JP2010538235A - ガス作動加熱ユニットおよび不発火燃焼気化装置 - Google Patents
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Abstract
気化可能な物質、代表的にはタバコを発火させることなく気化可能な物質を気化する気化装置(80)は、気化可能な物質のための気化室(61)、および気化室(61)を加熱するガス作動加熱ユニット(1)を有する。加熱ユニット(1)は、第1端壁(5)および第2端壁(6)によって両側の端部を閉鎖した円筒形の主側壁(4)を有するハウジングを有し、燃料ガスを熱に変換する主室(8)を形成する。円筒形の二次側壁(62)を、二次端壁(6)から延在させて気化室(61)を形成し、この気化室は、タバコ製品(81)としての、タバコ(84)の円筒形のスリーブ(83)を受け入れ、タバコ(84)における気化可能な成分のエアロゾルを生成する。ハウジング(2)の主側壁(4)と同心状の円筒形隔壁(10)を、第1端壁(5)から主室(8)内に突入させ、一次燃焼室(11)および二次燃焼室(12)を画定する。円筒形の一次ガス触媒燃焼素子(13)を一次燃焼室(11)内に配置し、二次ガス触媒燃焼素子(14)を、二次燃焼室(12)内に配置する。燃料ガス/空気混合物を、一次燃焼室(11)内に第1端壁(5)に設けた燃料ガス注入口(17)から送給し、一次ガス触媒燃焼素子(13)によって熱に変換する。一次燃焼室(11)からの未燃の燃料ガスを含む排ガスを、二次燃焼室(12)内に通過させ、残存する未燃の燃料ガスを二次ガス触媒燃焼素子(14)によって熱に変換する。主側壁(4)に貫通する排ガス出口(18)は、二次燃焼室(12)からの排ガスを受け入れる。
Description
本発明は、ガス作動加熱ユニット、および、とくに、以下のものに限定しないが、例えばはんだごて、接着剤ガン、気化(蒸発)可能な物質を気化(蒸発)させる気化(蒸発)器等の気化装置に用いるガス作動加熱ユニットに関し、気化可能な物質としては、1種類またはそれ以上の香り成分、および/または医薬成分、および/または例えば、タバコ、モウズイカ、トケイソウ、クローブ、ヨヒンべ、ミント、茶、ユーカリ、カモミールおよび他のこのようなハーブならびに植物等の向精神成分があるが、言うまでもなく、ガス作動加熱ユニットは、この用途に限定しない。本発明はまた、ガス作動加熱ユニット、とくに、気化可能な物質を気化する不発火燃焼加熱気化装置に関連する。
ガス作動加熱ユニットは既知であり、このガス作動加熱ユニットは、はんだごて、代表的には持ち運び可能な可搬式はんだごてのチップ(先端部)、接着剤ガン、気化装置等を加熱するのに概して用いる。はんだごて、接着剤ガンおよび気化装置を加熱するのに用いるこのガス作動加熱ユニットは、特許文献1(欧州特許第0,118,282号),特許文献2(国際公開第2006/082571号),特許文献3(国際公開第2006/033091号)および特許文献4(国際公開第01/07173号)の明細書に開示されている。しかし、はんだごて、接着剤ガン、気化装置の場合、とくに、持ち運び可能な可搬式装置であるとき、装置の小型化が重要であり、したがって、このようなはんだごて、接着剤ガンおよび気化装置のすべての部品を小型化することが大切である。したがって、このような装置のガス作動加熱ユニットは、できるだけ効率的に動作させ、それらを最大限小型化することが望ましい。
本発明は、変換効率が改善したガス作動加熱ユニットを得ることを目的とする。本発明は、さらに、気化(蒸発)装置、例えば気化(蒸発)可能な物質を気化する不発火燃焼加熱気化装置をも意図する。
本発明によれば、熱伝導性材料で形成したハウジングを有するガス作動加熱ユニットを提供し、ハウジングは、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、第1触媒燃焼室は、燃料を受け入れるよう構成し、また燃料を第2触媒燃焼室に連通するよう構成し、燃料を熱に変換するよう構成する。
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、第1触媒燃焼室は、燃料を受け入れるよう構成し、また燃料を第2触媒燃焼室に連通するよう構成し、燃料を熱に変換するよう構成する。
好ましくは、第1触媒燃焼室は第1触媒素子を有する構成とする。有利には、第1触媒燃焼室は2個の触媒表面を画定するよう構成する。理想的には、第1触媒燃焼室は第1触媒素子の触媒表面によって形成した2個の燃料流路を有する構成とする。
好ましくは、第1触媒素子は、第1触媒燃焼室内の円筒形素子として形成する。有利には、第1触媒素子は中空素子とする。理想的には、第1触媒素子は、好ましい金属製のキャリヤを有する構成とする。
好ましくは、第1触媒素子のキャリヤを、金属薄板で形成する。
本発明の一実施形態において、第1触媒素子のキャリヤは、中空円筒体として形成する。
本発明の他の実施形態において、第1触媒素子のキャリヤは、以下の材料または合金、すなわち、
ステンレス鋼
アルミニウム
セラミック
シリカ
炭素
から選択した1個またはそれ以上の材料により構成する。
ステンレス鋼
アルミニウム
セラミック
シリカ
炭素
から選択した1個またはそれ以上の材料により構成する。
好ましくは、第1触媒素子のキャリヤは、触媒材料で被覆する。有利には、第1触媒素子のキャリヤに被覆する触媒材料は、貴金属とする。
本発明の一実施形態において、第2触媒燃焼室は第2触媒素子を有する構成とする。好ましくは、第2触媒素子は2個の触媒表面を画定するよう構成する。有利には、第2触媒燃焼室は、第2触媒素子の触媒表面によって形成した2個の燃料流路を有する。好ましくは、第2触媒素子は、第2触媒燃焼室内の円筒素子として形成する。有利には、第2触媒素子は、中空素子とする。理想的には、第2触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とする。
好ましくは、第2触媒素子のキャリヤは、金属薄板で形成する。
本発明の一実施形態において、第2触媒素子のキャリヤは、中空円筒体として形成する。本発明の他の実施形態において、第2触媒素子のキャリヤは、以下の材料または合金、すなわち、
−ステンレス鋼
−アルミニウム
−セラミック
−シリカ
−炭素
から選択した1個またはそれ以上の材料により構成する。
−ステンレス鋼
−アルミニウム
−セラミック
−シリカ
−炭素
から選択した1個またはそれ以上の材料により構成する。
本発明の他の実施形態において、第2触媒素子のキャリヤは、触媒材料で被覆する。有利には、第2触媒素子のキャリヤを被覆する触媒材料は、貴金属とする。
好ましくは、第2触媒燃焼室は、第1触媒燃焼室の周りに延在させる。
有利には、第1および第2の触媒燃焼室を、互いに同心状にする。好ましくは、第1触媒燃焼室を円筒形とする。
本発明の一実施形態において、第1および第2の触媒燃焼室のうち一方に熱的質量を設ける。
本発明の他の実施形態において、ガス作動加熱ユニットは、さらに燃料を分配するよう構成した温度調整バルブを備え、ハウジングを所定温度範囲内に維持する。
有利には、ハウジングは、さらに火炎燃焼室を画定する。好ましくは、火炎燃焼室は、第2触媒燃焼室を第1触媒燃焼室に連通させる。
本発明の一実施形態において、燃料ガス入口を第1触媒燃焼室に設け、燃料の排ガス出口を第2触媒燃焼室から設け、燃料ガス入口および排ガス出口は、第1および第2の触媒燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に第1触媒燃焼室を通過し、燃料ガスの少なくとも一部を熱に変換し、第1触媒燃焼室における熱に変換した結果としての排ガスおよび第1触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが、第2触媒燃焼室を通過するよう配置する。
好ましくは、排ガス出口は、第2触媒燃焼室に対して相対設置し、この相対配置は、第1触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが第2触媒燃焼素子との接触が最大となるよう配置する。有利には、燃料ガス入口は、第1触媒燃焼室に対して相対設置し、この相対配置は、燃料ガスの第1触媒成分との接触が最大となるよう配置する。
好ましくは、ハウジングは、第1および第2の触媒燃焼室を内部に形成する主室の周りに延在し、主室を画定する主側壁を有し、主側壁は、主室の一方の端部を閉鎖する第1端壁と、主室の他方の端部を閉鎖する第2端壁との間に延在させる。
有利には、第1端壁は、第1触媒燃焼室の上流側端部、および第2触媒室の下流側端部を画定する。
理想的には、隔壁素子を主室に配置し、主室を第1触媒燃焼室および第2触媒燃焼室に分割する。
好ましくは、隔壁素子は、第1端壁から延在させ、また有利には、隔壁素子は、第2触媒燃焼室を第1触媒燃焼室に対する連通を促進するよう第2端壁から離れた位置で主室における末端部で終端させる。
本発明の一実施形態において、隔壁素子は、主室内で主側壁と同心状に延在させ、かつ主側壁から離れた隔壁により構成し、これにより、第1触媒燃焼室を隔壁内に形成し、第2触媒燃焼室を隔壁と主側壁との間に形成する。
好ましくは、燃料ガス入口を第1端壁に配置し、有利には、排ガス出口を第1端壁に隣接して主側壁に配置する。
好ましくは、火炎燃焼室を、第2端壁と隔壁素子の末端部との間に画定する。
本発明の一実施形態において、第1および第2の触媒燃焼素子の少なくとも一方を、火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に火炎燃焼室内で火炎として火炎燃焼するとき、火炎が第1および第2の触媒素子のうち一方をその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、火炎が第1および第2の触媒素子の前記一方によって燃料ガスを熱に変換する結果として消滅するよう配置する。好ましくは、第1触媒素子を火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、火炎が、第1触媒素子の温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させるよう配置する。有利には、ガス触媒材料で被覆した有孔端部キャップを、火炎燃焼室に隣接して第1触媒素子を横切るよう延在させる。
本発明の一実施形態において、第1触媒素子を、燃料ガス入口に対して相対配置しこの相対配置は、火炎燃焼室から燃料ガス入口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置する。
本発明の他の実施形態において、第2触媒素子を排ガス出口に対して相対配置し、この相対配置は、火炎燃焼室から排ガス出口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置する。
好ましくは、隔壁は、円筒形の隔壁とする。有利には、ハウジングの主側壁を、円筒形側壁とする。
本発明の他の実施形態において、熱的質量を第1および第2の触媒素子の少なくとも一方に関連させ、第1および第2の触媒素子の少なくとも一方の前記熱的質量に隣接する隣接部分の温度を、燃料ガス中断の短い時間にわたり触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、燃料ガスが再供給されるとき、熱的質量に隣接する第1および第2の触媒素子の少なくとも一方が燃料ガスを熱に変換するのを再開する構成とする。好ましくは、熱的質量を第1触媒素子に関連させる。有利には、熱的質量は、第1触媒素子の一部に固定する。
本発明の他の実施形態において、ハウジングは、加熱ユニットによって加熱すべき付属品に連結しうる構成とする。付属品としては、はんだごてのはんだごて先端部、接着剤を加熱する接着剤ガンの加熱素子、衣類のアイロンプレス板、非発火加熱気化装置等の気化可能な物質を気化させる気化室がある。
本発明は、さらに、本発明によるガス作動加熱ユニット、および加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室を備えた、気化装置を提供し、気化室は、加熱ユニットのハウジングと熱伝達関係を有する構成とする。
本発明は、さらに、ハウジングを有する気化装置を提供し、ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、第1触媒燃焼室は燃料ガスを受け入れ、燃料ガスを第2触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とする。
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、第1触媒燃焼室は燃料ガスを受け入れ、燃料ガスを第2触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とする。
好ましくは、気化室は、第1および第2触媒室と同軸状にする。有利には、気化室は、第2端壁から延在する第2側壁によって形成する。理想的には、第2側壁は、円筒形側壁として構成する。
本発明の一実施形態において、熱交換スピンドルを気化室内に突入させる。好ましくは、熱交換スピンドルは、第2端壁から突出させる。
本発明の他の実施形態において、気化装置は、さらに気化モジュールを備え、この気化モジュールは、ルースタバコ、タバコフレーク、袋詰めタバコ、および二コチンを注入したマトリクスを有するカートリッジのうち一つの形態として構成する。
本発明の他の実施形態において、気化装置は、さらに、気化室に係合する中空円筒形のプラグ部材を備える。好ましくは、プラグ部材は、軸線方向に延在するマウスピースとしての延長部を設ける。
本発明の他の実施形態において、気化室は、タバコで構成したタバコ製品を係合するよう構成する。好ましくは、タバコ製品は、フィルタ付きマウスピース延長部を有する構成とする。
本発明の他の実施形態において、気化室は、非発火加熱気化装置として構成する。
本発明は、さらに、加熱可能なハウジングを有する気化装置を提供し、ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第1火炎燃焼室と、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
第1触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、燃料ガスを第2触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とする。
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第1火炎燃焼室と、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
第1触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、燃料ガスを第2触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とする。
本発明の利点は多くある。本発明のとくに重要な利点は、燃料ガスを熱に変換するとくに高い変換効率を有する高効率ガス作動加熱ユニットを提供する点である。本発明による加熱ユニットによって達成した比較的高い効率によって、加熱ユニットは、小型化にとくに適切であり、したがって、気化可能な物質を気化する気化装置、ならびにはんだごて、接着剤ガン等において用いるのに適切である。これら利点は、第1および第2の触媒燃焼室によって大きく達成でき、燃料ガスを第1触媒燃焼室が受け入れ、第1触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスを含む排ガスは、第2触媒燃焼室を通過し、随伴される未燃の燃料ガスを熱に変換して、第1触媒燃焼室からの排ガスと一緒に排出する。燃料ガス入口および排ガス出口を配置することによって、燃料ガスと第1触媒成分および第2触媒成分との間の接触面積が最大となり、燃料ガスからの最大熱変換効率が達成される。第1および第2の触媒素子をそれぞれ第1および第2の触媒燃焼室に配置することによって、第1および第2の触媒素子が、それぞれ第1および第2の触媒燃料室を通過する2個の燃料ガス通路を画定し、燃料ガスの熱への変換効率をさらに上げる。性能特性は、さらに有孔触媒素子を実装することによって向上する。このように、燃焼ガスは、触媒素子の内側表面と外側表面との間を横切って通過するとともに、有孔触媒素子自体を通過するように流れる。
第1および第2触媒燃焼室を互いに同心状に配置することによって、第2触媒室は第1触媒室の周りに延在し、ガス作動加熱ユニットの小型化を達成する。このように、ガス作動加熱ユニットを、非発火加熱気化装置の熱源として用いるとき、この気化装置の大幅な小型化を達成する。
本発明の他の利点は、第1および第2の触媒素子における一方の隣接部分を、燃料ガスが中断する比較的短い時間にわたり触媒素子の触媒燃焼作動温度に維持する熱的質量を設けることによって達成される。第1および第2触媒素子の熱的質量に隣接する触媒部分が、燃料ガスを中断する間に触媒燃焼作動温度に維持されることによって、燃料ガスが再供給されるとき、触媒燃焼作動温度で第1および第2の触媒素子の隣接部分によって燃料ガスの熱への変換が即座に再開し、残りの第1または第2の触媒素子は、触媒素子によって燃料ガスを完全触媒変換する触媒燃焼作動温度まで容易に達することができる。第1触媒素子の下流側端部に固定した熱的質量を有する第1触媒素子の構成は、熱的質量を有する第1触媒素子のとくに有利な構成をもたらす。
加えて、触媒素子材料から形成した下流側端部キャップを有する第1触媒素子を設けることによって、ガス作動加熱ユニットの触媒作動を容易にし、火炎燃焼室における燃料ガスの初期的な火炎燃焼は、第1触媒素子の端部キャップの温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇し、触媒機能による燃料ガスの熱への変換は、第1触媒素子において開始し、これにより、燃料ガス不足の結果として火炎を消滅させる。
本発明は、添付図面につき行う幾つかの実施形態の説明から、より明らかに理解できるであろう。
図面につき説明するが、まず図1〜7につき説明すると、参照符号1を付して示す、本発明によるガス作動加熱ユニットは、ガス触媒変換作用によって燃料ガスを熱に変換させるものである。加熱ユニット1は、とくに小型化に適したものであり、とくに、はんだごて、接着剤ガン、衣類のアイロンおよび気化可能な物質を気化させる不発火燃焼気化装置等の気化装置等の、持ち運び可能な手持ちの加熱ユニットに用いるのが適切である。本発明による気化装置を、図8〜11につき以下で説明する。
熱伝導材料から成るハウジング2を有する加熱ユニット1は、ハウジング2により燃料ガスを熱に変換する特別に効率的なユニットであり、このハウジング2は、第1触媒燃焼室、すなわち円筒形の一次燃焼室11と、第2触媒燃焼室、すなわち環状二次燃焼室12と、火炎燃焼室16とを画定する。とくに図5〜7につき説明すると、二次燃焼室12は、一次燃焼室11の周りに延在し、一次燃焼室11内に導入される燃料ガス/空気の混合物は、図5および6の矢印Aの方向に一次燃焼室11を経て、また、つぎに炎燃焼室16を経て二次燃焼室12に流入する。第1触媒素子、すなわち円筒形の有孔一次ガス触媒燃焼素子13を、一次燃焼室11に配置し、第2触媒素子、すなわち円筒形の穴あき二次ガス触媒燃焼素子14を、二次燃焼室12に配置する。一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14は、以下で説明するように、一次および二次の燃焼室11および12を画定する壁から離し、一次燃焼室11に導入する燃料ガス/空気の混合物が、矢印Aの方向に一次ガス触媒燃焼素子13の内面および外面に沿って、また、次に、矢印Aの方向に二次ガス触媒燃焼素子14の内面および外面に沿って流れる。一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14は、有孔材料で形成するため、以下で説明するように、燃料ガス/空気の混合物は一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14の内面と外面との間にも流れる。
したがって、一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14がその触媒燃焼作動温度にまで上昇するとき、燃料ガス/空気の混合物は、一次ガス触媒燃焼素子13によって効率的に熱に変換され、一次ガス触媒燃焼室11からの未燃焼の燃料ガスを含む排気ガスは、矢印Aの方向に火炎燃焼室16に流入し、また、次に二次燃焼室12に流入し、この二次燃焼室12内で未燃焼の燃料ガスは、二次ガス触媒燃焼素子14によって熱に変換される。一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14のこの構成は、一次および二次燃焼室11および12を通過する、すべてではないかもしれないが、ほとんどすべての燃料ガスを確実に熱に変換する。
初期的に、一次ガス触媒燃焼素子13の温度を上げるため、燃料ガス/空気の混合物を以下で説明するように火炎燃焼室16における火炎で燃焼させる。火炎は、一次ガス触媒燃焼素子をその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、次に、燃料ガス/空気の混合物の熱への触媒的な変換を開始し、そして、これにより、燃料ガスの火炎を不足させ、火炎は消滅する。一次ガス触媒燃焼素子13は、燃料ガス/空気の混合物を触媒的に熱に変換開始すると、ハウジング2の温度は上昇し、次に、二次ガス触媒燃焼素子14は、熱伝導、対流および放射によってその触媒燃焼作動温度まで上昇し、一次燃焼室1からの排気ガスに含まれるあらゆる未燃焼の燃料ガスを熱に変換する。
加熱ユニット1の構成に関してより詳細に説明すると、熱伝導性材料から成るハウジング2は、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼または他の適切な熱伝導性材料から成り、第1端壁5によって一方の端部を閉鎖し、他方の端部を第2端壁6によって閉鎖した円筒形の主側壁4によって形成し、共に主室8を画定する。本発明のこの実施形態では、主側壁4の材料と同様の材料から成る円筒形の隔壁10により構成した隔壁素子を、第1端壁から主側壁4と同心状に主室8内に延在させ、主室8を一次燃焼室11および二次燃焼室12に分割する。一次燃焼室11は、隔壁10内に形成するとともに、二次燃焼室12は、隔壁10と主側壁4との間に画定し、したがって、二次燃焼室12は、一次燃焼室11の全周にわたり延在し、この一次燃焼室11を包囲する。一次ガス触媒燃焼素子13を一次燃焼室11内に配置し、燃料ガスを熱に変換するようにし、二次ガス燃焼素子14を二次燃焼室12内に配置し、二次燃焼室12における燃料ガスを熱に変換するようにする。
隔壁10は、第2端壁6から離れる末端部15で終端させ、第2端壁6と共に火炎燃焼室16を画定し、この火炎燃焼室16内では燃料ガスを初期的に火炎として燃焼させ、一次ガス触媒燃焼素子13の温度をその触媒燃焼作動温度まで上げ、以下で説明するように、一次ガス触媒燃焼素子13によって、続いて二次ガス触媒燃焼素子14によって燃料ガスの熱への触媒変換を開始する。第1端壁5において同心状に形成した燃料ガス入口17は、燃料ガスを一次燃焼室11内に送給する。第1端壁5に隣接した主側壁4における排ガス出口18は、二次燃焼室12からの排ガスを収容する。
一次および二次の燃焼室11および12は、火炎燃焼室16を介して連通し、燃料ガス入口17から一次燃焼室11内に送給された燃料ガスは、二次燃焼室12内に、図5および6のように、矢印Aの方向に火炎燃焼室16を経て流入する。したがって、一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14の温度が、それらの触媒燃焼作動温度まで上昇した後、燃料ガス注入口17から一次燃焼室11内に送給された燃料ガスは、一次ガス触媒燃焼素子13によって熱に変換され、一次燃焼室11からの未燃焼の燃料ガスを含む排ガスは、火炎燃焼室16を通過し、次に二次燃焼室12に流入し、この二次燃焼室12内で含まれる未燃焼の燃料ガスが二次ガス触媒燃焼素子14によって熱に変換される。一次および二次の燃焼室11および12双方からの排ガスは、排ガス出口18を通過する。第1端壁5は、一次燃焼室11の上流端および二次燃焼室12の下流端を画定する。
本発明のこの実施形態において、一次ガス触媒燃焼素子13は、有孔金属シートによって形成された中空円筒形状とし、触媒内面19および触媒外面20を画定する。二次ガス触媒燃焼素子14も、中空円筒形状とし、有孔金属シートによって形成し、触媒内面21および触媒外面22を有する。一次ガス触媒燃焼素子13は、隔壁に対して相対配置し、この相対配置は、触媒内面19および触媒外面20が、それぞれ一次燃焼室11を経る通路23および24を画定し、これにより、燃料ガス入口17から一次燃焼室11内に送給された燃料ガスが、図5および6に示す矢印Aの方向に一次ガス触媒燃焼素子13の触媒内面19および触媒外面20双方に沿って通過し、一次ガス触媒燃焼素子13による燃料ガスの触媒変換を容易にするように行う。
二次ガス触媒燃焼素子14は二次燃焼室12内に構成し、この構成は、触媒内面21触媒外面22は、二次燃焼室12を通る通路26および27を画定し、一次燃焼室11からのガスを含む排ガスが、図5および6に示す矢印Aの方向に二次ガス触媒燃焼素子14の触媒内面21および触媒外面22に沿って流れるように行う。したがって、一次燃焼室11において熱に変換されていない燃料ガスは、二次ガス触媒燃焼素子14の触媒内面21および触媒外面22上を通過するときに熱に変換され、燃料ガスからの熱抽出効率は、一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14の燃焼によって大きく増加する。
燃料ガスが一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14の内外面上を通過することによって、一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14の熱抽出効率は増大する。加えて、一次ガス触媒燃焼素子13が有孔であることによって、一次燃焼室11における通路23および24に沿って流れる燃料ガスも、通路23と24との間で一次ガス触媒燃焼素子13を透過し、これによって、さらに一次ガス触媒燃焼素子13の変換効率が増大する。同様に、二次ガス触媒燃焼素子14が有孔であるため、二次燃焼室12における通路26および27に沿って流れる燃料ガスも、通路26と27との間で二次ガス触媒燃焼素子14を透過し、これによって、二次ガス触媒燃焼素子14の変換効率が向上する。
燃料ガス入口17において配置した拡散器(デフューザ)25は、燃料ガスが一次燃焼室11内に入り、隔壁10と共に燃料ガスが通路23および24に沿って流れ、一次ガス触媒燃焼素子13の触媒内面19および触媒外面20上を流れるように指向させる。
一次ガス触媒燃焼素子13は、有孔の薄板ステンレス鋼/アルミニウム合金から成る中空円筒形のキャリヤ部材28によって設けたキャリヤを有する。キャリヤ部材28は、主にプラチナから成る貴金属合金で被覆する。一次ガス触媒燃焼素子13の外径は、隔壁10の内径よりも小さく、触媒外面20は、隔壁10から離して通路24を形成し、燃料ガスが一次ガス触媒燃焼素子13の触媒外面20に沿って流れることができるようにする。キャリヤ部材28を被覆する貴金属合金で被覆したキャリヤ部材28と同様の有孔キャリヤ材料の端部キャップ29を、キャリヤ部材28の下流側端部を横切るよう延在させる。したがって、通路23から端部キャップ29を通過する未燃焼の燃料ガスは、端部キャップ29によって熱に変換され、熱に変換されずに残ったいかなる燃料ガスも、一次燃焼室11からの排ガスと共に、火炎燃焼室16から二次燃焼室12内に流入する。
熱的質量30をリベットによって一次ガス触媒燃焼素子13の端部キャップ29に固定し、この熱的質量30を端部キャップ29に熱伝導係合させ、熱的質量30に隣接する端部キャップ29の隣接部分32を、ハウジング2の温度調整する間における主室8への燃料ガス送給が中断する短い期間中その触媒燃焼作動温度またはそれ以上の温度に維持し、これにより、主室8への燃料ガス送給が再開するとき、端部キャップ29の隣接部分32は、その触媒燃焼作動温度またはそれ以上となり、燃料ガスの熱への変換を開始し、したがって、端部キャップ29残りの部分、およびキャリヤ部材28を触媒燃焼作動温度まで上昇させ、一次ガス触媒燃焼素子13全体が燃料ガスを熱に変換する。
第2ガス触媒燃焼素子14は、ステンレス鋼/アルミニウム合金の有孔シートから成る円筒形のキャリヤ部材33によって形成し、主にプラチナから成る貴金属合金で被覆した中空円筒形構造のキャリヤを有する。二次ガス触媒燃焼素子14の外径は、主側壁4の内径よりも小さく、一次ガス触媒燃焼素子13の内径は、隔壁10の外径よりも大きくし、二次燃焼室12における通路26および27を画定し、燃料ガスが一次ガス触媒燃焼素子13の触媒内面および触媒外面21および22双方の上を流れるようにする。
本発明の個の実施形態において、一次および二次ガスの触媒燃焼素子13および14を、同一材料で形成し、双方共に同じ触媒燃焼作動温度を有し、この触媒燃焼作動温度で燃料ガスを触媒作用による熱に変換することを開始する。
セラミック材料から成る電気絶縁ハウジング36における電極35は、絶縁ハウジング36を有する火炎燃焼室16内に突入し、電極35を主側壁4から電気的に絶縁する。電極35は、主側壁4から離れた先端部37で終端させ、電圧を電極に印加するとき、先端部37と主側壁4との間のスパークアークが、初期的に燃料ガスを火炎燃焼室16における火炎として燃焼させ、一次ガス触媒燃焼素子13の温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させる。圧電式点火装置(図示せず)を電極35に接続し、電極35に電圧を生成するようにする。主側壁4は、電極35の電位に対して接地電位に保持する。
有孔である一次ガス触媒燃焼素子13の端部キャップ29によれば、燃料ガスが初期的に燃料ガス入口15から一次燃焼室11内に送給されるとき、燃料ガスは端部キャップ29を経て火炎燃焼室16に透過することができる。電極35と主側壁4との間にスパークを発生するとき、燃料ガスは引火して、火炎燃焼室16における火炎として燃焼する。火炎の根元は、一次ガス触媒燃焼素子13の端部キャップ29に存在し、火炎は、端部キャップ29に十分近接しており、端部キャップ29の温度を触媒燃焼作動温度にまで上昇させる。端部キャップ29がその触媒燃焼作動温度まで上昇した後、触媒変換によってすぐに燃料ガスを熱に変換し始め、次に、一次ガス触媒燃焼素子13の端部キャップ29における残りの部分およびキャリヤ部材28がその触媒燃焼作動温度まで上昇し、燃料ガスを熱に変換する。この段階で火炎は燃料ガスが不足して消滅する。その後、燃料ガスの熱への変換は、一次ガス触媒燃焼素子13における触媒変換によって行われる。このとき、二次ガス触媒燃焼素子14は、隔壁10および主側壁4からの熱放射、ならびに一次燃焼室11からに熱い排ガスによって急激に触媒燃焼作動温度まで上昇する。触媒燃焼作動温度に達すると、二次ガス触媒燃焼素子14は、一次燃焼室11において熱に変換されなかったいかなる燃料ガスも熱に変換する。
主側壁4に貫通する点検ポート40はレンズ41によって閉鎖し、火炎燃焼室16を点検して、火炎状態を確認するのを容易にする。
ベンチュリ混合素子42を第1端壁5の上流側に配置して、燃料ガス入口15から主室8内に送給される前に燃料ガスを空気と混合するようにする。燃料ガスは、ベンチュリ混合素子42内にガス噴射口44から送給し、燃料ガスと混合するための空気は、ベンチュリ混合素子42内に空気取込ポート45から引き込む。
図示しないが、温度制御システムを、ベンチュリ混合素子42の上流側に設けて、加熱ユニット1の温度を制御するようにする。温度制御システムは、加熱ユニット1のハウジングを熱伝導させる温度応答バルブを有する。温度応答バルブは、ハウジング2の温度に応答して、ベンチュリ混合素子42への燃料ガス送給量を制御し、ハウジング2の温度を所定温度範囲内に維持するようにする。温度応答バルブは、加熱ユニット1の所要の作動温度に基づいて、ベンチュリ混合素子42への燃料ガス供給を徐々に変化させる、または、周期的に短時間だけベンチュリ混合素子42への燃料ガス供給を中断する。このような短時間のベンチュリ混合素子42への燃料ガス中断中に、熱的質量30は、一次ガス触媒燃焼素子13の隣接部分32をその触媒燃焼作動温度に維持し、一次ガス触媒燃焼素子13による燃料ガスの熱への触媒変換を燃料ガス再供給の際に再開させる。この温度制御システムは、本願人による国際公開第02/48591号および同第2006/082571号の明細書に記載のものと同様にすることができる。
使用時、燃料ガスは、ガス噴射口44からベンチュリ混合素子42内に送給され、燃料ガスは、空気と混合して、燃料ガス入口17における拡散器25を経て一次燃焼室11内に送給する。まず、燃料ガス/空気混合物は、電極35からの火花(スパーク)によって点火し、火炎燃焼室16における火炎として燃焼し、一次ガス触媒燃焼素子13の温度をその触媒燃焼作動温度まで上げ、一次ガス触媒燃焼素子13によって燃料ガスの熱への変換を開始する。一次ガス触媒燃焼素子13がその触媒燃焼作動温度に到達した後、一次ガス触媒燃焼素子13は触媒的に燃料ガスを熱に変換することを開始する。その後、火炎は燃料ガスの不足により消滅する。熱は、一次ガス触媒燃焼素子13から隔壁10および主側壁4に伝導および放射されるため、二次ガス触媒燃焼素子14の温度もその触媒燃焼作動温度まで上昇する。燃料ガスは一次燃焼室11を通過するため、燃料ガスの大部分は、一次ガス触媒燃焼素子13によって熱に変換される。未燃の燃料ガスを含む排ガスは、一次燃焼室11から火炎燃焼室16を経て二次燃焼室12内に流入する。排ガスにおいて含まれる未燃の燃料ガスは、二次ガス触媒燃焼素子14によって熱に変換される。排ガスは、二次燃焼室12から排ガス出口18を経て排出される。
火炎燃焼室16は、点検ポート40を通して、初期的に火炎燃焼が火炎燃焼室16で開始し、その後、燃焼が火炎燃焼から触媒変換による触媒燃焼に確実に移行するのを点検することができる。この移行中、火炎は大きさと強度が減少し、次第に黄色に変化する。触媒変換による触媒燃焼が開始すると、一次および二次のガス触媒燃焼素子13および14は、赤色になり始め、こうして点検ポート40から見える赤色グロー(赤熱)を発生する。
燃料ガスの短時間の中断中、加熱ユニット1の温度調整の結果、熱的質量30が一次ガス触媒燃焼素子13の隣接部分32をその触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、燃料ガスの一次燃焼室11への再供給が開始するとき、一次ガス触媒燃焼素子13は再び燃料ガスを熱に変換し始め、その後二次ガス触媒燃焼素子14をその触媒燃焼作動温度まで上げ、加熱ユニット1の通常運転を続ける。
一次ガス触媒燃焼素子13によって、一次ガス触媒燃焼素子13、とくに一次ガス触媒燃焼素子13の端部キャップ29は、火炎燃焼中に火炎燃焼室16から一次燃焼室11内に火炎が進入するのを阻止し、燃料ガス入口17内およびベンチュリ混合素子42に進入し、爆発を引き起こす火炎のブローバックを回避する。二次燃焼室12に二次ガス触媒燃焼素子14を設けることにより、火炎燃焼中に火炎燃焼室16から二次燃焼室12への火炎進入を阻止することができ、さもなければ、排ガス出口18を経る火炎のブローバックを生じ、加熱ユニット1を用いる人の負傷または火傷を引き起こすことになる。実際、二次ガス触媒燃焼素子14は排ガス出口18にわたり延在させ、排ガス出口18を通る火炎のブローバックを阻止する機能を果たす。したがって、一次および二次ガス触媒燃焼素子13および14の設置は、火炎燃焼中に火炎燃焼室16における火炎を閉じ込める機能を果たす。
図8および9につき説明すると、本発明による気化装置を示し、この気化装置を全体的に参照符号60で示す。気化装置60は、例えば、タバコおよび/または他のハーブならびに植物等、気化可能な物質の気化可能成分を気化する不発火加熱気化装置である。気化可能な物質は、気化可能な物質を火炎燃焼させることなく加熱によってのみ気化させる。本発明のこの実施形態において、気化装置60は、とくにタバコを気化させるのに適切である。気化装置60は、図1〜7につき説明したガス作動加熱ユニット1を有する。加熱ユニットは、気化室61内の気化可能な物質を加熱する熱源として機能し、この気化室61は円筒形の二次側壁62によって形成し、この二次側壁62は加熱ユニット1の第2端壁6から延在させる。本発明のこの実施形態における加熱ユニット1は、図1〜7につき説明した加熱ユニット1と同様であり、同じ部分には、同一参照符号を付して示す。
二次側壁62は、ハウジング2と同様の熱伝導性材料で形成し、気化室61への開放した開口63を画定する。中空円筒形のプラグ部材65を、気化室61に係合可能にし、これにより、開口63、ひいては気化室61を閉鎖できるようにする。プラグ部材65は、端壁66およびこの端壁66から延在する円筒形の側壁67を有し、この側壁67は二次側壁62内に比較的緊密な滑り嵌めを生ずる。出口管69を、プラグ部材65の端壁66から同軸状に突出させて、マウスピース70に終端させ、このマウスピース70を通して気化室61で気化可能な物質から気化した蒸気のエアロゾルを吸引できるようにする。
第2端壁6に隣接する二次側壁62における1個またはそれ以上の空気取込ポート71は、気化室61内に引き込まれる空気を収容し、ついで気化室61からの蒸気のエアロゾルをマウスピース70から吸引するのを容易にする。マウスピース70で吸引するとき、空気取込ポート71から引き込んだ空気は、気化室61における気化可能な物質から放出された気化可能な成分の蒸気を含有し、これにより、蒸気が出口管69で冷却されるとき、エアロゾルが形成され、このエアロゾルをマウスピース70から吸引する。
ねじ付き中心ボア74を有する中心ボス73を、第2端壁6と一体に形成し、かつこの第2端壁6から気化室61内に突入させる。熱交換素子、すなわち、ねじ付き端部76で終端する熱交換スピンドル75を、ねじ付き中心ボア74にねじ係合可能にし、中心ボス73から気化室61内に同軸状に突入させて、第2端壁6から気化室61における気化可能な物質に熱を伝達する。熱交換スピンドル75は、ハウジング2と同様の熱伝導性材料で形成し、二次側壁62と同心状にする。複数の互いに離れたフィン77を、第2端壁6から突設し、また中心ボス73から半径方向に延在させて、金属製のガーゼ(金網)材料のガーゼディスク78を第2端壁6から引き離すようにする。ガーゼディスク78は、気化室61とほぼ同じ直径とし、気化室61における気化可能な物質を保持し、気化可能な物質が空気取込ポート71を通過するのを阻止する。加えて、ガーゼディスク78は、通過する空気を収容し、また空気取込ポート71から引き込んだ空気を気化室61における気化可能な物質の領域にわたり拡散させる。
気化室61は、国際公開第2006/082571号の明細書に記載の気化装置の気化室とほぼ同じである。
第1端壁5を介してハウジング2に熱伝導するベンチュリ混合素子42の上流側に位置する温度応答制御バルブ(図示せず)は、ハウジング2の温度に応答し、次に気化室61の温度に応答して、燃料ガスのベンチュリ混合素子42への供給を制御し、気化室61における気化可能な物質の温度を適切な気化温度に維持し、この気化温度は、タバコから所定成分を気化させるためには、概して、100°C〜350°Cの範囲、より一般的には130°C〜250°Cの範囲、理想的には150°C〜200°Cの範囲である。温度応答バルブは、本願人による国際公開第02/48591号および国際公開第2006/082571号に記載されたタイプがある。加えて、安全分離バルブも、温度応答バルブの上流側に設け、加熱ユニット1が安全温度を超えるとき加熱ユニット1を燃料ガス供給源から分離させる。この安全分離バルブは、本願人による国際公開第2006/082571号に記載されている気化装置に関連するタイプとすることができる。
概して、気化装置60は、ハウジング2、および気化室61、ならびに温度応答バルブおよび安全分離バルブを備え、この気化装置60をケーシングにおいて収納し、このケーシングを概してプラスチック材料で形成し、再充填可能なリザーバをケーシングに設け、燃料ガスを加熱ユニット1に安全分離バルブおよび温度応答性バルブを経て供給できるようにする。
使用にあたり、気化させるべきタバコは、気化室61内に配置する。タバコは、微粒子および/もしくはフレーク状、ばら状、または袋詰めの形態にすることができる。代案として、タバコを袋詰めで設ける代わりに、ニコチン注入したマトリクスを有するカートリッジを気化室61に配置することができる。タバコは、袋に入れ、袋はいずれかの所定の形であり、特定の場合において、円筒型である。タバコまたはニコチン注入マトリクスカートリッジを気化室61に配置した状態で、プラグ部材65を気化室61に係合させ、気化室61を閉鎖する。
手動のオン/オフバルブ(図示せず)を操作して、リザーバ(図示せず)からの燃料ガスを加熱ユニット1に供給できるようにする。手動のオン/オフバルブ操作と同時に、圧電性点火装置(図示せず)を動作させて、高電圧を電極35に印加し、これにより火花(スパーク)のアークを電極35の先端部37と加熱ユニット1のハウジングにおける主側壁4との間で発生させ、次に、ベンチュリ混合素子42からの燃料ガス/空気の混合物を点火させて、火炎燃焼室16において火炎燃焼させる。火炎は、一次ガス触媒燃焼素子13の温度をその触媒燃焼作動温度まで上げ、その後、火炎は燃料ガスが不足して消滅する。その後、二次ガス触媒燃焼素子14は、その触媒燃焼作動温度まで上がり、一次燃焼室11からの排ガスに含まれる燃料ガスを熱に変換する。ハウジング2がその作動温度まで上昇し、気化室61におけるタバコが気化可能な成分の蒸気を生成し始めると、マウスピース70で吸引されることによって、気化室61から引き込まれ、またタバコから生成した蒸気のエアロゾルを形成し、またマウスピース70を介して吸入する。
タバコにおける気化可能な成分が消費し尽くされたとき、使用済みタバコは気化室61から取り出し、新しいタバコに交換する。
図10および11につき説明すると、本発明の他の実施形態による気化装置を示し、全体的に参照符号80で示し、この気化装置80は、タバコ製品81のタバコにおける気化可能な成分を気化させる。気化装置80は、気化装置60とほぼ同じで、類似の部分は同一参照符号を付して示す。気化装置80と気化装置60との間における主な違いは、気化室61が円筒形状のタバコ製品81を収容するよう構成し、このタバコ製品81を気化室61内に緊密滑り嵌めにより係合可能にして
いる点である。したがって、プラグ部材65は、本発明のこの実施形態では省くことができる。タバコ製品81は、適切な紙製の外側円筒形のスリーブ83を有し、スリーブ内に微粒子またはフレーク状のタバコ84を詰める。フィルタ素子86を、スリーブ83の下流側端部87に配置する。フィルタ素子86は、従来のシガレット端部フィルタと類似し、タバコ84における気化可能な成分から気化した蒸気からの様々な成分を濾過するため、また、蒸気を凝縮してエアロゾルを形成させるために設ける。
いる点である。したがって、プラグ部材65は、本発明のこの実施形態では省くことができる。タバコ製品81は、適切な紙製の外側円筒形のスリーブ83を有し、スリーブ内に微粒子またはフレーク状のタバコ84を詰める。フィルタ素子86を、スリーブ83の下流側端部87に配置する。フィルタ素子86は、従来のシガレット端部フィルタと類似し、タバコ84における気化可能な成分から気化した蒸気からの様々な成分を濾過するため、また、蒸気を凝縮してエアロゾルを形成させるために設ける。
スリーブ83の上流側端部88は、スリーブ83におけるタバコ84内に空気を収容するために開放する。スリーブ83は、気化室の内径とほぼ同じ外径を有し、また二次側壁62に対して緊密に滑り嵌めする。
気化装置80は、熱交換スピンドル75を有する実施形態として示すが、気化装置80は、熱交換スピンドル75を有しても有さなくてもよい。しかし、気化装置80に設ける場合、スリーブ83は気化室61内に挿入するとき、熱交換スピンドル75は、スリーブ83におけるタバコ84の中心に同軸状に貫入する。
本発明のこの実施形態において、タバコ84を詰めたスリーブ83の長さは、ガーゼディスクから二次側壁62の下流側端部89にいたる二次側壁62の長さと同一長さであり、スリーブ83におけるガーゼディスク78に衝合する上流側端部88を気化室61内に挿入するとき、タバコ84は、全体的に気化室61内に位置し、フィルタ素子86は気化室61から突出した状態となり、これによってフィルタ素子に隣接するスリーブ83に沿って吸込み易くする。
使用にあたり、タバコ製品81は、スリーブ83の上流側端部88がガーゼディスク78に緊密に衝合するまで気化室61内に挿入し、熱交換スピンドル75を気化室61内に設ける場合、熱交換スピンドル75は、タバコ製品を気化室61内に挿入する際にタバコ84内に貫入する。気化装置80が、動作温度まで上昇してタバコ84の気化可能な成分が気化し始めるとき、フィルタ素子86に隣接するスリーブ83の下流側端部87を吸込むことによって、気化可能な成分のエアロゾルがフィルタ素子86を通して引き込まれる。
加熱ユニットは、気化装置の気化室を加熱するように説明したが、当業者には本発明による加熱ユニット1を使用して、他の付属品、例えば、はんだごてのはんだごて先端部、接着剤ガン、服のアイロンのプレス板、または加熱すべき他の素子を加熱することができるのは明らかである。加熱ユニットを、はんだごてのはんだごて先端部を加熱するよう設けるとき、はんだごて先端部は気化室を形成する二次側壁62の位置に配置し、また第2端壁6から同軸状に延在させる。加熱ユニットを、接着剤ガンを加熱するよう設けるとき、加熱ユニットを熱伝導性ハウジング内に配置し、このハウジングには溶融すべき接着剤を収容する接着剤収容ボアを設け、この溶融した接着剤を熱伝導素子から突出する接着剤ノズルから押し出すようにする。加熱ユニットを衣類アイロンのプレス板を加熱するよう設けるとき、加熱ユニットのハウジングには、衣類アイロンのプレス板に直接熱伝導するよう係合させて、衣類アイロンのプレス板を設ける。
加熱ユニット1は、特別な形状および燃焼室を形成する構造のハウジングを有する実施形態として説明したが、任意な他の適切な形状および構造のハウジングを用いることができるのは明らかである。
他の形状および構造、また他の材料から成る一次および二次のガス触媒燃焼素子を用いることができることも明らかである。特定の場合において、セラミック材料から成る一次および二次のガス触媒燃焼素子を設けることができ、特定の場合において、一次および二次ガスの触媒燃焼素子のうち一方をセラミック材料とし、他方を金属材料とすることもできる。実際、特定の場合において、一次ガス触媒燃焼素子をセラミック材料とし、多孔質ブロックまたはセラミック材料から成る円筒体によって設け、一次燃焼室に配置することができる。一次ガス触媒燃焼素子のセラミック材料は、セラミック材料内に相互に内部連通する複数の空洞を設ける、または、セラミック材料内に貫通する比較的小さい直径の複数のボアを設けることによって多孔質にする。
一次および二次のガス触媒燃焼素子は、互いに類似する材料で形成し、またこれに応じて類似する触媒燃焼作動温度を有する実施形態として説明したが、場合によっては、一次および二次のガス触媒燃焼素子を、互いに異ならせ、また異なる触媒燃焼作動温度を有するものとすることができる。例えば、特定の場合において、二次ガス触媒燃焼素子は一次ガス触媒燃焼成分よりも低い触媒燃焼作動温度を有するものとし、逆もまた同様に可能である。
気化装置はタバコを気化する実施形態として説明したが、気化装置を使用して、他の任意の気化可能な物質を気化することができ、気化可能な物質としては、ハーブ、植物等、また、医薬化合物、組成物および成分および向精神活性化合物、組成物および成分がある。
気化室は、気化室内に貫入する1個の熱交換スピンドルを有する実施形態として説明したが、任意の個数の熱交換スピンドルを設けることができるのは明らかである。特定の場合において、熱交換スピンドルは省くことも考えられる。
気化室の特定の構造を説明したが、任意な他の適当な構成とした気化室、および気化すべき気化可能な物質に対して他の任意な関係を有する気化室を設けることもできる。
実際、特定の場合において、加熱ユニットは使い捨て可能なユニットとして設けることができ、例えば、気化室に所定個数のタバコ製品またはタバコの袋、またはタバコ充填量で使用した後に、気化装置を廃棄する実施形態が考えられる。この場合、燃料ガスリザーバは、再充填可能でなく、使用を意図する装置に対するタバコ製品またはタバコ充填量に応じた十分な量の燃料ガスを設けておくことができる。
特定の場合において、加熱ユニットは、火炎燃焼室がないものとして設けることができる。この場合、二次ガス触媒燃焼素子は、燃料ガス/空気の混合物を初期的に点火し、排ガス出口から火炎として吹き出すようにすることによってその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、また二次触媒燃焼素子に根付く火炎の根元が二次触媒燃焼素子をその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、これによって触媒機能によって燃料ガスを熱に変換し始め、このとき火炎を消滅させ、つぎに一次ガス触媒燃焼素子に対して放射によって熱伝達し、次に一次ガス触媒燃焼素子の触媒燃焼作動温度まで上昇させる。
言うまでもなく、任意な他の適切な点火システムを設け、燃料ガスを点火して火炎として燃焼させるようにすることができ、これによりガス触媒燃焼素子のいずれか一方の温度をそれらの触媒燃焼作動温度まで上昇させることができる。実際、火炎燃焼室を省く特定実施形態の場合、一次燃焼室および一次ガス触媒燃焼素子を設け、火炎燃焼を初期的に一次ガス触媒燃焼素子内に発生させ、その触媒燃焼作動温度まで上昇した際に燃料ガスを熱に変換し始め、このとき火炎が消滅するようにすることができる。
Claims (82)
- 熱伝導性材料で形成したハウジングを有するガス作動加熱ユニットであり、前記ハウジングは、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と、
を画定する構成とし、前記第1触媒燃焼室は燃料を受け入れるよう構成し、また前記燃料を前記第2触媒燃焼室に連通するよう構成し、燃料を熱に変換するように構成した、ガス作動加熱ユニット。 - 請求項1に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒燃焼室は、第1触媒燃焼室の周りに延在するよう構成した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1または2に記載のガス作動加熱ユニットで、第1および第2の触媒燃焼室を、互いに同心状に配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒燃焼室を、円筒形状とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、ハウジングは、さらに第2触媒燃焼室を第1触媒燃焼室に連通させる火炎燃焼室を画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒燃焼室は、第1触媒素子を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項6に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒素子は、2個の触媒表面を画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項7に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒燃焼室は、第1触媒素子の触媒表面によって形成される2個の燃料流路を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項6〜8のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒素子は、第1触媒燃焼室内の円筒形素子として形成した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項6〜9のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒素子は、中空素子とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項6〜10のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項11に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒素子のキャリヤは、薄板金属で形成した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜12のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒燃焼室は、第2触媒素子を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項13に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒素子は、2個の触媒表面を画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項14に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒燃焼室は、第2触媒素子の触媒表面によって形成した2個の燃料流路を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項13〜15のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒素子は、第2触媒燃焼室内の円筒形の素子として形成した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項13〜16のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒成分は、中空素子とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項13〜17のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項18に記載のガス作動加熱ユニットで、第2触媒素子のキャリヤは、薄板金属で形成した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜19のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1および第2の触媒燃焼室のうち一方は、熱的質量を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜20のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、さらに、燃料を分配する温度調整バルブを備え、ハウジングを所定温度範囲内に維持する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜21のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、燃料ガス入口を前記第1触媒燃焼室に設け、燃料の排ガス出口を前記第2触媒燃焼室から設け、前記燃料ガス入口および排ガス出口は、前記第1および第2の触媒燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に前記第1触媒燃焼室を通過し、燃料ガスの少なくとも一部を熱に変換し、前記第1触媒燃焼室において熱に変換した結果としての排ガスおよび前記第1触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが、前記第2触媒燃焼室を通過するよう配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜22のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記ハウジングは、主室の周りに延在してこの主室を画定する主側壁を有し、この主側壁内に第1および第2触媒燃焼室を形成構成とし、前記主側壁は、前記主室の一方の端部を閉じる第1端壁と前記主室の他方の端部を閉じる第2端壁との間に延在させた、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項23に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第1端壁は、前記第1触媒燃焼室の上流側端部、および前記第2触媒燃焼室の下流側端部を画定する、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項23または24に記載のガス作動加熱ユニットで、隔壁素子を前記主室に配置して、前記主室を前記第1触媒燃焼室および第2触媒燃焼室に分割する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項25に記載のガス作動加熱ユニットで、前記隔壁素子は、前記第1端壁から延在し、前記第2端壁から離れた場所で前記主室における末端部で終端し、前記第2触媒燃焼室を前記第1触媒燃焼室に連通させる構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項26に記載のガス作動加熱ユニットで、前記火炎燃焼室は、前記第2端壁と前記隔壁素子の末端部との間に画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項25〜26のいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記隔壁素子は、前記主室内で前記主側壁と同心状に延在し、かつ前記主側壁から離れた隔壁により構成し、これにより前記第1触媒燃焼室を前記隔壁内に形成し、また前記第2触媒燃焼室を前記隔壁と前記主側壁との間に形成した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項22〜28のいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、燃料ガス入口を前記第1端壁に配置し、前記排ガス出口を、前記第1端壁に隣接して前記主側壁に配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項21〜29のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第1および第2の触媒素子のうち少なくとも一方を、前記火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に前記火炎燃焼室内で火炎として火炎燃焼するとき、前記火炎が前記第1および第2の触媒素子のうち一方をその触媒燃焼作動温度まで上昇し、前記火炎が前記第1および第2の触媒素子における前記一方によって前記燃料ガスを熱に変換する結果として消滅するように配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項21〜30のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第1触媒素子を前記火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎が、第1触媒素子の温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させるよう配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項21〜31のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、ガス触媒材料で被覆した有孔端部キャップを、前記火炎燃焼室に隣接させて前記第1触媒素子を横切るよう延在させた、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項22〜32のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第1触媒素子を、燃料ガス注入口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から燃料ガス入口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するように配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項22〜33のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第2触媒素子を排ガス出口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から排ガス出口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置した、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項19〜34のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記熱的質量を前記第1および第2の触媒素子のうち少なくとも一方に関連させ、前記熱的質量に関連する前記第1および第2の触媒素子のうち前記少なくとも一方の前記熱的質量に隣接する隣接部分の温度を、燃料ガス中断の短い時間にわたり触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、これにより、燃料ガスが再供給されるとき、前記熱的質量に隣接する前記第1および第2の触媒素子の前記一方が燃料ガスを熱に変換するのを再開する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項35に記載のガス作動加熱ユニットで、前記熱的質量を前記第1触媒素子に関連させ、前記第1触媒素子の一部に固定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
- 請求項1〜36のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記ハウジングは、前記加熱ユニットによって加熱すべき付属品に連結し得る構成とした、ガス加熱ユニット。
- 請求項1〜37のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットと、加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室を有する気化装置で、前記気化室は、前記加熱ユニットのハウジングと熱伝導関係を有する構成とした、気化装置。
- ハウジングを有する気化装置で、前記ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
前記第1触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、前記燃料ガスを前記第2触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とした、気化装置。 - 請求項39に記載の気化装置で、前記第2触媒燃焼室は、前記第1触媒燃焼室の周りに延在する構成とした、気化装置。
- 請求項39または40に記載の気化装置で、前記第1および第2の触媒燃焼室を、互いに同心状にした、気化装置。
- 請求項39〜41のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1触媒燃焼室は、円筒形とした、気化装置。
- 請求項38〜42のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記ハウジングは、さらに前記第2触媒燃焼室を前記第1触媒燃焼室に連通させる火炎燃焼室を画定する構成とした、気化装置。
- 請求項1〜43のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1触媒燃焼室は、第1触媒素子を有する構成とした、気化装置。
- 請求項44に記載の気化装置で、前記第1触媒素子は、2個の触媒表面を画定する構成とした、気化装置。
- 請求項45に記載の気化装置で、前記第1触媒燃焼室は、前記第1触媒素子の触媒表面によって形成した2個の燃料流路を有する構成とした、気化装置。
- 請求項44〜46のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1触媒素子は、前記第1触媒燃焼室内の円筒形素子として形成した、気化装置。
- 請求項44〜47のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1触媒素子は、中空素子とした、気化装置。
- 請求項44〜48のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、気化装置。
- 請求項49に記載の気化装置で、前記第1触媒素子のキャリヤは、薄板金属から形成した、気化装置。
- 請求項39〜50のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第2触媒燃焼室は、第2触媒素子を有する構成とした、気化装置。
- 請求項51に記載の気化装置で、前記第2触媒素子は、2個の触媒表面を画定する構成とした、気化装置。
- 請求項52に記載の気化装置で、前記第2触媒燃焼室は、前記第2触媒素子の触媒表面によって形成した2個の燃料流路を有する構成とした、気化装置。
- 請求項51〜53のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第2触媒素子は、前記第2触媒燃焼室内の円筒形素子として形成した、気化装置。
- 請求項51〜54のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第2触媒素子は、中空素子とした、気化装置。
- 請求項51〜55のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第2触媒成分は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、気化装置。
- 請求項56に記載の気化装置で、前記第2触媒成分のキャリヤは、薄板金属で形成した、気化装置。
- 請求項39〜57のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1および第2の触媒燃焼室のうち一方は、熱的質量を有する構成とした、気化装置。
- 請求項39〜58のうちいずれか一項に記載の気化装置で、さらに、燃料を分配する温度調整バルブを有し、ハウジングを所定温度範囲内に維持する構成とした、気化装置。
- 請求項39〜59のうちいずれか一項に記載の気化装置で、燃料ガス入口を前記第1触媒燃焼室に設け、燃料の排ガス出口を第2触媒燃焼室から設け、前記燃料ガス入口および排ガス出口は、前記第1および第2の触媒燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に第1触媒燃焼室を通過し、燃料ガスの少なくとも一部を熱に変換し、前記第1触媒燃焼室において変換した結果としての排ガスおよび前記第1触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが、前記第2触媒燃焼室を通過する構成とした、気化装置。
- 請求項39〜59のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記ハウジングは、主室の周りに延在してこの主室を画定する主側壁を有し、この主側壁内に第1および第2触媒燃焼室を形成構成とし、前記主側壁は、前記主室の一方の端部を閉じる第1端壁と主室の他方の端部を閉じる第2端壁との間に延在する構成とした、気化装置。
- 請求項61に記載の気化装置で、前記第1端壁は前記第1触媒燃焼室の上流側端部、および前記第2触媒燃焼室の下流側端部を画定する構成とした、気化装置。
- 請求項61または62に記載の気化装置で、隔壁素子を前記主室に配置して、前記主室を前記第1触媒燃焼室および第2触媒燃焼室に分分割する構成とし、前記隔壁素子は、前記第1端壁から延在し、前記第2端壁から離れた場所で前記主室における末端部で終端し、前記第2触媒燃焼室を前記第1触媒燃焼室連通させる構成とした、気化装置。
- 請求項63に記載の気化装置で、前記火炎燃焼室は、前記第2端壁と前記隔壁素子の末端部との間に画定する構成とした、気化装置。
- 請求項63または64に記載の気化装置で、前記隔壁素子は、前記主室内で前記主側壁と同心状に延在し、かつ前記主側壁から離れた隔壁により構成し、これにより前記第1触媒燃焼室を前記隔壁内に形成し、また前記第2触媒燃焼室を前記隔壁と前記主側壁との間に形成した、気化装置。
- 請求項61〜65のいずれか一項に記載の気化装置で、燃料ガス入口を前記第1端壁に配置し、前記排ガス出口を、前記第1端壁に隣接して前記主側壁において配置した、気化装置。
- 請求項43〜66のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1および第2触媒素子のうち少なくとも一方を、前記火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に前記火炎燃焼室内で火炎として火炎燃焼するとき、前記火炎が前記第1および第2の触媒素子のうち一方をその触媒燃焼作動温度まで上昇し、前記火炎が前記第1および第2の触媒素子における一方によって前記燃料ガスを熱に変換する結果として消滅するように配置した、気化装置。
- 請求項43〜67のうちいずれか一項に記載の気化装置で、ガス触媒材料で被覆した有孔端部キャップを、前記火炎燃焼室に隣接させて前記第1触媒素子を横切るよう延在させる構成とし、前記第1触媒素子を、燃料ガス入口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎が前記第1触媒素子の端部キャップの温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させるよう配置した、気化装置。
- 請求項43〜68のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第1触媒素子を、燃料ガス入口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から燃料ガス入口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置し、前記第2触媒素子を、排ガス出口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から排ガス出口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置した、気化装置。
- 請求項58〜69のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記熱的質量を前記第1および第2の触媒素子のうち少なくとも一方に関連させ、前記熱的質量に関連する前記第1および第2の触媒成分のうち前記少なくとも一方の前記熱的質量に隣接する隣接部分の温度を、燃料ガス中断の短い時間にわたり触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、これにより、燃料ガスが再供給されるとき、前記熱的質量に隣接する前記第1および第2の触媒素子の前記一方が燃料ガスを熱に変換するのを再開する構成とした、気化装置。
- 請求項39〜70のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記気化室は、前記第1および第2の触媒燃焼室と同軸状にした、気化装置。
- 請求項61〜70のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記気化室は、前記第2端壁から延在する二次側壁によって形成した、気化装置。
- 請求項72において記載の気化装置で、前記二次側壁は、円筒形の側壁として構成した、気化装置。
- 請求項39〜73のうちいずれか一項に記載の気化装置で、熱交換スピンドルを前記気化室内に突入させた、気化装置。
- 請求項74に記載の気化装置で、前記熱交換スピンドルは、前記
第2端壁から突出させた、気化装置。 - 請求項39〜75のうちいずれか一項に記載の気化装置で、さらに気化モジュールを備え、この気化モジュールは、ばらのタバコ、タバコフレーク、袋詰めタバコおよびニコチンを注入したマトリクスを有するカートリッジのうち一つとした、気化装置。
- 請求項39〜76のうちいずれか一項に記載の気化装置で、さらに、前記気化室に係合する中空円筒形のプラグ部材を備えた、気化装置。
- 請求項77に記載の気化装置で、前記プラグ部材は、軸線方向のマウスピースとしての延長部を有する構成とした、気化装置。
- 請求項39〜78のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記気化室を、タバコで構成したタバコ製品に係合する構成とした、気化装置。
- 請求項79に記載の気化装置で、前記タバコ製品は、フィルタ付きマウスピースを有する構成とした、気化装置。
- 請求項39〜80のうちいずれか一項に記載の気化装置で、非発火加熱気化装置として構成した、気化装置。
- 加熱可能なハウジングを有する気化装置で、前記ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第1火炎燃焼室と、
第1触媒燃焼室と、
第2触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
前記第1触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、前記燃料ガスを前記第2触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とした、気化装置。
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