JP2020531052A - 喫煙物品および加熱された粒子含有ガスを冷却するための方法 - Google Patents

Abstract

加熱されている粒子含有ガス（３）を吸い込むための吸口（２）を備えた喫煙物品（１）が図示されかつ説明されている。この喫煙物品では、粒子含有ガス（３）を冷却するための少なくとも１つの冷却装置（４）が含まれていて、粒子含有ガス（３）が、吸込み時に、冷却装置（４）を通って流れ、冷却装置（４）が、冷却材料（５）を有していて、冷却装置（４）による冷却が、冷却材料（５）の吸熱プロセスにより実現されていて、吸熱プロセスが、加熱されている粒子含有ガス（３）により活性化されていることによって、喫煙物品のユーザにより摂取されるガス、エアロゾルまたは蒸気の温度を低減させることができる。

Description

本発明は、粒子含有ガス（partikelbeladenen Gas）を吸い込むための吸口を備えた喫煙物品に関し、この場合に、粒子含有ガスは加熱されている。その他に本発明はさらに、喫煙物品内の加熱された粒子含有ガスを冷却するための方法に関する。

喫煙物品、典型的には紙巻きタバコは、少なくとも、被覆材により被覆されるタバコ葉コラム（Tabaksaeule）を含んでいる。多くの場合、喫煙物品は、煙中の物質の種類および量に影響を与えるために、フィルタも備えている。大抵の場合は酢酸セルロースまたは紙から成るこのようなフィルタは、煙の特定の部分を減じることができる。フィルタは、活性炭または香味材のような別の成分を含んでいてよい。

概して、喫煙物品におけるタバコ葉の燃焼時には多数の健康を害する物質が発生することが知られている。したがって、煙が著しく少ない有害物質を含んでいる喫煙物品を製造する産業の需要が生じている。

一方では、先行技術において電子タバコまたは単にＥタバコ、あるいは電子気化器が広く普及している。これらの電子タバコは、先行技術において種々異なる実施形態で公知であり、焼失させられる従来のタバコ葉−紙巻きタバコ（Tabak-Zigaretten）の代替物として使用される。電子タバコは、タバコ葉−紙巻きタバコに比べて健康に関して有利である。なぜならば、気化のために設けられたリキッドに基づいて、燃焼が行われないからである。さもなければ燃焼時にはより多くの有害物質が放出されるので、これにより電子タバコは、健康をあまり害しないと見なされている。

公知の電子タバコでは、タンクに含まれる液体またはリキッドが気化器に供給される。この気化器内で、液体またはリキッドが気化される。次いで蒸気は、流出開口への流れ通路を介して吸口内へとガイドされ、ユーザにより吸い込まれることができる。リキッドを気化器に搬送するために、通常はキャリア材料が使用される。このキャリア材料は、たとえばガラスファイバ、綿状に形成されたコットン材料、特殊鋼メッシュ等から形成されていてよい。

その他にも、いわゆる「非燃焼・加熱式製品（Heat not Burn Produkt）」はますます好まれるようになっている。タバコ葉は、従来の紙巻きタバコのように、燃焼されるのではなく、単に電子的な付加器具により加熱される。これにより、タバコ葉が燃焼される場合にタバコ葉の熱分解時に発生し得る健康を害する物質の形成が阻止される。

上述の全ての製品ならびに従来の喫煙物品は、概して、ユーザにおいて吸い込まれた蒸気または煙が高い温度で摂取されるという欠点を有している。このことはユーザにとって、往々にして不快である。

したがって、本発明の根底を成す課題は、ユーザにより喫煙物品から摂取されるガス、エアロゾルまたは蒸気の温度を減少させることができる、喫煙物品ならびに加熱された粒子含有ガスを冷却するための方法を提供することにある。

この課題は、冒頭で述べた喫煙物品において、請求項１によれば、粒子含有ガスを冷却するための少なくとも１つの冷却装置が含まれていて、粒子含有ガスが、吸込み時に、冷却装置を通って流れ、冷却装置が、冷却材料を有していて、冷却装置による冷却が、冷却材料の吸熱プロセスにより実現されていて、吸熱プロセスが、加熱されている粒子含有ガスにより活性化されていることによって解決されている。粒子含有ガスとは、概して、別の成分を含むガスであると理解することができ、特に固体および／または液体成分を有するエアロゾル、蒸気、霧および煙であると理解することができる。喫煙物品の摂取時に、ユーザは通常は吸口を通じて空気を吸い込む。空気は、喫煙物品を通って流れる。従来の紙巻きタバコでは、付加的にタバコ煙が吸い込まれる。タバコ煙はまずタバコ葉ロッドおよび場合によってはフィルタを通って流れ、その後に吸口から流出して、ユーザにより吸引され得る。本発明では、付加的に冷却装置が設けられている。吸い込まれた空気と、たとえばタバコ煙とは、この冷却装置を通って流れなければならず、その後に、ガス流、つまり以下で概して粒子含有ガスと呼ばれる、吸い込まれた空気とタバコ煙とから成る混合物またはＥタバコの湿り蒸気は、吸口から流出することができる。冷却装置は、冷却材料を含んでいる。粒子含有ガスはこの冷却材料に接して流過し、かつ／またはこの冷却材料を貫流することができる。粒子含有ガスは、気化または燃焼プロセスに基づいて加熱されている。この熱量は、冷却材料において吸熱プロセスを活性化させるために役立つ。工程を開始し、進行させるために、吸熱プロセスでは、外部からエネルギが供給されなければならない。このエネルギは、昇温もしくは加熱された粒子含有ガスから供給される。したがって、冷却装置を出る際に、粒子含有ガスは、冷却装置内への流入前よりも低いエンタルピーを有している。低いエンタルピーは、低い温度と同義である。したがって粒子含有ガスは、冷却装置内における冷却材料の吸熱プロセスが活性化されなかった場合に有し得る温度よりも著しく低い温度で吸口から流出する。

吸熱プロセスの進行の形式は、冷却材料の種類および性質に従う。したがって、本発明の有利な１つの構成では、吸熱プロセスが、脱着（Desorption）により実現されている。この場合、吸収した水を周囲に放出することができる物質を冷却材料として使用すると有利であることが判った。したがって、冷却材として特にシリカゲルおよび／またはゼオライトを使用することができる。

本発明の別の１つの構成では、吸熱プロセスが、冷却材料の溶融および／または気化により実現されていることが規定されている。溶融もしくは気化時にも、エネルギが冷却材料内に導入される。必要となる溶融もしくは気化エンタルピー、つまり材料試料を一定圧力でその溶融点において溶融させるか、もしくは沸点で気化させる、つまり固体の凝集状態から液体の凝集状態または液体の凝集状態から気体の凝集状態へと移行させるために必要とされる、外部から導入されるエネルギ量は、粒子含有ガスが、吸口から流出する前に冷めるように働く。冷却材料として、無機または有機物質が適している。

吸熱プロセスを実施する別の付加的または代替的な１つの可能性は、吸熱プロセスが、無機塩の結晶水の放出により実現されていることを規定する。したがって、冷却材として特にグラウバー塩、つまり硫酸ナトリウム水和物と、しゃ利塩、つまり硫酸マグネシウム水和物とを使用することができる。硫酸ナトリウムは、タバコ産業において部分的に被覆材の燃焼妨害（Glimmhemmung）のために使用される。これにより被覆材は過度に速く燃焼しない。これらの塩および対応する類似の無機塩は、通常の条件下では結晶状の固体として存在する。結晶水もしくは水和水は、固体内で結晶状の格子構造により結合されている。水分子が結晶格子に関与していない脱着とは異なり、水分子は、これらの塩ではイオンにおいて、または水素結合を介して配位結合されている。結晶水の放出のためには、エネルギが必要とされる。エネルギは、加熱された粒子含有ガスにより提供される。したがって、この工程で粒子含有ガスが冷め、その後に吸口から流出することができる。

冷却装置は、喫煙物品の種々異なる箇所に配置されていてよい。本発明の１つの構成では、フィルタエレメントが含まれていて、フィルタエレメントが、粒子含有ガスの流れ方向で吸口の上流側に配置されていて、フィルタエレメントが、冷却装置を含んでいることが規定されている。フィルタエレメント内における冷却装置の配置により、喫煙物品は、たとえば従来の紙巻きタバコである場合に、ほぼ変更なしに構成することができる。フィルタエレメントを備えた紙巻きタバコは、冷却材料を備えた冷却装置が導入され得る構造を既に有している。

本発明の別の構成では、冷却装置が、長いキャリア材料を有していて、長いキャリア材料が、冷却材料を含んでいることが規定されている。キャリア材料は、同時に冷却装置を形成することもできる。

このためには、１つの有利な構成では、キャリア材料が複数回折り畳まれていることが規定されている。この形式により、できるだけ大きな表面積が形成され、この大きな表面積に接して粒子含有ガスが流過するか、またはこの大きな表面積を通って粒子含有ガスが貫流する。キャリア材料は、薄い材料から成っていてよく、これによって、喫煙物品の寸法を不相応に拡大することなしに、できるだけ多くの褶曲部と、対応してできるだけ大きな表面積とを実現することができる。褶曲部は、キャリア材料が巻かれるか、または切断されて複数の部分で重なり合っているように、構成されていてもよい。冷却材料は、予めキャリア材料に印刷されるかまたは塗布されていてよい。この形式によって、冷却材料のできるだけ大面積の被着が可能であり、これにより粒子含有ガスをより良好に冷却することができる。

キャリア材料は、褶曲部が、粒子含有ガスの流れ方向に対して横方向に配置されているように、喫煙物品内に導入されてよい。この形式によって、粒子含有ガスは、キャリア材料を貫流しなければならない。この構成のためには、吸口におけるユーザの吸込み時に過大な圧力損失を引き起こさないキャリア材料を選択することが推奨される。これによりユーザによる吸込みが困難または不快であると捉えられることはない。したがってキャリア材料は、空気透過性でなければならない。

キャリア材料は、同様に、褶曲部が粒子含有ガスの流れ方向で配置されているように、喫煙物品内に導入されていてよい。この形式により、キャリア材料は、粒子含有ガスによって接触されるように流過されるが、通流されない。したがって、キャリア材料の空気透過性は、この構成では必ずしも必要ではない。

さらに、キャリア材料が、同時に冷却装置の部分とフィルタ装置の部分とであることが規定されていてよい。褶曲部の、粒子含有ガスの流れ方向での配置または流れ方向に対して横方向の配置では、粒子含有ガスをフィルタリングするためのフィルタ材料が付加的に褶曲部の中間室内に導入されていてよい。キャリア材料が既にフィルタ材料から製造されていることも可能である。さらに、喫煙物品におけるキャリア材料の褶曲部の代替的な複数の配置を同時に実現することもできる。したがって、喫煙物品は、キャリア材料の褶曲部が粒子含有ガスの流れ方向で配向されている区分と、褶曲部が粒子含有ガスの流れ方向に対して横方向に配向されている区分とを有している。

冷却材料は、種々異なる形式でキャリア材料に配置されていてよい。喫煙物品の１つの構成では、冷却材料は、キャリア材料の表面に被着されていてよい。冷却材料が印刷または塗布されていることが考えられる。したがって、冷却材料の出来るだけ大面積の被着が可能であり、これにより粒子含有ガスをより良好に冷却することができる。

代替的または付加的には、冷却材料がキャリア材料内に導入されていることが規定されている。冷却材料は、たとえば紙から製造され得るキャリア材料の製造時に既に紙材料内に一緒に導入することができる。

付加的または代替的には、本発明の別の１つの構成では、冷却材料が、小さな粒子で冷却装置内に導入されていてよい。これらの小さな粒子は、たとえば上述した構成に対して付加的に、キャリア材料の褶曲部の中間室内に導入され得る。これにより、冷却装置の効果をさらに改善することができる。喫煙物品が、冷却装置も含む従来のフィルタを有している場合、冷却材料はフィルタ材料内にちりばめることもできる。したがって、フィルタエレメントは、二重機能を引き受ける。なぜならば、フィルタエレメントは、粒子含有ガスから毒物をフィルタリングすると同時に、粒子含有ガスの冷却のためにも働くからである。付加的または代替的には、冷却装置は、タバコ葉混合物を備えた喫煙物品では、直接にタバコ葉混合物中に設けられていてもよい。小さな粒子は、タバコ葉混合物中に導入される。粒子のサイズは、冷却材料の性質にも依存する。概して、喫煙物品の寸法を不相応に拡大させることのない全ての粒子サイズ分布が可能である。これに関連して「不相応に」とは、従来の喫煙物品の寸法に対する著しい逸脱を意味している。

本発明に係る喫煙物品の別の１つの構成は、冷却装置が、別個のセグメントとして、粒子含有ガスの流れ方向で吸口の上流側に配置されていることを規定している。別個のセグメントは、複数の形状を有していてよい。たとえば、好適な円筒形状が説明されるが、この円筒形状に本発明は制限されるべきではない。従来の喫煙物品は、大抵の場合、ほぼ円筒形に構成されている。別個のセグメントは、さらに、粒子含有ガスの流れ方向で、場合によっては存在するフィルタの上流側に配置されていてよい。別個のセグメントとしての冷却装置は、たとえば完全に冷却材料からなっていてよい。別個のセグメントが、一種のケーシングを有していることも可能であり、これにより冷却材料は、封入されて多孔性材料または粉末としてケーシング内に存在することができる。ケーシングは、粒子含有ガスのための流入開口と流出開口とを有している。これらの開口を通って、粒子含有ガスはユーザによる吸口を通じた吸込みに基づいて貫流する。冷却装置は、任意には喫煙物品内に、もしくは喫煙物品に接して取付け可能であってもよい。この形式により、ユーザは、必要だと思った場合にのみ粒子含有ガスを冷却する選択肢を有する。

上述の課題は、喫煙物品において加熱された粒子含有ガスを冷却するための冒頭で述べた方法において、請求項１２に記載の特徴により、粒子含有ガスを、吸込み時に冷却装置を通してガイドし、冷却装置が冷却材料を有していて、冷却装置による冷却を、冷却材料の吸熱プロセスにより実現し、吸熱プロセスを加熱された粒子含有ガスにより活性化することにより解決されている。

本発明に係る方法では、冷却材料は、種々異なる吸熱プロセスを進行させることができるように、選択可能である。

一方では、吸熱プロセスを、脱着により実現することが規定されている。別の１つの可能性は、吸熱プロセスを、冷却材料の溶融により実現することにある。さらに、吸熱プロセスを無機塩の結晶水の放出により実現することが可能である。

詳細には、本発明に係る喫煙物品および本発明に係る方法を構成し、変更する複数の可能性がある。このためには、請求項１および請求項１２に従属する請求項と、図面に関連する好適な実施例の以下の説明とが参照される。

冷却装置を備えた喫煙物品の実施例を示す概略図である。 冷却装置を備えた喫煙物品を示す概略的な断面図である。 喫煙物品のための冷却装置を示す概略図である。 喫煙物品内に封入された冷却装置を示す概略的な断面図である。

図１は、吸口２を備えた喫煙物品１を示している。この吸口２を通って、粒子含有ガス３が吸口２における吸込み時に流れることができる。紙巻きタバコの形の喫煙物品１は、冷却装置４を有している。冷却装置４は、冷却材料５を含んでいる。冷却装置４は、粒子含有ガス３の流れ方向（矢印により図示されている）でフィルタエレメント６の上流側に配置されている。冷却装置４の内部には、キャリア材料７が配置されている（図３を参照）。このキャリア材料７上において、冷却材料５の粒子８が、折り畳まれたキャリア材料７の中間室内で散りばめられている。冷却装置４は、紙巻きタバコの円筒状の配置において別個のセグメント９として構成されている。冷却装置４の一方の端部には、吸口２を備えたフィルタエレメント６が接している。他方の端部には、タバコ葉ロッド１１を被覆する被覆材１０が接している。喫煙物品１がタバコ葉ロッド１１の端部において点火されると、タバコ葉は被覆材１０と一緒に約８００℃の温度で燃焼し、タバコ煙が発生する。このタバコ煙は、吸口２を介して喫煙物品１を通って吸い込まれ得る。ユーザのところで、煙は、もはやそれほど熱くはないが、それでも高い温度を有している。この高い温度は、ユーザにとって不快と感じられる。タバコ煙もしくは概して粒子含有ガス３は、喫煙物品１を通って、かつ相応して、冷却材料５が内部に配置されている冷却装置４を通って流れる。粒子含有ガス３の高い温度は、冷却材料５の吸熱プロセスを活性化するために十分である。この吸熱プロセスでは、粒子含有ガス３から取り出されたエネルギが必要とされる。取り出されたエネルギは、粒子含有ガス３の温度低下をもたらす。粒子含有ガスは、次いでさらにフィルタエレメント６内へと流入し、ユーザにとって快適と感じられる温度で吸口２から流出する。

図２は、冷却装置４を備えた喫煙物品１の断面図の一部を示している。冷却装置４は、複数回折り畳まれたキャリア材料７により形成されている。褶曲部（折り目）１２は、粒子含有ガス３の流れ方向に対して横方向に配向されている。キャリア材料７は相応して空気透過性に構成されていて、これにより、吸込みはユーザによって問題なく実現することができる。キャリア材料７は、冷却材料５でコーティングされている。冷却材料５は、製造時に予めキャリア材料７に印刷されている。この実施例では、冷却装置４は同時にフィルタエレメント６を成している。キャリア材料７の褶曲部１２の間には、燃焼されたタバコ葉ロッド１１にから形成される粒子含有ガス３の有害物質を取り除くために、フィルタ材料が散りばめられている。

図３は、喫煙物品１のための冷却装置４を断面図で示している。複数回折り畳まれているキャリア材料７が示されている。キャリア材料７は、事前に冷却材料５をキャリア材料７に印刷することにより、冷却材料５によりコーティングされている。付加的には、キャリア材料７の褶曲部１２の間に、冷却材料５が小さな粒子８で配置されていて、これにより冷却装置４の冷却効果を最大化することができる。冷却装置４のキャリア材料７は、空気透過性の材料から製造されていない。したがって、キャリア材料７の褶曲部１２は、喫煙物品１内で粒子含有ガス３の流れ方向に配向されていなければならない。これにより、粒子含有ガス３は、ユーザによる吸込み時に容易に冷却装置４を通って流れることができる。キャリア材料７の表面は、単に粒子含有ガス３により接触されるように流過されるが、貫流されない。

図４は、喫煙物品１の一部を別個の冷却装置４と一緒に断面図で示している。冷却装置４は、ケーシング１３を有している。ケーシング１３内には、小さな多孔性粒子８の冷却材料５が配置されている。ケーシング１３は、冷却材料５を取り囲むために働く。これにより、冷却材料５は、喫煙物品１内で分散することはできない。冷却装置４のケーシング１３は、流入する粒子含有ガス３のためのパーフォレーション加工された流入開口１４と、パーフォレーション加工された流出開口１５とを有している。粒子含有ガス３は、流入開口１４および流出開口１５を通って流れることができ、その際に冷却材料５に接触する。これにより、粒子含有ガス３の冷却が、この粒子含有ガスの高い温度に基づいて活性化される。別個のセグメント９としての冷却装置４は、喫煙物品１から取り外すことができ、必要に応じて装着することができる。この形式により、ユーザ自身が、吸口２から流出する粒子含有ガス３を冷却することが有益であると思う時を判断することができる。

１ 喫煙物品
２ 吸口
３ 粒子含有ガス
４ 冷却装置
５ 冷却材料
６ フィルタエレメント
７ キャリア材料
８ 粒子
９ セグメント
１０ 被覆材
１１ タバコ葉ロッド
１２ 褶曲部
１３ ケーシング
１４ 流入開口
１５ 流出開口

Claims (15)

1. 加熱されている粒子含有ガス（３）を吸い込むための吸口（２）を備えた喫煙物品（１）であって、
   前記粒子含有ガス（３）を冷却するための少なくとも１つの冷却装置（４）が含まれていて、前記粒子含有ガス（３）が、吸込み時に、前記冷却装置（４）を通って流れ、前記冷却装置（４）が、冷却材料（５）を有していて、前記冷却装置（４）による冷却が、前記冷却材料（５）の吸熱プロセスにより実現されていて、前記吸熱プロセスが、前記加熱されている粒子含有ガス（３）により活性化されることを特徴とする、喫煙物品（１）。
2. 前記吸熱プロセスが、脱着により実現されている、請求項１記載の喫煙物品（１）。
3. 前記吸熱プロセスが、前記冷却材料（５）の溶融および／または気化により実現されている、請求項１または２記載の喫煙物品（１）。
4. 前記吸熱プロセスが、無機塩の結晶水の放出により実現されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）。
5. フィルタエレメント（６）が含まれていて、該フィルタエレメント（６）が、前記粒子含有ガス（３）の流れ方向で、前記吸口（２）の上流側に配置されていて、前記フィルタエレメント（６）が、前記冷却装置（４）を含んでいる、請求項１から４までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）。
6. 前記冷却装置が、長いキャリア材料（７）を有していて、該長いキャリア材料（７）が、前記冷却材料（５）を含んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）。
7. 前記キャリア材料（７）が、複数回折り畳まれている、請求項６記載の喫煙物品（１）。
8. 前記冷却材料（５）が、前記キャリア材料（７）の表面上に被着されている、請求項６または７記載の喫煙物品（１）。
9. 前記冷却材料（５）が、前記キャリア材料（７）内に導入されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）。
10. 前記冷却材料（５）が、小さな粒子（８）で前記冷却装置（４）内に導入されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）。
11. 前記冷却装置（４）が、別個のセグメント（９）として、前記粒子含有ガス（３）の流れ方向で前記吸口（２）の上流側に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の喫煙物品（１）において加熱された粒子含有ガス（３）を冷却するための方法であって、
    前記粒子含有ガス（３）を、吸込み時に冷却装置（４）を通してガイドし、前記冷却装置（４）が、冷却材料（５）を有していて、前記冷却装置（４）による冷却を、前記冷却材料（５）の吸熱プロセスにより実現し、前記吸熱プロセスを
    前記加熱された粒子含有ガス（４）により活性化する、ことを特徴とする方法。
13. 前記吸熱プロセスを、脱着により実現する、請求項１記載の方法。
14. 前記吸熱プロセスを、前記冷却材料（５）の溶融により実現する、請求項１２または１３記載の方法。
15. 前記吸熱プロセスを、無機塩の結晶水の放出により実現する、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。

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