JP7252722B2 - 吸引器用の気化装置及び気化装置を制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、１つの電子制御装置と少なくとも１つの加熱要素とを有する吸引器用の気化装置に関する。この場合、気化装置が、液体タンクから供給された液体を気化するように構成されていて、当該気化した液体が、当該気化装置を貫流する空気流によって収集される。

市場に実際に存在する気化装置の大部分が、電子タバコ製品で実現されていて、いわゆる巻芯・巻線の原理（Ｄｏｃｈｔ－Ｗｅｎｄｅｌ－Ｐｒｉｎｚｉｐ）に基づく。例えばガラス繊維から成る巻芯が、加熱巻線によって平行に巻き付けられていて、液体タンクに接続している。当該加熱巻線の加熱時に、当該巻芯中に存在する液体が、この加熱巻線の領域内で気化する。一般に、当該液体は、異なる沸騰温度と異なる生理作用とを有する異なる複数の物質から成る混合物である。その蒸気粒子サイズが、当該作用を制御するために調整される。何故なら、異なるサイズの蒸気粒子が、異なる速さで身体によって吸収されるからである。適切な電子制御装置の使用が、加熱巻線として構成された加熱要素の加熱温度を調整することによって、発生したエアゾール中に存在する蒸気粒子の蒸気粒子サイズの適切な調整を可能にする。このような電子タバコは、米国特許出願公開第２０１６／００２１９３０号明細書（Ｒ．Ｊ． Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｃｏｍｐａｎｙ）に例示されている。

当該液体中に存在する複数の物質の異なる沸騰温度に起因して、当該液体タンクが空になることなしに、例えば、低い沸騰温度を有する１つの物質が、適切な使用期間後に完全に残留し得る。したがって、発生するエアゾールの生理作用又は風味作用が、喫煙の進行中に変化する。例えばニコチンが残留すると、吸い心地（Ｒａｕｃｈｅｒｌｅｂｎｉｓ）が阻害され得る。

さらに、制御不可能な温度発生によって、当該液体若しくは当該液体中に存在する物質の望まない部分的な加熱及び過加熱が引き起こされ得る。したがって、望まない有害物質が排出し得る。

米国特許出願公開第２０１６／００２１９３０号明細書

本発明の課題は、安全で、高品質で且つエネルギー効率の良い気化装置を提供することにある。当該気化装置の場合、作用物質が確実に投与され、起こり得る過加熱の危険と、これに関連する有害物質の排出とが回避され得る。

本発明の課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。少なくとも１つの加熱要素が、可変な制御周波数によって加熱されるように、電子制御装置が構成されていることが提唱される。

幾何構造と適切に適合された液体供給のほかに、少なくとも１つの加熱要素を加熱する制御周波数が、エアゾール中に存在する蒸気粒子のサイズに影響を及ぼすことが分かっている。様々な周波数によるパルス又はさもなければ加熱で発生する蒸気量は、異なり、それ故に適切に調整可能である。さらに、当該エアゾールの蒸気粒子サイズが、当該使用される加熱要素の幾何構造に依存して、当該蒸気量によって著しく変化する。高い制御周波数が、より小さい蒸気粒子の生成を促進する一方で、低い制御周波数が、より大きい蒸気粒子の生成を引き起こす。本発明によれば、液体中に存在する物質の収集及び作用が、蒸気粒子サイズによって当該制御周波数を用いて調整される。さらに、加熱温度が、当該液体中に存在する物質に応じて調整され得、過加熱が回避され得る。さらに、当該周波数を通じて蒸気粒子サイズを調整することによって、気化に必要なエネルギーが、当該温度の調整に比べて改善されることが分かっている。

可変な制御周波数による本発明の加熱は、可変なサイズと可変な作用とを有する蒸気粒子の生成を可能にする。用語である可変な制御周波数は、制御周波数の時間的な変化及び／又は場所的な変化を意味する。生理作用物質の投与が、例えば時間的に変化する制御によって制御され得る。そして、吸い心地が改善されるように、例えば、ニコチンの供給が、喫煙時に調整される。

好適な実施の形態では、多様な蒸気粒子サイズの分布を達成するため、電子制御装置が、少なくとも１つの加熱要素を異なる制御周波数によって加熱するように構成されている。異なる複数の制御周波数による少なくとも１つの加熱要素の加熱は、複数の制御周波数が重畳され得、したがって当該少なくとも１つの加熱要素が複数の周波数によって同時に加熱され得ることを意味する。当該少なくとも１つの加熱要素が、異なる制御周波数によって異なる複数の領域に区分されているように、複数の制御周波数が、当該少なくとも１つの加熱要素に包括的に印加され得るか又は当該少なくとも１つの加熱要素の特定の場所に印加され得る。

特に、気化装置は、複数の加熱要素を有し、このため、電子制御装置は、異なる複数の加熱要素を異なる複数の制御周波数によって加熱するように構成されている。異なる複数の蒸気粒子サイズが、異なる複数の加熱要素を異なる複数の制御周波数を用いて制御することによって同時に生成され得る。それぞれの加熱要素が、例えば１つ又は複数の蒸気粒子サイズを生成する。当該蒸気粒子は、当該気化装置を貫流する空気流によって収集され得、使用者に供給され得る。

好ましくは、当該電子制御装置は、気化した液体の多様な蒸気粒子サイズの分布が得られるように、複数の加熱要素の制御周波数を制御するように構成されている。複数の加熱要素が、異なる複数の周波数によって並行して制御されると、調整可能な多様な蒸気粒子サイズの分布が達成され得る。例えば、例えば５μｍよりも大きい蒸気粒子と、例えば１μｍよりも小さい蒸気粒子とを生成したい場合、これらの加熱要素のうちの少なくとも１つの加熱要素が、大きい蒸気粒子を生成し、これらの加熱要素のうちの少なくとも１つの加熱要素が、小さい蒸気粒子を生成するように、これらの加熱要素は制御され得る。このため、特に、小さい蒸気粒子用の少なくとも１つの加熱要素が、高い制御周波数によって加熱され、大きい蒸気粒子用の少なくとも１つの加熱要素が、低い周波数によって加熱される。同様に、その他の加熱要素が、特定のサイズの蒸気粒子を生成するために追加されてもよい。

結果として得られた蒸気粒子サイズの分布は、多様であり、希望した蒸気粒子サイズの場合に複数の最大値を有する。このことは、例えば、肯定的な吸い心地に寄与する。何故なら、小さい蒸気粒子は、気道の深くに侵入し、ニコチンやその他の物質が、当該気道で効果的に作用する一方で、大きい蒸気粒子は、風味に関して良好に知覚され得るからである。当該多様な分布の適切な調整は、生理作用と風味作用との適切な調整に相当する。（小さい蒸気粒子が）当該作用を迅速に発揮させるが、（大きい蒸気粒子が）当該作用を長時間持続して発揮させるため、小さい蒸気粒子と大きい蒸気粒子との１：１の比が考えられる。

好適な実施の形態では、電子制御装置は、少なくとも１つの加熱要素の制御周波数を液体タンクの排出期間にわたって変化させるように構成されている。当該液体中に存在する複数の物質の複数の濃度が、それらの異なる沸騰温度及び／又は揮発性に起因して、当該液体タンクの排出期間にわたって変化する。当該液体タンク内に含まれている液体が、気化中に進行する特定の蒸留によって分解する。すなわち、より高い温度で沸騰する成分が蓄積する。その結果、作用物質が、不均一に放出される。例えば、液体タンクが、例えば半分空になった以降は、ニコチンが著しく少なく存在する。個々の物質の作用物質の希望した生理作用が、特に、当該液体タンクの排出期間にわたって制御周波数を変化させることによって達成され得る。

特に、電子制御装置は、液体タンクの排出の進行と共に少なくとも１つの加熱要素の制御周波数を高くするように構成されている。例えばニコチンは、比較的低い温度で気化する。それ故に、温度と蒸気粒子サイズとが一定の場合に、吸引ごとに収集されるニコチンの量が、当該液体タンクの排出期間にわたって低下する。蒸気粒子を適合することによって、例えば、当該液体タンクの排出期間の開始時の大きい蒸気粒子（身体内の遅延作用）と、当該終了時の小さい蒸気粒子（速攻作用）とによって、主観的な作用感覚が均一にされ得、濃度の変化が相殺され得る。肯定的な吸い心地を支援するため、制御周波数を当該液体タンクの排出期間にわたって高くし、より小さい多数の蒸気粒子を生成して、吸い心地を一定に保持することが提唱される。

少なくとも１つの加熱要素の制御周波数を１つの吸引の期間にわたって変化させることが有益である。当該制御周波数、すなわち蒸気粒子サイズが調整されるときに、生理作用及び風味作用が、１つの吸引の期間にわたって肯定的な影響を受ける。気化した液体の希望した、例えば５μｍ以下の蒸気粒子サイズが得られるように、特に、少なくとも１つの加熱要素の制御周波数が適切に調整され得る。５μｍよりも小さい直径又は空気動力学的中央粒子径（ＭＭＡＤ）を有する蒸気粒子が、上方の気道に残留しないで、気管支内に侵入する。その結果、ニコチン又は例えば治療のための作用物質の吸収が促進される。当該空気動力学的中央粒子径は、より小さい直径とより大きい直径とを有するそれぞれの粒子の全体が、全ての粒子の総質量の中央値に換算される直径である。特に好適な実施の形態では、蒸気粒子サイズは、０．２μｍ以下である。１μｍよりも小さいＭＭＡＤ又は直径を有する非常に小さい当該蒸気粒子は、肺胞まで侵入し、当該肺胞で血液脳関門を非常に速く通過する。したがって、作用が、当該蒸気粒子サイズに応じて早く又は遅く開始する。したがって、当該作用時間は、蒸気粒子サイズを調整することによって制御され得る。

好適な実施の形態では、少なくとも１つの加熱要素の制御周波数が、少なくとも１０Ｈｚ、特に最大で２０ｋＨｚに設定される。好適な実施の形態では、本発明の可変な制御周波数は、１０Ｈｚ～２０ｋＨｚ、特に好ましくは５００Ｈｚ～２ｋＨｚの範囲内にある。当該周波数は、１つの加熱装置のそれぞれの加熱要素に対して別々に調整され得る。したがって、蒸気粒子サイズの好ましい分布と、エネルギー効率の良い加熱とが促進され得る。

少なくとも１つの加熱要素の抵抗値を測定することが有益である。当該加熱要素が、サーミスタとして構成されている場合、温度が、抵抗値を測定することによって算出され得る。特に、作動状態、液体で浸漬された（偽物の液体で浸漬された、液体で浸漬されなかった、非常に少ない液体で浸漬された、正しい液量で浸漬された、及び／又は非常に多い液体で浸漬された）加熱要素の状態、及び／又は起こり得るエラー機能が診断され得る。好適な実施の形態では、制御測定装置が、データ処理装置を有するか又はデータ処理装置に接続されている。

好ましくは、制御測定装置は、加熱要素に直列に接続された１つの基準抵抗を有する。特に、それぞれの加熱要素が、独立した１つの基準抵抗に直列に接続されている。このことは、当該１つの加熱要素又は当該複数の加熱要素の正確な抵抗測定を可能にする。

特に、制御測定装置は、少なくとも１つの演算増幅器を有する。１つの演算増幅器が、加熱要素に通電する電流を増幅でき、データ処理装置による簡単な評価を可能にする。

好適な実施の形態では、制御測定装置は、切り替え装置を有する。この切り替え装置は、加熱電力（加熱出力）が加熱要素に印加されない（後続フェーズの）ときに、制御測定装置をオンにし、加熱電力が加熱要素に印加される（加熱フェーズ又は気化フェーズの）ときに、制御測定装置をオフにする。しかし、測定が、気化フェーズにおける加熱パルス内に実行されてもよい。当該切り替え装置の測定結果が、特に共通のデータ処理装置内で有益に処理される。

好ましくは、以下の措置のうちの１つの措置又は複数の措置が、測定値に基づいて実行される。
－気化装置の状態制御、監視及び／又はエラー検出、
－適切な時間スケールによる気化装置の制御及び調整、
－少なくとも１つの加熱要素の温度の算出。

電子制御装置は、管理、調整、制御又はその他の測定のような上記の措置を測定値に基づいて実行するように構成されている。

特に、少なくとも１つの加熱要素は、マイクロシステム技術ユニットとして構成されている。マイクロシステム技術ユニット（微小電気機械システム（ＭＥＭＳ））が、特に、非常に小さい熱容量及び／又は高い熱伝導率を有する。これにより、当該加熱要素は、低い熱慣性を有し、その温度を迅速に変化でき、非常に迅速な気化を引き起こし得る。迅速な温度変化は、特に高い周波数の場合に有益であり、非常に小さい蒸気粒子の生成を可能にする。

以下に、本発明を好適な実施の形態に基づいて添付図面を参照して説明する。

吸引器の構成を概略的に示す。 吸引器の好適な実施の形態の回路を示す。 吸引器の好適な実施の形態の回路を示す。 加熱電圧の時間推移の一例を示す。 制御周波数の時間推移の一例を示す。

図１は、例えば電子タバコ製品の吸引器１０の構成を概略的に示す。この吸引器は、主に、１つの吸口１５と１つ又は複数の空気吸入口１６とを有するロッド状又は円柱状のハウジング１１を含む。この場合、吸口１５は、使用者が吸引を目的として吸引する端部を示す。空気流路が、吸口１５と空気吸入口１６との間に設けられている。空気流１７が、この空気流路を通過可能である。使用者が、吸口１５で吸引すると、吸引器１０が減圧される。この減圧によって、空気流１７が、空気流入口１６と吸口１５との間の給気流路内に発生する。空気吸入口１６は、ハウジング１１の鞘側に配置され得る。さらに又は代わりに、少なくとも１つの空気吸入口１６が、吸口１５の反対側にある吸引器１０の端部に設けられてもよい。

空気流１７は、ハウジング１１内に配置された気化装置２０を通過する。液体が、１つの液体タンク１２から気化装置２０に供給され、この気化装置２０は、少なくとも１つの加熱装置３６を有する。吸引器１０は、気化すべき液体を貯蔵する液体タンク１２を有する。液体タンク１２の好適な容積は、０．１～５ｍｌの範囲内であり、特に０．５～３ｍｌであり、さらに特に０．７ｍｌ～２ｍｌであり、又は１．５ｍｌである。液体タンク１２は、特に密閉されている表面を有し、特にフレキシブルな小さい袋である。好ましくは、当該液体は、気化した液体として供給される。

液体を気化し、ガス及び／又はエアゾールとして空気流１７に混入するため、液体が、液体タンク１２から気化装置２０に供給され電気制御される。気化装置２０は、ハウジング１１の軸方向の加熱区間内に配置されている。

気化装置２０内で発生するエアゾールの量は、印加する電圧を変化させることによっても変更可能であり、並列に使用される加熱要素３６の数を変化させることによっても変更可能である。電圧が、例えばパルス化され、発振され、又はパルス幅変調によってこれらの加熱要素３６に印加される。電圧の特性、例えば振幅及び／又は周波数スペクトルが、時間の経過中に又は吸引器１０の使用者の設定によって好適に調整され得る。

吸引器１０は、電子ユニット１４を有する。この電子ユニット１４は、電源２７に接続していて、測定、制御、調整、データ処理及び／又はデータ転送を実行する。この電子ユニット１４は、この目的のために好ましくは電子制御装置２１、特にマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを有する。この電子ユニット１４は、特にインタフェースを有する。このインタフェースは、データを吸引器１０の使用者に出力できるように、及び／又はデータを吸引器１０の使用者によって入力できるように構成されている。例えば、喫煙者が、その喫煙者の好みの設定をその喫煙者のスマートフォンやブルートゥース接続を通じて選択でき、当該好みの設定をソーシャルネットワークによって共有でき、推奨事項を発信でき、その喫煙者のデータ及びその喫煙者のユーザ行動を統計学的に評価できる。この場合、当該データは、好ましくは、少なくとも１つの加熱要素３６、制御周波数、液体タンク１２の充填レベル、電源２７並びに／又は診断データ及びエラーデータ関するデータを含む。例えばスイッチ又は調整輪のような、ハウジング１１に配置された調整要素に対する制御周波数の調整が同様に可能である。

電源２７は、使い捨ての電気化学バッテリ又は再充電可能な電気化学バッテリ、例えばリチウムイオンバッテリ又はリチウムバッテリでもよい。昇圧型コンバータの使用の下で、加熱要素３６に適合された電圧が、例えばリチウムバッテリの２．７～４．１Ｖから、例えば４３Ｖまで、特に５～１５Ｖまで、特に好ましくは２．７～１５Ｖまで、さらに特に好ましくは３．６～６Ｖまで可変に発生され得る。電源２７は、吸引器１０内の全ての電気能動素子に電気供給するために使用される。

吸引器１０は、特にモジュール式に構成されていて、少なくとも１つの消耗ユニットと少なくとも１つの再使用可能なユニットとに区分されている。気化装置２０は、交換可能なカートリッジ又はこのようなカートリッジの一部でもよい。吸引器１０の本体は、再使用可能でもよい。電子ユニット１４及び／又は電源２７は、特にインタフェースを介して気化装置２０に接続され得る。電源２７及び／又は液体タンク１２は、消耗ユニット内に配置され、使い捨てのために提供されてもよく、又は再使用のためにハウジング１１の再使用可能なユニット内に配置されてもよい。

気化装置２０は、電子タバコ製品や医療用吸引器で使用され得る。ロッド状の電子タバコ製品での使用のほかに、気化装置２０は、例えば、電子式のパイプ若しくは水タバコ又は液体が液体タンク１２から気化されなければならないその他の製品で使用され得る。

図２は、例えば３つの加熱要素３６を有する吸引器１０の好適な実施の形態のための回路を示す。図示されなかった実施の形態では、加熱要素３６の数は、３つよりも多いか又は３つよりも少ない。

吸引器１０は、制御測定装置２２を有する。好ましくは、この制御測定装置２２は、電源２７によって電子ユニット１４から給電される。この制御測定装置２２は、電子制御装置２１によって制御される。この制御測定装置２２は、１つの演算増幅器２３、１つの切り替え装置２４、少なくとも１つの基準抵抗２５及び少なくとも１つのトランジスタ２６を有する。特に、それぞれの加熱要素３６に対して、当該それぞれの加熱要素３６に対して直列に接続された１つの基準抵抗２５（シャント）と、同様に当該それぞれの加熱要素３６に対して直列に接続された１つのトランジスタ２６とが設けられている。好適な実施の形態では、電子ユニット１４は、当該演算増幅器２３、当該切り換え装置２４、当該基準抵抗２５及び／又は当該トランジスタ２６を有する。

液体を適切な温度に加熱するため、電子制御装置２１は、喫煙者（Ｋｏｎｓｕｍｅｎｔｅｎ）による吸引（Ｚｕｇ）を適切なセンサによって、例えば圧力センサによって検出し、その結果として気化装置２０内の加熱要素３６を制御するように構成されている。

複数のトランジスタ２６に対応する複数の加熱要素３６を互いに別々に制御するため、電子制御装置２１が、これらのトランジスタ２６に接続されていて、これらのトランジスタ２６を互いに別々に制御する。図２に示されているように、この電子制御装置２１は、切り替え装置２４と演算増幅器２３とに接続されている。バッテリの状態を表示するために温度、圧力及びその他の変数を測定するための別のセンサが、制御測定装置２２内に含まれてもよく、電子制御装置２１に接続されていてもよい。

演算増幅器２３（電流シャントモニタ）が、制御装置２１、アース、正極、基準抵抗２５及び切り替え装置２４に接続されていて、例えば、複数の基準抵抗２５のうちの１つの基準抵抗２５と電源２７との間の電圧降下を測定するために使用される。この演算増幅器２３は、増幅された測定結果を制御装置２１に転送する。対応する加熱要素３６の測定された抵抗値を算出するため、当該データが、この制御装置２１で処理される。

切り替え装置２４が、制御装置２１によって制御され、複数の基準抵抗２５のうちの特に１つの基準抵抗２５を測定すべき基準抵抗２５として確定する。特に、切り替え装置２４が、加熱要素３６とこの加熱要素３６に属する基準抵抗２５との間に電気接続される。特に、測定すべきそれぞれの基準抵抗２５に対する切り替え装置２４が、適切な測定を可能にするために１つのスイッチを有する。

基準抵抗２５（シャント）は、特にオーミック抵抗である。それぞれの加熱要素３６は、電流を測定するために１つの基準抵抗２５を有する。

トランジスタ２６は、特に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として構成されていて、加熱要素３６を制御し調整するために使用される。それぞれの加熱要素３６は、割り当てられた１つのトランジスタ２６によって制御され得る。

適切な回路を使用することで、複数の加熱要素３６の個別制御のほかに、制御機構も組み込まれ得る。こうして、気化装置２０の監視及び制御が良好に実行される。複数の測定が、オン時に、オフ時に、及び／又は吸引中に、さらに加熱電圧の遮断時に、１つの経路ごとに全体で１０～１０００ｍｓにわたって、特に２０～５００ｍｓにわたって、特に好ましくは２５０～４００ｍｓにわたって実行され得る。データ量が、複数の信号を１つの搬送信号にマルチプレクスし変調することによって減少され得る。

個々の加熱要素３６の得られた通電データが、その抵抗値に相関する。当該抵抗値は、周知の負温度係数（ＮＴＣ）挙動又は正温度係数（ＰＴＣ）挙動によってそれぞれの加熱要素３６の温度に一義的に相関する。当該通電データパターンの監視のほかに、抵抗情報及び温度情報が、加熱要素３６を制御し調整するために使用され得る。詳細なエラー検出が、例えば、偽物の液体の認識、少なすぎる液体の認識、若しくは多すぎる液体の認識、又は欠陥のある加熱要素３６の認識を可能にする。正確な状態検出が、加熱工程中に知った液体の熱力学的な状態及び組成を考慮することで可能である。さらに、気化装置２０及び／又は加熱要素３６の作動状態を正確に特徴付けるため、別のセンサ、特に温度計、湿度センサ及び／又は圧力センサが、吸引器１０内に含まれてもよい。

加熱要素３６は、特にオーミック抵抗として及びマイクロシステム技術ユニット（例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ））として構成されている。マイクロシステム技術ユニットとしての構造は、その非常に微細なμｍ範囲内の構造と、これに関連する熱特性とに起因して非常に有益である。当該マイクロシステム技術による加熱要素３６は、特に半導体材料、例えばドープされたシリコンから成る。当該半導体材料は、不活性であり、触媒作用を有さず、したがって加熱要素３６は、非常に小さく、量産可能に且つ安定に製造され得る。例えば０．１～２０Ω、特に０．５～１．５Ωの温度可変抵抗が、当該ドープによって製造され得る。加熱要素３６の抵抗の温度に依存する負温度係数（ＮＴＣ）挙動又は正温度係数（ＰＴＣ）挙動が、当該ドープに依存して達成され得る。すなわち、当該抵抗が、温度の上昇時に低下又は上昇する。

加熱要素３６は、液体タンク１２に接続されている。例えば、液体が、加熱要素３６の多孔構造中に毛管現象で送られる。加熱要素３６が、当該液体の構成要素の沸騰温度の上の温度に加熱されると、気化が、加熱要素３６の表面上で発生する。加熱要素３６の構造と表面とが、生体組織、例えば導管に隣接されてもよい。一方の側面からの空気と他方の側面からの液体とに対する毛管障壁が、加熱要素３６の網状構造によって形成され得る。当該加熱構造は、液体に対する空気の境界面に沿って配向されていて、沸騰温度の到達時に、気化した液体が、当該加熱構造を通じて漏出され得、空気流１７に供給され得る。

複数の加熱要素３６はそれぞれ、特に層構造を成す。この場合、それぞれ１つの加熱要素３６が、特に０．２５～６ｍｍ^２の表面積、特に好ましくは０．５～３ｍｍ^２の表面積を有する。当該加熱表面積に依存して、気化すべき液体の体積に対する最適な挙動を達成するため、全ての加熱要素３６の表面積は、全体では、特に０．２～１ｃｍ^２の大きさであり、特に好ましくは０．３～０．８ｃｍ^２の大きさであり、好ましい層厚は、３～４００μｍの範囲内にある。当該加熱構造の気孔が、例えば、１０～１００μｍの直径を有し、特に１５～５０μｍの直径を有する。

マイクロシステム技術ユニットとしての加熱要素３６の構造は、印加される平均（気化）電力が同じ場合に、制御周波数を変化させることによって、蒸気量に影響を及ぼすという可能性を提供する。このことは、加熱要素３６による非常に効率的で且つエネルギーを節約する蒸気の生成を可能にする。加熱要素３６が、特定の周波数によって制御、すなわち加熱されると、平均加熱電力が同じ場合に、気化中に有効な加熱電力の割合が、周波数の増大と共に最適になるまで増大する。したがって、より高い周波数の場合に、より大きい蒸気量を期待することができる。何故なら、結果として発生する気化電力が増大するからである。しかも、エネルギー入力を最適にすると、電力消費も減少する。

当該蒸気量の周波数に依存する影響のほかに、加熱要素３６の制御周波数によるエアゾールの品質の変化をさらに考慮することができる。制御周波数が増大すると共に、より細かい蒸気粒子サイズの分布が確認され得る。すなわち、当該蒸気粒子サイズの分布が、より小さい蒸気粒子サイズに有利になるように変化する。このことは、周波数の増大と共に改良される、気化すべき液体への熱入力において有益である。加熱要素３６の熱が、当該液体に伝達し得るように、及び非常に高い周波数（短いパルス期間）の場合の非常に速いエネルギー入力による損失が発生しないように、又は非常に低い周波数（長いパルス期間）の場合の非常に強い冷却による損失が発生しないように、適切にパルス化されるか又は適切な周波数が選択される。複数の加熱要素３６が、マイクロシステム技術ユニットとして構成されていて、当該エネルギー入力をこれらの加熱要素３６の加熱表面温度に変えることができるときに、すなわち熱慣性が小さいときに、当該蒸気のこの影響は非常に有益である。螺旋構造又は格子構造とは違って、これらの加熱要素３６は、著しく高い遮断周波数を有する。

図３は、例えば１つの加熱要素３６を有する吸引器１０の好適な実施の形態のための回路を示す。

吸引器１０は、好ましくは電子ユニット１４に組み込まれていて、電源２７によって給電される制御測定装置２２を有する。この制御測定装置２２は、電子制御装置２１によって制御される。この制御測定装置２２は、１つの演算増幅器２３、１つの切り替え装置２４、１つの基準抵抗２５及び１つのトランジス２６を有する。特に、加熱要素３６のために、この加熱要素３６に対して直列に接続された１つの基準抵抗２５と、同様にこの加熱要素３６に対して直列に接続された１つのトランジスタ２６とが設けられている。図示されなかった実施の形態では、より簡単で且つより低コストの構造を可能にするため、切り替え装置２４が、ただ１つの加熱要素３６を使用する場合に省略され得る。

ただ１つの加熱要素３６を有するこの実施の形態では、異なり且つ可変な制御周波数が、加熱要素３６に印加され得る。希望した蒸気粒子サイズを達成するためには、異なる複数の制御信号の重ね合わせ、時間変化及び／又は変調が考えられる。

図４は、加熱要素３６に印加される加熱電圧Ｕ_Ｈの時間推移の一例を示す。この実施の形態では、加熱要素３６が、時間ｔに依存して複数のパルス３２によって加熱される。１つの周期３３が、１つの気化フェーズ３０と１つの後続フェーズ３１とから成る。この気化フェーズ３０では、加熱電圧Ｕ_Ｈが、加熱要素３６に印加され、この加熱要素３６に存在する液体の気化を可能にする。特に、後続フェーズ３１内では、加熱電圧が、加熱要素３６に印加されない。１つの気化フェーズ３０が、１つの周期３３内に実行される。この気化フェーズ３０の長さが、デューティー比によって規定されている。例えば、異なる複数の加熱要素３６が、１つの周期３３内に及び／又は１つの周期３３のより短い一部内に連続して測定され得る。適切な１つの周期３３の場合、異なる複数の加熱要素３６に対する複数の測定、複数の調整、複数の制御及び／又は複数の管理も実行され得る。好適な実施の形態では、当該制御、調整、管理及び／又はデータ処理を簡単にするために規則的な間隔で測定される。

周期的に推移する別の交流や非周期的に推移する別の交流としての加熱電力が考えられる。周期信号を異なる周波数又は周期３３に重畳させることが有益である。当該重畳は、異なるサイズの蒸気粒子の生成を可能にする。好適な実施の形態では、当該周期３３は、動作期間によって調整可能であり及び／又は有益に調整可能である。それぞれの加熱要素３６は、同様に又は異なって加熱され得る。

図５は、加熱要素３６に印加される制御周波数ｆの時間推移の一例を示す。この制御周波数ｆは、時間ｔの経過中に期間４２にわたって増大する。この期間４２は、例えば、液体タンク１２の排出期間によって与えられ得る。中断された時間軸は、当該排出期間がこの例では図示された５つの吸引期間１０の数に限定されてはならないことを示す。この例では、制御周波数ｆは、１つの吸引期間４０にわたって一定である。加熱要素３６に対する加熱電力が、例えば１つの吸引期間内では、図４に示された推移にしたがう。個々の吸引期間４０は、休止期間４１によって中断される。動作状態の測定、制御、調整及び／又は管理が、当該休止期間４１内に実行され得る。例えば、吸い心地及びニコチンの投与を均一にするため、制御周波数ｆは、時間ｔの経過中に吸引期間４０ごとに増大し、時間ｔの経過中に常により小さい蒸気粒子の生成を可能にする。使用目的に応じて、周波数の別の時間推移が考えられる。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下の構成も包含し得る：
１．
１つの電子制御装置（２１）と少なくとも１つの加熱要素（３６）とを有する吸引器（１０）用の気化装置（２０）であって、この気化装置（２０）は、１つの液体タンク（１２）から供給された液体を気化するように構成されていて、当該気化した液体が、前記気化装置（２０）を貫流する空気流によって収集される当該気化装置（２０）において、
前記電子制御装置（２１）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）を可変な制御周波数によって加熱するように構成されている当該気化装置（２０）。
２．
前記電子制御装置（２１）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）を異なる複数の制御周波数によって加熱するように構成されている上記１に記載の気化装置（２０）。
３．
前記気化装置（２０）は、複数の加熱要素（３６）を有し、前記電子制御装置（２１）は、異なる複数の加熱要素（３６）を異なる複数の制御周波数によって加熱するように構成されている上記１～２のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
４．
前記電子制御装置（２１）は、気化した液体の多様な蒸気粒子サイズの分布が得られるように、複数の加熱要素（３６）の制御周波数を制御するように構成されている上記３に記載の気化装置（２０）。
５．
前記電子制御装置（２１）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）の制御周波数を前記液体タンク（１２）の排出期間にわたって変化させるように構成されている上記１～４のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
６．
前記電子制御装置（２１）は、前記液体タンク（１２）の排出の進行と共に前記少なくとも１つの加熱要素（３６）の制御周波数を高くするように構成されている上記５に記載の気化装置（２０）。
７．
前記電子制御装置（２１）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）の制御周波数を１つの吸引の期間にわたって変化させるように構成されている上記１～６のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
８．
前記電子制御装置（２１）は、気化した液体の希望した、例えば５μｍ以下の蒸気粒子サイズが得られるように、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）の制御周波数を調整するように構成されている上記１～７のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
９．
前記電子制御装置（２１）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）の制御周波数を少なくとも１０Ｈｚ、特に最大で２０ｋＨｚに設定するように構成されている上記１～８のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
１０．
前記少なくとも１つの加熱要素（３６）の抵抗値を測定するように構成されている１つの制御測定装置（２２）が設けられている上記１～９のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
１１．
前記制御測定装置（２２）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）に直列に接続された１つの基準抵抗（２５）を有する上記１０に記載の気化装置（２０）。
１２．
前記制御測定装置（２２）は、少なくとも１つの演算増幅器（２３）を有する上記１０又は１１に記載の気化装置（２０）。
１３．
前記制御測定装置（２２）は、少なくとも１つの切り替え装置（２４）を有する上記１０～１２のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
１４．
以下の措置：
－前記気化装置（２０）の状態制御、監視及び／又はエラー検出、
－前記気化装置（２０）の制御及び調整、
－前記少なくとも１つの加熱要素の温度の算出、
のうちの１つの措置又は複数の措置が、前記制御測定装置（２２）の測定値に基づいて実行される上記１０～１３のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
１５．
前記少なくとも１つの加熱要素（３６）は、マイクロシステム技術ユニットとして構成されている上記１～１４のいずれか１つに記載の気化装置（２０）。
１６．
１つの電子制御装置（２１）と少なくとも１つの加熱要素（３６）とを有する吸引器（１０）用の気化装置（２０）を制御するための方法であって、この気化装置（２０）は、１つの液体タンク（１２）から供給された液体を気化するように構成されていて、当該気化した液体が、前記気化装置（２０）を貫流する空気流によって収集される当該方法において、
前記電子制御装置（２１）は、前記少なくとも１つの加熱要素（３６）を可変な制御周波数によって加熱することを特徴とする方法。

１０ 吸引器
１１ ハウジング
１２ 液体タンク
１４ 電子ユニット
１５ 吸口
１６ 空気吸入口
１７ 空気流
２０ 気化装置
２１ 電子制御装置
２２ 制御測定装置
２３ 演算増幅器
２４ 切り替え装置
２５ 基準抵抗
２６ トランジスタ
２７ 電源
３０ 気化フェーズ
３１ 後続フェーズ
３２ パルス
３３ 周期
３６ 加熱要素
４０ 吸引期間
４１ 休止期間
４２ 期間

Claims (14)

1. １つの電子制御装置（２１）と複数の加熱要素（３６）とを有する吸引器（１０）用の気化装置（２０）であって、この気化装置（２０）は、１つの液体タンク（１２）から供給された、異なる沸騰温度と異なる生理作用とを有する異なる複数の物質から成る液体を気化するように構成されていて、当該気化した液体が、前記気化装置（２０）を貫流する空気流によって収集される当該気化装置（２０）において、
   前記電子制御装置（２１）は、前記複数の加熱要素（３６）を可変な異なる複数の制御周波数によって加熱するように構成されていることを特徴とする気化装置（２０）
2. 前記電子制御装置（２１）は、気化した液体の多様な蒸気粒子サイズの分布が得られるように、複数の加熱要素（３６）の制御周波数を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の気化装置（２０）。
3. 前記電子制御装置（２１）は、前記複数の加熱要素（３６）の制御周波数を前記液体タンク（１２）の排出期間にわたって変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気化装置（２０）。
4. 前記電子制御装置（２１）は、前記液体タンク（１２）の排出の進行と共に前記複数の加熱要素（３６）の制御周波数を高くするように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の気化装置（２０）。
5. 前記電子制御装置（２１）は、前記複数の加熱要素（３６）の制御周波数を１つの吸引の期間にわたって変化させるように構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
6. 前記電子制御装置（２１）は、気化した液体の希望した、例えば５μｍ以下の蒸気粒子サイズが得られるように、前記複数の加熱要素（３６）の制御周波数を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
7. 前記電子制御装置（２１）は、前記複数の加熱要素（３６）の制御周波数を少なくとも１０Ｈｚ、特に最大で２０ｋＨｚに設定するように構成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
8. 前記複数の加熱要素（３６）の抵抗値を測定するように構成されている１つの制御測定装置（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
9. 前記制御測定装置（２２）は、前記複数の加熱要素（３６）に直列に接続された１つの基準抵抗（２５）を有することを特徴とする請求項８に記載の気化装置（２０）。
10. 前記制御測定装置（２２）は、少なくとも１つの演算増幅器（２３）を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の気化装置（２０）。
11. 前記制御測定装置（２２）は、少なくとも１つの切り替え装置（２４）を有することを特徴とする請求項８～１０のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
12. 以下の措置：
    －前記気化装置（２０）の状態制御、監視及び／又はエラー検出、
    －前記気化装置（２０）の制御及び調整、
    －前記複数の加熱要素の温度の算出、
    のうちの１つの措置又は複数の措置が、前記制御測定装置（２２）の測定値に基づいて実行されることを特徴とする請求項８～１１のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
13. 前記複数の加熱要素（３６）は、マイクロシステム技術ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の気化装置（２０）。
14. １つの電子制御装置（２１）と複数の加熱要素（３６）とを有する吸引器（１０）用の気化装置（２０）を制御するための方法であって、この気化装置（２０）は、１つの液体タンク（１２）から供給された、異なる沸騰温度と異なる生理作用とを有する異なる複数の物質から成る液体を気化するように構成されていて、当該気化した液体が、前記気化装置（２０）を貫流する空気流によって収集される当該方法において、
    前記電子制御装置（２１）は、前記複数の加熱要素（３６）を可変な異なる複数の制御周波数によって加熱することを特徴とする方法。

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