JP2021526030A - ピロ触媒材料を有するエアロゾル発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置に関する。装置は、側壁（１６）と、加熱チャンバー（１０）の中に配設された発熱体（１２）とを備える加熱チャンバー（１０）を備える。ピロ触媒材料（１４／１８）は被覆として、発熱体（１２）と、加熱チャンバー（１０）の側壁（１６）とのうちの一つ以上に塗布されている。発熱体（１２）はピロ触媒クリーニングのために構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置に関する。たばこなどのエアロゾル発生基体を加熱するが燃焼しないエアロゾル発生装置が周知である。これらの装置は、ユーザーによる吸入のためのエアロゾルを作るために十分に高い温度までエアロゾル発生基体を加熱する。

これらのエアロゾル発生装置は典型的に加熱チャンバーを備え、発熱体が加熱チャンバー内に配設されている。エアロゾル発生基体を備えるエアロゾル発生物品を、加熱チャンバーの中に挿入することができ、また発熱体によって加熱することができる。発熱体は典型的に加熱ブレードとして構成されていて、またエアロゾル発生物品が加熱チャンバーの中に挿入された時に、エアロゾル発生物品のエアロゾル発生基体の中に貫通される。エアロゾル発生物品が枯渇した時、枯渇した物品は取り外され、未使用の物品が加熱チャンバーの中に挿入される。物品の取り外しおよび挿入中、ならびに装置の動作中、エアロゾル発生基体の望ましくない残留物が発熱体上または加熱チャンバーの中に残される場合がある。

その結果として、発熱体および加熱チャンバーから望ましくない残留物を除去する必要性がある。

これを解決するために、およびさらなる目的のために、本発明は吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置を提案する。装置は、側壁と、加熱チャンバーの中に配設された発熱体とを備える加熱チャンバーを備える。ピロ触媒材料は被覆として、発熱体と、加熱チャンバーの側壁とのうちの一つ以上に塗布されている。発熱体は、ピロ触媒クリーニングのために構成されている。

発熱体および／または加熱チャンバーから残留物を除去するために、本発明は熱的クリーニング機能を可能にする。この機能を容易にするために、発熱体はエアロゾル発生温度より高い温度に加熱される。この温度にて、有機堆積物は揮発性有機化合物、炭化水素、および炭化気体に変換される。この変換は以下、ピロ触媒クリーニングとして示される。「ピロ触媒クリーニング」という用語は、熱分解および酸化を包含する。炭化した堆積物は、ピロ触媒クリーニング後の装置の軽いブラッシングまたは振盪によって簡単に除去される。

エアロゾル発生基体は、たばこを含んでもよい。たばこ堆積物の従来の熱分解のために必要とされるクリーニング温度は高く、例えばおおよそ５００℃である。典型的な発熱体によってこの温度に達することはできるが、加熱チャンバー全体の中で達することはできない。従って、従来の装置において、発熱体と直接接触していない加熱チャンバーの部分におけるたばこ堆積物を、熱分解サイクル中に熱分解することはできない。必要とされる高い温度を理由に、ピロ触媒クリーニングは追加的に多量のエネルギーを必要とする。加熱非燃焼式装置は多くの場合、携帯型かつ電池式であるため、ピロ触媒クリーニングは装置の使用時間を低減し、かつ電池の寿命を低減する。本発明は、ピロ触媒材料の塗布に起因して、より低い温度でのピロ触媒クリーニングを容易にする。ピロ触媒クリーニングのための温度は、３００℃〜３８０℃に低減される場合がある。それ故に、ピロ触媒クリーニングが加熱チャンバー全体において容易になる場合がある。必要な温度がより低いことに起因して、ピロ触媒クリーニングはより効率的であり、また電池寿命を延ばすことができる。

ピロ触媒材料は被覆として塗布されている。ピロ触媒材料を被覆として提供することは、ピロ触媒材料の簡単な塗布を容易にする。製造中に、被覆は、発熱体、および／または加熱チャンバーの側壁に塗布されてもよい。被覆は、スプレーコーティング、粉末コーティング、浸漬、またはフィルムコーティングのプロセスを含む、種々の方法によって塗布されてもよい。

加熱チャンバーの側壁は、加熱チャンバーの基部だけでなく、加熱チャンバーの長軸方向軸を包囲する壁も含むことが好ましい。加熱チャンバーは、側壁の一部を形成しない、かつエアロゾル発生物品の挿入を可能にするために開放している開口を備える。別の方法として、側壁は、加熱チャンバーの長軸方向軸を包囲する壁のみを備え、加熱チャンバーの基部を備えなくてもよい。加熱チャンバーは、従来の紙巻たばこに似ている円筒形状を有するエアロゾル発生物品を挿入するための中空の管状形状を有してもよい。物品を挿入するための加熱チャンバーの開口は円形状であってもよい。発熱体は、加熱チャンバーの中で中央に配設された加熱ブレードとして構成されてもよい。

ピロ触媒材料は、触媒および結合剤を含んでもよい。触媒は、セリウム、銅、バナジウム、ビスマス、モリブデン、マンガン、鉄、ニッケル、白金族金属のスズ、ニオブ、クロム、タングステン、レニウム、白金、コバルト、前記金属の酸化物、ならびに前記金属および酸化物の二つ以上の化合物とすることができる。

結合剤は触媒材料を結合し、また結合剤はフルオロポリマー、セラミック材料、またはエナメルフリットとすることができる。触媒は熱分解触媒であってもよい。熱分解触媒は、より低い温度での有機堆積物の熱分解クリーニングを促進し、それ故に熱的クリーニングのために必要とされるエネルギーを低減する。触媒は酸化触媒であってもよい。触媒は熱分解触媒および酸化触媒であってもよい。ピロ触媒材料は、熱分解触媒および酸化触媒のうちの一つ以上を含んでもよい。

結合剤はまた、担体として示されてもよい。結合剤は、触媒をしっかりと保持するように構成されている。結合剤は、発熱体、および／または加熱チャンバーの側壁に接着するように構成されてもよい。触媒は結合剤中に包埋されてもよい。触媒は、主として加熱チャンバーに面する結合剤中に包埋されるように構成されてもよい。言い換えれば、結合剤中に提供された触媒材料は、取り外されるエアロゾル発生基体の残留物と接触するように配設されてもよく、一方で結合剤材料は主として発熱体、および／または加熱チャンバーの側壁に接着する。

結合剤は高い熱伝導率を有してもよい。結合剤の熱伝導率は、触媒材料が発熱体上に塗布されている時、発熱体から触媒および加熱チャンバーに向かう熱伝達を容易にする場合がある。この点における結合剤の熱伝導率は、発熱体が加熱チャンバー内に提供されている時、特に有益である。

発熱体は、加熱チャンバーの長軸方向軸に沿って中央に整列して配設されてもよい。発熱体は、ピンまたはブレードとして構成されてもよい。

ピンまたはブレードは、加熱チャンバーの中へのエアロゾル発生物品の挿入中に、エアロゾル発生物品のエアロゾル発生基体の中に貫通するように構成されている。ピンまたはブレードは、加熱チャンバーの長軸方向軸に沿って中央に整列されていることが好ましい。ピンまたはブレードは、ピロ触媒クリーニングを誘発するように構成されてもよい。ピロ触媒クリーニングは、発熱体の表面上で生じ、これによって望ましくない残留物を除去する場合がある。ピロ触媒クリーニングはまた、加熱チャンバーの側壁上で生じ、これによって加熱チャンバーだけでなく、発熱体も全体的にクリーニングする場合がある。

発熱体はまた、加熱チャンバーを包囲する外部ヒーターとして提供されてもよい。この実施形態において、高い熱伝導率を有する結合剤を提供することは、発熱体から側壁および結合剤を通して、触媒および加熱チャンバーに向かう熱伝達を容易にする。

結合剤は、触媒材料が装置の動作中に、特にエアロゾル発生物品の挿入および取り外し中に損傷または除去されないように、機械的損傷に対して抵抗性であるように構成されてもよい。

装置は、加熱チャンバーを少なくとも部分的に閉鎖（好ましくは気密閉鎖）するための閉鎖手段をさらに備えてもよい。

ピロ触媒クリーニング中に、加熱チャンバーの中に含有された空気は加熱される。加熱チャンバーが開放している時、加熱された空気は加熱チャンバーから漏れ出る場合がある。それ故に、ピロ触媒クリーニングは、開放している加熱チャンバーによって良くない障害を及ぼす場合がある。閉鎖手段は、加熱された空気が加熱チャンバーから漏れ出ることを防止する場合がある。それ故に、ピロ触媒クリーニングを実現するために必要とされるエネルギーは、より少なくてもよい。

閉鎖手段はまた、装置の安全機能を実現する場合がある。この点において、閉鎖手段は、ユーザーが加熱チャンバーの中に触れ、けがをすることを防止する場合がある。閉鎖手段は、センサー、または対応するセンサーと相互作用するポカヨケ、もしくは加熱チャンバーの中に配設されたポカヨケを備えてもよく、これによって装置は、閉鎖手段が加熱チャンバーを閉鎖するために配設されていることを検出する。次に装置のコントローラは、閉鎖手段が加熱チャンバーを閉じると、ピロ触媒クリーニングを可能にしてもよい。

閉鎖手段はリッドを備えてもよい。リッドは、加熱チャンバーを閉鎖するために構成されてもよい。

リッドは、装置に取り外し可能なように取り付け可能であってもよく、または固定されてもよい。リッドを取り外し可能に取り付けることは、クリーニング動作が必要でない時、ユーザーがリッドを取り外すことを可能にする場合がある。ユーザーは、装置の通常動作中に装置とは別個にリッドを保存し、またピロ触媒クリーニング中に加熱チャンバーを閉じるためにリッドを使用してもよい。別の方法として、リッドは装置に固定されてもよい。この実施形態において、ユーザーがピロ触媒クリーニングを開始したい時、リッドは加熱チャンバーを閉鎖するためにユーザーによって手動で移動される。別の方法として、リッドは、ユーザーがピロ触媒クリーニングを開始する時に自動的に閉じてもよい。

閉鎖手段は、閉鎖可能な空気吸込み口を備えてもよい。空気吸込み口は、ピロ触媒クリーニング中に加熱チャンバーから加熱された空気が漏れ出るのを可能にする場合がある。空気吸込み口を閉鎖可能に提供することは、ピロ触媒クリーニング中に、加熱された空気が加熱チャンバーから漏れ出るのを防止する場合がある。

装置は、ピロ触媒クリーニングを起動するためのボタンなどの起動手段を備えてもよい。起動手段は、ボタンとして構成されてもよい。別の方法として、起動手段は、ピロ触媒クリーニングを起動するためにスマートフォンまたはスマートウォッチなどの外部装置と通信する通信インターフェースを備えてもよい。

断熱層は、加熱チャンバーの側壁とピロ触媒材料の間に、または加熱チャンバーの周りに配設されてもよい。

断熱層は、ピロ触媒クリーニングのために必要とされるエネルギーを低減する場合がある。断熱層の提供は、発熱体が加熱チャンバーの内側に配設された内部ヒーターとして提供されている時に特に有用である。この場合、発熱体によって放出され、加熱チャンバーを漏れ出る熱は、断熱層によって低減または防止される場合がある。

エアロゾル発生基体は、たばこを含有してもよく、ピロ触媒材料は、たばこの熱分解のために必要とされる温度を３８０℃未満、好ましくは３６０℃未満、より好ましくは３４０℃未満に低減するために構成されてもよい。熱分解クリーニングのために必要とされる温度は、ピロ触媒材料の結果として３００℃〜３８０℃であってもよい。

エアロゾル発生物品中に提供されたエアロゾル発生基体の加熱中のエアロゾル発生装置の通常動作のための温度は、ピロ触媒クリーニングのために上昇される。しかしながら、ピロ触媒クリーニングを容易にするために通常必要な温度は３８０℃である。この温度を、発熱体に、および／または加熱チャンバーの側壁に塗布されたピロ触媒材料によって低減することができる。よって、発熱体はピロ触媒クリーニング中に、通常のエアロゾル発生のための発熱体の温度を超過する温度、かつたばこの無触媒のピロ触媒クリーニングに必要な温度未満の温度に加熱されるように構成されている。

本発明はエアロゾル発生装置の加熱チャンバーをクリーニングするための方法にさらに関し、方法は以下の工程を含む：
ｉ）エアロゾル発生基体を含有するエアロゾル発生物品を受容するように構成された加熱チャンバーと、加熱チャンバーの中に配設された発熱体とを備えるエアロゾル発生装置を提供する工程と、
ｉｉ）ピロ触媒材料を被覆として、発熱体と、加熱チャンバーの側壁とのうちの一つ以上に塗布する工程と、
ｉｉｉ）発熱体と、加熱チャンバーの側壁とのうちの一つ以上から望ましくない残留物を除去するために、発熱体を加熱する工程。

発熱体の温度は加熱する工程中に、通常のエアロゾル発生温度を超過して、かつ３８０℃未満、好ましくは３６０℃未満、より好ましくは３４０℃未満の温度に上昇されてもよい。

以下において添付図面を参照しながら、発明を、より詳細に説明する。

図１は、発熱体と加熱チャンバーの側壁とに塗布されたピロ触媒材料を有する、本発明によるエアロゾル発生装置の加熱チャンバーである。 図２は、ピロ触媒材料が発熱体のみに、または加熱チャンバーの側壁のみに塗布されている実施形態である。 図３は、外部発熱体の実施形態である。

図１は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバー１０を示す。発熱体１２は加熱チャンバー１０内に配設されている。発熱体１２は加熱ブレードとして提供されていて、また加熱チャンバー１０の長軸方向軸に沿って中央に整列されている。

図１において、触媒１４を含むピロ触媒材料は、発熱体１２だけでなく加熱チャンバー１０の側壁１６に塗布されている。ピロ触媒材料は被覆として提供されていて、また触媒１４だけでなく結合剤１８を含む。

結合剤１８は高い熱伝導率を有して構成されていて、これによって、発熱体１２によって発生した熱を、触媒１４に向かってだけでなく、エアロゾル発生物品を取り外した後に発熱体１２と加熱チャンバー１０の側壁１６とにくっついているエアロゾル発生基体の残留物に向かって伝達することができる。

図２は、ピロ触媒材料が図２Ａにおいて発熱体１２のみに塗布されていて、また図２Ｂにおいて加熱チャンバー１０の側壁１６のみに塗布されている実施形態を示す。ピロ触媒材料が発熱体１２のみに塗布されている時、ピロ触媒クリーニングのために必要な典型的な温度の３８０℃と比較して低減された温度で、ピロ触媒クリーニングが発熱体１２の表面上で可能になる場合がある。ピロ触媒材料が加熱チャンバー１０の側壁１６上に提供されている場合、側壁１６上のピロ触媒クリーニングのために必要な温度が、発熱体１２の表面上で必要な温度と比較してより低いという事実に起因して、ピロ触媒クリーニングは、発熱体１２の表面上だけでなく加熱チャンバー１０の側壁１６上でも容易にされる場合がある。この点において、発熱体１２は、発熱体１２の表面上でおおよそ３８０℃の温度に加熱されるように構成されてもよく、一方で加熱チャンバー１０の側壁１６上で達成可能な温度は、より低くてもよい。加熱チャンバー１０の側壁１６上に提供されたピロ触媒材料に起因して、このより低い温度は依然としてピロ触媒クリーニングを可能にするのに十分である場合がある。

図３は、発熱体１２が外部ヒーターとして提供されている、発熱体１２の実施形態を示す。発熱体１２が内部ヒーターとして提供されている図１および図２と比較して、図３に示す外部ヒーターは、加熱チャンバー１０の側壁１６を包囲して配設されている。結合剤１８、また好ましくは加熱チャンバー１０の側壁１６はこの実施形態において、外部発熱体１２から、加熱チャンバー１０の側壁１６および結合剤１８を通して、触媒１４だけでなく加熱チャンバー１０の中に留まっているエアロゾル発生物質の残留物に向かう熱伝達を可能にするために高い熱伝導率を有して提供されてもよい。

Claims (14)

1. 吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置であって、
   ・側壁を備える加熱チャンバーと、
   ・前記加熱チャンバーの中に配設された発熱体と、を備え、
   ピロ触媒材料が被覆として、前記発熱体と、前記加熱チャンバーの前記側壁とのうちの一つ以上に塗布され、前記発熱体がピロ触媒クリーニングのために構成されている、エアロゾル発生装置。
2. 前記ピロ触媒材料が触媒および結合剤を含む、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記結合剤が高い熱伝導率を有する、請求項２に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記発熱体が、ピンまたはブレードとして構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記装置が、前記加熱チャンバーを少なくとも部分的に閉鎖（好ましくは気密閉鎖）するための閉鎖手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記閉鎖手段がリッドを備える、請求項５に記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記リッドが、前記装置に取り外し可能なように取り付け可能である、または固定されている、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
8. 前記閉鎖手段が閉鎖可能な空気吸込み口を備える、請求項５〜７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
9. 断熱層が前記加熱チャンバーの側壁と前記ピロ触媒材料の間に、または前記加熱チャンバーの周りに配設されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
10. 前記エアロゾル発生基体が、たばこを含有し、かつ前記ピロ触媒材料が、たばこの熱分解のために必要とされる温度を３８０℃未満、好ましくは３６０℃未満、より好ましくは３４０℃未満に低減するために構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
11. 前記ピロ触媒材料が熱分解クリーニングのための前記必要とされる温度を３００℃〜３８０℃に低減するために構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
12. エアロゾル発生装置の加熱チャンバーをクリーニングするための方法であって、
    ｉ）エアロゾル発生基体を含有するエアロゾル発生物品を受容するように構成された加熱チャンバーと、前記加熱チャンバーの中に配設された発熱体とを備えるエアロゾル発生装置を提供する工程と、
    ｉｉ）ピロ触媒材料を被覆として、前記発熱体と、前記加熱チャンバーの前記側壁とのうちの一つ以上に塗布する工程と、
    ｉｉｉ）前記発熱体と、前記加熱チャンバーの前記側壁とのうちの一つ以上から望ましくない残留物を除去するために、前記発熱体を加熱する工程と、を含む方法。
13. 前記発熱体の温度が、前記加熱する工程中に、通常のエアロゾル発生温度を超過して、かつ３８０℃未満、好ましくは３６０℃未満、より好ましくは３４０℃未満の温度に上昇される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記発熱体の前記温度が、前記加熱する工程中に３００℃〜３８０℃に上昇される、請求項１２または１３に記載の方法。

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