JP2020500558A - ヴェポライザカートリッジシステム - Google Patents

Abstract

フレーバー付き液体を気化させるためのヴェポライザ１０が開示される。ヴェポライザはマウスピース１２と、タンク１４と、アトマイザ１６とを備える。アトマイザは、発熱体６４に隣接する吸収パッド６０および多孔質棒６２を含む。液体はタンクから吸収パッド上へ、さらには多孔質棒の孔内へと流れる。発熱体は多孔質棒を加熱して液体を気化させ、次いでこの液体はマウスピースを介して吐出される。【選択図】図１

Description

本開示は概してヴェポライザに関し、これは電子タバコとも呼ばれ得る。

[関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年１２月２日に出願された米国仮特許出願番号第６２／４２９，４７６号、および２０１７年３月１日に出願された米国仮特許出願番号第６２／４６５，３８１号の利益を主張し、これらそれぞれの開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。

ヴェポライザは近年、無煙吸入プロセスを通じてニコチンおよび他のプロダクトを供給するための新たな商品として浮上してきた。電子タバコを含むヴェポライザに関しては多くの実施形態が存在する。ほとんどの実施形態は電源（通常は電池）と霧化装置とから成る。再使用可能な電子タバコでは、これら２つの要素は電池とカトマイザとに分かれ、より高価な電池および関連回路（マイクロコントローラー、スイッチ、表示ＬＥＤなど）を維持しつつ、ニコチン含有液体用カトマイザの処分および交換を可能にしている。使い捨て電子タバコでは、これら２つの要素は一体化されて、電池電力またはニコチン含有のＥ−リキッドのいずれかの消耗後に処分される１つのユニット内に、その機能が統合されている。

電子タバコで蒸気を発生させるために使用されるＥ−リキッドは一般に、プロピレングリコール（ＰＧ）および／またはベジタブルグリセリン（ＶＧ）および／またはポリエチレングリコール４００（ＰＥＧ４００）のうちの１または複数の溶液であり、これらは濃縮香料及び必要に応じて可変割合のニコチン濃縮液と混合される。この液体は「Ｅ−リキッド」と呼ばれることがあり、ボトル入り、または使い捨てのカートリッジもしくはカトマイザ入りで販売されていることが多い。かかるＥ−リキッドにおいては、レギュラータバコ、メンソール、バニラ、コーヒー、コーラ、および種々のフルーツの味に似たフレーバーを含む、様々なフレーバーが販売されている。様々なニコチン濃度のものも入手可能であり、またニコチンを含まないＥ−リキッドも普及している。

液体を気化させるためのヴェポライザを開示する。

一態様では、ヴェポライザは環状タンクと、マウスピースと、アトマイザとを備える。この環状タンクは外壁と、内壁と、外壁の内面と内壁の外面とによって画定される環状空間と、内壁の内面によって画定される通路とを有する。マウスピースは、環状タンクの上端部に連結されており、通路と流体連通する開口部を有する。アトマイザは、環状タンクの下端部に連結されており、環状空間と流体連通する吸収パッドと、吸収パッドと接触しかつ通路と流体連通する多孔質セラミック芯と、多孔質セラミック芯と接触する発熱体とを有する。

別の態様では、ヴェポライザはタンクと再使用可能なアトマイザとを備える。このタンクは、プロダクトを収容するための内部チャンバと、タンクを通って蒸気を搬送するための通路と、蒸気を吐出するためのマウスピースとを有する。再使用可能なアトマイザは、プロダクトを受容するための受け部と、プロダクトから蒸気を生成するように構成された発熱体と、再使用可能なアトマイザからの蒸気を案内するための吐出口とを有する。受け部を内部チャンバの出口と位置合わせし、また出口を受け部の入口と位置合わせしている形態において、タンクと再使用可能なアトマイザとが解放可能に相互に連結されている。

別の態様では、ヴェポライザ用電源装置は、本体と、本体内に配置される電池と、本体内に配置されるプリント回路基板と、本体の外面に配置されるインターフェースとを備える。このインターフェースは、ばね付きピンを介してプリント回路基板と電気通信している。

ヴェポライザの一実施形態の分解図である。 図１のヴェポライザの断面図である。 液体タンクの一実施形態の断面図である。 マウスピースおよびアトマイザの一実施形態の側面図である。 図４の一実施形態の断面図である。 図４のアトマイザに関する一実施形態の分解斜視図である。 ヴェポライザの一実施形態の断面図である。 図７の一実施形態の断面図である。 ヴェポライザの一実施形態の側面図である。 ヴェポライザの一実施形態の上面図である。 ヴェポライザの断面の斜視図である。 カバーを取り外した状態のヴェポライザの上面図である。

以下の詳細な説明および添付の図面において、当業者に対してこれらの実施形態に関する製造および使用を可能にすることを目的として、本開示のいくつかの実施形態を説明かつ例示する。このため、これらの実施形態の詳細な説明および例示は、その本質において単に例示的なものであり、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。また、図面は必ずしも縮尺通りではなく、場合によっては詳細を省略している可能性があり、これらは、製造および組立ての詳細など、当該実施形態を理解するために必ずしも必要ではないことを理解すべきである。添付の図面において、同一の番号は同一の構成要素を表している。

図１はヴェポライザ１０の一実施形態を示した分解図であり、図２は図１の一実施形態を示した断面図である。ヴェポライザ１０はマウスピースアセンブリ１２と、環状タンク１４と、アトマイザアセンブリ１６と、ベース１７とを備える（図１および図２）。使用中、Ｅ−リキッド１３は、環状タンク１４内に貯蔵され、Ｅ−リキッド１３は、アトマイザアセンブリ１６内で気化される。Ｅ−リキッド１３を気化させることによって生じる蒸気１５は、環状タンク１４を通過し、マウスピースアセンブリ１２を介して吐出される。

図３は、明確さを期すために独立して図示する、環状タンク１４を示した断面図である。環状タンク１４は、外壁１８と内壁２０とを有する。外壁１８の内面２２と内壁２０の外面２４とは、環状タンク１４内の環状空間２６を部分的に画定している。内壁２０の内面２８は、環状タンク１４の下端部３２から環状タンク１４の上端部３４へと至る通路３０を部分的に画定している。ウェブ３６によって内壁２０を外壁１８に接続している。ウェブ３６の上面３８は、環状空間２６の下方境界を画定している。いくつかの実施形態では、環状タンク１４の形状は円筒形であってもよく、また内壁２０および外壁１８はそれぞれ、円筒環状部であってもよい。

内壁２０は、外壁１８の縦方向高さ４２よりも低い縦方向高さ４０を有する。環状タンク１４の上端部３４において、内壁２０は肩部４４を有し、外壁１８は同様の肩部４６を有する。下端部３２において、内壁２０は、ウェブ３６を越えて延在しているが、その距離が環状タンク１４の下端部３２までの距離よりも短い延長部４８を有する。外壁１８の内面２２とウェブ３８の下面５０とは、環状タンク１４の下端部３２の凹部５２を画定している。凹部５２は、いくつかの構成要素を環状タンク１４に固定するために、外壁１８の内面２２にねじ接続を有していてもよい。

ウェブ３６は、環状空間２６を凹部５２に接続している少なくとも１つの通路３７を有し、Ｅ−リキッド１３の流れがウェブ３６を通過することを可能にしている。少なくとも１つの通路３７の断面積によってＥ−リキッド１３の流量を制御してもよく、断面積が大きくなれば、Ｅ−リキッド１３の流量を増加させることができる。

図４は、マウスピースアセンブリ１２およびアトマイザアセンブリ１６を示した詳細図である。図５は、マウスピースアセンブリ１２およびアトマイザアセンブリ１６を示した断面図である。使用中、環状タンク１４の上端部３４内にマウスピースアセンブリ１２が固定され、環状タンク１４の下端部３２内にアトマイザアセンブリ１６が固定される。

マウスピースアセンブリ１２は、マウスピース部分５４とシール部分５６とを有する。２つの部分５４、５６を互いに永久的に接合してもよく、あるいはこれらを分離可能な構成要素としてもよい。マウスピースアセンブリ１２は、環状タンク１４に螺入するための雄ねじ部を有してもよい。いくつかの実施形態では、圧入または接着剤によって環状タンク１４内にマウスピースアセンブリ１２を固定してもよい。マウスピース部分５４は、シール部分５６の下端部を環状タンク１４における内壁２０の肩部４４および外壁１８の肩部４６に押し込むことによって、シール部分５６を環状タンク１４内に保持してもよい。

マウスピース部分５４は、気化した液体の蒸気圧を高めるファンネル状の開口部５５を含む。加えて、マウスピース部分５４は、収集パッドを収容するような大きさの溝リング５７を含む。収集パッドは、溝リング５７に配置され、凝縮した蒸気を収集する吸収体である。凝縮した蒸気はマウスピース部分５４のファンネル状の開口部５５を通って流れるというよりもむしろ、収集パッド内に保持され、マウスピース１２を介したＥ−リキッド１３の漏出を低減している。

図６は、アトマイザアセンブリ１６を示した分解斜視図である。アトマイザアセンブリ１６は、環状空間２６の少なくとも１つの通路３７を介して環状タンク１４からＥ−リキッド１３を受け入れ、Ｅ−リキッド１３から蒸気１５を発生させ、蒸気１５を環状タンク１４の通路３０に案内し、ここから蒸気１５はマウスピースアセンブリ１２を通ってヴェポライザ１０を出る。

アトマイザアセンブリ１６は、固定セット５８と、吸収パッド６０と、多孔質棒６２と、加熱コイル６４と、支持構造体６８とを含む。アトマイザアセンブリ１６は、環状タンク１４の下端部３２内に配置され、環状タンク１４に直接固定されてもよく、またはいくつかの実施形態では、ベース１７によって定位置に保持されてもよい。

固定セット５８は、Ｅ−リキッド１３をリブ５０の通路３７（図３）から吸収パッド６０上へと案内している。Ｅ−リキッド１３は、固定セット５８のベース７０における切欠部７２を経由することにより、固定セット５８のベース７０を通過して流れる。固定セット５８の突起部７４は、内壁２０の外面２４と嵌合する内面７６を有し、固定セット５８の通路７８を環状タンク１４の通路３０に対して封着している。

吸収パッド６０は、固定セット５８の下に位置しており、Ｅ−リキッド１３が切欠部７２を経由して固定セット５８を通過するときにＥ−リキッド１３を受け入れている。吸収パッド６０は、Ｅ−リキッド１３を吸収し、次いでＥ−リキッド１３を吸収パッド６０全体に分散させる。いくつかの実施形態では、吸収パッド６０は綿パッドであってもよい。吸収パッド６０は、固定セット５８の通路７８と位置合わせされる中央通路８０を有し（図５）、これによって蒸気１５が吸収パッド６０を通過することができる。

多孔質棒６２は、吸収パッド６０の下に位置しており、吸収パッド６０と接触している。多孔質棒６２の孔は、吸収パッド６０からＥ−リキッド１３を逃がす。多孔質棒６２は開孔構造を有していてもよく、これによってＥ−リキッド１３が孔を通って移動することができるようにしている。いくつかの実施形態では、多孔質棒６２は微孔質セラミックであってもよい。いくつかの実施形態では、これらの孔の直径は、０．１マイクロメートルと１２０マイクロメートルとの間であってもよい。これらの孔の大きさを、Ｅ−リキッド１３の粘度および表面張力に基づいて選択してもよい。Ｅ−リキッドが濃厚である場合は、孔径がより大きい多孔質棒を使用するのに対し、Ｅ−リキッドが希薄である場合は、孔の大きさがより小さい多孔質棒を使用することができる。

多孔質棒６２は、ヴェポライザ１０の長さ（たとえば主軸）に対して垂直となるように、横方向に位置している。発熱体６４は多孔質棒６２に巻き付いている。発熱体６４は、多孔質棒６２をＥ−リキッド１３の沸点よりも高い温度まで加熱する。Ｅ−リキッド１３は多孔質棒６２の孔内に含有されるので、その表面積はＥ−リキッド１３の集まりに対してより大きくなり、そのために急速に熱くなり、かつ気化することが可能になる。Ｅ−リキッド１３は気化するにつれて膨張し、通路３０を通ってマウスピース１２へと流れる。

支持構造体６８は、多孔質棒６２を支持している。支持構造体６８をシリコン製にすることにより、この支持構造体６８が高耐熱となり、電気および熱の両方に対して遮断性を有するようにしてもよい。支持構造体６８を環状タンク１４の下端部３２内に嵌合するような大きさにし、この支持構造体６８が固定セット５８を内壁２０の下端部に対して押圧し、上述した構成要素を定位置に保持している。さらに、支持構造体６８は、第２の収集パッドを受け入れるような大きさの溝リング５９を含んでもよい。第２の収集パッドは、溝リング５９（図５）内に配置され、凝縮した蒸気を収集する吸収部材である。

図１に戻って、ベース８０が環状タンク１４の下端部３２に連結されて、支持構造体６８を定位置に固定している。いくつかの実施形態では、支持構造体６８をベース８０に固定しており、次いでベース８０を環状タンク１４に固定して、構成要素を定位置に保持している。いくつかの実施形態では、ねじ接続または圧入によって、ベース８０は、環状タンク１４の下端部３２に連結されている。

発熱体６４への電気的接続を容易にするために、ピン８２をベース８０に挿入し、かつ絶縁ブッシング８４でこれを固定してもよい。ピン８２を発熱体６４の第１のリード線と電気的に接続していてもよく、またブッシング８４によってベース８０からこれを絶縁していてもよい。発熱体６４の第２のリード線をベース８０と電気的に接続することにより、ベース８０とピン８２との間の電圧によって電流が発熱体６４を通って流れ、これが熱くなるようにしてもよい。ピン８２は、ヴェポライザ１０に吸気口を提供する通路８６を有してもよい。

ヴェポライザ１０の動作を図２に関連してここで説明する。動作中、Ｅ−リキッド１３は環状タンク１４の環状空間２６内に貯蔵される。環状空間２６は、ウェブ３６を通る少なくとも１つの通路３７を除いて密閉されている。Ｅ−リキッド１３はウェブ３６を通過し、かつ固定セット５８を越えて、吸収パッド６０を少なくとも部分的に飽和させる。吸収パッド６０はＥ−リキッド１３を多孔質棒６２上へと搬送し、そこでＥ−リキッド１３が吸収される。発熱体６４を作動させると、Ｅ−リキッド１３が気化して蒸気１５を形成し、これが通路３０に進入する。Ｅ−リキッド１３が気化すると、吸収パッド６０からＥ−リキッド１３が別途補充され、次いで、吸収パッド６０には環状空間２６内のＥ−リキッド１３が補充される。Ｅ−リキッド１３が環状空間２６を出ると負圧差が生じ、これによって環状空間２６と吸収パッド６０との間の流れが減少する。このことは、吸収パッド６０を溢出させる可能性を低減する一助となる。このプロセスは通常、気化されるＥ−リキッド１３がなくなるまで続く。

図７は、電子タバコ１００の一実施形態を示した概略図である。電子タバコ１００は、マウスピース１０４、タンク１０６、およびアトマイザ１０８を収容するカートリッジ１０２と、電池１１２を収容する電源装置１１０とを備える。図８は、電池１１２およびプリント回路基板１１４を示す、電源装置の断面図である。いくつかの実施形態では、カートリッジ１０２は前述のようにヴェポライザ１０であってもよい。タンク１０６は、アトマイザ１０８によって蒸気へと変換されるＥ−リキッド剤を含む。蒸気は、アトマイザ１０８をマウスピース１０４に接続している空気流路を介してカートリッジ１０２から出る。

カートリッジ１０２の下端部は、電源装置１１０に選択的に連結するための解放可能なコネクタを有する。いくつかの実施形態では、この解放可能なコネクタは磁石１１６であってもよい。カートリッジ１０２は磁石１１６に加えて、アトマイザ内の発熱体を制御する、すなわち発熱体への電気的接触をもたらし得る回路を有する回路基板１１８を含む。回路基板１１８は、隣接する回路基板１２０への接続のためにカートリッジ１０２の下端部を越えて延在する、ポゴピンなどの圧縮性導電ピンを有してもよい。

電源装置１１０の上端部は、カートリッジ１０２の解放可能なコネクタと相補的である解放可能なコネクタを含む。いくつかの実施形態では、解放可能なコネクタは磁石１２２であってもよい。カートリッジ１０２のコネクタと電源装置１１０のコネクタとは協働して、カートリッジ１０２を電源装置１１０に固定している。隣接する回路基板１２０は、電池１１２との電気的接続をもたらす電気接点を含んでもよい。たとえば、回路基板１２０は、電池１１２と相互作用する導電性リード線を含む導電性パッドを有してもよい。カートリッジ１０２と電源装置１１０とが互いに対して固定されるとき、カートリッジ１０２の圧縮性導電ピンがこの導電性パッドと接触するように押圧され、これによって電源装置１１０をカートリッジ１０２に電気的に連結してもよい。いくつかの実施形態では、電源装置１１０は圧縮性導電ピンを有してもよく、カートリッジ１０２は導電性パッドを有してもよい。導電性ばねなどの他のタイプのコネクタも使用可能であり、これらを本開示の範囲内とする。

電源装置１１０は、操作者と対話するためのインターフェースを含む回路基板１２４を別途有する。このインターフェースは、出力用の発光ダイオードインジケータ、および操作者による入力を受け取るためのボタンなどの構成要素を含んでもよい。電源装置１１０の本体１２６は、入出力装置のそれぞれに対応する切欠部１２７を有してもよい。図７は、電源投入およびプロダクトの選択などを行う機能を提供する静電容量式タッチボタン１２８と、電池の充電状態を伝達するために電源装置１１０の下端部付近に配置されるＬＥＤインジケータ１３０とを含む一実施形態を示した図である。

電源装置１１０は、電池１１２を充電するための電力を受け入れる入力部を含んでもよい。たとえば、電源装置１１２は、電力を受け入れるための標準の入力部としてユニバーサル・シリアル・バス・ポートを有してもよい。いくつかの実施形態では、電源装置１１０内に誘導充電パッドを配置してもよい。図７の実施形態では、誘導充電パッド１３２が、電源装置１１０の下端部に位置している。

図９は、再使用可能なアトマイザ３０２を備えるヴェポライザ３００の一実施形態の側面図である。ヴェポライザは再使用可能なアトマイザ３０２と、使い捨て部分３０３とを備える。使い捨て部分はマウスピース３０６と、タンク３０４とを含む。再使用可能なアトマイザ３０２は、電池などの電源に接続するためのインターフェースを有してもよい。使い捨て部分３０３は、再使用可能なアトマイザ３０２から選択的に着脱可能である。Ｅ−リキッドまたは他のプロダクトでタンク３０４を予め充填し、その後密閉してもよい。このシールを使用者が手動で取り外してもよいし、あるいは再使用可能なアトマイザ３０２に対して使い捨て部分３０３を装着することによって、シールを取り外してもよい。たとえば、再使用可能なアトマイザ３０２は、組立時にタンク３０４のホイルシールに穿孔することができる。

図１０は、再使用可能なアトマイザ３０２に装着するための位置に配置された使い捨て部分３０３を備える、ヴェポライザ３００の上面図である。使い捨て部分３０３の下端部３０６を再使用可能なアトマイザの上端部３０８に隣接して配置し、２つの構成要素を互いから回転方向にオフセットさせている。図１０の実施形態では、これらの構成要素を９０度だけオフセットしているが、他のオフセットも可能である。再使用可能なアトマイザ３０２に対して使い捨て部分相対３０３を回転運動させることにより、２つの構成要素を互いに対して固定している。たとえば、これら２つの構成要素に相補的なねじ山を設けたり、あるいはロックタブを設けたりすることができる。当業者であれば、他のロック機構の設置も可能であり、ロックタブやねじ山が想定可能な例としてのみ示されていることを認識するであろう。

図１１は、ヴェポライザ用電源装置４００の一実施形態の断面図である。図１２は、図１１の電源装置４００を示しているが、ここでは外側本体が取り外されて回路基板４０２が露出した状態となっている。静電容量式タッチスクリーンディスプレイ４０４の背面が電源装置４００の隣に示されている。静電容量式タッチスクリーンディスプレイ４０４が、ばね付きピン４０６を使用することにより回路基板４０２に接続している。ばね付きピン４０６は、図７の切欠部１２７など、電源装置の外側本体の切欠部を通って延在している。静電容量式タッチスクリーンディスプレイ４０４が電源装置４００に装着されると、ばね付きピン４０６は静電容量式タッチスクリーンディスプレイ４０４上にあるそれぞれの導電性パッド４０８と接触する。ばね付きピン４０６と導電性パッド４０８とは共に、静電容量式タッチスクリーンディスプレイ４０４と回路基板４０２との間で電力を伝達し合うための電気的接続を形成している。

上記の説明は例示的なものであり、これの限定を意図するものではない。当業者には、本明細書に記載しているもの以外にも、本発明の様々な改変が上記の説明から明らかであろう。かかる改変もまた、本明細書に記載の概念の範囲内に入ることを意図している。本明細書において引用または記載している各特許、特許出願および刊行物の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする。

本開示と一致する想定可能な実施形態に関する上記の説明は、かかるすべての実施形態または記載している実施形態のすべての変形形態の包括的なリストを表すものではない。いくつかの実施形態に関する説明を、他の実施形態を排除することを意図するものとして解釈すべきではない。たとえば、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱しない均等物および代替物を使用して、他の多くのやり方で本発明を実施する方法について理解するであろう。さらに、前述の説明で特にそれとは反対の指示のない限り、これらの実施形態に記載している構成要素のいずれも本発明にとって必須ではない。したがって、本明細書に開示している実施形態は例示的なものと見なされることを意図しており、本発明の真の範囲および趣旨は特許請求の範囲によって示されるものとする。

本明細書に例示的に開示している発明は、本明細書に具体的に開示していない要素を用意していなくても、適切に実施することができる。また、本明細書に例示的に開示している発明は、本明細書に具体的に開示しておらず、かつ特許請求している発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない要素を用意していなくても、適切に実施することができる。

Claims (9)

1. 外壁、内壁、前記外壁の内面と前記内壁の外面とによって画定される環状空間、および前記内壁の内面によって画定される通路を有する、環状タンクと、
   前記環状タンクの上端部に連結されており、前記通路と流体連通する開口部を有する、マウスピースと、
   前記環状タンクの下端部に連結されており、前記環状空間と流体連通する吸収パッド、前記吸収パッドと接触しかつ前記通路と流体連通する多孔質芯、および前記多孔質芯と接触する発熱体を有する、アトマイザアセンブリと
   を備えるヴェポライザ。
2. 前記環状タンクは、前記内壁を前記外壁に接続しているウェブをさらに含む、
   請求項１に記載のヴェポライザ。
3. 前記ウェブは、下面と、前記環状空間を前記アトマイザアセンブリに流体接続している少なくとも１つの流体通路とを有する、
   請求項２に記載のヴェポライザ。
4. ファンネル状の開口部をさらに備える、
   請求項１に記載のヴェポライザ。
5. 凝縮した蒸気を収集するための溝リングをさらに備える、
   請求項１に記載のヴェポライザ。
6. 前記多孔質芯は多孔質棒を含み、
   前記アトマイザアセンブリは、前記ヴェポライザの縦方向軸に対して垂直となるように配置される多孔質棒支持構造体をさらに含む、
   請求項１に記載のヴェポライザ。
7. 前記多孔質棒は前記発熱体に近接または接触している、
   請求項６に記載のヴェポライザ。
8. 溝リングと、前記溝リング内に配置されて凝縮した蒸気を収集するための吸収性収集パッドとをさらに備える、
   請求項１に記載のヴェポライザ。
9. 電源装置をさらに備え、
   前記電源装置は、外側本体と導電性パッドを有する回路基板とを含み、
   前記ヴェポライザは、前記回路基板付近に静電容量式タッチスクリーンディスプレイを備え、
   前記回路基板は、前記導電性パッドと接触しているばね付きピンを使用することにより前記ディスプレイに接続されており、
   前記ディスプレイは、前記電源装置と電気的に接続している、
   請求項１に記載のヴェポライザ。

Images