JP2022523091A - 可聴接続を有する電子タバコ - Google Patents

Abstract

吸入器本体と、取り外し可能なカートリッジとを含む電子タバコであって、吸入器本体は、電源ユニットとカートリッジ台座とを含み、カートリッジ台座は、キャビティを含み、キャビティは、キャビティ内の保持位置にカートリッジを収容するように構成され、保持位置において、カートリッジ及びカートリッジ台座の対向する面は、接触し、及びカートリッジは、電源ユニットに電気的に接続され、電子タバコは、磁力を提供して、取り外し可能なカートリッジを保持位置に引き込むように構成された磁石を更に含み、カートリッジ、カートリッジ台座及び磁力は、カートリッジがキャビティ内で解放されると、カートリッジが保持位置に収容されるにつれて、磁石の力の下でカートリッジが加速され、それにより、対向する面間の接触時に可聴信号が生成されるように構成される、電子タバコ。電子タバコは、カートリッジが機械的且つ電気的にデバイスに接続されているという確実な可聴指示をユーザに提供する。

Description

本発明は、電子タバコに関し、特に交換可能カートリッジを収容することが可能な電子タバコに関する。

電子タバコは、従来のタバコの代替品である。燃焼煙を生成する代わりに、電子タバコは、液体を気化させ、それをユーザが吸入することができる。液体は、通常、蒸気を生成するグリセリン又はプロピレングリコールなどのエアロゾル形成物質を含む。液体中の他の一般的な物質としては、ニコチン及び様々な香料がある。

電子タバコは、手持ち式の吸入器システムであり、マウスピース部位、液体貯蔵部及び電源ユニットを含む。気化は、加熱コイルの形態の加熱要素と、液体貯蔵部から加熱要素に流体を移送するように構成された流体移送要素、例えばウィックとを典型的に含む気化器又はヒーターユニットによって実現される。気化は、液体が蒸気に変わるまでヒーターが液体移送要素内の液体を加熱したときに発生する。次いで、蒸気は、マウスピースにおける空気出口を介して吸入され得る。

電子タバコは、デバイスの電源部位にカートリッジ台座を含み、このカートリッジ台座は、カートリッジの形態の使い捨て消耗品を収容するように構成される。液体貯蔵部及び気化器を含むカートリッジは、多くの場合、「カートマイザ」と呼ばれる。この場合、カートマイザの気化器は、カートリッジ台座に収容されると電源ユニットに接続され、それによりカートマイザのヒーターに電気が供給され、液体が加熱され、蒸気が生成され得る。多くの場合、カートリッジが落下してデバイスから分離されることがないように、カートリッジをカートリッジ台座に保持するための何らかの形態の機械的メカニズムが使用される。

そのような従来技術のデバイスには、必要な機械的及び電気的接続がなされて、デバイスが使用できる状態になったときがユーザにとって常に明確であるとは限らないという問題が存在する。更に、機械的接続及び電気的接続の一方が形成されたとしても、他方が確立されたかどうかが明らかではない。これにより、使用中にカートリッジがデバイスから脱落するか、又はユーザが接続を確立しようとして、カートリッジに過度の圧力を加えてデバイスの構成要素に損傷を与える可能性がある。

本発明の目的は、上述した従来技術のデバイスのいくつかの問題の解決を進展させる電子タバコを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、吸入器本体と、取り外し可能なカートリッジとを含む電子タバコであって、吸入器本体は、電源ユニットとカートリッジ台座とを含み、カートリッジ台座は、キャビティを含み、キャビティは、キャビティ内の保持位置にカートリッジを収容するように構成され、保持位置において、カートリッジ及びカートリッジ台座の対向する面は、接触し、及びカートリッジは、電源ユニットに電気的に接続され、電子タバコは、磁力を提供して、取り外し可能なカートリッジを保持位置に引き込むように構成された磁石を更に含み、カートリッジ、カートリッジ台座及び磁力は、カートリッジがキャビティ内で解放されると、カートリッジが保持位置に収容されるにつれて、磁石の力の下でカートリッジが加速され、それにより、対向する面間の接触時に可聴信号が生成されるように構成される、電子タバコが提供される。

このように、可聴信号は、カートリッジが機械的及び電気的に吸入器本体に接続され、デバイスが使用できる状態にあるというフィードバックをユーザに提供する。収容位置では、（可聴信号を生成する）対向する面が接触し、カートリッジが電源ユニットに接続されるため、可聴信号は、カートリッジの電気的接続に関連付けられ、それにより、可聴信号は、デバイスが使用できる状態であるという確実な指標を提供できる。

「可聴信号」という用語は、カートリッジを接続したユーザに聞こえる、対向する面間の接触によって生成される音を指すために使用される。好ましくは、可聴信号は、少なくとも３０ｄＢ（対数的に平均化されたａ特性加重音圧レベル）、より好ましくは少なくとも４０ｄＢのピーク強度を含み、その結果、可聴信号は、極めて大きい背景雑音の存在下でユーザに聞こえ得る。好ましくは、可聴信号は、接続の時点をより正確に示すように、継続時間が短い鋭い音である。好ましくは、可聴信号は、０．５秒未満、より好ましくは０．３秒以下、最も好ましくは０．２秒未満の継続時間を有し、継続時間が短いほど、機械的及び電気的接続の時点のより確実な指標を提供する。好ましくは、可聴信号は、２．５ｋＨｚ～８ｋＨｚに強度ピークを有する周波数応答を有する。すなわち、好ましくは、以下の１／３オクターブ周波数帯域、すなわち２．５ｋＨｚ、３．１５ｋＨｚ、４ｋＨｚ、５ｋＨｚ、６．３ｋＨｚ又は８ｋＨｚの１つにピーク強度が存在する。これにより、極めて大きい環境背景雑音に対しても、可聴信号は、ユーザにとって容易に識別可能であることが確実になる。好ましくは、１／３オクターブ応答の全体的なピーク強度は、この周波数範囲内に含まれる。他の例では、可聴信号は、より低い周波数範囲内、例えば１００～１６０Ｈｚに追加の強度ピークを有し得る。

対向する接触面は、例えば、キャビティの開口部を取り囲むリムの表面及びカートリッジの対向する表面又はキャビティの内側ベース面及びカートリッジの対向するベース面によって提供され得る。

本発明は、電子タバコ及び液体エアロゾル生成材料のカートリッジの例を使用して説明されるが、本明細書に提示され、添付の特許請求の範囲にて規定される本発明の概念は、特定のタイプのエアロゾル生成デバイス及び蒸気が形成される機構とは別個のものであることが明らかである。したがって、上記及び以下の本開示で規定される概念は、取り外し可能なカートリッジ又はカプセルを含む任意の形態のエアロゾル生成デバイスでも実現できる。例えば、電子タバコ又は加熱非燃焼式デバイスにおいて、そのカートリッジが任意の形態のエアロゾル生成材料を含むとき、例えばカートリッジがタバコ材料又は誘導加熱カプセルを含むとき、その電子タバコ又は加熱非燃焼式デバイスは、それらが、添付の特許請求の範囲で規定される特徴を含む場合、同様に使用できる。

好ましくは、カートリッジ、カートリッジ台座及び磁力は、デバイスの向きに関係なく、特にデバイスが垂直に向いている場合又は水平に向いている場合、生成される可聴信号が実質的に一定となるように構成される。

可聴信号が生成されるプロセスは、以下の通りである。カートリッジがキャビティ内に配置され、解放されると、磁石が磁力を提供し、磁力がカートリッジをキャビティ内に引き込む。カートリッジは、磁力の作用下で加速されて、保持位置に向かって移動するにつれて速度が増加する。カートリッジが保持位置に到達すると、対向する面が接触して、カートリッジの更なる移動を止める。衝突時のカートリッジの運動エネルギー（１／２）ｍｖ^２の一部が音響エネルギーに変換されて可聴信号を生成する。この比率は、主に対向する面の表面硬度に依存する。したがって、カートリッジと、カートリッジ台座と、磁気接続により提供される磁力とを適切に構成することにより、必要な可聴信号を生成することができる。磁力の値、カートリッジ台座の寸法、カートリッジの質量及びカートリッジとカートリッジ台座との対向する面の材料は、可聴信号を提供するための実験を通して選択され得る。後述するように、有利には、可聴信号を増強し、デバイスの向きに関係なく安定していることを保証し得る、これらのパラメータの例示的な範囲が以下に説明される。

電子タバコは、定められた磁力をカートリッジと吸入器本体との間に提供する磁気接続を提供するように構成された１つ以上の磁石を含み得る。カートリッジ、カートリッジ台座又はカートリッジ及びカートリッジ台座の両方に１つ以上の磁石を設け得る。

好ましくは、カートリッジ台座は、磁石を含み、及びカートリッジは、強磁性材料を含む。強磁性材料は、ステンレス鋼などの鋼鉄であり得る。強磁性材料は、磁石の磁場に対して及び高い表面硬度に対して強く応答し、その結果、衝突時のカートリッジの運動エネルギーは、可聴信号の音響エネルギーに効率的に変換される。好ましくは、強磁性材料は、カートリッジのベース面上の層として設けられ得る。代替として、強磁性要素をエンドプラグとして設けることができ、カートリッジの底部を封止するように構成することができる。

好ましくは、１つ以上の磁石は、５００～１０，０００ガウス、より好ましくは５００～５０００ガウスの総磁束密度を提供する。本発明のいくつかの実施例では、１つ以上の磁石は、３０００ガウス～１５０００ガウス、より好ましくは少なくとも４０００ガウスの総磁束密度を提供する。これらの範囲内の磁束は、強力な磁力を提供して、カートリッジを確実に保持位置に引き込み、十分に加速して、必要な可聴信号を提供する。好ましくは、磁石は、５００～５０００ガウスの総磁束密度を提供する。これにより、クリック音を発生させる磁力の強度と、磁気構成要素のコストとの良好なバランスが提供される。これは、片手でカートリッジを保持位置から容易に解放できることを更に確実にする。この範囲内の磁束は、デバイスの向きに関係なく、可聴信号が実質的に一定になることを更に確実にする。したがって、これらの範囲内の磁束密度を使用することは、カプセルをキャビティ内に引き込み、カプセルを正しく着座させるのに磁石が十分に強力であることを確実にする。このような磁束密度を使用することは、デバイスの使用中及び輸送中、カートリッジが引き続き正しく着座したままであることを更に確実にする一方、ユーザがカートリッジを容易且つ簡便に取り外すことができないほどに磁力が強くないことを確実にする。

上述した範囲内の強度の磁石を提供することは、重力による力よりも磁力がはるかに重要であることを意味する。磁力は、加速度を確保するのに役立ち、したがって、可聴信号の強度は、デバイスの向きに関係なく実質的に一定である。すなわち、可聴信号は、デバイスが垂直方向であるか又は水平方向であるかによらず、実質的に同じ強度を有する。

本発明のいくつかの実施例では、１つ又は磁石は、電磁石であり得、その場合、例えばユーザによる起動に続いて、電磁石に電流が供給されて磁力が印加されて、カートリッジを保持位置に引き込み且つ／又は保持する。

好ましくは、磁石によって印加される磁力及びカートリッジの質量は、磁石の力の下でのカートリッジの加速度が少なくとも１０ｍ／ｓ２、好ましくは少なくとも１２ｍ／ｓ^２であるように構成される。これにより、衝突時にカートリッジが十分な速度に到達して、広範囲の寸法のカートリッジ台座に対して確実に可聴信号が生成される。

好ましくは、満杯時のカートリッジの質量は、１～２０ｇ、好ましくは２～２０ｇ、より好ましくは５～１０ｇである。本発明の特に好ましい例では、カートリッジの質量は、１．５～１０ｇである。これにより、衝突時の運動エネルギーが十分になり、表面硬度及びキャビティの深さなどのデバイスの広範囲の他のパラメータについて、十分な量の音響エネルギーが変換されることが確実になる。後者の範囲は、可聴信号がデバイスの向きに関係なく確実に安定することを促進する。

好ましくは、磁石によって印加される磁力、カートリッジの質量及びカートリッジ台座のキャビティの深さは、カートリッジが、キャビティの開口部から解放されると、対向する面間の接触時に少なくとも０．４ｍ／ｓ、好ましくは少なくとも０．７ｍ／ｓの速度に到達するように構成される。これにより、衝突時の運動エネルギーが十分になり、表面硬度及び質量などのデバイスの広範囲の他のパラメータについて、十分な量の音響エネルギーが変換されることが確実になる。

好ましくは、キャビティの深さは、１０～３０ｍｍ、好ましくは１５～２５ｍｍである。これらの範囲は、カートリッジの十分な可動範囲をもたらして、カートリッジが十分な速度及びそれに応じて十分な運動エネルギーに到達することを確実にする一方、取り扱い及び使用が容易な状態が維持されるように、デバイスの妥当な寸法を確実に維持する。

好ましくは、対向する接触面のそれぞれは、５０を超える、より好ましくは７０を超えるブリネルハーネス値を有する。代替として、好ましくは、対向する接触面のそれぞれは、７５を超える、より好ましくは９５を超えるロックウェル硬さＲスケール値を有する。これらの範囲内の値は、運動エネルギーの十分な割合が、広範囲のパラメータに対して、可聴信号における音響エネルギーに変換されることを確実にする。

好ましくは、磁石は、カートリッジがユーザによってキャビティ内に部分的に挿入される場合にのみ、磁力が、カートリッジを保持位置に引き込むのに十分であるように構成される。これにより、カートリッジがキャビティ開口部内に配置される場合にのみ磁力が作用し、カートリッジが正しく配置されない場合に力が作用することが防止されることが保証される。これにより、カートリッジを着座させるために、ユーザは、カートリッジを解放する前に、最初にカートリッジをキャビティ内に配置しなければならないことが保証され、ユーザは、最初にカートリッジを正しい向きに合わせて、カートリッジの正しい着座を実現する一方、使いやすさが改善されることが保証される。なぜなら、磁力が作用してカートリッジを着座させる前に、ユーザは、最初にカートリッジを配置するのみでよいからである。好ましくは、磁石は、カートリッジがユーザによってキャビティの深さの少なくとも１０％だけ挿入される場合にのみ、カートリッジをキャビティ内に引き込むのに十分な力を印加するように構成される。より好ましくは、磁石は、カートリッジがユーザによってキャビティの深さの少なくとも２５％だけ挿入される場合にのみ、カートリッジをキャビティ内に引き込むのに十分な力を印加するように構成され、デバイスが垂直に保持されない場合、ユーザがカートリッジを解放したときにカートリッジがキャビティから出て落下することを防止する。

好ましくは、カートリッジは、単一の連続した動きで保持位置に引き込まれるため、ユーザが更に力を加える必要がなく、したがってカートリッジの挿入がより簡単になり、接触点及び関連する可聴信号が１つのみであることが保証され、それにより可聴信号を機械的及び電気的接続の時点に確実に関連付けることができる。

好ましくは、キャビティは、内側ベース面を含み、ベース面は、凹部分を有する。このようにして、カートリッジから何らかの液体が漏れた場合又はカートリッジ台座に凝縮物が集まった場合、液体は、優先的に凹部に集まることになり、その結果、可聴信号を生成する対向する面間の接触を液体が制動することはない。好ましくは、凹部分は、キャビティのベース面の中央に位置する。代替として、凹部分は、キャビティのベース面の円周の周囲に設けられ得る。

好ましくは、キャビティのベースは、電気コネクタを含み、電気コネクタは、キャビティの内側ベース面から隆起され、且つカートリッジとの接触時に内側ベース面内に格納可能であるように弾性的に跳ね上げられる。したがって、電気コネクタは、隆起されているため、電気コネクタと、カートリッジの対応する接触部との間の電気的接触が確保できるが、電気コネクタは、格納可能であるため、対向する面間の接触が制動される。

好ましくは、キャビティのベースは、電気コネクタ及び少なくとも２つの磁石を含み、電気コネクタは、好ましくは、ベースの中央部分に配置され、少なくとも２つの磁石は、好ましくは、電気コネクタの両側に配置される。複数の磁石により、カートリッジは、カートリッジ台座に確実に均等に接続される。これにより、磁気吸引力が一点に集中するのではなく、代わりに分散されて、カートリッジのベース面全体がカートリッジ台座に確実に固定される。カートリッジが実質的に矩形のベース面を有する場合、２つの磁石を矩形のベースの末端部のそれぞれに設けることが有利である。これにより、電気接触部の構成が簡略化される。これは、電気接触部を磁石間に配置でき、したがって加熱要素に対して軸の中央に置くことができるからである。

好ましくは、カートリッジ及び／又はカートリッジ台座は、カートリッジが保持位置に引き込まれるとき、カートリッジとカートリッジ台座との間に１つ以上の間隙が存在するように構成される。この間隙により、カートリッジが収容位置に引き込まれるとき、空気がキャビティから逃げることが可能になり、対向する接触面間に閉じ込められた圧力又は空気による接触部の制動が防止される。この間隙は、カートリッジがキャビティに入ることによる空気圧の増加により、空気流センサ（ユーザが吸入したときにヒーターをオンにするために使用）がトリガーされることを更に防止する。

好ましくは、カートリッジは、カートリッジの長手方向軸に沿って延びるリブを含むか、又はカートリッジ台座は、内面に沿って長手方向に沿って延びるリブを含む。この長手方向は、カートリッジの挿入方向である。リブは、カートリッジとカートリッジ台座との間に空気チャネルを提供し、カートリッジが挿入される際、空気は、空気チャネルを通してキャビティから逃げることができる。リブは、摩擦を更に低減させ、その結果、衝突速度が増加する。

好ましくは、カートリッジは、挿入方向に実質的に垂直にカートリッジの周囲に延びる１つ以上の円周リブを含む。垂直リブは、摩擦を低減させ、可聴信号の特性を変化させるために使用できる。好ましくは、カートリッジ台座は、突起を含み、この突起は、カートリッジが保持位置に移動するにつれて円周リブに接触して一連の可聴信号を生成するように構成される。保持位置において最終に接触したときに生成される可聴信号は、カートリッジの移動中にリブによって生成される可聴信号と異なり得るため、接続した時点を確実に決定できる。

好ましくは、カートリッジ台座は、弾性部材を含み、弾性部材は、カートリッジが保持位置に移動する際、カートリッジが弾性部材を変位させ、解放し、したがって追加の可聴信号が生成されるように構成される。

好ましくは、電子タバコは、２ｇ～１０ｇの質量のカートリッジであって、強磁性材料を含むベースを有するカートリッジと、５００～５０００ガウスの総磁束密度を有する１つ以上の磁石と、少なくとも１０ｍｍの挿入深さを有するキャビティと、金属又は硬質プラスチックを含む対向する接触面とを含む。いくつかの実施例では、磁石は、少なくとも４０００ガウスの磁束を有して、カートリッジを着座させる固定力を増加させ得る。

いくつかの実施例では、電子タバコは、２ｇ～２０ｇの質量のカートリッジであって、強磁性材料を含むベースを有するカートリッジと、少なくとも４０００ガウスの磁束を有する磁石と、少なくとも１０ｍｍの挿入深さを有するキャビティと、金属又は硬質プラスチックを含む対向する接触面とを含む。

本発明者らは、これらのパラメータを有するデバイスが、水平と垂直との間の任意の向きのデバイスに対して、実質的に一定の強力で確実な可聴信号を提供すると結論付けた。

本発明の更なる実施形態によれば、カートリッジは、エアロゾル形成物質に浸漬させた粉砕タバコ粉末又は刻みタバコなどのタバコ基材を含み得る。そのようなカートリッジは、気化が生じる温度にタバコを加熱するように構成されたメイン吸入器デバイスで使用できる。タバコカートリッジは、強磁性材料から形成することができ、強磁性材料は、カートリッジ台座の底部に配置された少なくとも１つの磁石によって引き付けられる。液体カートリッジに関連して説明したのと同じように、カートリッジがカートリッジ台座の底部に接触すると可聴音が生成される。これにより、ユーザは、カートリッジがメインデバイスに機械的に接続されていること及び電気的（又は熱的）に接続されていることを判断することが可能になる。

カートリッジ内のタバコは、誘導又は伝導によって加熱できる。代替として、タバコカートリッジの上流に構成された第２の液体カートリッジから、電子タバコを通る蒸気流路に沿って到来する蒸気をカートリッジに注入できる。

本発明による電子タバコを概略的に示す図。 吸入器本体の内部構成要素及びカートリッジを示す、本発明による電子タバコを概略的に示す図。 カートリッジ台座内にカートリッジが部分的に収容された電子タバコを概略的に示す図。 カートリッジが垂直位置で解放された場合及び水平位置で解放された場合の両方の場合に生成された可聴信号の強度を示すグラフ。 吸入器本体のキャビティ内を見る端面図。 本発明で使用される代替的なカートリッジを概略的に示す図。 本発明で使用される代替的なカートリッジを概略的に示す図。 本発明で使用される代替的なカートリッジを概略的に示す図。

図１は、吸入器本体１０と取り外し可能なカートリッジ２０とを含む、本発明による電子タバコ１を概略的に示す。図２の内部ビューに示すように、吸入器本体１０は、電源ユニット１１及びカートリッジ台座１２を含む。取り外し可能なカートリッジ２０を、図１に示すような保持位置に収容するようにカートリッジ台座１２が構成され、カートリッジ２０及びカートリッジ台座の対向する面が接触し、カートリッジ２０が電源ユニット１１に電気的に接続される。

電子タバコ１は、磁力を提供して、取り外し可能なカートリッジ２０を保持位置に引き込むように構成された磁石１３を更に含む。カートリッジ２０及びカートリッジ台座１２の対向する面の表面硬度と、磁石１３によって印加される力とは、図１に示すように、カートリッジ２０が磁石１３によって保持位置内に引き込まれるとき、カートリッジ２０及びカートリッジ台座１２の対向する面間の接触時に可聴信号が生成されるように構成される。

本発明の他の実施例では、磁気接続は、カートリッジ上の磁石と、カートリッジ台座内に位置する磁気材料又は更なる磁石とによって提供され得る。

図１及び図２の実施例では、吸入器本体２０は、一端にカートリッジ台座が設けられた細長い形状を有する。したがって、カートリッジ２０は、デバイスのマウスピースを提供することができ、マウスピースは、近位端に位置し、空気出口２１を有し、それを通してユーザが生成された蒸気を吸入し得る。したがって、カートリッジ２０は、空気入口２１を備える近位端が、ユーザが一端から蒸気を吸入できるように構成された形状を有するように成形される。

図に示す例では、カートリッジ２０は、ウィック２３の周りに巻き付けられた加熱コイル２２の形態のヒーターアセンブリを含むカートマイザを含み、ウィック２３は、リザーバ２４に保持された液体を加熱コイルに移動させて気化させ得るように構成され、生成された蒸気は、出口２１を通して吸入される。カートリッジ台座１２における保持位置にカートリッジ２０が収容されるとき、加熱コイルに電源１１から電気が供給される。特に、カートリッジ台座１２は、電気回路１５を介して電源１１に接続された２つ以上の接触部１４を含み、それにより、カートリッジ２０がカートリッジ台座１２内に収容されるとき、カートリッジ台座１２の接触部１４は、カートリッジ２０上の対応する接触部２５と電気的に接触し、それにより電源１１から加熱コイル２２に電気が流れることが可能になる。

図に示す例では、２つの磁石１３がカートリッジ台座１２の内側ベース面１６に設けられ、強磁性材料２６がカートリッジ２０の対向するベース面２６上に設けられる。強磁性要素は、カートリッジの底面に直接堆積された層として設けられ得る。代替として、強磁性要素をエンドプラグとして設けることができ、カートリッジの底部を封止し、加熱要素への電気配線を収容するように構成できる。このように、磁石１３は、カートリッジの強磁性ベース面２６を引き付けるように構成される。

特に、カートリッジ２０を磁石１３の範囲内に移動させることにより、力が増加して閾値を超えると、カートリッジ２０は、カートリッジ台座１２内に引き込まれて、カートリッジ２０の強磁性ベース面２６がカートリッジ台座のベース面１６に接触する。図１に示すこの保持位置では、カートリッジ台座のベース面１６がカートリッジ台座１２の対向する面２６に接触し、その結果、カートリッジ台座の対応する接触部１４がカートリッジ２０の接触部２５と接触する。好ましくは、カートリッジがカートリッジ台座に着座するとき、少なくとも１つの磁石と強磁性要素とが互いに距離を空けて構成されるように、磁気接続要素１３は、デバイスハウジング内に嵌め込まれ、互いに分離される。

カートリッジ台座１２は、保持位置にあるとき、カートリッジ２０の部分２８を受け入れるように適切に成形されたキャビティとして設けられる。特に、キャビティ１２は、図３に示すように、端部開口部１７を通してカートリッジ２０を受け入れるように、吸入器本体１０の一端に位置する中空の細長い凹部であり得る。カートリッジ台座のキャビティ１２及びカートリッジ２０の形状は、図１に示すように、カートリッジ２０が保持位置で収容されるとき、カートリッジの一部分がキャビティ１２から飛び出てデバイス１のマウスピースを提供するように構成される。磁石１３及び電気接触部１４は、キャビティ１２の内側ベース面１６上に設けられる。すなわち、それらは、図面に示す例示的実施形態では、長手軸及び挿入方向に垂直な挿入方向において遠い側の面上に設けられる。

説明したように、磁石１３は、カートリッジ２０が、図３に示すようにキャビティ１２内に部分的に挿入され、解放されると、カートリッジ２０を保持位置に引き込むのに十分な力を磁石が提供して、キャビティ１２のベース面１６と、カートリッジ２０の対向する面２６との間に確実な接触を生じさせるように、適切な磁力を提供するように構成される。磁石１３は、対向する面間の接触により、鋭いノイズ又は「クリック音」の形態の可聴信号が生成されるような速度にカートリッジ２０を到達させるのに十分にカートリッジ２０を加速させるように、カートリッジ２０の重量に対して十分な磁力を提供するように構成される。このノイズは、対向する面１６、２６が接触する際に生成され、このノイズは、カートリッジ２０が吸入器本体１０に機械的及び電気的に接続されたというフィードバック信号をユーザに提供する。

接触部１４は、カートリッジ台座１２のベース面１６上に設けられるため、これらの面間の接触は、カートリッジが電源１１に電気的に接続されたことの確実な可聴指標をもたらす。そのとき、ユーザは、カートリッジが適切に係合されており、デバイス１が使用できる状態にあることを知る。

本発明者らは、カートリッジと吸入器本体１０との機械的及び電気的接続を示す強い可聴信号を提供するために、磁束、対向する面の表面硬度、満杯時のカートリッジ２０の質量及び対向する面が接触するまでにカートリッジが移動する距離を選択できることを見出した。解決すべき問題は、強度が最も小さい磁石を使用して十分な可聴信号を実現することである。これにより、磁石のコストが削減される。また、カートリッジが磁力によって引き付けられる前にカートリッジをカートリッジ台座内に容易に導入できるため、ユーザにとって使いやすさが向上する。

本発明者らは、２ｇ～２０ｇの質量のカートリッジであって、強磁性材料を含むベースを有するカートリッジと、少なくとも４０００ガウスの総磁束を有する１つ以上の磁石と、１０～３０ｍｍの挿入深さを有するキャビティと、金属又は硬質プラスチックを含む対向する接触面とを備える電子タバコを用いて、デバイスの向きに実質的に依存しない確実な可聴信号を生成できることを見出した。

本発明者らは、この範囲の磁束が、デバイスの向きに関係なく、一定のピーク強度を有する可聴信号を生成させ得ることを驚くべきことに発見した。接続が確立されたことがユーザに明確に伝達されるように、ユーザに安定した可聴接続信号を提供するために、この磁束は、重要である。例えば、デバイスの向きに応じて可聴信号の強度が安定しない場合、カートリッジがカートリッジ台座内で正しく接続されているか否かがユーザに明らかでない。図４は、吸入器本体が、図４のグラフ４０の線４１、４２によって示される垂直位置４１及び水平位置４２に向けられたときの、保持位置に引き込まれるカートリッジによって生成されるノイズの比較を示す。これにより、デバイス１の向きに関係なく、確実で安定したフィードバック信号が生成されて、カートリッジ２０が電源１１に電気的及び機械的に接続されていることがユーザに通知される。

例として以下のパラメータを選択することにより、デバイス１の向きに関係なく、この磁力及びそれに関連する強い可聴信号が提供される。最も広い範囲が、図４に示すような応答を保証し、より好ましくは、より狭い範囲が、構成要素のサイズとコストを最適化しながら、より大きく短い信号を提供する。

実施例１
満杯時のカートリッジの重さ：１～２０ｇ、好ましくは１．５～１０ｇ又は５～１０ｇ。
磁場によって提供される総磁束密度：２５００ガウス超、好ましくは４０００～１００００ガウス。
チャンバの深さＬ：少なくとも５ｍｍ、好ましくは１０～３０ｍｍ。
対向する面の各々の表面硬度：５０を超えるブリネル硬度値（又は７０を超えるロックウェル硬さＲスケール値）。実際には、硬質プラスチック又は金属表面材料により適切な硬度が提供され得る。
衝突時のカートリッジの最小速度：毎秒０．４ｍ、好ましくは少なくとも毎秒０．７ｍ。この範囲の速度は、上述したパラメータを、示した範囲内で選択することにより生成される。

上述したパラメータは、確実な可聴信号を提供し得る好適なパラメータの単なる例を提供することが理解されるであろう。これらは、デバイスにとって適切な可聴信号を提供するように選択され得る。上述した広い範囲は、可聴信号のピーク強度が、デバイスが垂直向きの場合及び水平向きの場合の両方の場合に等しいままである、図４に示すような応答をもたらすパラメータを規定する。これは、カートリッジ２０と吸入器本体１０との機械的及び電気的接続が、デバイスの向きに関係なく確認できるという点で重要な利点を提供する。

図３に示すように、カートリッジ２０がキャビティ１２の全深さＬ１の一定割合だけ挿入されたとき、カートリッジ２０を保持位置に引き込むのに必要な閾値を磁力が超え、その結果、カートリッジ２０が残りの距離ｘにわたって加速されるように磁石１３が構成され得る。特に、カートリッジがキャビティ１２の全距離Ｌ１の少なくとも１０％だけ挿入されたとき、カートリッジが保持位置に引き込まれるように磁石が構成され得る。これにより、十分な加速距離が得られ、カートリッジをキャビティ内に配置してからカートリッジを解放するようにユーザに促して、カートリッジが磁石の範囲内に入る前にデバイスから落下することが防止される。この状況が、デバイスの向きが垂直方向であるか又は水平方向であるかに関係なく確実に該当するように、この挿入量を２５％に増加させることができる。

以下の表１は、上述した範囲内のパラメータを有するデバイスについての平均テストデータを示す。特に、表１は、カートリッジ２０が満杯、半満杯及び空のカートリッジ２０であるとき、垂直向きの場合及び水平向きの場合の両方の場合にキャビティ１２内で解放されたときの、可聴信号の総強度Ｌ_{Ａｅｑ，Ｔｓ}及びピーク強度Ｌ_{Ａｐｋ，０．０２５ｓ}の変動を示す。各テストについて、６つの個別の繰り返し測定値が対数的に平均化されて、製品のノイズ放出の全期間に対するａ特性加重等価音圧レベルＬ_{Ａｅｑ，Ｔｓ}が各方向について提供される。６つの個別の繰り返し測定値のそれぞれの中で最も高い０．０２５秒の期間が各テストについて対数的に平均されて、各テスト条件に対する最大ピーク（Ｌ_{Ａｐｋ，０．０２５ｓ}）レベルが提供される。

上記の表における平均データは、カートリッジ２０がどの程度満たされているかに関係なく、垂直向き又は水平向きで解放されたときのピーク強度の差が８％未満であることを示し、その結果、デバイスの向きに関係なく、カートリッジ２０がデバイス１内に収容されたときにカートリッジが電気的及び機械的に接続されたというフィードバックを、強力で確実な可聴信号を使用してユーザに提供できる。

好ましくは、可聴信号は、強力で確実な可聴信号をユーザに提供するために、少なくとも４０ｄＢ（対数的に平均化されたａ特性加重音圧レベル）のピーク強度を含む。好ましくは、可聴信号は、０．５秒未満の継続時間を有して、対向する面と、電源１１への関連する接続部との間の接触時点を表す鋭い信号を提供する。

可聴信号は、周波数応答、特にクリック音中の様々な周波数帯域の強度（ｄＢ）によっても分類され得る。電子タバコ及びカートリッジのパラメータは、好ましくは、ユーザによって容易に識別可能であり、背景雑音に対して明瞭に聞こえる周波数応答をもたらすように選択される。周波数応答は、クリックの１／３オクターブバンドによって分類され得る。上述した実施例１の定義に該当するデバイスの１／３オクターブバンドを付録として表２に示す。表２は、ノイズ放出の全期間に対するａ特性加重等価音圧レベルＬ_Ａｅｑ及び２列目にピーク平均（両方ともｄＢ単位）を示す。音圧レベル（ｄＢ単位）も、カートリッジの各充填レベル及び向きについて、１００Ｈｚ～１０ｋＨｚの１／３オクターブバンド毎に示されている。

表２に示す周波数応答の形態での可聴信号は、特に明瞭であり、背景雑音に対して識別可能である。特に、可聴信号のピーク、例えば可聴信号のピーク強度が生じる０．０２５秒が２．５～８ｋＨｚの周波数において最大強度を有することが好ましい。これにより、可聴信号は、容易に識別可能になる。同様に、可聴信号が全体的に２．５～８ｋＨｚの範囲においてピーク強度を有することが好ましい。場合により、可聴信号は、非常に低い周波数、例えば１００～１２５Ｈｚの帯域でピークを有する場合もあり、これは、ユーザが識別するのがより困難であるが、重要な特徴は、２．５ｋＨｚ～８ｋＨｚにおいて、すなわち２．５ｋＨｚ、３．１５ｋＨｚ、４ｋＨｚ、５ｋＨｚ、６．３ｋＨｚ又は８ｋＨｚの１／３オクターブバンドにおいて強度ピークが存在することである。

電子タバコには、カートリッジ２０がカートリッジ台座１２内に収容されたときに生成される可聴信号を最適化する追加の機能が更に設けられ得る。第１に、カートリッジ台座の接触部１４は、キャビティの内側ベース面１６から隆起し得るが、カートリッジ２０との接触下でキャビティ１２のベース面１６内に格納可能であるように弾性的に跳ね上げられる。これにより、図２に示すように、接触部が突出構成内に付勢されて、接触部がカートリッジ２０のベース面２６を押すにつれて、接触部がカートリッジ２０のベース面２６上の対応する接触部２５と良好な接続を形成することが確実になる。しかしながら、接触部は、力の下で格納可能であるため、それらは、カートリッジ台座１２及びカートリッジ２０の対向する面間の接触を顕著に制動せず、その結果、対向する面間の接触によって生成される可聴信号の強度に対して、たとえあったとしても無視できるほどの影響を与えるのみである。

図５は、カートリッジ台座を形成する、キャビティ１２の開口部１７内を見る、吸入器本体１０の端面図を示す。キャビティ１２のベース面１６には、２つの磁石１３及び格納式接触ピン１４が設けられる。電気コネクタ１４は、磁石１３よりもベース面１６の中央により近い部分に位置する。この間隔を空けた構成により、磁石１３間の干渉が低減され、磁場によって印加される磁力が、可聴信号に関して上述した効果を提供するのに適切になることが保証される。図５は、キャビティ１２のベース面１６に設けられた凹部分１８を更に示す。凹部分１８は、キャビティの残りの部分よりも深い。凹部分１８は、チャンバ１２のベースに存在するいかなる液体も収集するように構成される。特に、いかなる液体も、キャビティ１２のベースにおける周囲の面１６ではなく、凹部分１８に優先的に集まることになる。例えば、凝縮による液体がキャビティのベースに集まる場合があるか、又はカートリッジ２０のリザーバ２４から漏れた液体がチャンバ１２の底部内に引き込まれる場合がある。

この領域に集まるいかなる液体も、カートリッジがカートリッジ台座１２に収容される際、対向する面１６、２６間の接触を制動し、生成される可聴信号の強度を低減させるか又は特性を変化させる場合がある。この液体を収集する凹部分１８を設けることにより、接触面１６の残りの部分は、実質的に液体が存在しない状態に維持され、したがって必要に応じて確実な接触が提供されるため、この問題は、克服される。この面は、液体の収集を促進するために、凹部分１８に向かって部分的に下向きに均等に傾斜し得る。

本発明の代替的な実施例では、キャビティの深さＬ１は、カートリッジ２０の収容部分２８の長さよりも僅かに大きいことができる。特に、カートリッジ２０は、図２に示すようなマウスピース領域２７と、カートリッジ台座のキャビティ１２に収容されるように構成された収容部分２８とを含み得る。代替的な実施例では、収容部分２８の細長い方向での長さＬ２は、カートリッジのベース面２６が電気コネクタ１４に接触するが、キャビティ１２のベース面１６に接触しないように、キャビティの深さＬ１よりも小さい。代わりに、マウスピース部分２７は、その直径がより大きいため、キャビティ１２の開口部１７の周囲のリム１９に接触する。したがって、この実施例では、可聴信号を生成する対向する面間の接触は、キャビティ１２のリム１９と、カートリッジ２０の対向する面２９との間の接触である。上述したパラメータは、対向する接触面が、キャビティ１２のリム１９と、マウスピース２７とカートリッジ２０の収容部分２４との間の接続部における対向するリム２９とである、この実施例に同様に適用される。

図６ａ及び図６ｂに示すカートリッジ６０の代替的な実施例では、カートリッジ６０の収容部分６８の周囲に長手方向隆起部６１が設けられる。特に、吸入器本体１０のキャビティ１２内に収容されるカートリッジ６０の部分６８の円周の周囲に複数の突出した隆起部６１が設けられる。長手方向隆起部６１は、キャビティ１２の内部側壁に接触するように構成される。これらの隆起部６１を設けることにより、カートリッジとキャビティ１２の内部表面との間で接触する表面積が低減される。これにより、凝縮が、キャビティ１２の内壁、カートリッジ６０によって生成される移動及び対応する可聴信号に及ぼすいかなる有害な影響も低減される。特に、そのような凝縮は、制動効果を生じるか、又は空気がキャビティ１２からカートリッジ６０の周囲を介して逃げることを防止する可能性がある。したがって、エアクッションが生成されて、対向する面間の接触が制動され、生成される可聴信号の強度が低減される。隆起部は、空気が逃げることができるチャネルの存在を確保し、したがってカートリッジ６０が適切な速度に加速して、可聴信号において必要な強度を提供することを可能にする。隆起部は、図６ｂに示すように、カートリッジ６０の収容部分６８の円周の周囲に設けられ得る。代替として、隆起部６１は、同じ効果を得るために、キャビティの内部表面に対応する形態で設けられ得る。

カートリッジ７０の更なる代替的な実施例を図７に示す。カートリッジ７０は、カートリッジ６０と同様であるが、長手方向の隆起部６１の代わりに、カートリッジ７０の収容部分７８の円周の周囲に延びる円周リブ７１を長手方向長さに沿った周期的な位置に有する。これらのリブ７１は、カートリッジとキャビティの内壁との間の面接触を低減させるのに同様の効果を有し得る。更に、カートリッジが磁石１３によってキャビティ１２内に引き込まれるにつれて、リブ７１は、キャビティ１２の内部表面の一部分に接触して一連の可聴信号を生成するように構成され得る。これにより、可聴信号が引き延ばされ強化されて、カートリッジ７０がキャビティ１２内に収容されたというより大きいフィードバックをユーザに提供できる。可聴信号を増強する更なる手段が提供され得る。例えば、カートリッジ２０がキャビティ内に引き込まれるにつれて、カートリッジ２０上の突起又はリブ７１によって変位され解放される弾性部材又は跳ね上げ部材がキャビティ１２の内面に設けられ得る。このように、振動部材を準備し、解放することにより、延長された特徴的な音が生成され、カートリッジが保持位置に収容されたことを確認するためのより心地よい可聴信号をユーザに提供できる。

Claims (15)

1. 吸入器本体と、取り外し可能なカートリッジとを含む電子タバコであって、前記吸入器本体は、
   電源ユニットとカートリッジ台座とを含み、前記カートリッジ台座は、キャビティを含み、前記キャビティは、前記キャビティ内の保持位置に前記カートリッジを収容するように構成され、前記保持位置において、前記カートリッジ及び前記カートリッジ台座の対向する面は、接触し、及び前記カートリッジは、前記電源ユニットに電気的に接続され、前記電子タバコは、
   磁力を提供して、前記取り外し可能なカートリッジを前記保持位置に引き込むように構成された磁石を更に含み、
   前記カートリッジ、前記カートリッジ台座、及び前記磁力は、前記カートリッジが前記キャビティ内で解放されると、前記カートリッジが前記保持位置に収容されるにつれて、前記磁石の力の下で前記カートリッジが加速され、それにより、前記対向する面間の接触時に可聴信号が生成されるように構成される、電子タバコ。
2. 前記カートリッジ台座は、磁石を含み、及び前記カートリッジは、強磁性材料を含む、請求項１に記載の電子タバコ。
3. 前記１つ以上の磁石は、４０００～１００００ガウスの総磁束密度を提供する、請求項１又は２に記載の電子タバコ。
4. 前記磁石によって印加される前記磁力及び前記カートリッジの質量は、前記磁石の前記力の下での前記カートリッジの加速度が少なくとも１２ｍ／ｓ^２であるように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子タバコ。
5. 前記磁石によって印加される前記磁力、前記カートリッジの質量及び前記カートリッジ台座の前記キャビティの深さは、前記カートリッジが、前記キャビティの開口部から解放されると、前記対向する面間の接触時に少なくとも０．４ｍ／ｓ、好ましくは少なくとも０．７ｍ／ｓの速度に到達するように構成される、請求項１～４のいずれか一項に記載の電子タバコ。
6. 前記対向する接触面のそれぞれは、５０を超えるブリネルハーネス値又は７５を超えるロックウェル硬さＲスケール値を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電子タバコ。
7. 前記磁石は、前記カートリッジがユーザによって前記キャビティ内に部分的に挿入される場合にのみ、前記磁力が、前記カートリッジを前記保持位置に引き込むのに十分であるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の電子タバコ。
8. 前記磁石は、前記カートリッジがユーザによって前記キャビティの深さの少なくとも１０％だけ挿入される場合にのみ、前記カートリッジを前記キャビティ内に引き込むのに十分な力を印加するように構成される、請求項７に記載の電子タバコ。
9. 前記キャビティは、内側ベース面を含み、前記ベース面は、凹部分を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電子タバコ。
10. 前記キャビティのベースは、電気コネクタ及び少なくとも２つの磁石を含み、前記電気コネクタは、好ましくは、前記ベースの中央部分に配置され、及び前記少なくとも２つの磁石は、好ましくは、前記電気コネクタの両側に配置される、請求項１から９のいずれか一項に記載の電子タバコ。
11. 前記キャビティは、前記カートリッジ上の対応する電気接触部に接触するように構成される電子コネクタを含み、前記電子コネクタは、前記キャビティの前記内側ベース面から隆起され、且つ前記カートリッジとの接触時に前記内側ベース面内に格納可能であるように弾性的に跳ね上げられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子タバコ。
12. 前記対向する接触面は、前記キャビティの前記開口部を取り囲むリムの表面及び前記カートリッジの対向する表面又は前記キャビティの前記内側ベース面及びカートリッジの対向するベース面によって提供される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電子タバコ。
13. 前記カートリッジ及び／又は前記カートリッジ台座は、前記カートリッジが前記保持位置に引き込まれるとき、前記カートリッジと前記カートリッジ台座との間に１つ以上の間隙が存在するように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電子タバコ。
14. 前記カートリッジは、前記カートリッジの長手方向軸に沿って延びるリブを含む、請求項１３に記載の電子タバコ。
15. ２ｇ～１０ｇの質量のカートリッジであって、強磁性材料を含むベースを有するカートリッジと、５００～５０００ガウスの総磁束密度を有する１つ以上の磁石と、少なくとも１０ｍｍの挿入深さを有するキャビティと、金属又は硬質プラスチックを含む対向する接触面とを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電子タバコ。

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