JP2019518423A - ニードルタイプヒータ、その製造方法及びニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコ - Google Patents

ニードルタイプヒータ、その製造方法及びニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコ Download PDF

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Abstract

ニードルタイプヒータ（９）であって、針状加熱体と発熱素子（２０）を含み、針状加熱体は、錐状キャップ（１８）と、錐状キャップ（１８）の底部に接続されるヒータ基体（１９）を含み、発熱素子（２０）は塗布プリント方式でヒータ基体（１９）に付着している。また、ニードルタイプヒータ（９）の製造方法及びニードルタイプヒータ（９）を備える電気加熱式タバコを提供する。ニードルタイプヒータ（９）はタバコ葉製品を十分に加熱可能である。且つ、加熱室（８）に対するタバコ葉製品の挿入がより容易となり、タバコ葉製品を簡単に交換可能なことからいっそう使用しやすくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は新型タバコの技術分野に関し、具体的に、ニードルタイプヒータ、その製造方法及びニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコに関する。
タバコが燃焼するには一般的に８００℃以上に達する必要があり、燃焼により発生する様々なガス生成物や蒸留物がタバコ葉から放出される。タバコの燃焼過程では、タバコ葉製品に添加されている香料エッセンスや香料がタバコの燃焼に伴って燃焼分解され、本来の香料エッセンスや香料の品質が損なわれてしまう。そこで、タバコの吸引温度を低下させるために、タバコ葉は特殊な処理を施した上で、ヒータ加熱により昇温させる。現在市販されている電気加熱式製品では、ヒータとしてチップ式ヒータが用いられており、加熱されるシガレットは縦方向に整列する形態をとっている。しかし、当該ヒータは従来のタバコにおけるシガレットに直接は挿入できない。
また、従来技術におけるタバコ葉自体を燃焼させるのではなく外部加熱方式でシガレットを加熱する新型タバコでは、タバコ葉製品を霧化温度まで加熱することで煙霧発生効果を発揮している。これによれば、タバコの燃焼により発生する大量の有害物質が明らかに減少するため、非喫煙者に対する受動喫煙の弊害を低下させられる。ところが、従来技術におけるヒータでタバコ葉製品（例えばカトマイザー）を加熱する場合には、一端又は外壁しか加熱できず、タバコ葉製品全体、特に内部のタバコ葉を効果的に加熱することができない。また、加熱が不十分なことから、一部のタバコ葉が残留してしまい、クリーニングが困難となる。このほか、加熱室に対するタバコ葉製品の挿入が容易とはいえず、タバコ葉が残留している場合にはクリーニングにも極めて不便である。
本発明は、従来技術における瑕疵を解消すべく、ニードルタイプヒータでタバコ葉製品の端部と内部を十分に加熱可能であり、且つ、加熱室に対するタバコ葉製品の挿入がより容易であり、更に、タバコ葉製品を簡単に交換可能なことからいっそう使用しやすいニードルタイプヒータ、その製造方法及びニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコを提供する。
本発明は、以下の技術方案を用いる。
ニードルタイプヒータであって、針状加熱体と発熱素子を含み、前記針状加熱体は、錐状キャップと、錐状キャップの底部に接続されるヒータ基体を含み、発熱素子は塗布プリント方式でヒータ基体に付着している。
更に、錐状キャップは、円錐、三角錐であり、これに対応して、ヒータ基体は、円柱、橢円柱、三角柱である。
更に、ヒータ基体の基部には電極が設けられており、電極は電極接続線を介してバッテリ及び制御盤に接続される。
ニードルタイプヒータの製造方法であって、Ｄ５０＜０．８μｍのアルミナ粉末を取ってボールミルに投入し、アルミナ粉末：ボールが質量比で１：２となるように一定量のボールを加えてから、原料の総質量に対し３〜１５％のバインダーをボールミルに投入し、アルミナ粉末とバインダーを均一に混合するよう連続的にボールミリングする原料の配合及び混合ステップと、混合した粉末を取り出し、原料の総質量に対し３〜１０％の潤滑剤を加えてから、原料の総質量に対し１５〜２０％の水を加えて均一に混合されるよう攪拌した後、攪拌を終えた混合物を取り出して粗混錬機に投入して粗混錬し、少なくとも３回混錬を繰り返すことでアルミナ混合物を取得する混錬ステップと、アルミナ混合物をラップで包み、少なくとも４８時間寝かせることで、アルミナ含有量９６の可撓性セラミックス素地を取得する寝かせステップと、アルミナ含有量９６の可撓性セラミックス素地を機械的にパンチプレスで打ち抜くことで、所望のヒータ基体及びヒータ支持ベースのサイズ規格を取得する素地切断ステップと、無塵環境下で、打ち抜いた可撓性セラミックス素地に抵抗体ペーストをプリントして発熱素子を形成するとともに、発熱素子に接続される電極をプリントするプリントステップと、アルミナセラミックス棒を取り、発熱素子と電極がプリントされた可撓性セラミックス素地をアルミナセラミックス棒に巻き付けるパッケージステップと、温間静水圧プレス機により９５〜１００℃付近で温間静水圧プレスすることで針状セラミックス素地を成形する素地形成ステップと、成形した加熱型セラミックススリーブをパンチプレスで切断するとともに錐状キャップを形成し、サイズ校正及び修正を行う素地修正ステップと、脱バインダー炉において、修正したセラミックススリーブ素地を＜５℃／ｍｉｎで常温から５００℃まで昇温させ、保温時間として、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、脱バインダーの最高温度である５００℃で１２０ｍｉｎ保温することで有機物を十分に除去する素地の予備焼成ステップと、水素ガスを充満させた還元雰囲気下において１０℃／ｍｉｎで５００℃まで昇温させてから、＜５℃／ｍｉｎの昇温速度で１６５０℃まで昇温させ、焼成することで加熱型セラミックススリーブを形成し、保温時間として、７００℃、９００℃、１１００℃、１３００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、最高焼成温度である１５００℃で１２０ｍｉｎ保温する素地焼成ステップと、焼成した加熱型セラミックススリーブを電極箇所において電極接続線に溶接する溶接ステップと、溶接した加熱型セラミックススリーブを溶接箇所においてスズ浸漬し、スズ浸漬時間が２〜３ｓであるスズ浸漬ステップと、を含むことを特徴とする。
更に、前記アルミナ粉末はアルミナであるか、或いは、アルミナと、窒化アルミニウム、脈石英、砂岩、石英岩、石英砂、フリント、珪藻土、ムライト、菫青石、珪灰石、紅柱石、石灰石、石英、カオリン、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化チタンのうちの１又は複数とを混合してなる。
更に、前記潤滑剤はダイズ油と桐油からなり、ダイズ油の質量パーセントは４０％、桐油の質量パーセントは６０％である。
更に、前記バインダーは、カルボキシメチルセルロース、寒天、ゼラチン及びキサンタンガムのうちの１又は複数の混合物である。
ニードルタイプヒータの製造方法であって、プリント前処理工程にしたがって、ＣＮＣプレミックス液で処理した１．８ｍｍのアルミナ含有量９６の可撓性セラミックス棒をプリント準備する表面前処理ステップと、無塵環境下で、曲面プリント機によってＷ−Ｍｎペーストをアルミナ棒にプリントして発熱素子及び発熱素子に接続される電極を形成する曲面プリントステップと、発熱素子と電極がプリントされた直径１．８ｍｍであるアルミナ含有量９６のアルミナ可撓性セラミックス棒を５００℃で予備焼成し、＜５℃／ｍｉｎで常温から５００℃まで昇温させて、保温時間として、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、脱バインダーの最高温度である５００℃で１２０ｍｉｎ保温することで有機物を十分に除去する予備焼成ステップと、湿潤Ｈ２／Ｎ２を充満させた還元雰囲気下において１０℃／ｍｉｎで５００℃まで昇温させてから、＜５℃／ｍｉｎの昇温速度で１４５０℃まで昇温させて焼成し、保温時間として、７００℃、９００℃、１１００℃、１３００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、最高焼成温度である１４５０℃で６０ｍｉｎ保温する焼成ステップと、焼成したアルミナ棒を室温まで冷却してからガラスペーストに１〜２ｓ浸漬して、処理済みのアルミナ棒にガラスペーストを均一に塗布するガラスペースト浸漬ステップと、浸漬したアルミナ棒を、恒温送風乾燥ボックス内において４０℃、６０℃、８０℃、１００℃でそれぞれ２ｈ送風乾燥するとともに、１２０℃で４ｈ送風乾燥する乾燥ステップと、＜５℃／ｍｉｎの昇温速度で１０００℃まで昇温させてガラス封止焼成を行い、保温時間として、最高温度で３０ｍｉｎ保温する焼成ステップと、焼成した加熱型セラミックス針を電極箇所でニッケルめっきするとともに、特製の金型で固定して、温度７９０℃の乾燥Ｈ２／Ｎ２雰囲気下で保護しつつ回路のリード線を溶接するニッケルめっき溶接ステップと、溶接した加熱型セラミックス針を溶接箇所においてスズ浸漬し、スズ浸漬時間が２〜３ｓであるスズ浸漬ステップと、を含むことを特徴とする。
ニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコであって、電源棒と挿入補助器を含み、電源棒が、一端が開口したハウジングと、ハウジングに設けられる電源装置及び加熱部材を含み、前記加熱部材は、ヒータベースと、ヒータベースに装着されるニードルタイプヒータを含み、前記針状加熱体は、錐状キャップと、錐状キャップの底部に接続されるヒータ基体を含み、発熱素子は塗布プリント方式でヒータ基体に付着しており、電源装置はヒータベースに電気を供給し、挿入補助器は一端が開口し且つハウジングに挿入可能なチャンバ構造をなしており、挿入補助器の底部にはニードルタイプヒータを挿入可能な貫通孔が設けられており、挿入補助器の内壁はタバコ葉製品を挿入するための加熱室を取り囲んでおり、ニードルタイプヒータは貫通孔から挿入されて加熱室へと延伸し、タバコ葉製品を貫くことが可能である。
更に、ノズルを含み、前記挿入補助器の開口端とノズルが取り外し可能に接続されており、ハウジングの開口端とノズルが取り外し可能に接続されている。
更に、ヒータベースはハウジングに固定接続されており、ニードルタイプヒータはハウジングの軸方向に沿ってヒータベースに固定されており、且つ、ニードルタイプヒータの先端はハウジングの開口端に近接している。
更に、ニードルタイプヒータは１つであるか、或いは、２つ又は３つ備えられて直線的に配列されるか、或いは、ニードルタイプヒータは３つ備えられて正三角形をなすよう配列されるか、或いは、ニードルタイプヒータは４つ備えられて正方形をなすよう配列される。
更に、前記電源装置は、バッテリ、制御装置、電極を含み、ハウジングには更に電極ベースが設けられており、電極は電極ベースに装着されており、バッテリは制御装置を介して電極に接続されており、電極はヒータベースに接続されている。
更に、ノズルの内部にはノズル空間が形成されており、ノズル空間のハウジング寄りの一端には多孔隔離プレートが設けられている。
更に、ニードルタイプヒータは長さ８〜３５ｍｍ、直径０．６〜３．０ｍｍである。
更に、ニードルタイプヒータは長さ１０〜２５ｍｍ、直径０．８〜２．５ｍｍである。
更に、前記タバコ葉製品は、円柱状、立方体又は直方体に形成されてパッケージ材料によりパッケージされる。
本発明によれば、以下の有益な効果が得られる。
（１）上記の塗布方式を用いることでヒータの直径を著しく減少させることが可能なため、従来のシガレット構造にいっそう適合する。
（２）発熱素子の外部を釉薬で封止することで熱効率が向上するため、伝熱がより素早くなり、且つ発熱素子の耐酸化性が向上する。
（３）複数種類のヒータ形式によって、従来のタバコのシガレット構造にいっそう良好に適合可能である。よって従来のデバイスを大幅に改造する必要がなく、シガレットの製造コストが低減する。
（４）ニードルタイプヒータの構造形式はより容易にシガレットに挿入可能となっているため、シガレットの挿入過程におけるシガレット内の刻みタバコの密度変化が減少し、吸引抵抗の均一性が保証される。
（５）当該ヒータは、高強度、耐高熱性であり、洗浄しやすく、長時間の高温動作が可能である。
（６）電源棒内にヒータベースとニードルタイプヒータを設計することで、タバコ葉製品の端部と内部を同時に加熱可能としているため、従来技術と比べて十分な加熱がなされる。且つ、挿入補助器を追加することで、タバコ葉製品を容易に挿入してニードルタイプヒータに接触させることが可能となり、ユーザにとって使用しやすい。
図１は、本発明におけるニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコの実施例１の分解構造図である。 図２の（ａ）は、本発明におけるニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコの実施例１の組み立て後の側面断面図であり、図２の（ｂ）は図２の（ａ）の断面図である。 図３の（ａ）は、本発明におけるニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコの実施例２の組み立て後の側面断面図であり、図３の（ｂ）は図３の（ａ）の断面図である。 図４の（ａ）は、本発明におけるニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコの実施例３の組み立て後の側面断面図であり、図４の（ｂ）は図４の（ａ）の断面図である。 図５の（ａ）は、本発明におけるニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコの実施例４の組み立て後の側面断面図であり、図５の（ｂ）は図５の（ａ）の断面図である。 図６は、本発明におけるニードルタイプヒータの一実施例の構造を示す図である。 図７は、本発明におけるニードルタイプヒータの一実施例の側面展開図である。 図８は、本発明における他の実施例のヒータ基体底部の電極配置構造を示す図である。 図９は、本発明における電気加熱式タバコのニードルタイプヒータにかかる製造工程のフローチャートである。
以下に、本発明の図面を組み合わせて本発明における技術方案につき明瞭簡潔に記載する。
実施例１
図１及び図２は、本発明で提供するニードルタイプヒータを備える２針構造形式の電気加熱式タバコを示す。図１は分解した３つの部分の構造形式を示しており、順に、電源棒、挿入補助器７及びノズル１５という３つの部分を示している。
電源棒は、ハウジング１と、ハウジング１に設けられる電源装置及び加熱部材を含む。前記電源装置は、バッテリ２、制御装置３、電極（負極５、正極６）を含み、更に、ハウジング１には電極ベース４とヒータベース１６が設けられている。負極５と正極６は電極ベース４に装着されており、ニードルタイプヒータ９がヒータベース１６に装着されて前記加熱部材を構成している。バッテリ２は制御装置３を介して電極（負極５、正極６）に接続されており、電極（負極５、正極６）はヒータベース１６に接続されている。前記ヒータベース１６は、バッテリ２からの電気供給を受けて加熱されるとニードルタイプヒータ９に伝達する。
前記バッテリ２は充電バッテリとしてもよい。前記制御装置３は、電源装置が加熱部材に対し電気供給するよう制御する部材であって、予め定められた温度に基づき加熱部材を制御する。温度が予め定められた温度よりも高い場合、制御装置３は加熱部材への電気供給を停止し、温度が予め定められた温度よりも低い場合、制御装置３は加熱部材に対し電気供給する。一般的に、１つの動作周期は７ｍｉｎを超えないよう制御装置３により制御され、通常は３〜６ｍｉｎとなるよう予め設定しておく。加熱部材の加熱温度は１５０〜３６０℃とし、好ましくは１８０〜３４０℃、より好ましくは２５０〜３２０℃とする。
ニードルタイプヒータ９は針状又は棒状構造をなしている。ヒータベース１６はハウジング１に固定接続されており、ニードルタイプヒータ９はハウジング１の軸方向に沿ってヒータベース１６に固定されている。且つ、ニードルタイプヒータ９の先端はハウジングの開口端に近接している。ニードルタイプヒータ９の長さは８〜３５ｍｍとし、好ましくは１０〜２５ｍｍとする。また、直径は０．６〜１．８ｍｍとし、好ましくは０．８〜１．４ｍｍとする。挿入補助器７は一端が開口しており、且つハウジング１の内部空間に挿入可能なチャンバ構造をなしている。挿入補助器７の底部には、ニードルタイプヒータ９が挿入されるよう、ニードルタイプヒータ９に対応する貫通孔が設けられている。挿入補助器７の内壁はタバコ葉製品を挿入するための加熱室８を取り囲んでおり、ニードルタイプヒータ９は貫通孔から挿入されて加熱室８へと延伸する。なお、ニードルタイプヒータ９の長さは加熱室８の深さ以下であると解釈すればよい。前記挿入補助器７の開口端は、ネジ、すり合わせ（ｇｒｏｕｎｄ ｇｌａｓｓ ｊｏｉｎｔ）、ゴムリング又は係合等の方式でノズル１５にしっかりと接続される。
ハウジング１は一端が開口している。また、ハウジング１の底部にはバッテリ２が設けられており、開口端にはノズル１５が取り外し可能に接続される。例えば、ハウジング１の端部の外壁にハウジング接続口１２が設けられるとともに、これに対応して、ノズル１５の一端にもハウジング接続口１２が設けられ、これらが挿接又は螺合接続することで取り外し可能な固定接続が実現される。ノズル１５の内部にはノズル空間１１が形成されており、ノズル空間１１のハウジング１寄りの一端には多孔隔離プレート１３が設けられている。多孔隔離プレート１３を設けることで、ノズル空間内にタバコ葉製品が進入して吸引感に支障をきたすとの事態を防止可能となる。
他の実施例では、ノズル１５を含むことなく、シガレット型タバコを挿入補助器７に直接挿入するとともに、シガレットをニードルタイプヒータ９に挿入してもよい。
本実施例ではニードルタイプヒータ９を２つとし、これに対応して挿入補助器７の底部に２つの貫通孔を設けている。図２の（ｂ）に示すように、２つの貫通孔は対称に挿入補助器７の底部の中心位置に設けられている。
電気加熱式タバコの使用過程では、まず、挿入補助器７とノズル１５を分解し、加熱するタバコ葉製品を挿入補助器７の加熱室８に投入する。次に、挿入補助器７とノズル１５をノズル接続口１０により一体的に組み合わせ、位置決め孔１４を突き合わせた後、一括してニードルタイプヒータ９に挿入する。すると、ニードルタイプヒータ９の先端が挿入補助器７の底部における貫通孔を通じて加熱室８へと延伸し、加熱室８に挿入されたタバコ葉製品を貫く。続いて、制御装置３を制御することで、バッテリ２からニードルタイプヒータ９に入力される電流の大きさを制御して、霧化温度である２５０〜３２０℃に維持されるよう、タバコ葉製品に対する加熱及び温度制御を実現する。
本実施例では、加熱室８に挿入される加熱針の構造形式に基づいて、ニードルタイプヒータ９は２本のみとしている。また、ニードルタイプヒータはタバコ葉製品への挿入過程においてタバコ葉製品の密度を変化させるため、製造するタバコ葉製品の総質量は６００〜７００ｍｇの間に維持する。
本実施例におけるタバコ葉製品の製造過程は次の通りである。即ち、タバコ葉を乾燥させて粉砕処理してから、１００メッシュよりも小さいタバコパウダーを１０００ｇ選別する。次に、アルギン酸ナトリウム１００ｇを計量し、５００ｇの水中に溶解するとともに、タバコパウダーと均一に混合されるよう攪拌する。これをシートタバコに成形してから乾燥させ、線状に切断した後に、グリセリン：プロパンジオール＝４：１のエアロゾル剤１５０ｇを添加する。その後、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。また、刻みタバコ１０００ｇを計量し、グリセリン：プロパンジオール＝１：３のエアロゾル剤１５０ｇをスプレーしてから、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。そして、製造したシートタバコと刻みタバコをシートタバコ：刻みタバコ＝１：２の重量比で均一に混合してから、タバコ葉製品の総重量に対し４％のタバコ葉抽出物と、タバコ葉製品の総重量に対し１％のタバコ用香料エッセンス及び香料を添加する。これを均一に混合した後にアルミ箔でパッケージすることで、カトマイザー形式とする。
本実施例で製造するアルミ箔パッケージ形式のカトマイザー構造は、加熱室８に投入された後、ノズルとともにヒータ９へと円滑に挿入される。また、加熱過程において煙霧を迅速に発生させるため、ニコチン吸引のニーズを良好に満足させる。
実施例２
図３は、本発明で提供するニードルタイプヒータを備える３針構造形式の電気加熱式タバコを示しており、その他の構造部分については図２の構造と基本的に同じである。
本実施例では、直線状に配列されるニードルタイプヒータ９を３本有している。ニードルタイプヒータはタバコ葉製品への挿入過程においてタバコ葉製品の密度を変化させるため、タバコ葉製品の挿入が容易となるよう、製造するタバコ葉製品の総質量は５００〜６００ｍｇの間に維持する。
本実施例におけるタバコ葉製品の製造過程は次の通りである。即ち、タバコ葉を乾燥させて粉砕処理してから、１００メッシュよりも小さいタバコパウダーを１０００ｇ選別する。次に、カラギーナン５０ｇと寒天５０ｇを計量し、５００ｇの水中に溶解するとともに、タバコパウダーと均一に混合されるよう攪拌する。これをシートタバコに成形してから乾燥させ、線状に切断した後に、グリセリン：プロパンジオール＝３：１のエアロゾル剤１５０ｇを添加する。その後、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。また、刻みタバコ１０００ｇを計量し、グリセリン：プロパンジオール＝２：１のエアロゾル剤１５０ｇをスプレーしてから、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。そして、製造したシートタバコと刻みタバコをシートタバコ：刻みタバコ＝３：５の重量比で均一に混合してから、タバコ葉製品の総重量に対し５％のタバコ葉抽出物と、タバコ葉製品の総重量に対し１％のタバコ用香料エッセンス及び香料を添加する。これを均一に混合した後にアルミ箔でパッケージすることで、カトマイザー形式とする。
本実施例で製造するアルミ箔パッケージ形式のカトマイザー構造は、加熱室８に投入された後、ノズルとともにヒータ９へと円滑に挿入される。また、加熱過程において煙霧を迅速に発生させるため、ニコチン吸引のニーズを良好に満足させる。
実施例３
図４は、本発明で提供するニードルタイプヒータを備える３針構造形式の電気加熱式タバコを示しており、３針構造が正三角形に配列される点で実施例２の構造と異なるが、その他の構造部分については図２の構造と基本的に同じである。
本実施例では、ニードルタイプヒータ９を３本有している。ニードルタイプヒータはタバコ葉製品への挿入過程においてタバコ葉製品の密度を変化させるため、タバコ葉製品の挿入が容易となるよう、製造するタバコ葉製品の総質量は５００〜６００ｍｇの間に維持する。
本実施例におけるタバコ葉製品の製造過程は次の通りである。即ち、タバコ葉を乾燥させて粉砕処理してから、１００メッシュよりも小さいタバコパウダーを１０００ｇ選別する。次に、カルボキシメチルセルロース８０ｇとアルギン酸ナトリウム２５ｇを計量し、５００ｇの水中に溶解するとともに、タバコパウダーと均一に混合されるよう攪拌する。これをシートタバコに成形してから乾燥させ、線状に切断した後に、グリセリン：プロパンジオール＝３：１のエアロゾル剤１４０ｇを添加する。その後、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。また、刻みタバコ１０００ｇを計量し、グリセリン：プロパンジオール＝３：２のエアロゾル剤１２０ｇをスプレーしてから、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。そして、製造したシートタバコと刻みタバコをシートタバコ：刻みタバコ＝２：３の重量比で均一に混合してから、タバコ葉製品の総重量に対し５％のタバコ葉抽出物と、タバコ葉製品の総重量に対し１％のタバコ用香料エッセンス及び香料を添加する。なお、本実施例で使用するタバコ用香料エッセンス及び香料には、例えばメントールのようなタバコ葉用のハッカ系香料前駆体物質を添加する。次に、これらを均一に混合してアルミ箔でパッケージすることで、カトマイザー形式とする。
本実施例で製造するアルミ箔パッケージ形式のカトマイザー構造は、加熱室８に投入された後、ノズルとともにヒータ９へと円滑に挿入されて、加熱過程において煙霧を迅速に発生させる。また、メントール系の香料前駆体物質が添加されているため、カトマイザーにはハッカ以外の目立つ香りは存在せず、使用過程でハッカの清涼感を際立たせることができる。この加熱式の新型タバコによれば、メントールの分解温度に達することが可能なため、喫味の清涼感が向上する。
実施例４
図５は、本発明で提供するニードルタイプヒータを備える４針構造形式の電気加熱式タバコを示す。本実施例では、４針構造が正方形の配列形式を採用しているが、その他の構造部分については図２の構造と基本的に同じである。
本実施例では、ニードルタイプヒータ９を４本有している。ニードルタイプヒータはタバコ葉製品への挿入過程においてタバコ葉製品の密度を変化させるため、タバコ葉製品の挿入が容易となるよう、製造するタバコ葉製品の総質量は４００〜５００ｍｇの間に維持する。
本実施例におけるタバコ葉製品の製造過程は次の通りである。即ち、タバコ葉を乾燥させて粉砕処理してから、１００メッシュよりも小さいタバコパウダーを１０００ｇ選別する。次に、カルボキシメチルセルロース８０ｇと寒天３０ｇを計量し、５００ｇの水中に溶解するとともに、タバコパウダーと均一に混合されるよう攪拌する。これをシートタバコに成形してから乾燥させ、線状に切断した後に、グリセリン：プロパンジオール＝３：１のエアロゾル剤１５０ｇを添加する。その後、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。また、刻みタバコ１０００ｇを計量し、グリセリン：プロパンジオール＝２：１のエアロゾル剤１５０ｇをスプレーしてから、６０℃で３０ｍｉｎ焼いて使用に備える。そして、製造したシートタバコと刻みタバコをシートタバコ：刻みタバコ＝１：１の重量比で均一に混合してから、タバコ葉製品の総重量に対し４％のタバコ葉抽出物と、タバコ葉製品の総重量に対し１．５％のタバコ用香料エッセンス及び香料を添加する。なお、本実施例で使用するタバコ用香料エッセンス及び香料には、例えばグルコバニリンのようなタバコ葉用のバニリングリコシド系香料前駆体物質を添加する。次に、これを均一に混合してから難燃性の巻き紙でパッケージすることで、カトマイザー形式とする。
本実施例で製造する難燃性巻き紙パッケージ形式のカトマイザー構造は、加熱室８に投入された後、ノズルとともにヒータ９へと円滑に挿入されて、加熱過程において煙霧を迅速に発生させる。カトマイザーには目立ったミルク風味は存在しないが、グルコバニリンを添加していることから、使用過程でミルク風味を際立たせることが可能である。また、この加熱式の新型タバコによれば、グルコバニリンの分解温度に達することが可能なため、吸引感が向上する。
図６及び図７を参照して、本発明のニードルタイプヒータ９は一実施例において、針状加熱体と発熱素子２０を含む。前記針状加熱体は、錐状キャップ１８と、錐状キャップ１８の底部に接続されるヒータ基体１９を含む。錐状キャップ１８は、円錐、三角錐等の錐体状構造とすればよく、ヒータ基体１９に接続されてニードルタイプヒータの本体構造を形成する。なお、接続方式については溶接としてもよいし、一体成型としてもよい。ヒータ基体１９は柱体構造とすればよく、錐状キャップ１８の形状に応じて、例えば円柱、三角柱等に設計する。また、発熱素子２０は、塗布プリント方式でヒータ基体１９に付着させる。ヒータ基体１９はヒータ支持ベース１７に固定（例えば挿接）し、ヒータ支持ベース１７はヒータベース１６に固定すればよい。なお、他の実施例では、ヒータ基体１９をヒータベース１６に直接固定してもよい。
シガレットに対しより良好に挿入されるよう、通常、円柱体は直径を２．５ｍｍ未満、長さを１０〜２５ｍｍの間となるよう制御する。ヒータ基体１９の基部には電極が設けられており、電極は電極接続線２１を介してバッテリ及び制御盤に接続される。
図８は、本発明の電気加熱式タバコにおけるニードルタイプヒータの他の実施例にかかるヒータ構造を示す図であり、ヒータ基体１９が橢円柱体構造をなしている。シガレットに対しより良好に挿入されるよう、通常、橢円柱体は短径を２．５ｍｍ未満、長径を６．５ｍｍ未満とする。また、長さを１０〜２５ｍｍの間となるよう制御するとともに、楕円の離心率を０．０５〜０．９の間となるよう制御する。なお、これらはヒータに応じて適切に調整される。また、ヒータ基体１９の基部の電極は、電極接続線を介してバッテリ及び制御盤に接続される。本実施例において、ヒータ基体１９の電極は電極Ａと電極Ｂを含み、且つ、各電極が２つずつ含まれる。即ち、電極Ａは曲面抵抗部材Ａ１と曲面抵抗部材Ａ２を有し、電極Ｂは曲面抵抗部材Ｂ１と曲面抵抗部材Ｂ２を有する。Ａ１とＢ１を接続することで１つの電極が構成され、Ａ２とＢ２を接続することで１つの電極が構成される。また、２つの曲面抵抗部材を並列に接続した後に、バッテリ及び制御回路の電極に接続する。このような構造では抵抗体ペーストが両面において均一となっており、両側に電極が配置されている。また、電極を支持ベースとして回路基板に接続することで、ヒータにおける無用な長さが減少し、熱量のロスが低減する。
図９を参照して、本発明は、電気加熱式タバコにおけるニードルタイプヒータの製造方法を更に提供する。一実施例では、以下のステップを含む。
１．原料の配合及び混合：Ｄ５０＜０．８μｍの高純度アルミナ粉末を取ってボールミルに投入し、アルミナ粉末：ボールが質量比で１：２となるように一定量のボールを加える。次に、原料の総質量に対し１２％のカルボキシメチルセルロースをバインダーとしてボールミルに投入し、アルミナ粉末とバインダーを均一に混合するよう連続的にボールミリングする。
なお、アルミナ粉末の配合については下記の成分及び比率に従えばよい。
２．混錬：混合した粉末を取り出し、原料の総質量に対し８％の潤滑剤（ダイズ油４０％、桐油６０％）を加えてから、原料の総質量に対し１５％の水を加えて均一に混合されるよう攪拌する。そして、攪拌を終えた混合物を取り出し、粗混錬機に投入して粗混錬する。混錬は少なくとも３回繰り返す。
３．寝かせる：アルミナ粉末は非親水・非可塑性のリーン材料（ｌｅａｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）である。よって、混合物における水分等の液体成分は混錬を繰り返したとしても混合物中に均一に分散することがなく、一定時間寝かせる必要がある。本実験ではアルミナ混合物をラップで包み、少なくとも４８時間寝かせることで、アルミナ含有量９６（９６％）の可撓性セラミックス素地を取得した。
４．素地の切断：厚さ０．１ｍｍであるアルミナ含有量９６（９６％）の可撓性セラミックス素地を機械的にパンチプレスで打ち抜き、長さ×幅×高さが２５ｍｍ×７ｍｍ×０．１ｍｍサイズの直方体を取得する。
５．プリント：無塵環境下で、打ち抜いた可撓性セラミックス素地に抵抗体ペースト（例えば抵抗線）をプリントして発熱素子を形成するとともに、発熱素子に接続される電極をプリントする。
６．パッケージ：直径約１．６ｍｍ、長さ２５ｍｍのアルミナセラミックス棒を取り、発熱素子と電極がプリントされた可撓性セラミックス素地を２５ｍｍのアルミナセラミックス棒に巻き付ける。
７．素地成形：温間静水圧プレス機により９５〜１００℃付近で温間静水圧プレスすることで、直径１．８ｍｍ、高さ２５ｍｍの針状セラミックス素地を成形する。
８．素地修正：成形した加熱型セラミックススリーブをパンチプレスで切断するとともに錐状キャップを形成し、サイズ校正及び修正を行う。
９．素地の予備焼成：脱バインダー炉において、修正したセラミックススリーブ素地を＜５℃／ｍｉｎで常温から５００℃まで昇温させる。保温時間：１００℃、２００℃、３００℃、４００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、脱バインダーの最高温度である５００℃で１２０ｍｉｎ保温することで、有機物を十分に除去する。
１０．素地の焼成：水素ガスを充満させた還元雰囲気下において１０℃／ｍｉｎで５００℃まで昇温させてから、＜５℃／ｍｉｎの昇温速度で１６５０℃まで昇温させ、焼成する。保温時間：７００℃、９００℃、１１００℃、１３００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、最高焼成温度である１５００℃で１２０ｍｉｎ保温する。更に、発熱素子を保護するとともに、ヒータによる接触タバコ葉の加熱速度を向上するために、焼成完了後に釉薬を施してもよい。
１１．溶接：焼成した加熱型セラミックススリーブを、電極箇所において電極接続線に溶接する。
１２．スズ浸漬：溶接した加熱型セラミックススリーブを溶接箇所においてスズ浸漬する。スズ浸漬時間は２〜３ｓとする。
以上は本発明における具体的実施形態にすぎず、本発明の保護の範囲はこれらに限定されない。本発明で開示する技術範囲において当業者が容易に想到し得る変形又は置き換えは、いずれも本発明の保護の範囲に含まれる。したがって、本発明の保護の範囲は請求項による保護の範囲に準じるものとする。
１ ハウジング
２ バッテリ
３ 制御装置
４ 電極ベース
５ 負極
６ 正極
７ 挿入補助器
８ 加熱室
９ ニードルタイプヒータ
１０ ノズル接続口
１１ ノズル空間
１２ ハウジング接続口
１３ 多孔隔離プレート
１４ 位置決め孔
１５ ノズル
１６ ヒータベース
１７ ヒータ支持ベース
１８ 錐状キャップ
１９ ヒータ基体
２０ 発熱素子
２１ 電極接続線

Claims (10)

  1. 針状加熱体と発熱素子を含み、前記針状加熱体は、錐状キャップと、錐状キャップの底部に接続されるヒータ基体を含み、発熱素子は塗布プリント方式でヒータ基体に付着していることをニードルタイプヒータ。
  2. 錐状キャップは、円錐、三角錐であり、これに対応して、ヒータ基体は、円柱、橢円柱、三角柱であることを特徴とする請求項１に記載のニードルタイプヒータ。
  3. ヒータ基体の基部には電極が設けられており、電極は電極接続線を介してバッテリ及び制御盤に接続されることを特徴とする請求項２に記載のニードルタイプヒータ。
  4. （１）Ｄ５０＜０．８μｍのアルミナ粉末を取ってボールミルに投入し、アルミナ粉末：ボールが質量比で１：２となるように一定量のボールを加えてから、原料の総質量に対し３〜１５％のバインダーをボールミルに投入し、アルミナ粉末とバインダーを均一に混合するよう連続的にボールミリングする原料の配合及び混合ステップと、
    （２）混合した粉末を取り出し、原料の総質量に対し３〜１０％の潤滑剤を加えてから、原料の総質量に対し１５〜２０％の水を加えて均一に混合されるよう攪拌した後、攪拌を終えた混合物を取り出して粗混錬機に投入して粗混錬し、少なくとも３回混錬を繰り返すことでアルミナ混合物を取得する混錬ステップと、
    （３）アルミナ混合物をラップで包み、少なくとも４８時間寝かせることでアルミナ含有量９６の可撓性セラミックス素地を取得する寝かせステップと、
    （４）アルミナ含有量９６の可撓性セラミックス素地を機械的にパンチプレスで打ち抜くことで、所望のヒータ基体及びヒータ支持ベースのサイズ規格を取得する素地切断ステップと、
    （５）無塵環境下で、打ち抜いた可撓性セラミックス素地に抵抗体ペーストをプリントして発熱素子を形成するとともに、発熱素子に接続される電極をプリントするプリントステップと、
    （６）アルミナセラミックス棒を取り、発熱素子と電極がプリントされた可撓性セラミックス素地をアルミナセラミックス棒に巻き付けるパッケージステップと、
    （７）温間静水圧プレス機により９５〜１００℃付近で温間静水圧プレスすることで針状セラミックス素地を成形する素地形成ステップと、
    （８）成形した加熱型セラミックススリーブをパンチプレスで切断するとともに錐状キャップを形成し、サイズ校正及び修正を行う素地修正ステップと、
    （９）脱バインダー炉において、修正したセラミックススリーブ素地を＜５℃／ｍｉｎで常温から５００℃まで昇温させ、保温時間として、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、脱バインダーの最高温度である５００℃で１２０ｍｉｎ保温することで有機物を十分に除去する素地の予備焼成ステップと、
    （１０）水素ガスを充満させた還元雰囲気下において１０℃／ｍｉｎで５００℃まで昇温させてから、＜５℃／ｍｉｎの昇温速度で１６５０℃まで昇温させ、焼成することで加熱型セラミックススリーブを形成し、保温時間として、７００℃、９００℃、１１００℃、１３００℃でそれぞれ３０ｍｉｎ保温し、最高焼成温度である１５００℃で１２０ｍｉｎ保温する素地焼成ステップと、
    （１１）焼成した加熱型セラミックススリーブを、電極箇所において電極接続線に溶接する溶接ステップと、
    （１２）溶接した加熱型セラミックススリーブを溶接箇所においてスズ浸漬し、スズ浸漬時間が２〜３ｓであるスズ浸漬ステップと、を含むことを特徴とするニードルタイプヒータの製造方法。
  5. 前記アルミナ粉末はアルミナであるか、或いは、アルミナと、窒化アルミニウム、脈石英、砂岩、石英岩、石英砂、フリント、珪藻土、ムライト、菫青石、珪灰石、紅柱石、石灰石、石英、カオリン、酸化カリウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化チタンのうちの１又は複数とを混合してなることを特徴とする請求項４に記載のニードルタイプヒータの製造方法。
  6. 前記潤滑剤はダイズ油と桐油からなり、ダイズ油の質量パーセントは４０％、桐油の質量パーセントは６０％であることを特徴とする請求項４に記載のニードルタイプヒータの製造方法。
  7. 電源棒と挿入補助器を含み、電源棒が、一端が開口したハウジングと、ハウジングに設けられる電源装置及び加熱部材を含むニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコにおいて、
    前記加熱部材は、ヒータベースと、ヒータベースに装着されるニードルタイプヒータを含み、前記針状加熱体は、錐状キャップと、錐状キャップの底部に接続されるヒータ基体を含み、発熱素子は塗布プリント方式でヒータ基体に付着しており、電源装置はヒータベースに電気を供給し、挿入補助器は一端が開口し且つハウジングに挿入可能なチャンバ構造をなしており、挿入補助器の底部にはニードルタイプヒータを挿入可能な貫通孔が設けられており、挿入補助器の内壁はタバコ葉製品を挿入するための加熱室を取り囲んでおり、ニードルタイプヒータは貫通孔から挿入されて加熱室へと延伸し、タバコ葉製品を貫くことが可能であることを特徴とする電気加熱式タバコ。
  8. 更にノズルを含み、前記挿入補助器の開口端とノズルが取り外し可能に接続されており、ハウジングの開口端とノズルが取り外し可能に接続されていることを特徴とする請求項７に記載のニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコ。
  9. ヒータベースはハウジングに固定接続されており、ニードルタイプヒータはハウジングの軸方向に沿ってヒータベースに固定されており、且つ、ニードルタイプヒータの先端はハウジングの開口端に近接していることを特徴とする請求項７に記載のニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコ。
  10. ニードルタイプヒータは１つであるか、或いは、２つ又は３つ備えられて直線的に配列されるか、或いは、ニードルタイプヒータは３つ備えられて正三角形をなすよう配列されるか、或いは、ニードルタイプヒータは４つ備えられて正方形をなすよう配列されることを特徴とする請求項７に記載のニードルタイプヒータを備える電気加熱式タバコ。
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