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(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】2025-02-20
(45)【発行日】2025-03-03
(54)【発明の名称】ヒーターアセンブリ
(51)【国際特許分類】
A24F 40/46 20200101AFI20250221BHJP
A24F 40/51 20200101ALI20250221BHJP
H05B 3/20 20060101ALI20250221BHJP
H05B 3/16 20060101ALI20250221BHJP
【ＦＩ】
A24F40/46
A24F40/51
H05B3/20 310
H05B3/20 316
H05B3/16
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022534412
(86)(22)【出願日】2020-12-10
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-08
(86)【国際出願番号】 EP2020085644
(87)【国際公開番号】W WO2021116354
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2023-10-06
(31)【優先権主張番号】19216004.2
(32)【優先日】2019-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】516004949
【氏名又は名称】ジェイティー インターナショナル エスエイ
【住所又は居所原語表記】８，ｒｕｅ Ｋａｚｅｍ Ｒａｄｊａｖｉ，１２０２ Ｇｅｎｅｖａ，ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100188329
【弁理士】
【氏名又は名称】田村 義行
(72)【発明者】
【氏名】リーベル，トニー
【審査官】宮崎 賢司
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１７１３３１（ＷＯ，Ａ２）
【文献】国際公開第２０１９／１７０８９３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６０－１８４８３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／０２０８８９４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国実用新案第２０７４２７４９５（ＣＮ，Ｕ）
【文献】米国特許第０４７６１５４１（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０１１４６３４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０３０２０２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／００５６２４４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ２４Ｆ ４０／４６
Ａ２４Ｆ ４０／５１
Ｈ０５Ｂ ３／２０
Ｈ０５Ｂ ３／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアロゾル生成装置用のヒーターアセンブリであって、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムと、
前記電気絶縁バッキングフィルムの表面上に支持された可撓性のある加熱要素と、
カバーフィルムと前記バッキングフィルムとの間に前記加熱要素を少なくとも部分的に封入するように、前記電気絶縁バッキングフィルムの前記表面上に配置された前記カバーフィルムであって、前記バッキングフィルム、加熱要素、及びカバーフィルムは共に薄膜ヒーターアセンブリを形成する、カバーフィルムと、
前記薄膜ヒーターアセンブリの外表面に接して配置されるグラファイトの層であって、前記加熱要素と少なくとも部分的に重なるグラファイトの層と、
エアロゾル生成消耗品を収容するように構成された管状加熱チャンバであって、前記管状加熱チャンバの前記外表面の周りに、前記電気絶縁バッキングフィルムを前記加熱チャンバに向けて、前記薄膜ヒーターアセンブリが巻かれている、管状加熱チャンバと、
前記巻き付けられた薄膜ヒーターアセンブリ及び１つ又は複数のグラファイト層の外表面の周りに配置される電気絶縁封止層と、を含むヒーターアセンブリ。
【請求項2】
前記グラファイトの層は、前記薄膜ヒーターアセンブリの前記電気絶縁バッキングフィルムと前記加熱チャンバの前記外表面との間に配置される、請求項１に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項3】
前記グラファイトの層は、前記薄膜ヒーターアセンブリの前記カバーフィルムの前記外表面に接して配置される、請求項１に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項4】
第２のグラファイトの層を更に含み、第１のグラファイトの層は、前記電気絶縁バッキングフィルムと前記加熱チャンバの前記外表面との間に配置され、
前記第２のグラファイトの層は、前記カバーフィルムの前記外表面に接して配置される、請求項１に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項5】
前記加熱要素は、前記加熱要素の平面内の加熱領域に渡り曲がりくねった経路をたどるヒータートラックを含む平面状の加熱要素であり、前記グラファイトの層は、前記加熱要素の前記加熱領域に対応する前記薄膜ヒーターアセンブリの前記表面の領域を覆う、請求項１～４の何れか一項に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項6】
前記グラファイトの層は、グラファイト層及び少なくとも１つの接着剤層を含む接着性グラファイトシートによって提供される、請求項１～５の何れか一項に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項7】
前記接着性グラファイトシートは、５～３０ミクロンの間の厚さを有するグラファイト層と、０～３５ミクロンの間の厚さを有する接着剤層とを含み、好ましくは、前記グラファイト層は１０～１２ミクロンの間の厚さを有し、前記接着剤層は５～１０ミクロンの間の厚さを有する、請求項６に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項8】
前記グラファイト層の熱伝導率は、７００～２０００Ｗ／ｍ．Ｋの間である、請求項１～７の何れか一項に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項9】
前記グラファイト層はグラファイトポリマーフィルムを含む、請求項１～８の何れか一項に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項10】
感知部分を備える温度センサを更に含み、前記感知部分は、前記グラファイトの層によって覆われる前記薄膜ヒーターアセンブリの領域内に配置される、請求項１～９の何れか一項に記載のヒーターアセンブリ。
【請求項11】
ヒーターアセンブリを製造する方法であって、可撓性のある誘電体バッキングフィルムの表面上に支持された加熱要素を提供することと、
カバーフィルムと前記誘電体バッキングフィルムとの間に前記加熱要素を少なくとも部分的に封入するように、前記誘電体バッキングフィルムの前記表面に前記カバーフィルムの層を取り付けることであって、前記取り付けられたバッキングフィルム、加熱要素、及びカバーフィルムは共に薄膜ヒーターアセンブリを形成することと、
前記薄膜ヒーターアセンブリの外表面に接して配置されるグラファイトの層を配置することであって、前記グラファイトの層は少なくとも部分的に前記加熱要素と重なることと、
前記薄膜ヒーターアセンブリを、エアロゾル生成消耗品を収容するように構成された管状加熱チャンバの前記外表面の周りに、前記誘電体バッキングフィルムを前記加熱チャンバの前記外表面に向けて、巻き付けることと、
前記巻き付けられた薄膜ヒーターアセンブリ及び１つ又は複数のグラファイト層の外表面の周りに電気絶縁封止層を配置することと、を含む方法。
【請求項12】
前記グラファイトの層は、グラファイト層及び少なくとも１つの接着剤層を含む接着性グラファイトシートによって提供され、前記グラファイトの層を配置するステップは、前記接着性グラファイトシートを前記誘電体バッキングフィルムに貼り付けること、及び／又は
前記接着性グラファイトシートを前記カバーフィルムに貼り付けること、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
熱収縮層を含むカバーフィルムを提供すること、及び前記薄膜ヒーターアセンブリを加熱して前記熱収縮層を収縮させ、前記管状加熱チャンバに対して前記薄膜ヒーターアセンブリを固定することを更に含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項14】
前記薄膜ヒーターアセンブリを管状加熱チャンバの前記外表面の周りに巻き付ける前に、接着性グラファイトシートを前記管状加熱チャンバの前記外表面に貼り付けることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ヒーターアセンブリ、より詳細にはエアロゾル生成装置用のヒーターアセンブリを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
薄膜ヒーターは、一般に、加熱されることになる表面又は物体に適合できる可撓性があり薄型のヒーターを必要とする、幅広い用途に使用される。そのような用途の１つは、電子タバコ及びタバコ蒸気製品を含む低リスクのニコチン送達製品などのエアロゾル生成装置の分野にある。このような装置は、加熱チャンバ内のエアロゾル生成物質を加熱して蒸気を生成する。消耗品を加熱する手段の１つは、加熱チャンバの表面に適合してチャンバ内のエアロゾル生成物質の効率的な加熱を確実にする薄膜ヒーターを備えるヒーターアセンブリを使用することである。
【0003】
薄膜ヒーターは、一般に、可撓性のある電気絶縁薄膜の封止された封入部に内包された抵抗加熱要素を含み、電源に接続するための加熱要素との接点を備え、接点は、通常、加熱要素の露出した部分にはんだ付けされている。
【0004】
このような薄膜ヒーターは、一般に、電気絶縁薄膜支持部上に金属層を堆積させ、薄膜上に支持された金属層を必要な加熱要素の形状にエッチングし、エッチングされた加熱要素上に電気絶縁薄膜の第２の層をかぶせ、加熱要素を電気絶縁薄膜封入部によって封止するためにヒートプレスすることによって製造される。その後、電気絶縁薄膜は、ダイカットされて接点用の開口部が作成され、この接点は、開口部によって露出した加熱要素の部分にはんだ付けされる。
【0005】
次に、絶縁性薄膜封入部内に密封された平面状の加熱要素で形成されたこれらの従来の薄膜ヒーターを、加熱されることになる表面に取り付ける必要がある。エアロゾル生成装置に関連して、この取り付けには、チャンバ内に配置されたエアロゾル生成消耗品に熱を伝達するように、加熱チャンバの外表面に薄膜ヒーターを取り付けてヒーターアセンブリを形成することが含まれる。
【0006】
このような従来の薄膜ヒーター及びヒーターアセンブリには、多くの欠点がある。既知の問題の１つは、加熱が、薄膜ヒーターの全体に渡って均一ではない場合が多いということである。特に、加熱トラックの領域内でホットスポットが発生することがしばしばあり、薄膜ヒーターの加熱領域全体に渡って不均一なヒーター温度がもたらされることがある。金属が熱くなるとヒータートラックの電気抵抗が増加し、これにより影響が悪化し、その結果、これらの領域内で抵抗が大きくなること、及び関連して局所的な抵抗加熱が増加することに起因して、既存のホットスポットが更に熱くなる。場合によっては、このことは、電気絶縁封止層の焼損、及び薄膜ヒーターが装置に適用されたときの性能の低下につながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、これらの問題への対処において進歩を遂げて、改良されたヒーターアセンブリ及びヒーターアセンブリを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１の態様によれば、エアロゾル生成装置用のヒーターアセンブリが提供され、ヒーターアセンブリは、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムと、電気絶縁バッキングフィルムの表面上に支持された可撓性のある加熱要素と、カバーフィルムとバッキングフィルムとの間に加熱要素を少なくとも部分的に封入するように、電気絶縁バッキングフィルムの表面上に配置されたカバーフィルムであって、バッキングフィルム、加熱要素、及びカバーフィルムは共に薄膜ヒーターアセンブリを形成する、カバーフィルムと、薄膜ヒーターアセンブリの外表面に接して配置されるグラファイトの層であって、加熱要素と少なくとも部分的に重なるグラファイトの層と、エアロゾル生成消耗品を収容するように構成された管状加熱チャンバであって、この管状加熱チャンバの外表面の周りに、電気絶縁バッキングフィルムを加熱チャンバに向けて、薄膜ヒーターアセンブリが巻かれている、管状加熱チャンバと、を含む。
【0009】
このようにして、グラファイト層は、使用中に、加熱要素によって生成された熱を、薄膜ヒーターアセンブリの平面内に均一に分配するように機能する。特に、グラファイトの熱伝導率が高いことは、熱が、薄膜ヒーターアセンブリ内部を横方向に迅速に拡散して、例えば、加熱要素に近い領域中の局所的なホットスポットが防止されることを意味する。グラファイト層を加熱要素と重ね合わせることにより、熱はグラファイト層に迅速に伝導して、その後、グラファイト層に対応する領域に拡散する。これにより、消耗品の局所的な領域が、エアロゾル化のための最適な温度を超過し、場合によっては燃焼し、蒸気中に望ましくない化合物が放出されてユーザが吸入することになるのが防止される。また、グラファイト層は、消耗品の全量が効率的にエアロゾル化されるように、消耗品が均一に加熱されることを確実にし、エアロゾル生成消耗品の不完全な加熱に関連したゴミに関する従来技術による装置における既知の問題を克服する。ゴミ及びホットスポットについての上記の問題を回避するために、エアロゾル生成消耗品の加熱には微細な長さスケールでの均一な加熱が必要であり、よって、これらの用途に加熱アセンブリを使用することが、特に好ましい。
【0010】
薄膜ヒーターアセンブリは、多層平面状アセンブリを提供するために重ね合わせられた複数のフィルム層を含む。「重なり合う」という用語は、複数の層の表面領域が、たとえそれらが１つ又は複数の層によって分離されていても、薄膜ヒーターアセンブリの平面内でどのように重なり合っているかを説明することを意図している。「部分的に重なり合う」とは、グラファイトの層及び加熱要素が、薄膜ヒーターアセンブリの平面内で重なるように配置されていることを意味することを意図している。言い換えると、加熱要素及びグラファイトシートは、（それぞれの層内の）薄膜ヒーターアセンブリの表面領域の対応する部分を覆う。グラファイトの層は加熱要素の加熱領域を覆うことが好ましく、この加熱領域とは、加熱要素のヒータートラックによって画定される表面領域である。これらの定義は、薄膜ヒーターアセンブリが平面状の構成、即ち平坦になっていようと、又は湾曲した加熱チャンバの周りに巻かれていようと、維持される。
【0011】
グラファイトの層は、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムに接して（即ち、薄膜ヒーターアセンブリの第１の側に接して）配置されるか、且つ／又はカバーフィルムに接して（即ち、第１の側とは反対側の、薄膜ヒーターアセンブリの第２の側に接して）配置されることがある。グラファイトの層は、例えば接着剤を用いて、薄膜ヒーターアセンブリの外表面に取り付けられる、即ち、電気絶縁バッキングフィルムか又はカバーフィルムに取り付けられることが好ましい。
【0012】
バッキングフィルムは、Ｓｉ接着剤層を備えたポリイミド膜などのポリイミドを含むことがある。その代わりに又はこれに加えて、バッキングフィルムは、ＰＴＦＥなどのフルオロポリマーを含むことがある。バッキングフィルムがフルオロポリマーを含む場合、バッキングフィルムは、例えば、プラズマエッチング及び／又は化学的エッチングなどの表面処理によって形成された、少なくとも部分的に脱フッ素化された表面層を含むことがある。これにより、フルオロポリマーによって提供される極めて低摩擦の表面を考慮すると、別の方法では接着しない処理済表面に接着剤を塗布することが可能となる。これに加えて又はその代わりに、バッキングフィルムはＰＥＥＫを含むことがある。好ましくは、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムは、８０μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満の厚さを有し、好ましくは、２０μｍより大きな厚さを有する。
【0013】
カバーフィルムは、熱収縮フィルムを含むことが好ましい。このようにして、熱収縮フィルムは、熱収縮フィルムとバッキングフィルムとの間に加熱要素を密封し、且つ薄膜ヒーターアセンブリが熱収縮によって加熱チャンバに取り付けられるような取り付け機構を提供するように、機能する。熱収縮フィルムは、ポリイミド、ＰＴＦＥなどのフルオロポリマー、及びＰＥＥＫのうちの１つ又は複数を含むことがある。熱収縮フィルムは、一方向に選択的に収縮するように構成された選択的熱収縮フィルムであることが好ましい。例えば、熱収縮フィルムは、Ｄｕｎｓｔｏｎｅにより製造されたポリイミド２０８ｘテープであり得る。熱収縮フィルムは、初期には平面状である層の形態、即ち加熱チャンバの周りに巻き付けられるように構成された熱テープ片であってもよく、又は加熱チャンバの周りに渡して（即ち、スリーブ状にして）、加熱して加熱チャンバの表面に収縮させるように構成された管の形態であってもよい。
【0014】
カバーフィルムは、加熱要素を支持する可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムの表面上に設けられた接着剤を使用して取り付けられることが好ましい。接着剤は、例えばシリコン接着剤であり得る。接着剤は、加熱要素及びカバーフィルムをバッキングフィルムに確実に固定する単純明快な手段を提供する。可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムは、接着剤層を含むことがあり、例えば、Ｓｉ接着剤層を有するポリイミド膜であってもよい。加熱要素は、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム、接着剤層、及び配置された加熱要素をその後加熱し、接着剤を使用して加熱要素を表面に結合することよって、取り付けられることがある。その後の加熱は、熱収縮フィルムを収縮させて加熱チャンバに薄膜ヒーターを取り付けるために使用される加熱ステップであり得る。
【0015】
加熱要素は、可撓性のある平面状の加熱要素であることが好ましい。加熱要素は、加熱要素の平面内の加熱領域に渡る曲がりくねった経路をたどるヒータートラックと、電源に接続するための２つの接触脚であって、加熱要素の平面内においてヒータートラックから外方に延びる接触脚と、を含む平面状の加熱要素であることが好ましい。ヒータートラックは、加熱領域に渡って実質的に均一な加熱をもたらすように構成されることが好ましい。ヒータートラック経路は、加熱領域全体に渡る蛇行経路又は曲がりくねった経路であることがあり、且つヒータートラックは、実質的に均一な幅及び厚さを有することがある。接触脚を露出させたままにして、バッキングフィルムとカバーフィルムとの間にヒータートラックを封入するようにカバーフィルムを取り付けることが好ましい。このようにして、ヒータートラックは、電気絶縁バッキングフィルムと熱収縮フィルムとの間で電気的に絶縁され、一方、接触脚は、電源に接続できるように露出されている。薄膜ヒーターが装置に用いられる場合、接触脚は、電源に直接接続することができるように十分に長いことがある。例えば、接触脚の長さは、加熱領域を規定する寸法の一方又は両方と実質的に等しいか、又はそれより長くてもよい。曲がりくねった経路は、加熱領域内に空の領域を残すように構成されることがある。
【0016】
ヒーターアセンブリは、管状の加熱チャンバを含む。薄膜ヒーターアセンブリは、管状の加熱チャンバの外表面の周りに、電気絶縁バッキングフィルムを加熱チャンバに向けて、巻き付けられる。このようにして、薄膜ヒーターアセンブリをかぶせて加熱チャンバの内容物を加熱することができ、グラファイト層は、加熱要素からの熱を均一に拡散させて、加熱チャンバの加熱の改善をもたらすように機能する。
【0017】
加熱チャンバは、外表面に１つ又は複数の窪みを含み、薄膜ヒーターアセンブリは、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムに取り付けられた温度センサが窪み内に位置決めされるように加熱チャンバに対して位置決めされる、ことが好ましい。この方法は、取り付けられた薄膜ヒーターアセンブリの周囲に更なる電気絶縁フィルムを巻き付けることを更に含むことが好ましい。いくつかの例では、この更なる電気絶縁フィルムは、バッキングフィルムよりも熱伝導が低いことがある。
【0018】
グラファイトの層は、薄膜ヒーターアセンブリの電気絶縁バッキングフィルムと加熱チャンバの外表面との間に配置されることが好ましい。グラファイト層は、薄膜ヒーターアセンブリを加熱チャンバの周りに巻き付ける前に、加熱チャンバに又は薄膜ヒーターアセンブリのバッキングフィルムに取り付けられることがある。これにより、組み立て中にグラファイト層が加熱領域と重なるようにグラファイト層を正確に位置合わせする単純明快な方法が提供される。
【0019】
或いは、グラファイトの層は、薄膜ヒーターアセンブリのカバーフィルムの外表面に接して配置されることがある。このステップは、熱収縮させて薄膜ヒーターアセンブリを加熱チャンバに取り付けた後で、実行されることがある。
【0020】
ヒーターアセンブリは第２のグラファイトの層を含むことが好ましい。ここで、第１のグラファイトの層は電気絶縁バッキングフィルムと加熱チャンバの外表面との間に配置され、第２のグラファイトの層はカバーフィルムの外表面に接して配置される。これにより、更に最適化された熱分布がもたらされる、というのも、加熱要素が２つのグラファイトの層の間に配置されるからであり、これら２つのグラファイトの層は、組み立て中に著しい追加の作業を必要とせずに、薄膜ヒーターアセンブリを介して熱を拡散させるように一緒になって機能する。
【0021】
ヒーターアセンブリは、巻き付けられた薄膜ヒーターアセンブリ及び１つ又は複数のグラファイト層の外表面の周りに配置される電気絶縁封止層を更に含むことが好ましい。これにより断熱が高まり、その結果、熱が加熱チャンバにより効率的に向けられるようになる。更に、薄膜ヒーターは、加熱中に１つ又は複数の副産物が放出されるのを防ぐように密封されることがある。いくつかの例では、薄膜ヒーターの層は、加熱要素から一方向への増大した熱伝達をもたらすように構成される。例えば、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム、第２の可撓性のある電気絶縁フィルム、及び１つ又は複数の封止層のうちの１つ又は複数の厚さ及び／又は材料特性は、使用中に加熱チャンバに向かう方に一致する方向に増大された熱伝達をもたらすように選択される。例えば、絶縁バッキングフィルムは、カバーフィルム層及び／又は封止層と比較して増加した熱伝導率を有することがある。このようにして、加熱チャンバへの熱伝達が促進され、加熱チャンバから失われる熱伝達が減少して、熱損失を軽減する。加熱チャンバに接触するように配置される薄膜ヒーターの側面は、反対の外側よりも高い熱伝導率を有するように構成されることが好ましい。封止層は、バッキングフィルムよりも低い熱伝導率を有することが好ましい。
【0022】
加熱要素は、加熱要素の平面内の加熱領域全体に渡る曲がりくねった経路をたどるヒータートラックを含む平面状の加熱要素であり、ここで、グラファイトの層は、加熱要素の加熱領域に対応する薄膜ヒーターアセンブリの表面の領域を覆う、ことが好ましい。これにより、薄膜ヒーターアセンブリの加熱領域全体に渡って熱が均一に分布することが確実になる。
【0023】
グラファイトの層は、グラファイト層及び少なくとも１つの接着剤層を含む接着性グラファイトシートによって提供されることが好ましい。例えば、グラファイトの層は、接着性グラファイトテープを含むことがある。これは、接着剤層を使用することにより、グラファイト層を所定の位置に固定する単純明快な手段をもたらす。
【0024】
接着性グラファイトシートは、５～３０μｍの間の厚さを有するグラファイト層と、０～３５μｍの間の厚さを有する接着剤層とを含むことが好ましく、グラファイト層は１０～１２μｍの間の厚さを有し、接着剤層は５～１０μｍの間の厚さを有することが好ましい。他の例では、１０、１７、又は２５μｍのグラファイト層厚さ及びそれぞれ６、１０、又は３０μｍの接着剤層厚さを有するグラファイトテープを用いることがある。これにより、薄膜ヒーターアセンブリの熱質量が最小限に抑えられ、その結果、加熱チャンバへの熱伝達が最大化される。
【0025】
グラファイト層の熱伝導率は、７００～２０００Ｗ／ｍ．Ｋの間であることが好ましい。これは、ヒータートラックによって生成された熱を加熱領域全体に効果的に分散させるのに役立つ。グラファイト層は、グラファイトポリマーフィルムを含むことが好ましい。
【0026】
ヒーターアセンブリは、感知部分（以下の説明ではセンサヘッドとも呼ばれる）を含む温度センサを更に備えることが好ましく、この感知部分は、グラファイトの層によって覆われる薄膜ヒーターアセンブリの領域内に配置される。言い換えると、グラファイト層は、薄膜ヒーターの平面内で温度センサの感知部分を覆う。このようにして、ヒーターを正確に制御するために、温度センサを使用して加熱温度を監視することができる。特に、このことは、グラファイトフィルムが加熱要素と温度センサの感知部分との両方に重なり、その結果、加熱要素からの熱が感知部分まで効果的に分散され、それにより温度センサが加熱要素の温度の正確な測定値を提供するようになることを意味する。これにより、加熱要素の過熱が防止される、というのも、加熱要素の正確な温度を監視することができるからである。
【0027】
本発明の別の態様では、ヒーターアセンブリを製造する方法が提供され、この方法は、可撓性のある誘電体バッキングフィルムの表面上に支持された加熱要素を提供することと、カバーフィルムと誘電体バッキングフィルムとの間に加熱要素を少なくとも部分的に封入するように、誘電体バッキングフィルムの表面にカバーフィルムの層を取り付けることであって、取り付けられたバッキングフィルム、加熱要素、及びカバーフィルムは一緒になって薄膜ヒーターアセンブリを形成することと、薄膜ヒーターアセンブリの外表面に接して配置されるグラファイトの層を配置することであって、グラファイトの層は少なくとも部分的に加熱要素と重なることと、を含む。これにより、加熱要素の加熱トラックの近傍の領域での選択的加熱に起因するホットスポットの危険性が低減され、熱特性が向上した、ヒーターアセンブリを提供する単純明快な組み立て方法がもたらされる。また、これにより、グラファイトヒーターを組み立てプロセスの様々な段階で追加して、組み立ての効率を改善することも可能になる。例えば、加熱チャンバの製造中に加熱チャンバの外表面に追加することができ、又は、薄膜ヒーターアセンブリの組み立て中に薄膜ヒーターアセンブリの表面に追加することができ、又は、薄膜ヒーターが加熱チャンバに取り付けられた後の最終ステップとして追加することができる。
【0028】
グラファイトの層は、グラファイト層及び少なくとも１つの接着剤層を含む接着性グラファイトシートによって提供されることが好ましく、グラファイトの層を配置するステップは、接着性グラファイトシートを誘電体バッキングフィルムに貼り付けること、及び／又は、接着性グラファイトシートをカバーフィルムに貼り付けること、を含む。代替のステップでは、接着性グラファイトシートは、加熱チャンバの外表面に直接的に貼り付けられることがある。
【0029】
この方法は更に、薄膜ヒーターアセンブリを、管状加熱チャンバの外表面の周りに、誘電体バッキングフィルムを加熱チャンバの外表面に向けて巻き付けることと、熱収縮層から構成されるカバーフィルムを提供し、薄膜ヒーターアセンブリを加熱して熱収縮層を収縮させ、薄膜ヒーターアセンブリを管状加熱チャンバに対して固定させることと、を含むことが好ましい。
【0030】
この方法は更に、薄膜ヒーターアセンブリを管状加熱チャンバの外表面の周りに巻き付ける前に、接着性グラファイトシートを管状ヒーターチャンバの外表面に貼り付けること、を含むことが好ましい。
【0031】
本発明の更なる態様では、特許請求の範囲に記載されているようなエアロゾル生成装置ヒーターアセンブリが提供される。このようにして、エアロゾル生成装置は、加熱チャンバ全体に渡ってより均一な加熱温度を提供することにより、改善された加熱を提供することができる。
【0032】
ここで、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して、単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1A】２つの反対側の視野から、本発明によるヒーターアセンブリを概略的に示す。
【図1B】２つの反対側の視野から、本発明によるヒーターアセンブリを概略的に示す。
【図2A】加熱チャンバの周りに巻かれた薄膜ヒーターアセンブリを含むヒーターアセンブリを示す。
【図2B】加熱チャンバの周りに巻かれた薄膜ヒーターアセンブリを含むヒーターアセンブリの断面図を示す。
【図3A】加熱チャンバの周りに巻かれた薄膜ヒーターアセンブリを含むヒーターアセンブリを示す。
【図3B】それぞれ、本発明によるヒーターアセンブリの２つの例の断面図を示す。
【図3C】それぞれ、本発明によるヒーターアセンブリの２つの例の断面図を示す。
【図4】本発明によるヒーターアセンブリで使用するためのグラファイト層を概略的に示す。
【図5A】本発明によるヒーターアセンブリを組み立てる方法を示す。
【図5B】本発明によるヒーターアセンブリを組み立てる方法を示す。
【図5C】本発明によるヒーターアセンブリを組み立てる方法を示す。
【図5D】本発明によるヒーターアセンブリを組み立てる方法を示す。
【図5E】本発明によるヒーターアセンブリを組み立てる方法を示す。
【図6】本発明によるヒーターアセンブリを組み立てる方法における代替の組み立てステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【0034】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明による、エアロゾル生成装置用のヒーターアセンブリ１０を概略的に示す。ヒーターアセンブリ１０は、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０及び電気絶縁バッキングフィルム３０の表面上に支持される可撓性のある加熱要素２０を含む。ヒーターアセンブリ１０は、カバーフィルム５０とバッキングフィルム３０との間に加熱要素２０を少なくとも部分的に封入するように、電気絶縁バッキングフィルム３０の表面上に配置されるカバーフィルム５０を更に含む。組み立てられたバッキングフィルム３０、加熱要素２０、及びカバーフィルム５０は、まとめて、薄膜ヒーターアセンブリ１００と呼ばれる。ヒーターアセンブリ１０は、薄膜ヒーターアセンブリ１００の外表面に接して配置されたグラファイトの層４０を更に含み、グラファイトの層４０は、加熱要素２０と少なくとも部分的に重なっている。言い換えると、グラファイトの層４０は、薄膜ヒーターアセンブリ１００の２つの側面のうちの一方に適用され、ここで、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、対向するバッキングフィルム３０と熱収縮フィルム５０との間に封入された可撓性のある加熱要素２０を含む。
【0035】
グラファイトの層４０は、生成された熱を加熱領域の周りに迅速に拡散させるように機能し、その結果、熱は何れの潜在的なホットスポットからも外方へ分散され、加熱領域全体に渡ってはるかにより均一な加熱温度がもたらされる。グラファイトは、通常は約７００～２０００Ｗ／ｍ．Ｋの間である高い熱伝導率を有するので、熱は薄膜ヒーターアセンブリ１００の平面内を横方向に迅速に分散され、その結果、ホットスポットは形成されず、ヒーターアセンブリ１０は、エアロゾル生成装置などの装置に用いられると、より優れた性能をもたらす。これは、グラファイト層４０が、１つ又は複数の薄膜層によって加熱要素２０から分離されている場合であっても、達成される。
【0036】
図に示した例示的な実施形態では、カバーフィルムは、熱収縮フィルムの層５０を含む。これには多くの利点がある。特に、熱収縮フィルムは、バッキングフィルム３０と対向する熱収縮フィルムとの間に加熱要素２０（の少なくとも一部分）を密封するだけでなく、薄膜ヒーターアセンブリ１００を加熱チャンバの表面に取り付けるための取り付け手段としても機能する。従って、それは、加熱要素を取り付ける効果的な方法を提供しながら、追加の材料及び薄膜ヒーターアセンブリの層における関連する熱質量の量を最小限に抑える。この取り付け機構の更なる詳細を、以下に示す。
【0037】
図１の例では、グラファイトの層４０は、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０の表面に適用されている。即ち、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、まず平面状の加熱要素をバッキングフィルムと熱収縮５０との間に配置することによって、形成される。この薄膜ヒーターアセンブリは、層と層との間に配置された接着剤を使用して取り付けられることがあり、特に、バッキングフィルムは、加熱要素２０及びカバーフィルム５０の両方を取り付けるように機能する接着剤の層を含むことがある。次いで、グラファイトの層３０は、加熱要素２０に対して反対側の表面上に、バッキングフィルム３０に接して配置され、その結果、グラファイトの層３０は、加熱要素２０と少なくとも部分的に重なるようになる。本発明の他の例では、グラファイトの層４０は、以下でより詳細に説明するように、薄膜ヒーターアセンブリ１００の反対側に、即ち熱収縮フィルムの層５０に接して、適用されることがある。
【0038】
図１に示すように、グラファイトの層４０の寸法及び形状は、図１Ｂから最もよく分かるように、加熱要素２０の加熱トラック２１によって画定される加熱領域２２の寸法及び形状と実質的に一致することが好ましい。特に、グラファイト層４０は、加熱要素の加熱領域２２と実質的に一致する薄膜ヒーターアセンブリ１００の外表面上の領域を覆うことが好ましい。このようにして、熱は、意図された加熱領域全体に渡って均一に分散する。
【0039】
図１Ａ及び図１Ｂの例では、薄膜ヒーターアセンブリは更に、温度感知部分７１（「センサヘッド」）及びセンサ接続部７２を備えたサーミスタ７０の形態をした温度センサ７０を含む。重要なのは、センサヘッド７１が、グラファイト層４０によって覆われた薄膜ヒーターアセンブリ１００の領域内に配置されることである。特に、サーミスタは、感知部分が、バッキングフィルム３０とカバーフィルム５０との間に加熱要素２０のヒータートラック２１に隣接して配置された状態に配置されることがある。次いで、加熱領域２２及びセンサヘッド７１の両方を覆うようにグラファイト層４０が配置される。このようにして、熱は温度センサヘッド７１まで効果的に分散され、その結果、温度センサが、加熱要素２０の実際の加熱温度の正確な測定値を提供するようになる。装置に用いられると、これにより、加熱要素の測定温度を使用してヒーターを正確に制御し、正確な加熱温度を提供することが可能になり、また、加熱要素２０が過熱しないことが確実になる。過熱は、温度センサが加熱要素２０自体の正確な読み取りをもたらすように配置されていない例で生じる可能性がある。
【0040】
図２Ａに示すように、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、加熱領域２２全体に渡って加熱チャンバ６０の均一な加熱を提供するために、管状加熱チャンバ６０の外表面の周りに巻き付けられる。図２Ａは、管状加熱チャンバ４０の外表面の周りに一緒になって巻き付けられた、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０、可撓性のある加熱要素２０、熱収縮フィルムの層５０及びグラファイトの層４０を含む、組み立てられたヒーターアセンブリ１０を示しており、電源が加熱要素２０の延在する接触脚２３上の接点２４に接続されると、チャンバ６０に熱を伝達することができる。図２の例は図１のヒーターアセンブリ１０を使用しており、この例では、グラファイトの層４０は、バッキングフィルムの表面に接して適用されている。
【0041】
次いで、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、グラファイトの層４０及び可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０が、加熱チャンバ６０の外表面に隣接するように、加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられる。これは、図２Ｂに示す断面に示されている。特に、ヒーターアセンブリ１０は、グラファイトの層４０が加熱チャンバ６０の外表面に接して配置され、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０がグラファイトの層４０の周りに配置され、加熱要素２０がバッキングフィルム３０に接して配置され、最後に熱収縮フィルムの層５０が、薄膜ヒーターアセンブリを加熱チャンバ６０に固定するように、これらの各層の外表面の周りに巻かれて、配置される。次いで、図２に示すアセンブリ１０は、熱収縮フィルム５０を収縮させるためにまず加熱されることがあり、薄膜ヒーターアセンブリ１００が加熱チャンバ６０の外表面に対して密封される。
【0042】
図１及び図２の例では、グラファイトの層４０は、薄膜ヒーターアセンブリ１００が加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられる前に、薄膜ヒーターアセンブリ１００のバッキングフィルム３０の表面に適用されているが、本発明の他の例では、グラファイトの層４０は、加熱チャンバの外表面に直接的に適用されることがあり、その後薄膜ヒーターアセンブリ１００（バッキングフィルム３０、加熱要素２０、及び熱収縮フィルム５０を含む）がグラファイトの層２０及び加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられて、その結果、グラファイトの層２０が、加熱要素２０と少なくとも部分的に重なるようになる。
【0043】
図３Ａ～図３Ｃは、本発明の代替例を示しており、この例では、グラファイトの層４０は、バッキングフィルム３０に接する代わりに、薄膜ヒーターアセンブリ１００の熱収縮フィルム５０の外表面に接して配置される。特に、図１Ａ及び図１Ｂに示すようにグラファイトの層４０をバッキングフィルム３０に接して適用するのではなく、グラファイトの層４０は、代わりに、薄膜ヒーターアセンブリ１００の反対側に適用され、その結果、グラファイトの層４０は、カバーフィルム５０（この場合には熱収縮５０）に接して位置するものの、依然として図１に示したのと同じ態様で、加熱領域２２と重なり合う。次いで、グラファイトの層４０が熱収縮フィルム５０に取り付けられた状態の薄膜ヒーターアセンブリ１００は、図３Ａに示すように、管状加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられる。特に、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、電気絶縁バッキングフィルム３０が加熱チャンバ６０の外表面に向けられているものの、グラファイトの層４０は熱収縮５０の外表面の周りに配置されるように、加熱チャンバ６０の周りに依然として巻き付けられている。
【0044】
図３Ｂは、図３Ａの配置を通る断面を示しており、ヒーターアセンブリ１０内の層の順序を示している。特に、図３Ｂに示すように、バッキングフィルム３０は加熱チャンバ６０の外表面に接して位置し、加熱要素２０はバッキングフィルム３０の外表面上に支持され、熱収縮フィルム５０は加熱要素２０の外表面の周りに巻かれて、チャンバ６０の外表面に対して薄膜加熱要素２０を密封し、グラファイトの層４０は巻き付けられたヒーターアセンブリ１０の外表面に適用される。この配置では、グラファイト４０は、依然として、加熱要素２０で生成された熱を平面状の層を通じて横方向に拡散させるのと同じ効果を提供して、熱を分散させ、ホットスポットの形成を防止する。
【0045】
ヒーターアセンブリ１０の代替例が、図３Ｃの断面図に示されている。この例は、（図１に示すような）可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０に接して配置された第１のグラファイトの層４１と、図３Ａ及び図３Ｂに示すような、熱収縮５０の表面に接して配置された第２のグラファイトの層４２と、を組み込んでいる。グラファイト層４１、４２は両方とも、熱をヒーターアセンブリ１０の層全体を通じて分散させ、特に、熱を横方向に拡散させてホットスポットの発生を防止するために、加熱要素２０の加熱領域２２と重なるように配置されることが好ましい。特に、図３Ｃの代替例は、加熱チャンバ６０の外表面に直接適用された、又はバッキングフィルム３０に直接的に適用された、第１のグラファイトの層４１を含み、それにより、第１のグラファイトの層４１は、薄膜ヒーターアセンブリ１００が加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられたときに、加熱チャンバ６０とバッキングフィルム３０との間に位置するようになる。全ての例のように、可撓性のある加熱要素２０はバッキングフィルム３０上に支持され、熱収縮５０は加熱要素２０の外表面の周りに巻かれて、バッキングフィルム３０と熱収縮５０との間に加熱要素２０を密封する。第２のグラファイトの層４２は、熱収縮５０の外表面上に配置される。このようにして、加熱要素２０は第１のグラファイト層４１と第２のグラファイト層４２との間に位置し、これにより、加熱要素２０で生成された熱の層全体への拡散が更に最適化され、ホットスポットの発生が防止される。
【0046】
図示された例のそれぞれは、図２Ｂ、図３Ｂ、及び図３Ｃに示す配置の最も外側の表面の周りに巻き付けることができる電気絶縁封止層（図示せず）を更に含むことがある。ポリイミド薄膜などの電気絶縁封止層は、薄膜ヒーターアセンブリ１００が加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられる前に薄膜ヒーターアセンブリ１００に適用されることがある、即ち、図１Ａ及び図１Ｂに示す平面状のアセンブリに適用されることがある。或いは、電気絶縁封止層は、図２Ｂ、図３Ｂ、及び図３Ｃに示す配置などの、組み立てられたヒーターアセンブリ１０の最も外側の表面の周りに巻き付けられるように、ヒーターアセンブリ１０の各層を取り付けた後で適用されることがある。
【0047】
図４は、説明した本発明の例においてグラファイト層４０として適用することができるグラファイトフィルムの層４０を示す。特に、グラファイトの層４０は、グラファイト層４３及び少なくとも１つの接着剤層４４を含む接着性グラファイトシートによって提供されることがある。図４の例は、グラファイト層４３及び単一の接着剤層４４を有するグラファイトシート又はテープを示しているが、他の例では、グラファイトテープ４０は、複数の接着剤層、特にグラファイト層４３の両側にある接着剤層４４を含むことがある。接着剤層４４は、アクリル性の又はシリコンの接着剤を含むことがあり、グラファイト層の厚さ４３ｔは、５～３０ミクロンの間、好ましくは１０～１２ミクロンの間であることがあり、接着剤層は、０～３５ミクロンの間、好ましくは５～１０ミクロンの間の厚さ４４ｔを有することがある。この用途に使用することができる市販のグラファイトテープの例としては、Ｐａｎａｓｏｎｉｃ（商標）が販売するＥＹＧＡ１２１８０１Ｆ、及びＤＳＮ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（商標）が販売するＤＳＮ５０１２－０５ＤＣが挙げられる。そのようなグラファイトテープは、約１０ミクロンのグラファイト層及び約６ミクロンの接着剤層を有している。光学的に好ましい５～１０ミクロンの間の厚さ４４ｔを有する接着剤層を備えた約１０～１２ミクロンのグラファイト層を備えたグラファイトテープ４０、特に、グラファイトテープは、加熱チャンバ６０と加熱要素２０との間に配置される。グラファイトテープ４０の熱伝導率は、７００～２０００Ｗ／ｍ．Ｋの範囲内であり得る。グラファイトテープは、約０．８５～０．２１３ｇ／ｃｍ３の間の比重を有することがある。テープのグラファイト層４３は、特に高配向グラファイトポリマーフィルムから形成された、熱分解性グラファイトシートであり得る。そのようなグラファイト層は、最大で４００℃までの温度に耐えることができ、高温が必要とされる加熱チャンバ６０内での用途に非常に適している。そのようなグラファイトテープは、接着剤フィルム４４を保護し、且つ、グラファイトシート４０を薄膜ヒーターアセンブリ１００又は加熱チャンバ６０に取り付ける前に取り除くことができる、ＰＴＥ剥離ライナーによって保護されていることがある。
【0048】
【0049】
図５Ａに示すように、第１のステップは、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０の表面上に支持された加熱要素２０を提供することを含む。これは、多くの異なる方法で達成されることがある。特に、加熱要素２０は、約５０μｍの薄い金属板、例えば１８ＳＲ又はＳＵＳ３０４などのステンレス鋼板からエッチングされることがあるが、用途に応じて他の材料及びヒーター厚さを選択してもよい。金属板の特定の金属及び厚さは、結果として得られる加熱要素２０が、支持している可撓性薄膜３０と共に変形して、加熱されることになる表面の形状に適合できるように可撓性を有するように選択される。金属板は、フィルム上に支持されている間にエッチングされてヒータートラック２１パターンを形成する前に、まず可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０の表面上に置かれることがある。代替的に、好ましくは、加熱要素２０は、可撓性のある電気絶縁バッキングフィルムとは別個に、金属板からエッチングされることがある。例えば、１つ又は複数の接続された加熱要素２０であって、その後引き離されて、電気絶縁バッキングフィルム３０の表面上に配置される加熱要素２０を提供するために、自立性金属箔が両側から化学的にエッチングされることがある。
【0050】
図に示した例の加熱要素２０は、加熱要素２０の平面内の加熱領域２２に渡り曲がりくねった経路をたどるヒータートラック２１を含む平面状の加熱要素２０である。加熱要素は、電源への接続を可能にする２つの接触脚２３を有し、接触脚２３は、加熱要素２０の平面内においてヒータートラック２１から外方に延びている。接触脚はまた、加熱要素に対して傾いている平面内で延びることもある。ヒータートラック２１は、加熱領域２２全体に渡って実質的に均一な加熱をもたらすように成形されることが好ましい。特に、ヒータートラックは、鋭利な角部を含まずに均一な厚さ及び幅を有するように成形され、ヒータートラック２２の隣接部間の隙間は、加熱領域２２内の特定の箇所での過剰な加熱を最小限に抑えるために実質的に一定である。図５Ａの例におけるヒータートラック２１は、ヒーター領域２２全体に渡る蛇行経路をたどり、２つの平行なトラック経路２１ａ及び２１ｂに分割され、その各々が両方の接触脚２３に接続される。ヒーター層２３は、ＰＣＢ及び電源へのヒーターの接続を可能にするために、各接触脚２３上の接続点２４ではんだ付けされることがある。
【0051】
可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０は、好適な特性を有しなければならず、加熱要素２０を支持し且つ電気的に絶縁するための可撓性基板を提供する。適切な材料としては、ポリイミド、ＰＥＥＫ、及びＰＴＦＥなどのフルオロポリマーが挙げられる。この場合、加熱要素は、３７μｍのシリコン接着剤層を備えた２５μｍのポリイミド膜を含む片面ポリイミド／Ｓｉ接着膜上に支持された５０μｍのステンレス鋼１８ＳＲの層からエッチングされたヒータートラックパターン２１を含む。加熱要素２０は、バッキングフィルムに加熱要素を取り付けることを可能にするために接着剤上に支持される。図５Ａの薄膜ヒーターアセンブリ１００は、事前に用意され、且つ加熱要素２０を支持する接着表面に取り付けられて接着剤層の使用準備が整うまで接着剤層を保護する剥離層と共に保管されることがある。剥離層は、例えば、ポリエステル又は同様の材料により提供されることがある。次いで、図５Ｂに示す次の組み立てステップに進むために、剥離層を剥がして、加熱要素を支持する粘着性接着剤層の覆いを取ることができる。
【0052】
ヒーターアセンブリ１００を製造するこの例示的な方法における次のステップは、熱収縮フィルム５０とバッキングフィルム３０との間に加熱要素２０を少なくとも部分的に封入するように、熱収縮フィルムの層５０を電気絶縁バッキングフィルム３０の表面に直接貼り付けることである。熱収縮フィルム５０は、バッキングフィルム３０と熱収縮５０との間に加熱領域２０を封入するように、ヒーター要素２０の表面上に接着剤で直接取り付けることができる。特に、ヒータートラック２１は、接触脚２３が電源への接続を可能にするために露出されたままである間、可撓性のあるバッキングフィルム３０及び熱収縮５０によって形成された密封封入部内で絶縁される。
【0053】
熱収縮５０は、直交する２方向５１、５２において所定の距離だけ加熱要素２０を越えて延在するように、バッキングフィルム３０及び加熱要素２０よりも大きい。加熱要素２０に対する熱収縮５０のこの位置合わせにより、その後の加熱チャンバ６０に対する加熱領域２２の位置合わせが可能になる。従って、この段階で熱収縮のこれらの延在部分５１、５２の大きさを慎重に制御することにより、精密な位置合わせを提供する単純明快な態様で、加熱チャンバ６０へのヒーターアセンブリ１００の取り付けが可能になる。熱収縮と薄膜ヒーター１０との相対的な位置合わせは、多くの異なる方法で達成することができる。熱収縮５０は、正しい大きさに事前に切断され、次いで正しい所定の距離５１、５２の延在部分を提供するために可撓性のある電気絶縁バッキングフィルム３０の縁部に位置合わせされることがある。或いは、位置合わせ装置を使用して、この精密な位置合わせを達成することがある。
【0054】
特に、バッキングフィルム３０と熱収縮５０の両方に一連の対応する位置合わせ穴（図示せず）を設けることがあり、これらの穴を、バッキングフィルム３０と熱収縮５０との相対的な位置合わせに使用することができる。位置合わせ穴は、バッキングフィルム３０の穴が熱収縮５０の位置合わせ穴と位置合わせされたとき、熱収縮５０が、正しい長さ５１、５２だけ加熱領域２２を越えて延在して、取り付けられたときに加熱チャンバ６０に対する加熱要素２０の精密な位置合わせを可能にするように、熱収縮５０が薄膜ヒーター１０に対して精密に正しい位置に位置決めされるように配置される。次いで、熱収縮５０は、バッキングフィルム３０及び熱収縮５０の位置合わせ穴の位置に対する相対的な変位に対応する直立した位置合わせピンを備えた支持面を含む位置決め治具を使用して、薄膜ヒーター１０に対して位置合わせされる。次いで、バッキングフィルム３０上の加熱要素２０及び熱収縮５０は、位置合わせピンがバッキングフィルム位置合わせ穴を通って延びて、熱収縮が加熱要素２０及びバッキングフィルム３０に対して確実に精密に位置合わせされるように、位置合わせ治具の表面上に配置されることがある。
【0055】
熱収縮５０は、熱収縮５０の位置合わせ領域５２を提供するために、接触脚２３と反対の方向に加熱領域２０を越えて延在する。この位置合わせ領域５２は、ヒータートラック２１の上端からの位置合わせ領域の所定の長さ５２に対応する加熱チャンバの長さに沿った位置に加熱領域２０が配置されるように、加熱チャンバ６０の上端と位置合わせすることができる。このようにして、ヒーター要素２０を加熱チャンバ６０に沿った正しい位置に設けることができる。熱収縮５０は、取り付け領域５１を提供するために、接触脚２３の延在方向に直交する方向にヒータートラック２１及びバッキングフィルム３０を越えて延在する取り付け領域５１も有する。加熱要素２０から熱収縮５０の縁への取り付け領域５１の延在方向は、「巻き付け方向」と呼ばれることがある、というのも、熱収縮５０のこの部分は、管状加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられ、その後、熱収縮して、所要の緊密な接続を提供することを可能にするからである。同様に、位置合わせ領域５２が加熱要素２０から延在する方向におけるヒーター脚２３と反対の方向は、頂部開放端に向かう、加熱チャンバ６０の長軸と一致する上方向又は位置合わせ方向と呼ばれることがある。これらの延在距離５１、５２は、電気絶縁バッキングフィルム３０の表面に熱収縮５０を取り付ける前又は後に熱収縮５０を正しい寸法に切断することによって構成されることがある。
【0056】
図５Ｂに示すように、温度センサ７０は、可撓性のあるバッキングフィルム３０と熱収縮５０との間で薄膜ヒーターアセンブリ１００に取り付けられる。この場合、温度センサ７０は、局所温度を検出するように構成されたセンサヘッド７１と、センサヘッド７１からＰＣＢに検知信号を搬送するように構成された温度センサ接続部７２とを備えたサーミスタである。ヒータートラック２２は、図５Ａに最も明確に示されるように、加熱領域２２内に空き領域２２ｖを残すように形作られることが好ましい。センサヘッド７１は、ヒータートラック２１に近接するように、バッキングフィルム３０と熱収縮５０との間のこの空き領域２２ｖ内に配置される。熱収縮５０とバッキングフィルム３０との間で加熱要素２０に近接するようにセンサヘッド７１を配置することにより、温度センサ７０は、加熱要素に近接して密封されて、加熱領域２２の正確な温度測定値を提供する。これは、加熱要素２０とセンサヘッド７１の両方を覆うグラファイトシート４０を設けることにより、更に改善される。
【0057】
図５Ｂに示すように、熱収縮５０は、バッキングフィルム３０の自由端領域３２が露出されたままになるように配置されることが好ましい。この自由端領域３２は、熱収縮フィルム５０上に折り返されて、バッキングフィルム３０及び熱収縮５０の縁を密封し、温度センサ７１の上に折り重なってこれを折り畳んだ部分の中に固定する。
【0058】
図５Ｂに示すように、一旦薄膜ヒーターアセンブリ１００が組み立てられると、接着性グラファイトテープの形態をしたグラファイトフィルムの層４０が薄膜ヒーターアセンブリ１００の外表面に取り付けられ、その結果、グラファイトフィルムの層４０は、ヒータートラック２１によって画定される加熱領域２２と少なくとも部分的に重なるようになる。この例では、グラファイトテープ４０は、図５Ｃ（及び図１Ａ）に示すように、バッキングフィルム３０の露出した面に取り付けられる。グラファイトテープの寸法及び形状は、グラファイトテープが加熱領域２２に対応するバッキングフィルム３０の領域を覆うように、加熱領域２２の寸法及び形状と緊密に一致する。グラファイトテープ４０は温度センサの温度感知部分７１の上にも延在し、その結果、加熱要素２０によって生成された熱が温度センサ７０に効果的に分散され、加熱要素２０の温度の正確な読み取りがもたらされる。
【0059】
グラファイトテープ１０は、バッキングフィルム３０に対して接着剤層を有するテープ４０を貼り付けることにより、取り付けられる。上述のように、この例では、グラファイトテープはバッキングフィルムの表面に貼り付けられるが、同様に、グラファイトテープを、加熱チャンバの表面に対して接着剤層４４を使用して加熱チャンバ６０の外表面に貼り付けてグラファイト層４３を取り付けることもでき、それにより、グラファイトテープは、薄膜ヒーターアセンブリ１００が加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられたときに加熱要素２０と重なるようになる。同様に、その代わりに又はこれに加えて、グラファイト層４０は、薄膜ヒーターアセンブリ１００が加熱チャンバの周りに巻き付けられたときに、グラファイト層が加熱要素の外側になる（即ち、加熱チャンバ６０から半径方向に離れる）ように、熱収縮層５０の表面（加熱要素２０に接している面と反対側の面）に貼り付けることができる。
【0060】
一旦グラファイト層４０が、加熱要素２０の加熱領域２２と重なるように、薄膜ヒーターアセンブリ１００に（又は代替的に加熱チャンバ６０の外表面に）取り付けられると、薄膜ヒーターアセンブリは加熱チャンバ６０に取り付けられる。これは、２枚の接着剤テープ５５ａ、５５ｂを薄膜ヒーターアセンブリ１００に取り付けて、薄膜ヒーターアセンブリが、アセンブリを加熱して熱収縮６０を収縮させる前に、正確な位置で加熱チャンバ６０にまず取り付けられるようにすることにより、達成することができる。
【0061】
粘着テープ５５ａ、５５ｂは、ポリイミド接着テープ片、例えば１２．７マイクロメートルのポリイミド及び１２．７マイクロメートルのシリコン接着剤を有する市販の０．５インチのポリイミドテープによって提供されることがある。粘着取り付けテープ５５ａ、５５ｂは、図５Ｄに示すように、巻き付け方向の先端における熱収縮５０の各縁部に沿って配置される。次いで、図５Ｅに示すように、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、熱収縮５０の上端５３を加熱チャンバ６０の上端６２と位置合わせすることにより、加熱チャンバ６０に取り付けられることがある。位置合わせ領域の距離５２が慎重に選択されていることを前提として、この位置合わせステップにより、加熱領域２２及び対応するグラファイト層４０を加熱チャンバ６０に沿った正しい位置に配置することが可能となる。特定の消耗品は、特定の位置にエアロゾル生成物質の充填物を含むので、消耗品から蒸気を効率的に放出するようにヒーターチャンバ６０の正しい部分を加熱することが重要である。
【0062】
薄膜ヒーターアセンブリ１００は、最初に、接着テープ５５ａを使用して加熱チャンバに取り付けられる。加熱チャンバ６０は、ユーザによって吸入されることになる蒸気を生成するために加熱されることになる消耗品を収容するように構成された管状の加熱チャンバ６０である。加熱チャンバ６０は、位置決めと、チャンバ６０内に収容される消耗品への熱伝達とを補助する内部突出部を提供する１つ又は複数の窪み６１を外表面に有することが好ましい。加熱チャンバ６０の外周は、加熱要素がチャンバ６０の周囲に１つの完全な外周ループを提供するように、加熱要素２０の幅（接触脚の延在方向に直交する方向における長さ）と厳密に一致することが好ましい。他の例では、ヒーター要素２０は、加熱チャンバの外周の周囲に２回以上巻き付くような大きさとされることがある、即ち、加熱要素は、加熱チャンバの外周の周囲の加熱温度にばらつきを生じさせないように、加熱チャンバの周囲に整数の外周ループを提供するような寸法とされることがある。薄膜ヒーターアセンブリ１００は、温度センサヘッド７１が、加熱チャンバ６０の内部温度のより正確な測定値を提供するように、加熱チャンバ６０の外表面の窪み６１内に位置するように、位置決めされて取り付けられる。図３Ｃの実施形態の代替形態では、温度センサは、グラファイト層５０と熱収縮５０との間に配置されることもある。
【0063】
上述のように、代替の方法では、グラファイト層４０は、図６に示すように、ヒーターチャンバ６０に直接的に取り付けられる。特に、グラファイト層４０は、加熱チャンバ６０の周りに巻き付けられたときに薄膜ヒーターアセンブリ１００の加熱領域２２に対応する加熱チャンバ６０の長さ部分に渡って配置され、その結果、グラファイト層４０は、加熱領域と重なり、加熱領域２２全体に渡って生成された熱を均一に拡散させるように機能するようになる。
【0064】
一旦第１の接着テープ部分５５ａで取り付けられると、次に、薄膜ヒーターアセンブリ１００は、図２Ａに示すヒーターアセンブリ１０（ヒーター要素２０と、バッキングフィルム３０と、グラファイト層４０と、熱収縮フィルム５０と、サーミスタ７０と、ヒーターチャンバ６０とを含む）を提供するために、第２の１枚の取り付けテープ５５ｂによって取り付けられる前に、熱収縮５０の延在した取り付け部分５１が加熱要素２０を熱収縮５０で覆うようにチャンバ６０の周りに周方向に巻き付いた状態で、加熱チャンバ６０の周りに巻回される。取り付け領域５１の長さは加熱領域２２の長さ（及び加熱チャンバ６０の外周）とほぼ同じであるので、取り付け部分５１は、周囲に巻き付いて加熱領域２２を１回覆い、その結果、ヒーター要素は、図５Ｅ及び図６に示す取り付けられたヒーターアセンブリ１０における２層の熱収縮フィルムによって絶縁される。取り付け領域５１は、加熱要素２０の２つ以上の追加の覆いを提供するような大きさとされることがある。例えば、取り付け領域５１は、加熱チャンバ６０の外周の整数倍に対応する距離だけ加熱要素を越えて延在することがある。
【0065】
図２Ａから分かるように、一旦組み立てられると、温度センサ接続部７２及びヒーター脚２３は、ＰＣＢへの接続を容易にするために、この迅速なステップ後に位置合わせされるように配置される。次いで、取り付けられたヒーターアセンブリ１０は、図２Ａに示すように、加熱チャンバ６０に対して熱収縮５０を緊密に収縮させるように加熱される。例えば、アセンブリ１０をオーブン内で約２１０℃で１０分間加熱してフィルムを収縮させることができるが、時間及び温度は、他の種類の熱収縮部に適合させることができる。このプロセスにより、小型のオーブン内で多数のユニットを同時に熱処理することが可能となる。これは、加熱チャンバに薄膜ヒーターを封着することと、熱収縮にバッキングフィルムを接着することとの両方を同時に行うことができる、唯一の加熱ステップである。
【0066】
最後に、必須ではないが、加熱アセンブリを完成させるために、電気絶縁フィルムの最終封止層が加熱要素の外側の周りに追加されることがある。この最終絶縁層は、例えば、２５マイクロメートルのポリイミド及び３７マイクロメートルのシリコン接着剤を有する１インチのポリイミドテープなどの接着性ポリイミドの更なる層であり得る。電気絶縁フィルムのこの外層は、更なる絶縁層を提供し、薄膜ヒーターアセンブリ１００の加熱チャンバ６０への取り付けを更に確実にする。
【0067】
バッキングフィルム３０、熱収縮５０、及び最終絶縁層の厚さ及び／又は材料は、例えば、低熱伝導率層を加熱要素の外側に設け（すなわち、この例では、熱収縮５０及び絶縁層用に）、高熱伝導率層をバッキングフィルムとして設けて、加熱チャンバへの熱伝達を高めるように選択されることがある。
【0068】
一旦電気絶縁フィルムの外側絶縁層が貼り付けられると、アセンブリ１０は、再び加熱されることがある。この第２の加熱ステップにより、他の層のみならず、電気絶縁フィルムの外層の更なるガス放出も可能になる。例えば、第２の加熱段階では、加熱温度は、装置の動作温度により近い、熱収縮段階よりも高い温度に引き上げられることがある。これにより、例えば、より低温での熱収縮ステップ中には起こらなかったであろう、接着剤層の更なるガス放出が可能となる。装置の最初の使用時に加熱する前に、熱収縮を動作温度により近い温度にさらすことも有益である。
【0069】
一旦組み立てられると、グラファイト層４０は、加熱要素の加熱領域２２と位置合わせされるように配置され、且つ、加熱要素２０と加熱チャンバ６０との間か、加熱要素２０がグラファイト層４０と加熱チャンバ６０との間に配置されるように加熱要素２０の周りに、又はその両方で、配置される。グラファイトの熱伝導率のおかげで、グラファイト層は加熱要素２０によって生成された熱を平面方向に迅速に拡散させて、グラファイト層４０によって覆われる領域全体に渡って均一な加熱温度をもたらし、それによってホットスポットを減らし、局所過熱に起因するフィルム層の損傷の危険性を低減し、加熱チャンバ６０に収容された消耗品へのより均一な熱伝達をもたらす。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】