JP2016534730A - 喫煙材を加熱するための装置 - Google Patents

Abstract

喫煙材（５）を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させるように構成された装置（１）。１つの典型的な実施態様では装置（１）はハウジング（２）およびハウジング（２）内で長手方向に配置され、装置（１）に収容された喫煙材（５）を加熱するための複数のヒーターセグメント（２０）を有する。少なくとも１つのヒーターセグメント（２０）がそのヒーターセグメント（２０）内に含まれる喫煙材（５）を少なくとも１つの他のヒーターセグメント（２０）がそのヒーターセグメント（２０）内に含まれる喫煙材（５）を加熱するより速く加熱するように構成されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１３年１０月２日に出願された米国仮特許出願第６１／８９７，１９３号の利益を主張するものであり、この特許の開示内容は、参照することによって本願に組み込まれるものとする。

本発明は喫煙材を加熱するように構成された装置に関する。

紙巻きタバコ、シガー等などの喫煙品は、使用中タバコを燃やし、タバコ煙を発生させる。タバコを燃やすこれらの喫煙品に代わるものをタバコを燃やさずに化合物を放出する製品を作製することによって提供する試みがなされている。そのような製品としては材料を燃やさずに加熱して化合物を放出する加熱装置が挙げられる。材料は、例えばニコチンを含むまたは含まないタバコまたは他の非タバコ製品であってもよい。

本発明の第１の態様では喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させるように構成された装置が提供され、この装置は、
ハウジングと、
ハウジング内で長手方向に配置され、装置に収容された喫煙材を加熱するための複数のヒーターセグメントとを含み、
少なくとも１つのヒーターセグメントがそのヒーターセグメント内に含まれる喫煙材を少なくとも１つの他のヒーターセグメントがそのヒーターセグメント内に含まれる喫煙材を加熱するより速く加熱するように構成されている。

この少なくとも１つのヒーターセグメントをこのように構成することによってそのヒーターセグメント内の喫煙材は使用の際により速く揮発し、装置を最初に使用したらすぐにユーザーは吸入することができる。

典型的な実施態様では上記少なくとも１つのヒーターセグメントは、上記少なくとも１つの他のヒーターセグメントより小さい容積を画定する。典型的な実施態様では上記少なくとも１つのヒーターセグメントは上記少なくとも１つの他のヒーターセグメントよりハウジングの長手方向に短い。

典型的な実施態様では上記少なくとも１つのヒーターセグメントは上記少なくとも１つの他のヒーターセグメントより熱容量が小さい。

典型的な実施態様ではヒーターセグメントはその中で加熱される喫煙材を収容するためほぼ中空の円筒である。

典型的な実施態様では本発明の装置は、ヒーターセグメントが選択的に互いに独立して給電されるように構成され、配置された電力回路を含む。

本発明の第２の態様では喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させるように構成された装置が提供され、この装置は、
ハウジングと、
ハウジング内で長手方向に配置され、装置に収容された喫煙材を加熱するための複数のヒーターセグメントと、
少なくとも１つの機械的絶縁器とを含み、
この少なくとも１つの機械的絶縁器は２つの隣接するヒーターセグメントの間に配され、これら隣接するヒーターセグメントを支持し、これら隣接するヒーターセグメント間の長手方向の間隔を維持するように構成され、配置されている。

典型的な実施態様の機械的絶縁器はヒーターセグメントを機械的、構造的に支持するために硬質である。典型的な実施態様では機械的絶縁器はヒーターセグメントと他の部材間の隙間または空隙を維持する役割を果たし、これはヒーターセグメントからの熱損失を少なくするまたは最小限にする。

典型的な実施態様ではヒーターセグメントはその中で加熱される喫煙材を収容するためにほぼ中空の円筒であり、上記少なくとも１つの機械的絶縁器はそれに対応して環状である。

典型的な実施態様では機械的絶縁器の端壁は複数の接触突起を有し、これはこの端壁に隣接するヒーターセグメントと接触する。典型的な実施態様では接触突起は、ヒーターセグメントと機械的絶縁器との間の接触面積が小さく、そしてまたヒーターセグメントからの熱損失を最小限にするのに役立つ空隙を接触突起間に効果的に形成するように構成することができる。

典型的な実施態様では機械的絶縁器はヒーターセグメントの内の少なくとも１つの上を通過する電線を案内するように支持するための少なくとも１つの電線案内突起を有する。一例では電線案内突起は電線を機械的絶縁器の主外方面から離れてそしてヒーターセグメントの外方面から離れて保持する。典型的な実施態様では上記少なくとも１つの電線案内突起は、間に電線を配置することができる２つの耳部を有する。

典型的な実施態様では少なくとも１つの電線案内突起は、隣接するヒーターセグメントと接触してこの隣接するヒーターセグメントを支持するように配置されている。少なくとも１つの電線案内突起の接触は、一例としてこの隣接するヒーターセグメントの外方面との接触であってもよい。

典型的な実施態様では機械的絶縁器は機械的絶縁器上を通過する電線を支持するための外方に向いて円周方向に延びたリブを有する。

典型的な実施態様では本発明の装置はハウジングに含まれるスリーブを含み、ヒーターセグメントは少なくとも１つの機械的絶縁器によってスリーブ内で支持される。典型的な実施態様ではスリーブは壁が二重になっているスリーブであり、これはスリーブのその２つの壁の間に低圧力領域を設けている。このような例はさらに絶縁し、ヒーターセグメントからの熱損失を最小限にする役割を果たす。

典型的な実施態様では本発明の装置はハウジング内でスリーブを支持する複数の環状の支持体を含み、スリーブは環状の支持体内に装着され、環状の支持体はハウジング内に装着されている。

本発明の第３の態様では喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させる装置が提供され、この装置は
外方ハウジングと、
外方ハウジングに収容されたスリーブと、
スリーブ内に配された装置に収容された喫煙材を加熱するための少なくとも１つのヒーターセグメントと、
外方ハウジング内のスリーブを支持する複数の環状の支持体とを含み、スリーブは環状の支持体内に装着され、環状の支持体はハウジング内に装着されている。

一例では環状の支持体は外方ハウジングから離れてスリーブを保持し、スリーブから外方ハウジングへの熱の伝導を最小限にするように構成することができる。

典型的な実施態様では環状の支持体はハウジング内でスリーブを支持するだけのものである。

典型的な実施態様では環状の支持体はそれぞれスリーブと接触する複数の内方に向いた接触突起を有する。これはスリーブから環状の支持体への熱伝導を最小限にするのに役立つ。

典型的な実施態様ではスリーブの外方に向いた面は少なくとも１つの環状の溝およびスリーブに環状の支持体を配置するために環状の支持体の１つの一部を収容する少なくとも１つの凹部を有する。

典型的な実施態様では環状の支持体はスリーブの端部から離れて位置する。

典型的な実施態様では環状の支持体はスリーブの全長に沿って実質的に等間隔に配置される。

典型的な実施態様では環状の支持体はそれぞれヒーター支持スリーブの両端部から離れてヒーター支持スリーブの全長の実質的に１／３の箇所に位置し、最外部の環状の支持体の間に位置する少なくとも１つのさらなる環状の支持体を含む。

典型的な実施態様ではスリーブは壁が二重になっているスリーブであり、これはスリーブのその２つの壁の間に低圧力領域を設けている。

典型的な実施態様ではハウジングは比較的熱伝導性の低い熱導体であり、ハウジングの内部面には比較的良好な熱伝導性のコーティングが少なくとも部分的に設けられており、環状支持体がハウジングの内部面と接触する位置から離れるように熱を伝える。

典型的な実施態様では外方ハウジングは少なくとも１つの空気入り口を有し、ヒーターセグメントは少なくとも１つの空気入り口を有し、外方ハウジングの空気入り口からヒーターセグメントの空気入り口への流体連通を供する空気入り口管を含み、空気が外方ハウジングの空気入り口を介して、そして空気入り口管を通って、そしてヒーターセグメントの空気入り口を通って装置に収容された喫煙材を通過するように構成されている。典型的な実施態様では本発明の装置は、外方ハウジングの１つの空気入り口または複数の空気入り口が使用の際装置内に引き込まれる唯一の空気の入り口ポイントになるように構成され、配置されている。

典型的な実施態様では本発明の装置は少なくとも１つのヒーターセグメントへの電力の供給を制御するための外方ハウジング内に収容された制御回路を含み、外方ハウジングの空気入り口を介して引き込まれる空気が制御回路を通過しないように構成されている。

典型的な実施態様では外方ハウジングは外方ハウジングの対向側部に第１および第２空気入り口を有し、空気入り口管はほぼＴ字状またはＹ字状の断面を有し、第１および第２外方ハウジング空気入り口に接続するするＴ字またはＹ字の第１および第２腕部およびヒーターセグメントの空気入り口と流体連通するＴ字またはＹ字の脚部を供する。

本発明の第４の態様では喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させる装置が提供され、この装置は、
少なくとも１つの空気入り口を有する外方ハウジングと、
装置内に収容された喫煙材を加熱するための外方ハウジングに収容され、少なくとも１つの空気入り口を有する少なくとも１つのヒーターセグメントと、
外方ハウジングの空気入り口からヒーターセグメントの空気入り口へ流体連通させる空気入り口管とを含み、
この構成により空気が外方ハウジングの空気入り口を介して、そして空気入り口管を通って、そしてヒーターセグメントの空気入り口を通って装置に収容された喫煙材を通過する。

典型的な実施態様では空気入り口管を使用することによって装置を通る空気流をより良好に制御することができる。

典型的な実施態様では本発明の装置は、外方ハウジングの１つの空気入り口または複数の空気入り口だけが、使用の際装置内に引き込まれる空気の入り口地点になるように構成され、配置されている。

典型的な実施態様では本発明の装置は少なくとも１つのヒーターセグメントへの電力の供給を制御するための外方ハウジング内に収容された制御回路を含み、外方ハウジングの空気入り口を介して引き込まれる空気が制御回路を通過しないように構成されている。

典型的な実施態様では外方ハウジングは外方ハウジングの対向側部に第１および第２空気入り口を有し、空気入り口管はほぼＴ字状またはＹ字状の断面を有し、第１および第２外方ハウジング空気入り口に接続するするＴ字またはＹ字の第１および第２腕部およびヒーターセグメントの空気入り口と流体連通するＴ字またはＹ字の脚部を供する。

本発明の実施態様をあくまで例示を目的として添付図面を参照して説明する。
喫煙材を加熱するための装置の一例の斜視図である。 図１の装置の断面斜視図である。 図１の装置に使用に適したヒーター支持スリーブと加熱チェンバーの例の断面斜視図である。 図１の装置での使用に適したヒーター支持スリーブと加熱チェンバーの例の一部の長手方向断面図である。 図１の装置での使用に適した機械的絶縁器の一例の斜視図である。 図１の装置での使用に適した２つのヒーターセグメント間にある機械的絶縁器の一例の詳細斜視図である。 図１の装置での使用に適したヒーターセグメントへの結線の詳細斜視図である。 図１の装置での使用に適したヒーターセグメントへの電気制御電気回路および／または電源へのそしてから通過する電線の略式斜視図である。 図１の装置での使用に適したヒーター支持スリーブおよび支持体の一例の斜視図である。 喫煙材を加熱するための装置の最前部分の一例の長手方向断面図である。 図１の装置での使用に適したヒーター支持スリーブの別の例の長手方向断面図である。 喫煙材を加熱するための装置の最後部分の一例の長手方向断面図である。

本明細書中で使用する「喫煙材」なる用語は加熱の際に揮発成分を典型的にはエアロゾルの形体で供する材料を含む。「喫煙材」はあらゆるタバコ含有材含み、例えば、タバコ、タバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコまたはタバコ代替え品のうちの１つ以上を含んでもよい。また「喫煙材」は他の非タバコ製品を含んでもよく、製品によってはニコチンを含んでも含まなくてもよい。

図１を参照すると喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させる、典型的には吸い込み可能なエアロゾルを形成するように構成された装置１の一例を斜視図で示している。装置１は加熱装置１であり、これは喫煙材燃焼せずに加熱によって化合物を放出する。この例の装置１はほぼ長尺形状であり、断面が円形のほぼ長尺の円筒状の外方ハウジング２を有する。外方ハウジング２は開口端部３を有し、ここでは吸い口端と言う場合もある。

特に図２の断面を参照すると装置１は使用の際加熱され、気化される喫煙材５を含む加熱チェンバー４を有する。喫煙材５は装置１内に挿入することができるカートリッジまたはカセットまたはロッドの形体であってもよい。喫煙材５の一端はハウジング２の開口端３を介して典型的には喫煙材５とは別個の部材であるまたは喫煙材に設けられたフィルター等への接続のために装置１から突出し、ユーザーはフィルターを介して吸引する。さらに装置１は電子／電力チェンバー６を有し、この例ではこれは電子制御回路７および電源８を含む。この例では加熱チェンバー４および電子／電力チェンバー６は装置１の長手方向軸Ｘ−Ｘに沿って互いに隣接している。図示の例では電子／電力チェンバー６は吸い口端３から離れているが、他の位置に配置してもよい。電気制御回路７は以下にさらに説明するように喫煙材の加熱を制御するために構成され、配置されたマイクロプロセッサー装置などのコントローラーを含んでもよい。

電源８はバッテリーであってもよく、それは充電可能なバッテリーまたは充電不可のバッテリーであってもよい。好適なバッテリーの例としては、例えばリチウムイオンバッテリー、ニッケルバッテリー（ニッケルカドミウムバッテリーなどの）、アルカリバッテリーおよび／または類似のものが挙げられる。特に好ましい種類のバッテリーはＬｉＦｅＰＯ４バッテリー。バッテリー８は加熱チェンバー４の１つ以上の加熱エレメント（以下でさらに詳しく説明する）に電気的に接続され、必要に応じて電力を供給し、電気制御回路７の制御下で喫煙材を加熱する（上述したように喫煙材を燃やさずに喫煙材を揮発させる）。この例ではバッテリー８は電気制御回路７のプリント基板内に収容されている。他の例ではバッテリー８および電気制御回路７は、これとは異なって、例えば装置１の長手方向軸Ｘ−Ｘに沿って互いに隣接して配置されてもよい。

加熱チェンバー４は外方ハウジング２内に収容されたヒーター支持スリーブ１０内に収容されている。この例ではヒーター支持スリーブ１０は断面が円形のほぼ長尺の円筒である。さらに図３および４を参照すると、一例ではヒーター支持スリーブ１０は壁が二重になっているスリーブである。従って、ヒーター支持スリーブ１０は小さい間隔ｄを開けて離れている外方円筒状壁１１と内方円筒状壁１２を有する。ほんの一例としてそして比率を示すために、ヒーター支持スリーブ１０は長さが約５０ｍｍであってもよく、外径が９ｍｍで、間隔ｄが約０．１ｍｍ〜０．１２ｍｍ程度であってもよい。外方および内方円筒状壁１１、１２は各端部１３、１４で接合されている。１つの例ではこの接合はろう着によって行われる。一例においてヒーター支持スリーブ１０の機能の１つは、外方ハウジング２が熱くならない、または少なくとも使用中に触れても熱くなりすぎないように加熱チェンバー４から外方ハウジング２を断熱するのを補助することである。外方および内方円筒状壁１１、１２間のスペースは空気を含んでもよい。しかしながら、外方および内方円筒状壁１１、１２間のスペースは真空にして、ヒーター支持スリーブ１０の断熱性を向上させるのが好ましい。別例として、外方および内方円筒状壁１１、１２間のスペースを例えば好適な発泡体型材料を含む何か別の断熱材で満たしてもよい。ヒーター支持スリーブ１０の材料は、ヒーター支持スリーブ１０がそれに装着される部材を構造的に安定させるために硬質となるようなものであるのが好ましい。好適な材料の一例はステンレス鋼である。他の好適な材料としてはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セラミック、ガラス、鋼、アルミニウムなどが挙げられる。さらにヒーター支持スリーブ１０の外方および内方壁１１、１２のそれぞれの内部面および外部面の１つ以上は、ヒーター支持スリーブ１９から赤外線放射による熱の損失を最小限にするために赤外線放射に反射性であってもよい。例えば、外方および内方壁１１、１２それぞれの内部面および外部面の１つ以上を特に少なくとも赤外線放射に対して反射性である材料でコーティングして、ヒーター支持スリーブ１０の熱−反射、従って断熱性を向上させてもよい。好適なコーティングの一例としては金の薄層または他の反射性金属層が挙げられる。

装置１の一例において、ヒーター支持スリーブ１０は少なくとも１つの加熱エレメントを含む。図に示した例ではヒーター支持スリーブ１０は複数の加熱エレメントまたはヒーターセグメント２０を含む。少なくとも２つのヒーターセグメント２０があるのが好ましいが、その他の数のヒーターセグメント２０を有する構成も可能である。特に図示の例では４つのヒーターセグメント２０が設けられている。この例ではヒーターセグメント２０はヒーター支持スリーブ１０の長手方向軸Ｘ−Ｘに沿ってまたはこれに平行に並ぶ。電気制御回路７およびヒーターセグメント２０との電力接続部は、少なくとも２つ、より好ましくは全てのヒーターセグメント２０が互いに独立して給電され、喫煙材５の選択された領域を必要に応じて独立して例えば順に（徐々に）または一緒に（同時に）加熱できるように配置されるのが好ましい。この特定の例ではヒーターセグメント２０は使用の際に喫煙材５を収容する中空の内部を有するほぼ円形または円筒状である。

一例ではヒーターセグメント２０をセラミック材で作製してもよい。その例としてはアルミナおよび窒化アルミニウムおよび窒化ケイ素セラミックが挙げられ、これらは積層および焼成されてもよい。例えば赤外線放射によって加熱する赤外線ヒーターセグメント２０または例えばヒーターセグメント２０周囲の抵抗性電気巻線によって形成された抵抗加熱エレメントなどの他の加熱構成も可能である。

一例ではヒーターセグメント２０の内の１つ２０’は、熱容量または熱質量が低いものであってもよい、または画定してもよく、および／またはそれ自体その他の１つ以上のセグメント２０より熱容量または熱質量が低くてもよい。このことは少なくとも同じまたは同様な供給電力の場合、低い熱容量を有するおよび／または低い熱容量容積を画定するヒーターセグメント２０’の内部は、他のヒーターセグメント２０の内部より速く加熱することを意味する。このことはそのヒーターセグメント２０’の喫煙材５は、より速く揮発し、装置１が最初に使用されるとユーザーがより速く吸入できるということを意味する。このヒーターセグメント２０’は吸い口端３の近くであることが好ましく、従ってそれはマウスピース３から一番目または二番目に離れているヒーターセグメント２０であってもよい。図３に示す例ではこのヒーターセグメント２０’はマウスピース３に２番目に近い。

１つの例では喫煙材の局所領域のこのより素早い加熱は、小さい容量を有するまたは画定する低い熱容量を有するまたは画定するヒーターセグメント２０’によって行うことができる。図３に示す例ではこのヒーターセグメント２０’の容量は、各ヒーターセグメント２０、２０’の内半径が同じであるが、ヒーターセグメント２０’の長手方向軸の長さが他のヒーターセグメント２０の長手方向軸の長さより短いことによって小さくなっている。これとは別にまたはこれに加えてこのヒーターセグメント２０’の容量をこのヒーターセグメント２０’の内半径を他のヒーターセグメント２０の内半径より小さくすることによって小さくする。別のまたは追加の構成として低い比熱容量を有する異なる材料をこのヒーターセグメント２０’用に使用して、このヒーターセグメント２０’が全体として小さい熱容量を有し、従ってより速く加熱するようにしてもよい。また別のまたは追加の構成としてこのヒーターセグメント２０’は、他のヒーターセグメント２０と比較して壁を薄くしてこのヒーターセグメント２０’が従って より速く加熱するようにしてもよい。

一例ではヒーターセグメント２０は機械的絶縁器３０によってヒーター支持スリーブ１０内に装着され、支持される。機械的絶縁器３０は、ヒーターセグメント２０を機械的、構造的に支持するために硬質である。機械的絶縁器３０はヒーターセグメント２０とヒーター支持スリーブ１０との間に隙間または空隙を維持する役目を果たし、ヒーターセグメント２０からヒーター支持スリーブ１０への熱損失を減少させるまたは最小限にする。機械的絶縁器３０はヒーター支持スリーブ１０内でヒーターセグメント２０を懸架する懸架部材としてみなすことができる。機械的絶縁器３０は、隣接するヒーターセグメント２０間の所望の間隔を維持する役目も果たす。この間隔はヒーターセグメント２０間の熱伝導を最小限にするのに役立つ。機械的絶縁器３０は断熱材で形成されるのが好ましい。特に好適な材料はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であり、これは半結晶の熱可塑性物質であり、高温に保持される良好な機械的化学的抵抗性を有する。しかしながら、他のプラスチックまたは他の断熱材を使用してもよい。

１つの例の機械的絶縁器３０はほぼ環状である。例えば図４および５に最も分かりやすく示されているようにこの例の機械的絶縁器３０の端面には組み立てられた装置１において軸方向外方に隣接するヒーターセグメント２０の方に突出した複数の小さい接触突起または星形またはポスト３１が形成されている。この例では機械的絶縁器３０の半径は、接触突起３１が隣接するヒーターセグメント２０の対向する端面に触れるようにヒーターセグメント２０の半径と実質的に同じである。従って、これにより接触突起３１が機械的絶縁器３０とヒーターセグメント２０の隣接する端面間だけで接触するのでこれら端面間の接触領域を最小限にする。また、絶縁空隙が隣接する接触突起３１の間に効果的に形成される。接触突起３１は、従ってヒーターセグメント２０から隣接する機械的絶縁器３０への熱伝導を最小限にすることに役立つ。このことは順にヒーターセグメント２０内の喫煙材５への熱移動を最小限にし、従って喫煙材５の加熱に必要な時間を最小限にし、使用電力を最小限にする。

電線が電源８からヒーターセグメント２０それぞれに電力を供給するために設けられている。一例では各ヒーターセグメント２０は、ヒーターセグメント２０から互いに独立して給電でき、従ってこのような場合には各ヒーターセグメント２０用に２本の電線が設けられる。例えば図６および７に示すようにこの例の電線４０は絶縁スリーブ４２によって囲まれた金属製または他の導電性の芯４１を有し、芯４１は電線４０の端部で露出している。スリーブ４２は例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で形成してもよいが、他のプラスチックまたは他の断熱材を使用してもよい。芯４１の露出した端部は対応するヒーターセグメント２０に接続されている。図６および７に示す例ではヒーターセグメント２０はヒーターセグメント２０の半径方向外方に向いた接続タブまたはポスト２１を有する。図示の例では接続ポスト２１は凹部２２を設けるために切れ込みが入れられ、その凹部内に電線芯４１の露出した端部が嵌る。（図７では電線４０の接続を明確に示すために隣接するヒーターセグメント２０間の機械的絶縁器３０が省略されている。）接続ポスト２１はヒーターセグメント２０と一体に形成されてもよく、またはヒーターセグメント２０に取り付けられる別個の部材として設けてもよい。別個の部材として設けられる場合、接続ポスト２１の特に好適な材料はＫｏｖａｒ、ニッケル−コバルト鉄合金である。凹んだ接続ポスト２１を使用する代わりに芯４１の露出した端部を例えばはんだ付けなどによってヒーターセグメント２０に直接固定してもよい。

一部の例では各ヒーターセグメント２０は２本の電力線４０用に２つの接続ポスト２１を有する。一部の例ではヒーターセグメントの少なくとも１つ、そして任意にヒーターセグメント２０の全てはさらなる電線４０を受けるためのさらなる対の接続ポスト２１を有してもよい。これらのさらなる電線４０はそれらが接続されるヒーターセグメント２０用に抵抗性温度検出を行うようにしてもよい。即ちさらなる電線４０は電気制御回路７に送り戻される対応するヒーターセグメント２０の温度を測定し、ヒーターセグメント２０に供給される電力を制御し、温度を所望の高さまたは所望の範囲内になるように制御する。なお、全てのヒーターセグメント２０に独立した温度検出構成を設ける必要はない。例えばヒーターセグメント２０の一部または１つだけが温度検出構成を有すれば充分である。勿論、全ての場合において温度検出を特定のヒーターセグメント２０に関して行う必要はなく、代わりに装置１内のいくつかの他の箇所で温度を測定してもよい。抵抗性温度検出の別例として１つ以上のサーミスタを使用して、１つ以上の加熱セグメント２０内のまたは装置１全体としての温度を検出してもよい。図８は電気制御回路７および電源８からヒーターセグメント２０へと通過する電線４０を略式に示している。この例では各ヒーターセグメント２０に電力を供する２本の電線４０が示されている。

一例では機械的絶縁器３０にはヒーターセグメント２０を保持し、支持するための突起３２が設けられている。１つの例では突起３２は機械的絶縁器３０の半径方向外方に起立し、装置１の長手方向軸Ｘ−Ｘに平行に配された１つ以上のポストまたは耳部３３として形成されている。突起３２の１つ以上のポスト３３はヒーターセグメント２０の効果的な受け台となり、ここでも機械的絶縁器３０とヒーターセグメント２０との接触を最小限にし、絶縁空隙を最大にする。

一例では突起３２の１つ以上は電線４０が嵌る短い溝を画定する一組のポストまたは耳部３３として形成されている。この例ではその１つ以上の突起３２もまたは電線４０を支持し、案内する電線案内部として機能する。１つの構成において案内突起耳部３３の対向端部３４は互いの方に向かって角度が付けられ、内方に向いたポストとなり、これにより電線４０を把持する狭い部分を設けている。案内突起３２の底部は電線４０を収容する凹部３５を有してもよい。電線４０が絶縁器３０の表面から離れてそしてヒーターセグメント２０の外方面から離れて保持され、電線４０が加熱されるのを妨げるまたは最小限にするように凹部３５は機械的絶縁器３０の主最外方面の半径方向外方に位置している。同様の理由で機械的絶縁器３０は半径方向外方に突出し、円周方向に延びたリブ３６を有してもよく、これも電線４０を機械的絶縁器３０とヒーターセグメントから離れて維持するのに役立つ。従って、電線４０の特定の配置および数そして案内突起３２の数に応じて、典型的には一部の例では特定のヒーターセグメント２０のための電線４０（それらが電源線または温度センサー電線であるかに拘わらず）は、その隣接する機械的絶縁器３０の案内突起３２によって保持され、他のヒーターセグメント用の他の電線４０はその機械的絶縁器３０上を単に通過するが、その機械的絶縁器３０の円周方向に延びたリブ３６によって支持されている。その例は図６に示されている。

なお、突起３２の電線案内機能はヒーターセグメント２０を支持する機能とは別個に設けてもよく、例えばヒーターセグメント２０だけを支持する突起３２、電線４０を案内するだけの突起３２および選択的にヒーターセグメント２０を支持し、電線４０を案内するいくつかの突起３２があってもよい。

例えば図４に最も判りやすく示されているように二重壁ヒーター支持スリーブ１０の最前部分に半径方向内方に向いた環状のリップ部１５を設けて、ヒーター支持スリーブ１０内に最前の機械的絶縁器３０を保持してもよい。図示の例ではこのリップ部１５は最前の機械的絶縁器３０の前方に向いた案内突起３２と係合する。これは最前の機械的絶縁器３０とヒーター支持スリーブ１０のリップ部１５の間の接触領域を最小限にする利点を有する。なお、しかしながらこの最前の機械的絶縁器３０のその最前部をこれとは異なる形状であってもよい。例えば、この最前の機械的絶縁器３０の最前面をさらに接触領域を最小限にするためにリップ部１５に触れる単純な小さい星形または突起で形成してもよい。別例として最前の機械的絶縁器３０とヒーター支持スリーブ１０のリップ部１５間の接触領域最小限にすることが重要でなければこの最前の機械的絶縁器３０の最前面を突起で形成しなくてもよい。これとは別に二重壁ヒーター支持スリーブ１０の最後部の環状のリップ部の同様の構成をヒーター支持スリーブ１０内で最後部の機械的絶縁器３０を保持するように設けてもよい。さらに別の例として機械的絶縁器３０を１つ以上の例えば１つ以上の保持リングの形体別個の保持器を使用してヒーター支持スリーブ１０内でヒーター支持スリーブ１０の前方および／または後方に留めてもよい。さらに別の例として機械的絶縁器３０を外方ハウジング２に設けられたまたは一体に形成された１つ以上の保持器、溝、刻み目などによってヒーター支持スリーブ１０内に保持してもよい。これとは別にまたはこれに加えてヒーター支持スリーブ１０および機械的絶縁器３０を機械的絶縁器３０がヒーター支持スリーブ１０内で滑り嵌めされるような寸法にしてもよい。

上述したように一例においてヒーター支持スリーブ１０の機能の１つは外方ハウジング２を加熱チェンバー４から断熱するのを補助して、外方ハウジング２が熱くならない、または少なくとも使用中に触れても熱くなりすぎないようにする。これを補助するためにヒーター支持スリーブ１０は外方ハウジング２から離れている。図９および１０に示す例においてこれは１つ以上の環状の支持体５０の使用によって達成される。１つ以上の環状の支持体５０はヒーター支持スリーブ１０から環状の支持体５０への熱伝導を最小限にするために配置されてもよい。図示の例ではこれは複数の内方に向いた接触突起５１を有する環状の支持体５０によって行われ、これら接触突起によってのみ環状の支持体５０がヒーター支持スリーブ１０と接触する。図示の例では環状の支持体５０の接触突起５１は中央へとテーパーし、接触する領域を小さくしている。さらに一例ではヒーター支持スリーブ１０は該または各環状の支持体５０用の対応する環状の支持体５０が当接する外部の円周方向に延びたリブ１６を有する。同様に一例では装置１の外方ハウジング２は対応する環状の支持体５０が当接する該または各 環状の支持体５０用の内部の円周方向に延びたリブ２３を有する。ヒーター支持スリーブ１０および外方ハウジング２の対応する円周方向に延びたリブ１６、２３は、対応する環状の支持体５０が対応する円周方向に延びたリブ１６、２３の間に挟まれるように位置してもよい。

該または各環状の支持体５０はヒーター支持スリーブ１０の両端部から離れて位置してもよい。これはヒーター支持スリーブ１０が上述したように二重壁真空スリーブである場合に特に有利である。これは二重壁ヒーター支持スリーブ１０の断熱性は一般に２つの壁１１、１２が合わさる所の両端部１３、１４を除いて良好であるからである。１つの例では２つの環状の支持体５０が設けられる。これは装置１内でヒーター支持スリーブ１０を適切に支持することおよびヒーター支持スリーブ１０との接触を最小限にすることが両立し、これによりヒーター支持スリーブ１０からの熱伝導損失を最小限にする。このような構成により環状の支持体５０をスリーブ１０の各端部または各端部からヒーター支持スリーブ１０の長さに沿って約１／３の所に配置してもよい。しかしながら、他の位置も可能である。１つの構成において環状の支持体５０は装置１内でヒーター支持スリーブ１０と接触するだけでこれを支持しているので、伝導熱損失を最小限にするのに役立っている。（当然のことながらヒーター支持スリーブ１０と接続する他の部材を設けてもよいが、通常装置１内でヒーター支持スリーブ１０を機械的に支持しない。）環状の支持体５０に特に好適な材料はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であるが、他のプラスチックまたは他の断熱材を使用してもよい。

図１１を参照するとヒーター支持スリーブ１０の別の例が示されている。ヒーター支持スリーブ１０のこの例は複数の特徴を有し、そのうちの１つ以上を上述の第１の例に組み込んでもよい。

図１１に示したヒーター支持スリーブ１０の例では環状の支持体５０の１つ以上がヒーター支持スリーブ１０と接触する位置で環状の溝５５をヒーター支持スリーブ１０の外壁１１に設けてもよい。これとは別にまたはこれに加えて連続した環状の溝ではなくヒーター支持スリーブ１０の外壁１１の円周の周囲を延びた複数の刻み目または凹部５５であってもよい。これらの刻み目または凹部５５は環状の支持体５０とヒーター支持スリーブ１０の外壁１１が接触する箇所に設けてもよい。例えば、該または各環状の溝５５または個々の凹部５５は環状の支持体の複数の内方に向いた接触突起５１の先端を収容してもよい。ヒーター支持スリーブ１０の外壁１１の該または各環状の溝５５または個々の凹部５５は環状の支持体５０を正確に配置するのを補助し、環状の支持体５０を正しい位置に留めるのに役立つ。このような環状の溝５５および／または刻み目または凹部５５を上述のヒーター支持スリーブ１０の第１の例に設けてもよい。

図１１に示す別の例ではヒーター支持スリーブ１０の内壁１２内に１つ以上の環状の溝５８があってもよい。ヒーターセグメント２０に設けられたまたはこれと関連する保持クリップまたは他の特徴と組み合わせてヒーター支持スリーブ１０の内壁１２のこのような凹部５８はヒーター支持スリーブ１０内にヒーター集合体を確実かつ安定して留めるのを補助することができる。このような環状の溝５８および／または刻み目を上述のヒーター支持スリーブ１０の第１の例に設けてもよい。

ヒーター支持スリーブ１０の一端にある開口部１７は外に向かって広がっていてもよい。これにより特に例えば製造時にヒーター支持スリーブ１０内に含まれるヒーターセグメント２０および機械的絶縁器３０などの部材を入れ易くする。このような広がった開口部１７を上述のヒーター支持スリーブ１０の第１の例に設けてもよい。

外方ハウジング２は断熱材で形成してもよい。特に好適な材料はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）であるが、例えばアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）などの他のプラスチックまたは他の断熱材を使用してもよい。外方ハウジング２の最外方面に金属仕上げなどの装飾的コーティングを施してもよい。外方ハウジング２の最内方面を良好な熱導体である材料で部分的にまたは完全にコーティングしてもよい。例えば約０．０５ｍｍの厚さの銅などからなる金属コーティングをこの目的のために使用してもよい。ヒーター支持スリーブ１０が前述の通り環状の支持体５０によって支持されている場合、外方ハウジング２は特に少なくとも環状の支持体５０が外方ハウジング２と接触する領域の周囲の内面に熱伝導性コーティング２４を有してもよい。これは熱スプレッダとして作用し、環状の支持体５０によってヒーター支持スリーブ１０から外方ハウジング２に伝わった全ての熱を分散するのに役立ち、外方ハウジング２にホットスポットができないようにするのに役立つ。

機械的絶縁器３０は全て同一であってもよい。これとは別に最後部および最前部の機械的絶縁器３０の内の少なくとも１つは、その最後部／最前部面で異なる形であってもよい。最前の機械的絶縁器３０が異なる例は上記で示されている。加熱チェンバー４内へ空気流入り口を収容しやすくする、または設けやすくするために最後部の機械的絶縁器３０はその最後部面で異なる形をしている。例えば、図１０に示した例を参照すると最後部の機械的絶縁器３０の最後部面３７を最後部の機械的絶縁器３０の端壁３７の中央に位置する空気入り口オリフィス３８を有する端壁３７として形成してもよい。この例では外方ハウジング２は最後部の機械的絶縁器３０の空気入り口オリフィス３８の近くに位置する少なくとも１つの空気入り口オリフィス６０を有し、装置１そして最後部の機械的絶縁器３０内に空気を入らせる。

１つの例では装置１内に流れる空気が電子／電力チェンバー６を通過しない、そして特に電気制御回路７および電源８を通過しないように構成されている。どのようにしてそのように通過しないようにするかの一例を図１２に示す。空気入り口管７０が外方ハウジング２の空気入り口オリフィス６０を最後部の機械的絶縁器３０の空気入り口オリフィス３８に接続し、これにより空気が外方ハウジング２の空気入り口オリフィス６０、空気入り口管７０および最後部の機械的絶縁器３０の空気入り口オリフィス３８を介してのみ加熱チェンバー４を通って装置１に入ることができるようになっている。空気入り口オリフィス３８は最後部の機械的絶縁器３０の端壁３７の後方に突出し、空気入り口管７０のためのコネクタマウントになる円形または類似の形状の壁３９によって画定されてもよい。

外方ハウジング２に複数の空気入り口オリフィス６０があってもよく、空気入り口管７０が空気の最後部の機械的絶縁器３０への搬送に適するように配置される。１つの構成において外方ハウジング２に２つの空気入り口オリフィス６０が外方ハウジング２の対向側部に設けられている。このような場合の空気入り口管７０は第１および第２外方ハウジング空気入り口６０それぞれに接続する第１および第２腕部７１および最後部の機械的絶縁器３０の空気入り口オリフィス３８に接続する脚部７２を有するほぼＴ字状またはＹ字状の断面を有し（選択的に空気入り口オリフィス３８を画定する壁３９に装着されることによって）、隣接する最後部のヒーターセグメント２０内に空気が流れるようにしている。

どのような形状であっても空気入り口管６０は、それが設けられる場合最後部の機械的絶縁器３０と一体に形成してもよい。別例として、もし設けられるのなら空気入り口管６０は、どのような形状であっても外方ハウジング２と一体に形成してもよい。しかしながら、空気入り口管６０はどのような形状であっても別個の部材として提供されるとより都合がよい。製造時の装置１の組み立てを簡単にするため、および空気入り口管６０用の取り付け部を設けるために、最後部の機械的絶縁器３０の空気入り口オリフィス３８を最後部の機械的絶縁器３０の最後部面３７から離れるように突出する後方に向いたカラー３９によって設けてもよい。空気入り口管７０は最後部の機械的絶縁器３０のこのカラー３９に取り付けてもよい。空気入り口管７０が上述のほぼＴ字状またはＹ字状の断面を有する特定の例において、空気入り口管７０の脚部７２は最後部の機械的絶縁器３０のカラー３９に滑り嵌めするような大きさであってもよい。別の構成（図示せず）では空気入り口管７０の脚部７２は最後部の機械的絶縁器３０のカラー３９内に滑り嵌めしてもよい。

種々の問題の対処と技術の発展のため、本開示全体は種々の実施形態を例示的に示しており、これらの実施形態では特許請求された発明が実践され、喫煙材を燃やさず加熱するように構成された優れた装置を提供することができる。本開示の利点および特徴は実施形態の単なる代表的な具体例であり、包括的でも排他的でもない。これらは特許請求された特徴の理解と教示の単なる補助に提供されている。当然だが、本開示の利点、実施形態、具体例、機能、特徴、構造、および／または他の側面は本開示を特許請求の範囲に規定されたとおりに限定するあるいは特許請求の範囲の均等物に限定すると考えるべきではなく、本開示の範囲および／または思想から乖離することなく他の実施形態を利用しても改変してもよいと考えるべきである。種々の実施形態は、開示された構成要素、成分、特徴、部品、工程、手段他の組合せを適切に備えても、これらで構成されても、基本的にこれらで構成されてもよい。また本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性がある他の発明を含む。

Claims (33)

1. 喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させるように構成された装置であって、この装置は、
   ハウジングと、
   ハウジング内で長手方向に配置され、装置に収容された喫煙材を加熱するための複数のヒーターセグメントとを含み、
   少なくとも１つのヒーターセグメントがそのヒーターセグメント内に含まれる喫煙材を少なくとも１つの他のヒーターセグメントがそのヒーターセグメント内に含まれる喫煙材を加熱するより速く加熱するように構成されている装置。
2. 前記少なくとも１つのヒーターセグメントは、前記少なくとも１つの他のヒーターセグメントより小さい容積を画定することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記少なくとも１つのヒーターセグメントは前記少なくとも１つの他のヒーターセグメントよりハウジングの長手方向に短いことを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのヒーターセグメントは前記少なくとも１つの他のヒーターセグメントより熱容量が小さいことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の装置。
5. ヒーターセグメントはその中で加熱される喫煙材を収容するためほぼ中空の円筒であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の装置。
6. ヒーターセグメントが選択的に互いに独立して給電されるように構成され、配置された電力回路を含むことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の装置。
7. 煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させるように構成された装置であって、この装置は、
   ハウジングと、
   ハウジング内で長手方向に配置され、装置に収容された喫煙材を加熱するための複数のヒーターセグメントと、
   少なくとも１つの機械的絶縁器とを含み、
   この少なくとも１つの機械的絶縁器は２つの隣接するヒーターセグメントの間に配され、これら隣接するヒーターセグメントを支持し、これら隣接するヒーターセグメント間の長手方向の間隔を維持するように構成され、配置されている装置。
8. 前記ヒーターセグメントはその中で加熱される喫煙材を収容するためにほぼ中空の円筒であり、前記少なくとも１つの機械的絶縁器はそれに対応して環状であることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 機械的絶縁器の端壁は複数の接触突起を有し、これはこの端壁に隣接するヒーターセグメントと接触することを特徴とする請求項７または８記載の装置。
10. 機械的絶縁器はヒーターセグメントの内の少なくとも１つの上を通過する電線を案内するように支持するための少なくとも１つの電線案内突起を有することを特徴とする請求項７乃至９いずれか１項記載の装置。
11. 前記少なくとも１つの電線案内突起は、間に電線を配置することができる２つの耳部を有することを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. 前記少なくとも１つの電線案内突起は、隣接するヒーターセグメントと接触してこの隣接するヒーターセグメントを支持するように配置されていることを特徴とする請求項１０または１１記載の装置。
13. 機械的絶縁器は機械的絶縁器上を通過する電線を支持するための外方に向いて円周方向に延びたリブを有することを特徴とする請求項７乃至１２いずれか１項記載の装置。
14. ハウジングに含まれるスリーブを含み、ヒーターセグメントは少なくとも１つの機械的絶縁器によってスリーブ内で支持されることを特徴とする請求項７乃至１３いずれか１項記載の装置。
15. スリーブは壁が二重になっているスリーブであり、その２つの壁の間に低圧力領域を設けていることを特徴とする請求項１４記載の装置。
16. ハウジング内でスリーブを支持する複数の環状の支持体を含み、スリーブは環状の支持体内に装着され、環状の支持体はハウジング内に装着されていることを特徴とする請求項１４または１５記載の装置。
17. 喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させる装置であって、この装置は
    外方ハウジングと、
    外方ハウジングに収容されたスリーブと、
    スリーブ内に配された装置に収容された喫煙材を加熱するための少なくとも１つのヒーターセグメントと、
    外方ハウジング内のスリーブを支持する複数の環状の支持体とを含み、スリーブは環状の支持体内に装着され、環状の支持体はハウジング内に装着されている装置。
18. 環状の支持体はハウジング内でスリーブだけを支持することを特徴とする請求項１７記載の装置。
19. 環状の支持体はそれぞれスリーブと接触する複数の内方に向いた接触突起を有することを特徴とする請求項１７または１８記載の装置。
20. スリーブの外方に向いた面は少なくとも１つの環状の溝およびスリーブに環状の支持体を配置するために環状の支持体の１つの一部を収容する少なくとも１つの凹部を有することを特徴とする請求項１７乃至１９いずれか１項記載の装置。
21. 環状の支持体はスリーブの端部から離れて位置することを特徴とする請求項１７乃至２０いずれか１項記載の装置。
22. 環状の支持体はスリーブの全長に沿って実質的に等間隔に配置されることを特徴とする請求項１７乃至２１いずれか１項記載の装置。
23. 環状の支持体はそれぞれヒーター支持スリーブの両端部から離れてヒーター支持スリーブの全長の実質的に１／３の箇所に位置し、最外部の環状の支持体の間に位置する少なくとも１つのさらなる環状の支持体を含むことを特徴とする請求項１７乃至２１いずれか１項記載の装置。
24. スリーブは壁が二重になっているスリーブであり、その２つの壁の間に低圧力領域を設けていることを特徴とする請求項１７乃至２３いずれか１項記載の装置。
25. ハウジングは比較的熱伝導性の低い熱導体であり、ハウジングの内部面には比較的良好な熱伝導性のコーティングが少なくとも部分的に設けられており、環状支持体がハウジングの内部面と接触する位置から離れるように熱を伝えることを特徴とする請求項１７乃至２４いずれか１項記載の装置。
26. 外方ハウジングは少なくとも１つの空気入り口を有し、ヒーターセグメントは少なくとも１つの空気入り口を有し、外方ハウジングの空気入り口からヒーターセグメントの空気入り口への流体連通を供する空気入り口管を含み、空気が外方ハウジングの空気入り口を介して、そして空気入り口管を通って、そしてヒーターセグメントの空気入り口を通って装置に収容された喫煙材を通過するように構成されていることを特徴とする請求項１７乃至２５いずれか１項記載の装置。
27. 外方ハウジングの１つの空気入り口または複数の空気入り口が使用の際装置内に引き込まれる唯一の空気の入り口ポイントになるように構成され、配置されていることを特徴とする請求項２６記載の装置。
28. 少なくとも１つのヒーターセグメントへの電力の供給を制御するための外方ハウジング内に収容された制御回路を含み、外方ハウジングの空気入り口を介して引き込まれる空気が制御回路を通過しないように構成されていることを特徴とする請求項２６または２７記載の装置。
29. 外方ハウジングは外方ハウジングの対向側部に第１および第２空気入り口を有し、空気入り口管はほぼＴ字状またはＹ字状の断面を有し、第１および第２外方ハウジング空気入り口に接続するするＴ字またはＹ字の第１および第２腕部およびヒーターセグメントの空気入り口と流体連通するＴ字またはＹ字の脚部を供することを特徴とする請求項２６乃至２８いずれか１項記載の装置。
30. 喫煙材を加熱してその少なくとも１つの成分を揮発させる装置であって、この装置は、
    少なくとも１つの空気入り口を有する外方ハウジングと、
    装置内に収容された喫煙材を加熱するための外方ハウジングに収容され、少なくとも１つの空気入り口を有する少なくとも１つのヒーターセグメントと、
    外方ハウジングの空気入り口からヒーターセグメントの空気入り口へ流体連通させる空気入り口管とを含み、
    空気が外方ハウジングの空気入り口を介して、そして空気入り口管を通って、そしてヒーターセグメントの空気入り口を通って装置に収容された喫煙材を通過するように構成されている装置。
31. 外方ハウジングの１つの空気入り口または複数の空気入り口が使用の際装置内に引き込まれる唯一の空気の入り口地点になるように構成され、配置されていることを特徴とする請求項３０記載の装置。
32. 少なくとも１つのヒーターセグメントへの電力の供給を制御するための外方ハウジング内に収容された制御回路を含み、外方ハウジングの空気入り口を介して引き込まれる空気が制御回路を通過しないように構成されていることを特徴とする請求項３０または３１記載の装置。
33. 外方ハウジングは外方ハウジングの対向側部に第１および第２空気入り口を有し、空気入り口管はほぼＴ字状またはＹ字状の断面を有し、第１および第２外方ハウジング空気入り口に接続するＴ字またはＹ字の第１および第２腕部およびヒーターセグメントの空気入り口と流体連通するＴ字またはＹ字の脚部を供することを特徴とする請求項３０乃至３２いずれか１項記載の装置。
    

Images