きくないことが好ましい場合がある。
【0037】
この態様によれば、第二のサセプタは、一つまたは複数の第二のサセプタ要素を含みうる。一つまたは複数の第二のサセプタ要素は、第一のサセプタよりも著しく小さい、すなわち、第一のサセプタの体積よりも小さい体積を有することが好ましい。一つまたは複数の第二のサセプタ要素の各々は、第一のサセプタと密接な物理的接触をしていてもよい。そのため、第一および第二のサセプタは実質的に同じ温度を有し、これにより温度マーカーとして機能する第二のサセプタを介して第一のサセプタの温度制御の精度を改善する。
【0038】
例えば、第一のサセプタは、サセプタブレードまたはサセプタ細片またはサセプタスリーブまたはサセプタカップの形態であってもよく、一方で第二のサセプタ材料は、第一のサセプタ材料の上にメッキ、堆積、または溶接された個別のパッチの形態であってもよい。
【0039】
別の例によれば、第一のサセプタは、細片サセプタまたはフィラメントサセプタまたはメッシュサセプタであってもよく、一方で第二のサセプタは、粒子状サセプタである。フィラメントまたはメッシュ様の第一のサセプタと粒子状の第二のサセプタとの両方は、例えば、加熱されるエアロゾル形成基体と直接的に物理的接触をしているエアロゾル発生物品内に包埋されてもよい。この特定の構成において、第一のサセプタは、エアロゾル発生物品の中心を通してエアロゾル形成基体の中で延びてもよく、一方で第二のサセプタはエアロゾル形成基体全体に均一に分布されてもよい。
【0040】
第一および第二のサセプタは、相互に密接な物理的接触をしている必要はない。第一のサセプタは、加熱されるエアロゾル形成基体中に配置された加熱ブレードまたはストリップを実現するサセプタブレードまたはストリップであってもよい。同様に、第一のサセプタは、加熱オーブンまたは加熱チャンバーを実現する、サセプタスリーブまたはサセプタカップであってもよい。これらの構成のいずれかにおいて、第二のサセプタは、第一のサセプタおよびエアロゾル形成基体から間隔を置いているが、熱的に近接している、エアロゾル発生物品内の異なる場所に位置してもよい。
【0041】
第一および第二のサセプタは、サセプタ組立品の異なる部分を形成しうる。例えば、第一のサセプタは、カップ形状サセプタ組立品の側壁部分またはスリーブ部分を形成しうるが、第二のサセプタ組立品は、カップ形状サセプタ組立品の底部分を形成する。
【0042】
第一のサセプタおよび第二のサセプタのうちの少なくとも一つの少なくとも一部は、保護カバーを備えてもよい。同様に、サセプタ組立品の少なくとも一部は、保護カバーを備えてもよい。保護カバーは、ガラス、セラミック、または不活性金属によって形成されてもよく、第一のサセプタおよび／または第二のサセプタ、またはサセプタ組立品の少なくとも一部上にそれぞれ形成またはコーティングされてもよい。有利には、保護カバーは、エアロゾル形成基体がサセプタ組立品の表面に固着することを回避する、材料拡散、例えばサセプタ材料からエアロゾル形成基体の中への金属拡散を回避する、サセプタ組立品の機械的剛性を改善する、のうちの少なくとも一つを行うように構成されうる。保護カバーは非導電性であることが好ましい。
【0043】
本明細書で使用される「エアロゾル形成基体」という用語は、エアロゾルを発生するために、加熱に伴い揮発性化合物を放出することが可能なエアロゾル形成材料から形成されるか、またはそれを含む基体を意味する。エアロゾル形成基体は、エアロゾル形成揮発性化合物を放出するために、燃焼ではなく加熱されることが意図される。エアロゾル形成基体は固体エアロゾル形成基体であってもよく、または液体エアロゾル形成基体であってもよい。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有するたばこ含有材料を含んでもよい。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、ニコチンまたは風味剤などのその他の添加物および成分を含んでもよい。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ばらの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。
【0044】
本明細書で使用される「エアロゾル発生物品」という用語は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を、加熱された時に放出する少なくとも一つのエアロゾル形成基体を含む物品を指す。エアロゾル発生物品は、加熱式エアロゾル発生物品であることが好ましい。すなわち、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ために、燃焼ではなく加熱されることが意図されている少なくとも一つのエアロゾル形成基体を含むことが好ましい、エアロゾル発生物品である。エアロゾル発生物品は、消耗品、特に単回使用後に廃棄される消耗品であってもよい。エアロゾル発生物品はたばこ物品であってもよい。例えば、物品は、加熱される液体または固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。別の方法として、物品は従来の紙巻たばこに似ている、および固体エアロゾル形成基体を含む、ロッド状の物品、特にたばこ物品であってもよい。
【0045】
本発明による誘導加熱式エアロゾル発生物品は、円形または楕円形または長円形の断面を有することが好ましい。しかしながら、物品は、正方形または長方形または三角形または多角形の断面も有してもよい。
【0046】
エアロゾル形成基体およびサセプタ組立品に加えて、物品はさらに異なる要素を備えうる。
【0047】
特に、物品はマウスピースを備えてもよい。本明細書で使用される場合、「マウスピース」という用語は、物品から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物品の一部分を意味する。マウスピースはフィルターを含むことが好ましい。
【0048】
特に、従来の紙巻たばこに似たロッド形状の物品を有する、および／または固体エアロゾル形成基体を備える、エアロゾル発生物品に関して、物品は、中央空気通路を有する支持要素、エアロゾル冷却要素、およびフィルター要素をさらに備えることができる。フィルター要素は、マウスピースとして機能することが好ましい。特に、物品は、エアロゾル形成基体およびエアロゾル形成基体と接触するサセプタ組立品を備える、基体要素を備えてもよい。これらの要素のうちの任意の一つまたは任意の組み合わせは、エアロゾル形成ロッドセグメントに連続的に配置されてもよい。基体要素は、物品の遠位端に配置されることが好ましい。同様に、フィルター要素は、物品の近位端に配置されることが好ましい。支持要素、エアロゾル冷却要素、およびフィルター要素は、エアロゾル形成ロッドセグメントと同じ外側断面を有してもよい。
【0049】
さらに、物品は、エアロゾル形成基体の少なくとも一部を囲むケーシングまたはラッパーを備えてもよい。特に、物品は、それらを一緒に保持し、物品の所望の断面形状を維持するために、上述の異なるセグメントおよび要素のうちの少なくとも一部を囲むラッパーを備えてもよい。
【0050】
ケーシングまたはラッパーは、サセプタ組立品を含みうる。有利なことに、これにより、サセプタ組立品によって囲まれたエアロゾル形成基体の均一かつ対称的な加熱が可能になる。
【0051】
ケーシングまたはラッパーは、物品の外表面の少なくとも一部分を形成することが好ましい。ケーシングは、エアロゾル形成基体、例えば、液体エアロゾル形成基体を含む、貯蔵部を含むカートリッジを形成してもよい。ラッパーは、紙ラッパー、特に紙巻たばこ用紙で作製された紙ラッパーであってもよい。別の方法として、ラッパーは、例えばプラスチックでできた箔であってもよい。ラッパーは、気化したエアロゾル形成基体が物品から放出されることを可能にするように、またはその周囲を通して空気が物品の中に引き出されることを可能にするように流体透過性であってもよい。さらに、ラッパーは、加熱に伴い活性化され、かつラッパーから放出される少なくとも一つの揮発性物質を含んでもよい。例えば、ラッパーは風味揮発性物質で含浸されてもよい。
【0052】
本発明は、本発明によるおよび本明細書に記載の誘導加熱式エアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システムにさらに関する。システムは、物品で使用するための、誘導加熱式エアロゾル発生装置をさらに備える。
【0053】
本明細書で使用される「エアロゾル発生装置」という用語は、基体を加熱することによってエアロゾルを発生するように、少なくとも一つのエアロゾル形成基体と相互作用する能力、特にエアロゾル発生物品内に提供されたエアロゾル形成基体と相互作用する能力を有する電気的に作動する装置を記述するために使用される。エアロゾル発生装置は、ユーザーによってユーザーの口を通して直接吸入可能なエアロゾルを発生するための吸煙装置であることが好ましい。特に、エアロゾル発生装置は手持ち式のエアロゾル発生装置である。
【0054】
装置は、その中に少なくとも部分的にエアロゾル発生物品を受容するための受容くぼみを備えうる。受容くぼみは、エアロゾル発生装置のハウジングに埋め込まれてもよい。
【0055】
装置は、交流電磁場、好ましくは、高周波電磁場を発生させるように構成された誘導源をさらに備えてもよい。本明細書に参照されるように、高周波電磁場は、５００ｋＨｚ（キロヘルツ）～３０ＭＨｚ（メガヘルツ）、特に５ＭＨｚ（メガヘルツ）～１５ＭＨｚ（メガヘルツ）、好ましくは５ＭＨｚ（メガヘルツ）～１０ＭＨｚ（メガヘルツ）の範囲内でありうる。
【0056】
交流電磁場を発生させるために、誘導源は少なくとも一つのインダクタ、好ましくは少なくとも一つの誘導コイルを備えうる。少なくとも一つのインダクタは、物品が受容くぼみ内に受容された時に物品のサセプタ組立品を誘導加熱するために、受容くぼみ内に交流電磁場を発生させるように構成および配置されてもよい。
【0057】
誘導源は単一の誘導コイルまたは複数の誘導コイルを備えうる。誘導コイルの数は、サセプタの数および／またはサセプタ組立品のサイズおよび形状に依存しうる。単一または複数の誘導コイルは、それぞれ第一および／または第二のサセプタまたはサセプタ組立品の形状に一致する形状を有しうる。同様に、誘導コイル（単一または複数）は、エアロゾル発生装置のハウジングの形状に適合する形状を有しうる。
【0058】
インダクタは、らせん状コイルまたはフラット平面状コイル、特にパンケーキコイルまたは湾曲した平面状コイルでありうる。フラットスパイラルコイルの使用は、頑丈でかつ製造が安価なコンパクトな設計を可能にする。らせん状誘導コイルの使用は有利なことに、均質な交流電磁場を発生することを可能にする。本明細書で使用される「フラットスパイラルコイル」は、一般的に平面状のコイルであり、コイルの巻線の軸がコイルのある表面に対して垂直であるコイルを意味する。フラットスパイラル誘導はコイルの平面内で任意の所望の形状を有することができる。例えば、フラットスパイラルコイルは円形の形状を有してもよく、または概して楕円形もしくは長方形の形状を有してもよい。しかしながら、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、平面状のコイルと、曲面に適合するように成形されたフラットスパイラルコイルとの両方を網羅する。例えば、誘導コイルは、好ましくは円筒形のコイル支持体（例えば、フェライトコア）の周囲に配設された「湾曲した」平面状コイルであってもよい。さらに、フラットスパイラルコイルは、例えば四回巻きフラットスパイラルコイルの二層、または四回巻きフラットスパイラルコイルの単層を備えてもよい。
【0059】
第一および／または第二の誘導コイルは、エアロゾル発生装置のハウジングまたは本体のうちの一つ内に保持され得る。第一および／または第二の誘導コイルは、好ましくは円筒形コイル支持体、例えばフェライトコアの周りに巻かれてもよい。
【0060】
誘導源は交流（ＡＣ）発電機を備えてもよい。ＡＣ発電機はエアロゾル発生装置の電源によって電力供給されてもよい。ＡＣ発電機は少なくとも一つのインダクタに動作可能に結合される。特に、少なくとも一つのインダクタは、ＡＣ発電機の一体型の部分であってもよい。ＡＣ発電機は、交流電磁場を発生させるためにインダクタ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。ＡＣ電流はシステムの起動後、インダクタに連続的に供給されてもよく、または断続的に（例えば毎回の吸煙ごとに）供給されてもよい。
【0061】
誘導源は、ＬＣネットワークを含むＤＣ電源に接続されたＤＣ／ＡＣコンバータを備え、ＬＣネットワークはコンデンサーおよびインダクタの直列接続を備えることが好ましい。
【0062】
エアロゾル発生装置は、装置の動作を制御するための全体的なコントローラを備えてもよい。
【0063】
動作温度へのエアロゾル形成基体の加熱を制御するために、コントローラは、特に閉ループ構成で誘導源の動作を制御するように構成されうる。エアロゾル形成基体の加熱に使用される動作温度は、少なくとも摂氏３００度、特に少なくとも摂氏３５０度、好ましくは少なくとも摂氏３７０度、最も好ましくは少なくとも摂氏４００度でありうる。これらの温度は、エアロゾル形成基体を加熱するが燃焼させないための典型的な動作温度である。
【0064】
コントローラは、マイクロプロセッサ、例えばプログラマブルマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または特定用途向け集積回路チップ（ＡＳＩＣ）もしくは制御を提供する能力を有するその他の電子回路を備えてもよい。コントローラは、少なくとも一つのＤＣ／ＡＣインバータおよび／または電力増幅器、例えば、クラスＤまたはクラスＥ電力増幅器など、さらなる電子構成要素を備えてもよい。特に、誘導源はコントローラの一部であってもよい。
【0065】
上述のように、エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を所定の動作温度に加熱するように構成されうる。第二のサセプタ材料は、動作温度より少なくとも摂氏２０度、特に少なくとも摂氏５０度、より具体的には少なくとも摂氏１００度、好ましくは少なくとも摂氏１５０度、最も好ましくは少なくとも摂氏２００度低いキュリー温度を有することが好ましい。有利なことに、これにより、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の温度マーカーと動作温度との間の温度ギャップが十分に大きいことを確実にする。
【0066】
コントローラは、サセプタ組立品の予熱中に、室温で開始して動作温度に向かって、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の摂氏±５度の温度範囲で生じる見かけの抵抗の最小値を決定するように構成されうる。有利なことに、これにより、第二のサセプタ材料のキュリー温度に関する温度マーカーを適切に特定することができる。このために、コントローラは、一般的に、供給電圧、特にＤＣ供給電圧から決定し、供給電流、特に電源から引き出されるＤＣ供給電流を形成するように構成されてもよく、これはサセプタ組立品の実際の見かけの抵抗であり、サセプタ組立品の実際の温度を示す。
【0067】
さらに、コントローラは、実際の見かけの抵抗が、見かけの抵抗の決定された最小値に加えて、エアロゾル形成基体の動作温度への加熱を制御するための見かけの抵抗の所定のオフセット値に対応するように、閉ループ構成で誘導源の動作を制御するように構成されうる。この態様に関して、加熱温度の制御は、好ましくは、マーカー温度で測定された見かけの抵抗と動作温度での見かけの抵抗との間のギャップを埋めるために、見かけの抵抗の所定のオフセット値を使用したオフセットロックまたはオフセット制御の原理に基づく。有利なことに、これは、動作温度での見かけの抵抗の所定の目標値に基づいて加熱温度を直接制御することを避け、したがって、測定された抵抗特徴の誤った解釈を避けることを可能にする。さらに、加熱温度のオフセット制御は、所望の動作温度における見かけの抵抗の測定された絶対値に基づく温度制御よりも安定性と信頼性が高い。これは、供給電圧および供給電流から決定された見かけの抵抗の測定された絶対値が、例えば、誘導源の電気回路の抵抗および様々な接触抵抗などの様々な要因に依存するという事実による。このような要因は、環境の影響を受けやすく、時間の経過とともに、および／または製造上の条件付きで、異なる誘導源と同じタイプのサセプタ組立品との間で変化しうる。有利なことに、このような影響は、見かけの抵抗の二つの測定された絶対値の間の差の値について実質的に相殺される。したがって、見かけの抵抗のオフセット値を使用して温度を制御すると、このような悪影響および変動が起こりにくい。
【0068】
エアロゾル形成基体の加熱温度を動作温度に制御するための見かけの抵抗のオフセット値は、例えば、装置の製造中に、較正測定によって予め決定されうる。
【0069】
第二のサセプタ材料のキュリー温度付近での最小値は、抵抗対温度プロファイルのグローバル最小値であることが好ましい。
【0070】
本明細書で使用される場合、「室温から開始する」という用語は、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の最小値が、サセプタ組立品の室温からエアロゾル形成基体が加熱される動作温度までの加熱である、予熱中の抵抗対温度プロファイルで発生することを意味することが好ましい。
【0071】
本明細書で使用される場合、室温は、摂氏１８～２５度の範囲、特に摂氏２０度の温度に対応しうる。
【0072】
コントローラおよび誘導源の少なくとも一部、特にインダクタから離れた誘導源は、共通のプリント回路基板に配置されてもよい。これは、コンパクト設計に関して特に有利である。
【0073】
サセプタ組立品の実際の温度を示すサセプタ組立品の実際の見かけの抵抗を決定するために、加熱組立品のコントローラは、電圧センサ、特に供給電圧を測定するためのＤＣ電圧センサ、特に電源から引き出されるＤＣ供給電圧、または電流センサ、特に供給電流を測定するためのＤＣ電流センサ、特に電源から引き出されるＤＣ供給電流のうちの少なくとも一つを備えうる。
【0074】
前述したように、エアロゾル発生装置は電源、特に誘導源にＤＣ供給電圧およびＤＣ供給電流を提供するように構成されたＤＣ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。代替として、電源は、コンデンサーなどの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しうる、すなわち、電源は充電可能でありうる。電源は、一回または複数回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する場合がある。例えば、電源は約六分間、または六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。別の実施例において、電源は所定の吸煙回数、または誘導源の不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。
【0075】
エアロゾル発生装置は、誘導源、インダクタ、コントローラ、電源、および受容くぼみの少なくとも一部分のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい主本体を備えうる。
【0076】
主本体に加えて、エアロゾル発生装置は、特に装置と共に使用されるエアロゾル発生物品がマウスピースを含まない場合、マウスピースをさらに備えうる。マウスピースは、装置の主本体に据え付けられてもよい。マウスピースは、マウスピースを主本体に取り付けると受容くぼみを閉じるように構成されてもよい。マウスピースを主本体に取り付けるために、主本体の近位端部分は、マウスピースの遠位端部分にて対応する相手側と係合する磁気的マウントまたは機械的マウント、例えばバヨネットマウントまたはスナップ嵌めマウントを備えてもよい。装置がマウスピースを備えない場合、エアロゾル発生装置と共に使用されるエアロゾル発生物品はマウスピース、例えばフィルタープラグを備えてもよい。
【0077】
エアロゾル発生装置は、少なくとも一つの空気出口、例えばマウスピース（存在する場合）の空気出口を備えてもよい。
【0078】
エアロゾル発生装置は、少なくとも一つの空気吸込み口から、受容くぼみを通って、そして場合によってはさらに、もしあれば、マウスピースの空気出口に延びる空気経路を備えることが好ましい。エアロゾル発生装置は、受容くぼみと流体連通する少なくとも一つの空気吸込み口を備えることが好ましい。その結果、エアロゾル発生システムは、少なくとも一つの空気吸込み口から受容くぼみの中に延びる、および場合によっては物品内のエアロゾル形成基体とマウスピースを通してユーザーの口の中にさらに延びる空気経路を備えてもよい。
【0079】
エアロゾル発生装置は、例えば、国際公開第２０１５／１７７２５６ Ａ１号に記載される装置であってもよい。
【0080】
本発明によるエアロゾル発生装置のさらなる特徴および利点については、エアロゾル発生物品に関して説明されているため、繰り返さない。
【0081】
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記載する。
【図面の簡単な説明】
【0082】
【0083】
図１は、本発明による誘導加熱式エアロゾル発生物品１００の第一の例示的な実施形態を概略的に示す。エアロゾル発生物品１００は、ロッド形状を実質的に有し、同軸アライメントで連続的に配置された四つの要素、すなわち、サセプタ組立品１２０およびエアロゾル形成基体１３０を備えるエアロゾル形成ロッドセグメント１１０と、中央空気通路１４１を有する支持要素１４０と、エアロゾル冷却要素１５０と、マウスピースとして機能するフィルター要素１６０とを備える。エアロゾル形成ロッドセグメント１１０は、物品１００の遠位端１０２に配置され、一方、フィルター要素１６０は、物品１００の遠位端１０３に配置される。これらの四つの要素の各々は実質的に円筒形の要素であり、これら全ては実質的に同一の直径を有する。さらに、四つの要素は、四つの要素をまとめて保持し、ロッド様物品１００の所望の円形断面形状を維持するように、外側ラッパー１７０によって包囲される。ラッパー１７０は紙製であることが好ましい。物品のさらなる詳細は、ロッドセグメント１１０内のサセプタ組立品１２０の詳細を除く、特に四つの要素の詳細が、国際公開第２０１５／１７６８９８ Ａ１号に開示されている。
【0084】
図２に示すように、エアロゾル発生物品１００は、誘導加熱式エアロゾル発生装置１０で使用するように構成される。装置１０および物品１００は共に、エアロゾル発生システム１を形成する。エアロゾル発生装置１０は、その中に物品１００の少なくとも遠位部分を受けるために、装置１０の近位部分１２内に画定された円筒形の受容くぼみ２０を備える。装置１０はさらに、交流の、特に高周波電磁場を生成するための誘導コイル３０を含む誘導源を備える。本実施形態では、誘導コイル３０は、円筒形の受容くぼみ２０を円周方向に取り囲むらせん状コイルである。コイル３０は、エアロゾル発生物品１００のサセプタ組立品１２０が、物品１００を装置１０と係合させるときに電磁場を経験するように配置される。したがって、誘導源を作動させるときに、サセプタ組立品１２０は、サセプタ組立品１２０のサセプタ材料の磁気的および電気的特性に応じて、交流電磁場によって誘導される渦電流および／またはヒステリシス損失に起因して昇温する。サセプタ組立品１２０は、物品１００内のサセプタ組立品１２０を囲むエアロゾル形成基体１３０を気化するのに十分な動作温度に達するまで加熱される。遠位部分１３内に、エアロゾル発生装置１０は、電力を供給し、加熱プロセスを制御するためのＤＣ電源４０とコントローラ５０（図２に概略的にのみ示される）とをさらに備える。誘導コイル３０とは別に、誘導源は、コントローラ５０の少なくとも部分的に一体型の部分であることが好ましい。温度制御の詳細について下記にさらに説明する。
【0085】
図３は、図１に示すエアロゾル発生物品内で使用されるサセプタ組立品１２０の詳細図を示す。本発明によれば、サセプタ組立品１２０は、第一のサセプタ１２１および第二のサセプタ１２２を備える。第一のサセプタ１２１は、正の抵抗温度係数を有する第一のサセプタ材料を含み、第二のサセプタ１２２は、負の抵抗温度係数を有する第二の強磁性またはフェリ磁性サセプタ材料を含む。反対の抵抗温度係数を有する第一および第二のサセプタ材料のため、また第二のサセプタ材料の磁性のため、サセプタ組立品１２０は、第二のサセプタ材料のキュリー温度付近の抵抗の最小値を含む、抵抗対温度プロファイルを有する。
【0086】
対応する抵抗対温度プロファイルを図４に示す。サセプタ組立品１２０を室温Ｔ＿Ｒから加熱し始めると、第一のサセプタ材料の抵抗が増加する一方で、第二のサセプタ材料の抵抗は温度Ｔが増加するにつれて減少する。サセプタ組立品１２０の全体的な見かけの抵抗Ｒ＿ａは、サセプタ組立品１２０を誘導的に加熱するために使用される装置１０の誘導源によって「見られる」ように、第一および第二のサセプタ材料のそれぞれの抵抗の組み合わせによって与えられる。下から第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃに達すると、第二のサセプタ材料の抵抗の減少は、第一のサセプタ材料の抵抗の増加を一般的に支配する。したがって、サセプタ組立品１２０の全体的な見かけの抵抗Ｒ＿ａは、第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃよりも下の、特に近接して下の温度範囲で減少する。キュリー温度Ｔ＿Ｃでは、第二のサセプタ材料がその磁性を失う。これは、第二のサセプタ材料の渦電流に利用可能なスキン層の増加を引き起こし、その抵抗の突然の降下を伴う。したがって、第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃを超えてサセプタ組立品１２０の温度Ｔをさらに上昇させると、第二のサセプタ材料の抵抗がサセプタ組立品１２０の全体的な見かけの抵抗Ｒ＿ａに及ぼす寄与は、より少なくなるか、または無視できる程度になる。結果として、第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃ付近で最小値Ｒ＿ｍｉｎを通過した後、サセプタ組立品１２０の全体的な見かけの抵抗Ｒ＿ａは、主に第一のサセプタ材料の抵抗の増加によって与えられる。すなわち、サセプタ組立品１２０の全体的な見かけの抵抗Ｒ＿ａは、動作温度Ｔ＿ｏｐで動作抵抗Ｒ＿ｏｐに向かって再び増加する。有利なことに、第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃ付近での最小値Ｒ＿ｍｉｎの周りの抵抗対温度プロファイルの減少およびその後の増加は、ユーザーの吸煙中の全体的な見かけの抵抗の一時的変化と十分に区別できる。結果として、第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃ付近の抵抗Ｒ＿ａの最小値は、ユーザーの吸煙として誤解されるリスクなしに、エアロゾル形成基体の加熱温度を制御するための温度マーカーとして確実に使用されうる。したがって、エアロゾル形成基体は、望ましくない過熱から効果的に防ぐことができる。
【0087】
エアロゾル形成基体の加熱温度を制御して、所望の動作温度Ｔ＿ｏｐに対応させるために、図２に示す装置１０のコントローラ５０は、実際の見かけの抵抗を、見かけの抵抗Ｒ＿ａ の決定された最小値Ｒ＿ｍｉｎに所定のオフセット値ΔＲ＿ｏｆｆｓｅｔを加えた値に対応する値に維持するように、閉ループオフセット構成で誘導源の動作を制御するように構成される。オフセット値△Ｒ＿ｏｆｆｓｅｔは、マーカー温度Ｔ＿Ｃで測定した見かけの抵抗Ｒ＿ｍｉｎと動作温度Ｔ＿ｏｐでの動作抵抗Ｒ＿ｏｐとのギャップを埋める。有利なことに、これは、動作温度Ｔ＿ｏｐでの見かけの抵抗の所定の目標値に基づいて加熱温度を直接制御することを避けることを可能にする。また、加熱温度のオフセット制御は、所望の動作温度における見かけの抵抗の測定された絶対値に基づく温度制御よりも安定し、信頼性が高い。
【0088】
実際の見かけの抵抗が、見かけの抵抗の決定された最小値に見かけの抵抗の所定のオフセット値を加えたものと等しいか、またはそれを超えるとき、加熱プロセスは、交流電磁場の生成を中断することによって、すなわち、誘導源のスイッチを切ることによって、または少なくとも誘導源の出力電力を減少させることによって停止されうる。実際の見かけの抵抗が、見かけの抵抗の決定された最小値に見かけの抵抗の所定のオフセット値を加えたものより低いとき、加熱プロセスは、交流電磁場の生成を再開することによって、すなわち、誘導源のスイッチを再び入れることによって、または誘導源の出力電力を再び増加させることによって再開されうる。
【0089】
本実施形態では、動作温度は摂氏約３７０度である。この温度は、エアロゾル形成基体を加熱するが燃焼させないための典型的な動作温度である。第二のサセプタ材料のキュリー温度Ｔ＿Ｃにおけるマーカー温度と、動作温度Ｔ＿ｏｐとの間に、少なくとも摂氏２０度の十分に大きな温度ギャップを確保するために、第二のサセプタ材料が、摂氏３５０度未満のキュリー温度を有するように選択される。
【0090】
図３に示すように、図１の物品内のサセプタ組立品１２０は、多層サセプタ組立品、より具体的には、二層サセプタ組立品である。それは、第一のサセプタ１２１を構成する第一の層と、第一の層上に配置され、第一の層に密接に結合される第二のサセプタ１２２を構成する第二の層とを含む。第一のサセプタ１２１は、熱損失、したがって加熱効率に関して最適化されているが、第二のサセプタ１２２は、上述のように、主に温度マーカーとして使用される機能的サセプタである。サセプタ組立品１２０は、長さＬが１２ミリメートル、幅Ｗが４ミリメートルである細長い細片の形態であり、すなわち、両方の層は長さＬが１２ミリメートル、幅Ｗが４ミリメートルである。第一のサセプタ１２１は、例えば、等級４３０のステンレス鋼などの４００°Ｃを超えるキュリー温度を有するステンレス鋼で作製された細片である。厚さは約３５マイクロメートルである。第二のサセプタ１２２は、動作温度より低いキュリー温度を有するミューメタルまたはパーマロイの細片である。厚さは約１０マイクロメートルである。サセプタ組立品１２０は、第二のサセプタ細片を第一のサセプタ細片にクラッディングすることによって形成される。
【0091】
図５は、図１および図２に示すサセプタ組立品１２０の実施形態と類似した、細片形状サセプタ組立品２２０の代替実施形態を示す。後者とは対照的に、図５によるサセプタ組立品２２０は、第一および第二の層をそれぞれ形成する第一および第二のサセプタ２２１、２２２に加えて、第三の層を形成する第三のサセプタ２２３を備える、三層のサセプタ組立品である。三つの層すべてが互いの上に配置され、隣接する層は互いに密接に結合される。図５に示される三層サセプタ組立品の第一および第二のサセプタ２２１、２２２は、図１および図２に示される二層サセプタ組立品１２０の第一および第二のサセプタ１２１、１２２と同一である。第三のサセプタ２２３は、第一のサセプタ２２１と同一である。すなわち、第三の層２２３は、第一のサセプタ２２１と同じ材料を含む。また、第三のサセプタ２２３の層の厚さは、第一のサセプタ２２１の層の厚さと等しい。したがって、第一および第三のサセプタ２２１、２２３の熱膨張挙動は、実質的に同じである。有利なことに、これは、高度に対称的な層構造を提供し、本質的に平面外変形を示さない。さらに、図５による三層サセプタ組立品は、より高い機械的安定性を提供する。
【0092】
図６は、二層サセプタ１２０の代わりに図１の物品内で代替的に使用されうる、細片形状サセプタ組立品３２０の別の実施形態を示す。図６によるサセプタ組立品３２０は、第二のサセプタ３２２に密着して結合されている第一のサセプタ３２１から形成される。第一のサセプタ３２１は寸法が１２ミリメートル×４ミリメートル×３５マイクロメートルの等級４３０のステンレス鋼の細片である。したがって、第一のサセプタ３２１は、サセプタ組立品３２０の基本的な形状を画定する。第二のサセプタ３２２は、寸法が３ミリメートル×２ミリメートル×１０マイクロメートルのミューメタルまたはパーマロイのパッチである。パッチ形状の第二のサセプタ３２２は、細片形状の第一のサセプタ３２１上に電気メッキされる。第二のサセプタ３２２は、第一のサセプタ３２１よりも著しく小さいにもかかわらず、依然として加熱温度の正確な制御を可能にするために十分である。有利なことに、図６によるサセプタ組立品３２０は、第二のサセプタ材料の著しい節約を提供する。さらなる実施形態（図示せず）において、第一のサセプタと密接に接触して位置する第二のサセプタの二つ以上のパッチがあってもよい。
【0093】
図７は、図１に示す物品と併用するためのサセプタ組立品１０２０のさらに別の実施形態を示す。この実施形態によると、サセプタ組立品１０２０はサセプタロッドを形成する。サセプタロッドは、円形断面を有する円筒形である。サセプタロッドは、図１に示すエアロゾル発生物品の長さ軸に延在するように、エアロゾル形成基体内の中央に配置されることが好ましい。その端面の一つに見られるように、サセプタ組立品１０２０は、本発明による第二のサセプタ１０２２を形成する、内部コアサセプタを備える。コアサセプタは、本発明による第一のサセプタ１０２１を形成する、ジャケットサセプタによって囲まれる。第一のサセプタ１０２１は、好ましくは加熱機能を有するため、この構成は、周囲のエアロゾル形成基体への直接熱伝達に関して有利であることを証明する。さらに、サセプタピンの円筒形状は、ロッド形状のエアロゾル発生物品に関して有利でありうる、非常に対称的な加熱プロファイルを提供する。
【0094】
図８～１０は、本発明の第二、第三、および第四の実施形態による、異なるエアロゾル発生物品４００、５００、６００を概略的に示す。物品４００、５００、６００は、特に物品の一般的設定に関して、図１に示す物品１００と非常に類似している。従って、同様または同一の特徴は、図１と同一の参照符号にそれぞれ３００、４００、および５００を加えた参照符号で示されている。
【0095】
図１に示す物品１００とは対照的に、図８によるエアロゾル発生物品４００は、フィラメントサセプタ組立品４２０を備える。すなわち、第一および第二のサセプタ４２１、４２２は、ねじれたフィラメント対を形成するように互いにねじれたフィラメントである。フィラメント対は、基体４３０と直接接触して、エアロゾル形成基体４３０の中央に配置される。フィラメント対は、物品４００の長さ延長部に沿って実質的に延在する。第一のサセプタ４２１は、強磁性ステンレス鋼で作製されたフィラメントであり、したがって、主に加熱機能を有する。第二のサセプタ４２２は、ミューメタルまたはパーマロイで作製されたフィラメントであり、したがって、主に温度マーカーとして機能する。
【0096】
図９によるエアロゾル発生物品５００は、粒子状サセプタ組立品５２０を備える。第一のサセプタ５２１および第二のサセプタ５２２は共に、物品５００のエアロゾル形成基体５３０内に広がる複数のサセプタ粒子を含む。したがって、サセプタ粒子はエアロゾル形成基体５３０と直接物理的に接触している。第一のサセプタ５２１のサセプタ粒子は、強磁性ステンレス鋼から作られ、したがって、主に、周囲のエアロゾル形成基体５３０を加熱する役割を果たす。対照的に、第二のサセプタ４２２のサセプタ粒子は、ミューメタルまたはパーマロイで作製され、したがって、主に温度マーカーとして機能する。
【0097】
図１０によるエアロゾル発生物品６００は、異なる幾何学的構成の第一のサセプタ６２１および第二のサセプタ６２２を含むサセプタ組立品６００を備える。第一のサセプタ６２１は、エアロゾル形成基体６３０内に広がる複数のサセプタ粒子を含む粒子サセプタである。その粒子状の性質により、第一のサセプタ６２１は、周囲のエアロゾル形成基体６３０に大きな表面積を提示し、これは有利なことに熱伝達を強化する。したがって、第一のサセプタ６２１の粒子状構成は、加熱機能に関して特に選択される。対照的に、温度制御機能を主に有する第二のサセプタ６２２は、したがって、非常に大きい表面積を有する必要はない。したがって、本実施形態の第二のサセプタ６２２は、エアロゾル発生物品６００の中心を通ってエアロゾル形成基体６３０内に延在するサセプタ細片である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】