JP2023039407A - 加熱モジュール及びエアロゾル発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝導効率を向上した加熱モジュール及び当該加熱モジュールを有するエアロゾル発生装置を提供する。【解決手段】加熱モジュールは加熱管１２を含む。加熱管１２内には、エアロゾル発生基質２００を収容及び加熱するための加熱室が形成され、加熱室の横断面輪郭は多角形である。加熱室の少なくとも一部の室壁はエアロゾル発生基質を押圧可能である。加熱室の横断面輪郭は最大内接円を有する。加熱室にエアロゾル発生基質が収容されている状態で、最大内接円の直径は、エアロゾル発生基質の押圧前の外径よりも小さい。エアロゾル発生基質は、加熱管内に挿入されると、加熱管によって内側に押圧されて変形したあと、径方向の表面から中心までの距離が減少することで、熱の伝導距離が短縮される。且つ、エアロゾル発生基質内の空気が押圧により排出されて、霧化基質の密度が増大する。【選択図】図２

Description

本発明は、霧化の分野に関し、より具体的には、加熱モジュール及びエアロゾル発生装置に関する。

非燃焼・加熱式の霧化装置は、低温の非燃焼・加熱方式で霧化材料を加熱することで、吸引可能なエアロゾルを形成するエアロゾル発生装置である。現在、エアロゾル発生装置の加熱方式は、一般的に、パイプ式の外周加熱か、中心嵌入加熱となっている。このうち、パイプ式の外周加熱とは、加熱モジュールでエアロゾル発生基質の外側を包囲するものを指す。従来のパイプ式外周加熱方式を採用するエアロゾル発生装置では、通常、加熱モジュールが中空の円管状に設計されており、エアロゾル発生基質を挿入すると、エアロゾル発生基質の横断面の輪郭線が位置する円と、加熱モジュールの内壁の円が接触して重なり合うか、互いに接する。当該構造は、エアロゾル発生基質の外表面から中心への熱の伝導距離が大きいため、エアロゾル発生基質の表面と中心との温度差が大きくなるとの欠点を少なくとも有している。

本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術における上記の欠点に対し、熱伝導効率の高い加熱モジュール及び当該加熱モジュールを有するエアロゾル発生装置を提供することである。

本発明が技術的課題を解決するために採用する技術方案は以下の通りである。即ち、加熱モジュールを構成する。前記加熱モジュールは加熱管を含む。

前記加熱管内には、エアロゾル発生基質を収容及び加熱するための加熱室が形成されている。前記加熱室の横断面輪郭は多角形である。

前記加熱室の少なくとも一部の室壁は前記エアロゾル発生基質を押圧可能である。前記加熱室の横断面輪郭は最大内接円を有する。前記加熱室に前記エアロゾル発生基質が収容されている状態で、前記最大内接円の直径は、前記エアロゾル発生基質の押圧前の外径よりも小さい。

いくつかの実施例において、前記加熱室の横断面輪郭は正多角形又はルーローの多角形である。

いくつかの実施例において、前記正多角形又はルーローの多角形の２本の隣り合う辺同士は、各々円弧で連なって接続される。

いくつかの実施例において、前記多角形の辺数は３～７である。

いくつかの実施例において、前記最大内接円の直径は、前記エアロゾル発生基質の押圧前の外径より０．２～２．０ｍｍ小さい。

いくつかの実施例において、前記最大内接円の直径は３～９ｍｍである。

いくつかの実施例において、前記最大内接円の中心から前記加熱室の横断面輪郭線までの最大距離は、前記最大内接円の半径よりも大きい。

いくつかの実施例において、前記最大内接円の中心から前記加熱室の横断面輪郭線までの最大距離は２ｍｍよりも大きい。

いくつかの実施例において、前記最大内接円の中心から前記加熱室の横断面輪郭線までの最大距離は３～５ｍｍである。

いくつかの実施例において、前記加熱室に前記エアロゾル発生基質が収容されている状態で、前記エアロゾル発生基質の外壁面と前記加熱室の室壁との間には少なくとも１つの気流経路が更に形成される。

いくつかの実施例では、前記気流経路を複数有する。複数の前記気流経路は、前記加熱室の２本の辺の接続箇所ごとにそれぞれ位置する。

いくつかの実施例において、前記加熱管の外表面には発熱体が設置されており、前記加熱管の内表面には均熱フィルムが設置されている。前記均熱フィルムは、前記加熱管の内表面に周設されるとともに、前記加熱管の長さ方向の少なくとも一部に設置される。

いくつかの実施例において、前記発熱体は、発熱フィルム、発熱線、発熱シート又は発熱メッシュを含む。

いくつかの実施例において、前記均熱フィルムと前記発熱体の高温領域は、前記加熱管の長さ方向において重なるか、少なくとも一部が重なっている。

いくつかの実施例において、前記加熱室に前記エアロゾル発生基質が収容されている状態で、前記均熱フィルムと前記エアロゾル発生基質の霧化基質は、前記加熱管の長さ方向において重なるか、少なくとも一部が重なっている。

いくつかの実施例において、前記均熱フィルムは熱伝導材料を用いて製造される。

いくつかの実施例において、前記熱伝導材料は銅又は銀を含む。

いくつかの実施例において、前記加熱モジュールは、更に、前記加熱管の表面に設置される赤外線放射発熱フィルムを含む。

いくつかの実施例において、前記加熱モジュールは、更に、前記加熱管の一端に設置されて前記エアロゾル発生基質を支持するための支持壁を含む。

いくつかの実施例において、前記支持壁と前記加熱管は一体的に成型される。或いは、前記支持壁と前記加熱管は、それぞれ単独で成型してから組み付けられる。

いくつかの実施例において、前記加熱管及び／又は前記支持壁には、前記エアロゾル発生基質を位置規制するための少なくとも１つの位置規制ボスが設置されている。

本発明は、更に、上記いずれかで記載した加熱モジュールを含むエアロゾル発生装置を提供する。

本発明を実施することで、少なくとも以下の有益な効果を有する。即ち、エアロゾル発生基質は、加熱管内に挿入されると、加熱管によって径方向に内側へと押圧される。エアロゾル発生基質は、押圧されて変形したあと、径方向の表面から中心までの距離が減少することで、熱の伝導距離が短縮される。且つ、エアロゾル発生基質の霧化基質内部の空気が押圧により排出されて、霧化基質の密度が増大する。これにより、熱伝導効率を向上させることができ、エアロゾル発生基質の表面と中心との温度差が大きいとの問題や、熱伝導効率が低いとの問題、予熱時間が長いとの問題が改良される。

以下に、図面と実施例を組み合わせて、本発明につき更に説明する。

図１は、本発明の第１実施例における加熱モジュールの立体構造の概略図である。 図２は、図１に示す加熱モジュールにエアロゾル発生基質を収容した場合の横方向の概略断面図である。 図３は、図１に示す加熱モジュールの縦方向の概略断面図である。 図４は、図１における加熱室の横断面輪郭線の概略図である。 図５は、本発明の第２実施例における加熱モジュールの立体構造の概略図である。 図６は、図５に示す加熱モジュールの縦方向の概略断面図である。 図７は、本発明の第３実施例における加熱モジュールの加熱室の横断面輪郭線の概略図である。 図８は、本発明の第４実施例における加熱モジュールの加熱室の横断面輪郭線の概略図である。 図９は、本発明の第５実施例における加熱モジュールの加熱室の横断面輪郭線の概略図である。 図１０は、本発明の第６実施例における加熱モジュールの加熱室の横断面輪郭線の概略図である。 図１１は、本発明の第７実施例における加熱モジュールの加熱室の横断面輪郭線の概略図である。 図１２は、本発明の第８実施例における加熱モジュールの縦方向の概略断面図である。 図１３は、本発明の第９実施例における加熱モジュールの立体構造の概略図である。 図１４は、図１３に示す加熱モジュールにエアロゾル発生基質を収容した場合の横方向の概略断面図である。 図１５は、本発明の第１０実施例における加熱モジュールにエアロゾル発生基質を収容した場合の立体構造の概略図である。 図１６は、図１５に示す加熱モジュールの縦方向の概略断面図である。 図１７は、図１５に示す加熱モジュールの分解構造の概略図である。 図１８は、本発明のいくつかの実施例におけるエアロゾル発生装置にエアロゾル発生基質を挿入した場合の立体構造の概略図である。 図１９は、図１８に示すエアロゾル発生装置にエアロゾル発生基質を挿入した場合の縦方向の概略断面図である。

本発明の技術的特徴、目的及び効果がより明瞭に理解されるよう、図面を参照して本発明の具体的実施形態につき詳細に説明する。以下の記載では、本発明が十分に理解されるよう、多くの具体的詳細事項について説明する。ただし、本発明は、ここで記載するものとは異なるその他の多くの方式で実施可能であり、当業者は、本発明の内容を逸脱しなければ、類似の改良を行うことが可能である。よって、本発明は以下で開示する具体的実施例に制限されない。

本発明の記載において、理解すべき点として、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「天井」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」等の用語で示される方向又は位置関係は、図示に基づく方向又は位置関係、或いは、本発明の製品を使用する際に習慣的に配置される方向又は位置関係であって、本発明の記載の便宜上及び記載の簡略化のためのものにすぎず、対象となる装置又は部材が特定の方向を有し、且つ特定の方向で構成及び操作されねばならないことを明示又は暗示するものではない。よって、本発明を制限するものと理解すべきではない。

また、「第１」、「第２」との用語は記載の便宜上のものにすぎず、相対的な重要性を明示又は暗示すると解釈すべきでも、指定する技術的特徴の数を示唆するものと解釈すべきでもない。よって、「第１」、「第２」の特徴が限定されている場合には、明示的又は暗示的に少なくとも１つの当該特徴を含み得る。また、本発明の記載において、別途明確且つ具体的に限定している場合を除き、「複数」とは少なくとも２つの意味であり、例えば、２つ、３つ等である。

本発明では、別途明確に規定及び限定している場合を除き、「装着する」、「連なる」、「接続する」、「固定する」等の用語は広義に解釈すべきである。例えば、別途明確に限定している場合を除き、固定的な接続であってもよいし、取り外し可能な接続であってもよいし、一体をなしていてもよい。また、機械的な接続であってもよいし、電気的な接続であってもよい。また、直接的な連なりであってもよいし、中間媒体を介した間接的な連なりであってもよいし、２つの部材内部の連通であってもよいし、２つの部材の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的状況に応じて本発明における上記用語の具体的意味を解釈可能である。

本発明では、別途明確に規定及び限定している場合を除き、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」にあるとは、第１及び第２の特徴が直接的に接触していてもよいし、第１及び第２の特徴が中間媒体を介して間接的に接触していてもよい。且つ、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあるとは、第１の特徴が第２の特徴の真上又は斜め上方にあってもよいし、単に第１の特徴の水平高さが第２の特徴よりも高いことを表していてもよい。また、第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」及び「下面」にあるとは、第１の特徴が第２の特徴の真下又は斜め下方にあってもよいし、単に第１の特徴の水平高さが第２の特徴よりも低いことを表していてもよい。

説明すべき点として、部材が別の部材に「固定される」或いは「設置される」とは、部材が別の部材上に直接存在していてもよいし、介在する部材が存在していてもよい。また、一方の部材が他方の部材に「接続される」とみなされる場合には、他方の部材に直接接続されていてもよいし、介在部材が同時に存在していてもよい。また、本文中で使用する「垂直の」、「水平の」、「上」、「下」、「左」、「右」及び類似の記載は説明の便宜上のものにすぎず、唯一の実施形態を表すものではない。

図１～４は、本発明の第１実施例における加熱モジュール１を示している。加熱モジュール１の加熱方式は、抵抗伝導加熱、電磁加熱、赤外線放射加熱又は複合加熱等とすることができる。当該加熱モジュール１は加熱管１２を含む。加熱管１２は、内部が中空の管状をなしている。加熱管１２の内壁面は、エアロゾル発生基質２００を収容及び加熱するための加熱室１２０を規定している。

加熱室１２０の横断面は非円形の多角形とすることができる。当該多角形は、三角形、四角形、台形、五角形等を含むが、これらに限らない。好ましくは、加熱室１２０の横断面は軸対称の多角形をなす。更に、加熱室１２０の横断面は正多角形又はルーローの多角形をなす。加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃは最大内接円Ｃ１を有する。当該最大内接円Ｃ１の直径２Ｒは、押圧前のエアロゾル発生基質２００の外径よりも小さい。いくつかの実施例において、当該最大内接円の直径は、押圧前のエアロゾル発生基質２００の外径よりも０．２～２．０ｍｍ小さければよい。いくつかの実施例において、当該最大内接円Ｃ１の直径２Ｒは、３～９ｍｍとすればよく、例えば４ｍｍであり、好ましくは５～７ｍｍである。エアロゾル発生基質２００を加熱室１２０に挿入した場合には、加熱室１２０の少なくとも一部の室壁がエアロゾル発生基質２００を押圧可能であり、エアロゾル発生基質２００を径方向に内側へ変形させる。理解し得るように、加熱室１２０の横断面輪郭の辺数が多いほど、加熱室１２０の横断面輪郭は円に近付く。エアロゾル発生基質２００について決まった押圧を効果的に行うためには、加熱室１２０の横断面輪郭の辺数は多すぎない方がよい。いくつかの実施例において、当該辺数は３～７とすればよい。

当該最大内接円Ｃ１の中心から加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃまでの最大距離Ｌは、当該最大内接円Ｃ１の半径Ｒよりも大きい。いくつかの実施例において、当該最大内接円Ｃ１の中心から加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃまでの最大距離Ｌは２ｍｍよりも大きければよく、好ましくは３～５ｍｍとする。エアロゾル発生基質２００を加熱室１２０に収容した場合、エアロゾル発生基質２００の外壁面と加熱室１２０の室壁との間には少なくとも１つの気流経路１２１が形成される。当該少なくとも１つの気流経路１２１は、加熱室１２０の軸方向に延伸させればよく、吸引時の円滑な気流の流動を保証し得る。

具体的に、本実施例において、加熱管１２は正三角管である。即ち、加熱管１２の横断面の外輪郭と内輪郭はいずれも略正三角形をなす。加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃ、即ち、加熱管１２の横断面の内輪郭線は略正三角形をなしており、３本のまっすぐな辺Ｃ２を有する。加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃは、２本のまっすぐな辺Ｃ２の接続箇所ごとに面取り角Ｃ３を設置可能である。適切な面取りによって、当該接続箇所のなだらかさが改良される。

加熱管１２の外部の横断面形状は加熱室１２０の横断面形状に対応している。即ち、加熱管１２の外部の横断面形状もまた、円弧で連なって接続される略正三角形をなす。その他の実施例において、加熱管１２の外部の横断面形状は加熱室１２０の横断面形状と異なっていてもよい。例えば、加熱管１２の外部の横断面形状は、円形等のその他の形状であってもよい。

エアロゾル発生基質２００は、加熱管１２内に挿入されるのと同時に、加熱管１２によって径方向に内側へと押圧され、加熱室１２０の横断面形状と類似の三角形状となる。図２は、略円柱状をなすエアロゾル発生基質２００を加熱管１２内に収容した場合の断面図を示している。点線は、エアロゾル発生基質２００が押圧される前の横断面の外輪郭線を示す。エアロゾル発生基質２００は、押圧されて変形したあと、径方向の表面から中心までの距離が減少することで、熱の伝導距離が短縮される。且つ、押圧により、エアロゾル発生基質２００の霧化基質２２０内部の空気が排出されて、霧化基質２２０の密度が増大する。これにより、熱伝導効率を向上させることができ、エアロゾル発生基質２００の表面と中心との温度差が大きいとの問題や、熱伝導効率が低いとの問題、予熱時間が長いとの問題が改良される。

エアロゾル発生基質２００を加熱管１２に収容した場合、エアロゾル発生基質２００の外壁面と加熱室１２０の室壁との間には３つの気流経路１２１が形成されてもよい。当該３つの気流経路１２１は、加熱室１２０の２本の辺の接続箇所ごとにそれぞれ位置する。

図３に示すように、本実施例において、加熱モジュール１は純粋な抵抗伝導加熱方式で加熱を行う。当該加熱モジュール１は、更に、加熱管１２の表面に設置されて通電後に発熱可能な発熱体１２３を含む。当該発熱体１２３は、発熱フィルム、発熱線、発熱シート又は発熱メッシュとすることができる。具体的に、本実施例において、発熱体１２３は抵抗発熱フィルムであり、加熱管１２の外表面に設置可能である。発熱体１２３は、通電後に熱を産生し、産生した熱を加熱管１２の外表面から加熱管１２内に収容されたエアロゾル発生基質２００に伝達することで、エアロゾル発生基質２００を加熱する。

加熱管１２は、高い熱伝導率を有する金属又は非金属材料を用いて製造すればよい。このことは、熱の迅速な伝達に有利であり、且つ、迅速な昇温によって、加熱管１２の温度場の均一性が良好となる。当該高い熱伝導率の金属材料には、ステンレス、アルミニウム又はアルミ合金が含まれ得る。また、当該高い熱伝導率の非金属材料には、セラミックス、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックスが含まれ得る。

加熱管１２の内表面には、均熱フィルム１２２を更に設置してもよい。当該均熱フィルム１２２は、加熱管１２の内表面に周設されるとともに、加熱管１２の長さ方向（軸方向）の少なくとも一部に設置される。当該均熱フィルム１２２は、銅又は銀等の高熱伝導材料を用いて製造可能であり、加熱管１２の内表面の温度場を均一にすることで、エアロゾル発生基質２００に対する均一加熱を実現するために用いられる。いくつかの実施例において、当該均熱フィルム１２２は、発熱体１２３の高温領域に対応して設置すればよく、且つ、エアロゾル発生基質２００の霧化基質２２０に対応して設置すればよい。具体的に、均熱フィルム１２２と発熱体１２３の高温領域及び霧化基質２２０は、加熱管１２の長さ方向において重なるか、少なくとも一部が重なっている。通常、発熱体１２３の高温領域とは、発熱軌道の分布が比較的密集した領域のことである。当該領域は、発熱体１２３の通電後に産生する熱が多く、温度が高くなる。均熱フィルム１２２を発熱体１２３の高温領域及び霧化基質２２０に対応するよう設置することで、発熱体１２３の高温領域の熱を迅速に均熱フィルム１２２に伝達し、均熱フィルム１２２に均一に分布させることが可能となる。これにより、霧化基質２２０に対する均一加熱が実現される。理解し得るように、その他の実施例において、均熱フィルム１２２は加熱管１２の外表面に設置してもよい。例えば、均熱フィルム１２２は、抵抗発熱フィルムと加熱管１２の外表面の間に設置してもよい。

図５～６は、本発明の第２実施例における加熱モジュール１を示している。本実施例と第１実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例における加熱モジュール１は、更に、加熱管１２の上部に位置してエアロゾル発生基質２００を導入するための案内部材１１と、加熱管１２の底部を封止してエアロゾル発生基質２００を軸方向に支持及び位置決めするための支持壁１３を含む。案内部材１１、加熱管１２、支持壁１３は一体的に成型してもよいし、それぞれを単独で成型してから組み付けてもよい。

具体的に、本実施例において、支持壁１３は、加熱管１２の下端開口箇所を封止し、且つ加熱管１２と一体的に成型可能である。加熱管１２の内側壁及び／又は支持壁１３の上側壁には、更に、エアロゾル発生基質２００を位置規制するための少なくとも１つの位置規制ボス１４を設置してもよい。当該少なくとも１つの位置規制ボス１４と加熱管１２及び／又は支持壁１３は、一体的に成型してもよいし、それぞれを単独で成型してから溶接等の方式で組み付けてもよい。本実施例では、位置規制ボス１４を１つ有する。当該１つの位置規制ボス１４は、支持壁１３から一体的に上方へ屈曲して形成可能であり、且つ支持壁１３の中心軸線と重なり得る。位置規制ボス１４の天井面は平面であり、エアロゾル発生基質２００の下端面が当該少なくとも１つの位置規制ボス１４に当接することで支持及び位置決めを実現可能である。その他の実施例では、位置規制ボス１４を２つ又は２つ以上有してもよい。当該２つ又は２つ以上の位置規制ボス１４は、支持壁１３の周縁に分布させることができ、且つ、支持壁１３の周方向に沿って均一な間隔で設置可能である。

案内部材１１は内部が中空の管状をなす。案内部材１１の内壁面は、エアロゾル発生基質２００を導入するための導入室１１０を規定する。当該導入室１１０は、加熱管１２から離間する第１端１１１と、加熱管１２に近接する第２端１１２を有する。当該導入室１１０は、第１端１１１及び第２端１１２にそれぞれ横断面Ａ及び横断面Ｂを有しており、当該横断面Ｂの断面積が横断面Ａの断面積よりも小さい。当該横断面Ａの断面積は、エアロゾル発生基質２００の押圧前の横断面積以上である。好ましくは、当該横断面Ａの断面積は、エアロゾル発生基質２００の押圧前の横断面積よりも大きい。このことは、エアロゾル発生基質２００を円滑に加熱モジュール１内に導入するのに有利である。当該横断面Ａの断面形状は、エアロゾル発生基質２００の押圧前の横断面形状に対応させればよい。本実施例において、当該エアロゾル発生基質２００は円柱状であり、当該横断面Ａの断面形状は円形である。その他の実施例において、当該横断面Ａの断面形状は、エアロゾル発生基質２００の横断面形状と異なっていてもよい。例えば、当該横断面Ａの断面形状は、三角形、四角形、台形等の多角形を含む非円形であってもよい。

当該横断面Ｂの断面形状は、加熱室１２０の横断面形状と一致しており、且つ横断面Ａの断面形状と異なっている。本実施例において、当該横断面Ｂの断面形状は、円弧で連なって接続される略正三角形をなす。本実施例において、導入室１１０の第２端１１２は加熱室１２０の上端に接続される。導入室１１０の第２端１１２の横断面サイズは加熱室１２０の横断面サイズと一致している。その他の実施例において、導入室１１０の第２端１１２の横断面サイズは加熱室１２０の横断面サイズより小さくてもよい。導入室１１０は、第１端１１１から第２端１１２まで滑らかに徐々に変化しながら連なっている。即ち、導入室１１０の横断面は、第１端１１１の円形から、加熱管１２の横断面と一致する正三角形へと徐々に変化して加熱管１２に接続される。エアロゾル発生基質２００は、案内部材１１の案内機能によって円滑に加熱管１２内に挿入可能である。また、それと同時に、加熱管１２によって径方向に内側へと押圧され、加熱室１２０の横断面形状と類似の三角形状となる。

案内部材１１の外部の横断面形状は、導入室１１０の横断面形状に対応させればよい。具体的に、本実施例において、当該案内部材１１の外部の横断面形状は、上端の円形から徐々に下端の正三角形へと変化する。その他の実施例において、案内部材１１の外部の横断面形状は、導入室１１０の横断面形状と異なっていてもよい。

このほか、本実施例における加熱モジュール１は、抵抗伝導と赤外線放射との複合加熱による加熱方式を採用可能である。当該加熱モジュール１は、更に、加熱管１２の表面に設置される赤外線放射発熱フィルム１２５を含む。また、発熱体１２３を加熱管１２の外表面に設置可能である。且つ、２本の電極リード線１２４を加熱管１２の底部の外表面にそれぞれ溶接し、発熱体１２３と溶接により導通させればよい。当該赤外線放射発熱フィルム１２５は、加熱管１２の内表面に設置可能である。また、加熱管１２は、高熱伝導率の金属又は非金属材料を用いて製造可能であり、迅速な昇温によって、加熱管１２の温度場の均一性が良好となる。当該高熱伝導率の金属材料には、ステンレス、アルミニウム又はアルミ合金が含まれ得る。また、当該高熱伝導率の非金属材料には、セラミックス、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックスが含まれ得る。その他の実施例において、赤外線放射発熱フィルム１２５は、加熱管１２の外表面に設置してもよい。この場合、加熱管１２は、高赤外線透過率の石英等の材料を用いて製造すればよい。

その他の実施例において、加熱モジュール１は、赤外線放射加熱のみによる加熱方式を採用してもよい。即ち、加熱管１２の表面に赤外線放射発熱フィルム１２５のみを設置し、発熱体１２３は設置しない。当該赤外線放射発熱フィルム１２５は、加熱管１２の内表面に設置可能である。この場合、加熱管１２は、耐高温、低熱伝導率の金属又は非金属材料を用いて製造すればよい。或いは、当該赤外線放射発熱フィルム１２５は、加熱管１２の外表面に設置してもよい。この場合、加熱管１２は、低熱伝導率、高赤外線透過率の石英等の材料を用いて製造すればよい。

図７は、本発明の第３実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃの概略図を示す。本実施例と第１実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃは正三角形をなしており、且つ２本のまっすぐな辺同士が各々直接接続されている。即ち、２本のまっすぐな辺の接続箇所ごとに面取りは施されていない。

図８は、本発明の第４実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃの概略図を示す。本実施例と第１実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃは正四角形をなしており、且つ２本の隣り合う辺同士が各々直接接続されている。

図９は、本発明の第５実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃの概略図を示す。本実施例と第１実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃは正四角形をなしており、且つ２本の隣り合う辺同士が、各々円弧で連なって接続されている。

図１０は、本発明の第６実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃの概略図を示す。本実施例と第１実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃは正六角形をなしており、且つ２本の隣り合う辺同士が各々直接接続されている。

図１１は、本発明の第７実施例における加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃの概略図を示す。本実施例と第１実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例において、加熱室１２０の横断面輪郭線Ｃはルーローの多角形をなしており、奇数個の円弧状辺を有している。加熱室１２０の奇数個の円弧状面によって、エアロゾル発生基質２００との接触面積がより大きくなる。具体的に、本実施例において、当該横断面輪郭線Ｃはルーローの三角形をなしている。その他の実施例において、当該横断面輪郭線Ｃは、ルーローの五角形、七角形等をなしていてもよい。

図１２は、本発明の第８実施例における加熱モジュール１を示している。本実施例と第２実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例において、案内部材１１内には、導入室１１０と、軸方向において導入室１１０と連通する介在室１１３が形成されている。当該導入室１１０は、加熱管１２に近接する第２端１１２と、加熱管１２から離間する第１端１１１を有する。当該導入室１１０は、第１端１１１及び第２端１１２にそれぞれ横断面Ａ及び横断面Ｂを有しており、当該横断面Ａの断面積が横断面Ｂの断面積よりも大きい。当該導入室１１０の横断面Ｂの断面形状は、加熱室１２０の横断面形状と一致している。且つ、当該横断面Ｂの断面積は、加熱室１２０の横断面積以下である。

介在室１１３の上端は、導入室１１０の第２端１１２と連通している。介在室１１３の上端の横断面形状及びサイズは、導入室１１０の第２端１１２の横断面形状及びサイズに適合していればよい。また、介在室１１３の下端は加熱室１２０の上端と連通している。介在室１１３の下端の横断面形状及びサイズは、加熱室１２０の上端の横断面形状及びサイズに適合していればよい。

図１３～１４は、本発明の第９実施例における加熱モジュール１を示している。本実施例と第２実施例の主な違いは以下の通りである。本実施例において、加熱室１２０の横断面はトラック（ｔｒａｃｋ）形状をなす。当該トラック形状の横断面における最大内接円の直径は、トラック形状の横断面における短軸の長さと一致している。エアロゾル発生基質２００を加熱室１２０に収容した場合、エアロゾル発生基質２００の外壁面と加熱室１２０の室壁との間には２つの気流経路１２１を形成可能である。当該２つの気流経路１２１は、それぞれ加熱室１２０の長軸の両側に位置する。理解し得るように、その他の実施例において、加熱室１２０の横断面はその他の非円形であってもよく、好ましくは、軸対称の非円形である。

上記に応じて、加熱室１２０と連通する導入室１１０の第２端１１２の横断面形状は、加熱室１２０の横断面形状と一致するトラック形状をなす。且つ、導入室１１０の第２端１１２の横断面サイズは加熱室１２０の横断面サイズと一致している。導入室１１０の第１端１１１の横断面形状は円形をなし得る。導入室１１０の横断面形状は、第１端１１１の円形から、第２端１１２のトラック形状へと徐々に変化する。

このほか、本実施例において、加熱モジュール１には、更に、加熱室１２０と連通するいくつかの貫通孔１０を開設してもよい。当該貫通孔１０は、必要に応じて加熱モジュール１の任意の位置に開設すればよい。例えば、当該貫通孔１０は、案内部材１１及び／又は加熱管１２の側壁に開設してもよいし、及び／又は、当該貫通孔１０は、支持壁１３及び／又は位置規制ボス１４に開設してもよい。貫通孔１０の形状、サイズ及び数に制限はない。

図１５～１７は、本発明の第１０実施例における加熱モジュール１を示している。当該加熱モジュール１は、加熱管１２、加熱管１２の上部に設置される案内部材１１、加熱管１２の底部に設置される支持壁１３、及び加熱管１２の外側に覆設される外管１６を含み得る。案内部材１１、加熱管１２、支持壁１３、外管１６は、それぞれ単独で成型してから組み付ける。

具体的に、加熱管１２は正三角管である。加熱管１２の軸方向の長さは２５～３１ｍｍとすればよい。加熱管１２の内壁面は、エアロゾル発生基質２００を収容及び加熱するための加熱室１２０を規定する。当該加熱室１２０の横断面は正三角形をなしており、且つ、その３辺同士は円弧で連なって接続される。加熱室１２０の横断面輪郭線は最大内接円を有する。当該最大内接円の直径は、押圧前のエアロゾル発生基質２００の外径よりも小さい。エアロゾル発生基質２００を加熱室１２０に挿入した場合には、加熱室１２０の少なくとも一部の室壁がエアロゾル発生基質２００を押圧可能であり、エアロゾル発生基質２００を径方向に内側へ変形させる。

加熱管１２は、高熱伝導の金属又は非金属材料を用いて製造すればよい。加熱管１２の外壁面には発熱部材１７を設置可能である。当該発熱部材１７は、発熱体及び／又は回路基板を含む。本実施例において、当該発熱部材１７は、フレキシブル回路基板と、フレキシブル回路基板に設置される厚膜発熱体を含む。その他の実施例において、当該発熱部材１７は、発熱体又は回路基板のみを含んでもよい。当該発熱体は、発熱フィルム、発熱シート又は発熱線等とすることができる。当該回路基板は、フレキシブル回路基板又はリジッド回路基板とすることができる。

案内部材１１は、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、高温ナイロン等の耐高温の高分子ポリマーを用いて射出成形可能である。案内部材１１は、本体部１１５、本体部１１５の外壁面から外側へ延伸する端壁１１６、及び端壁１１６から下方に延伸する環壁１１７を含み得る。本体部１１５の内壁面は、開口室１１４及び導入室１１０を規定する。当該開口室１１４の横断面形状は、エアロゾル発生基質２００の押圧前の横断面形状と一致させればよい。本実施例において、当該開口室１１４の横断面形状は円形である。当該開口室１１４の横断面の面積は、エアロゾル発生基質２００の押圧前の横断面積以上とすればよい。当該導入室１１０は、加熱管１２から離間する第１端１１１と、加熱管１２に近接する第２端１１２を有する。当該導入室１１０の第１端１１１は開口室１１４の下端と連通している。当該導入室１１０の第１端１１１の横断面形状は、開口室１１４の横断面形状と一致していればよい。当該導入室１１０の第１端１１１における横断面の面積は、開口室１１４の横断面の面積以下とすればよい。

当該導入室１１０の第２端１１２における横断面の面積は、第１端１１１の横断面の面積よりも小さい。当該導入室１１０の第２端１１２は加熱室１２０の上端と連通している。導入室１１０の第２端１１２の横断面形状及び面積は、加熱室１２０の横断面形状及び面積と一致している。導入室１１０は、第１端１１１から第２端１１２まで徐々に変化しながら連なっていればよい。即ち、導入室１１０の横断面形状は、第１端１１１の円形から、第２端１１２の正三角形へと徐々に変化する。本体部１１５の外部の横断面形状は、導入室１１０の横断面形状と一致していればよい。

端壁１１６は、本体部１１５における第１端１１１と第２端１１２との接続箇所から径方向に外側へ延伸することで形成可能である。環壁１１７は、外管１６の上端の開口に緊密に嵌設可能である。環壁１１７は、端壁１１６の外周から垂直に下方へ延伸することで形成可能である。環壁１１７の横断面は円環状をなせばよい。また、環壁１１７の内壁面と本体部１１５の外壁面の間には、第１断熱材１５５を収容するための環状の収容空間が形成されている。

支持壁１３は、加熱管１２の下端開口箇所に嵌設可能である。支持壁１３は、高熱伝導率の金属又は非金属材料用いて製造可能である。また、支持壁１３の中央部が上向きに屈曲して位置規制ボス１４を形成しており、エアロゾル発生基質２００の下端面が位置規制ボス１４に当接することで、支持及び位置決めを実現可能である。

外管１６は円管状をなせばよい。且つ、ステンレス、銅合金、アルミ合金等を含む高熱伝導率の金属を使用可能であり、好ましくは、４３０ステンレス、銅又は銅合金とする。或いは、外管１６は、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等を含む高熱伝導率のセラミックス等の非金属材料を用いて製造してもよい。外管１６を高熱伝導材料で製造すれば、加熱モジュール１の均一な発熱に有利となる。

このほか、本実施例における加熱モジュール１は、更に、外管１６と加熱管１２の間に設置される断熱モジュール１５を含み得る。当該断熱モジュール１５は、加熱管１２の外側に順に覆設される第１断熱層１５１、第２断熱層１５２、第３断熱層１５３、放熱層１５４を含み得る。第１断熱層１５１、第３断熱層１５３の材料は、エアロゲル、石綿、ガラス繊維、ポリエーテルエーテルケトン、イミド、ポリエーテルイミド又はセラミックスのうちの１又はいくつかの任意の組み合わせとすることができ、好ましくはエアロゲルである。放熱層１５４の材料は、グラファイトシート又はグラフェンシートとすることができる。

当該第２断熱層１５２は真空管とすることができる。当該断熱モジュール１５は、更に、真空管の軸方向の両端にそれぞれ設置される第１断熱材１５５及び第２断熱材１５６を含み得る。第１断熱材１５５及び第２断熱材１５６は、低熱伝導材料を用いて製造可能であり、好ましくは、シリコーン等の低熱伝導率を有する弾性材料で製造する。第１断熱材１５５及び第２断熱材１５６が真空管の両端における高温領域をそれぞれ覆うことで、断熱・保温及び密封機能が実現される。理解し得るように、その他の実施例において、断熱モジュール１５は、第１断熱層１５１、第２断熱層１５２、第３断熱層１５３、放熱層１５４のうちの１つ又はいくつかでのみ構成してもよい。また、第１断熱層１５１、第２断熱層１５２、第３断熱層１５３、放熱層１５４の相対的な位置関係を必要に応じて調整してもよい。例えば、放熱層１５４を第１断熱層１５１と第２断熱層１５２の間に設置してもよい。

本実施例において、加熱モジュール１は、更に、外管１６の底部に嵌設されるベース１８を含み得る。ベース１８は、ＰＥＥＫ等の耐高温材料用いて製造可能であり、且つ、外管１６の内壁面と第２断熱材１５６の外壁面との間に緊密に嵌設可能である。

また、当該加熱モジュール１は、更に、温度検出部材１９を含み得る。温度検出部材１９は、支持壁１３の底部に設置可能であって、エアロゾル発生基質２００の底部の温度を検出可能であるとともに、更に、温度の変化から吸引回数を検出可能である。温度検出部材１９は、負の温度係数を有するサーミスタとすることができ、支持壁１３と第２断熱材１５６の間に挟持可能である。

図１８～１９は、本発明のいくつかの実施例におけるエアロゾル発生装置１００を示す。当該エアロゾル発生装置１００は、略長方形の柱状をなせばよく、且つ、ハウジング２と、ハウジング２内に設置される加熱モジュール１、マザーボード３及び電池４を含み得る。加熱モジュール１には、上記いずれかの実施例における加熱モジュールの構造を採用可能である。理解し得るように、その他の実施例において、当該エアロゾル発生装置１００は、長方形の柱状に限らず、四角形の柱状、円柱状、楕円柱状等のその他の形状をなしてもよい。

ハウジング２の上部には、エアロゾル発生基質２００を挿入する挿入口２０が設けられている。挿入口２０の横断面形状及びサイズは、エアロゾル発生基質２００の横断面形状及びサイズに適合している。エアロゾル発生基質２００は、挿入口２０から加熱モジュール１に挿入されて、加熱モジュール１の内壁面と接触することが可能である。加熱モジュール１は、通電により発熱したあと、熱をエアロゾル発生基質２００に伝達可能であり、これによりエアロゾル発生基質２００の乾燥及び加熱を実現する。マザーボード３は、電池４、加熱モジュール１にそれぞれ電気的に接続される。マザーボード３には関連の制御回路が配置されており、ハウジング２に設置されるスイッチ５によって、電池４と加熱モジュール１の間のオン／オフを制御可能である。ハウジング２の上部には、更に、挿入口２０を遮蔽又は露出するための防塵カバー６を設置可能である。エアロゾル発生装置１００を使用する必要のない場合には、防塵カバー６を押動して挿入口２０を遮蔽することで、挿入口２０への埃の進入を防止可能である。また、使用する必要がある場合には、エアロゾル発生基質２００を挿入口２０から挿入できるよう、防塵カバー６を押動して挿入口２０を露出させる。

当該エアロゾル発生基質２００は、外包層２１０と、外包層２１０内の底部に設置される霧化基質２２０を含み得る。外包層２１０は外包紙とすることができる。霧化基質２２０は、医療目的又は養生目的の材料とすることができ、例えば、固形のシート状又は糸状の植物の根、茎、葉といった植物系材料とする。エアロゾル発生装置１００は、内部に挿接されたエアロゾル発生基質２００を低温で乾燥・加熱することで、非燃焼状態で霧化基質２２０内のエアロゾル抽出物を放出させる。更に、当該エアロゾル発生基質２００は、外包層２１０内に設置され、且つ縦方向に順に霧化基質２２０の上方に設置される中空支持区間２３０、降温区間２４０及び濾過区間２５０を含み得る。当該エアロゾル発生基質２００の横断面形状もまた円形に限らず、楕円形、四角形、多角形等のその他の形状としてもよい。

理解し得るように、上記の各技術的特徴は、制限なく任意に組み合わせて使用することが可能である。

以上の実施例は本発明の好ましい実施形態を示したにすぎず、比較的具体的且つ詳細に記載したが、これにより本発明の権利範囲が制限されると解釈すべきではない。指摘すべき点として、当業者であれば、本発明の構想を逸脱しないことを前提に、上記の技術的特性を自由に組み合わせることも、若干の変形及び改良を行うことも可能であり、これらはいずれも本発明の保護の範囲に属する。従って、本発明の特許請求の範囲で行われる等価の変形及び補足は、いずれも本発明の請求項がカバーする範囲に属する。

Claims (20)

1. 加熱管（１２）を含み、
   前記加熱管（１２）内には、エアロゾル発生基質（２００）を収容及び加熱するための加熱室（１２０）が形成されており、前記加熱室（１２０）の横断面輪郭は多角形であり、
   前記加熱室（１２０）の少なくとも一部の室壁は前記エアロゾル発生基質（２００）を押圧可能であり、前記加熱室（１２０）の横断面輪郭は最大内接円を有し、前記加熱室（１２０）に前記エアロゾル発生基質（２００）が収容されている状態で、前記最大内接円の直径は、前記エアロゾル発生基質（２００）の押圧前の外径よりも小さいことを特徴とする加熱モジュール。
2. 前記加熱室（１２０）の横断面輪郭は、正多角形又はルーローの多角形であることを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
3. 前記正多角形又はルーローの多角形の２本の隣り合う辺同士は、各々円弧で連なって接続されることを特徴とする請求項２に記載の加熱モジュール。
4. 前記多角形の辺数は３～７であることを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
5. 前記最大内接円の直径は、前記エアロゾル発生基質（２００）の押圧前の外径より０．２～２．０ｍｍ小さいことを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
6. 前記最大内接円の直径は３～９ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
7. 前記最大内接円の中心から前記加熱室（１２０）の横断面輪郭線までの最大距離は、前記最大内接円の半径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
8. 前記最大内接円の中心から前記加熱室（１２０）の横断面輪郭線までの最大距離は２ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
9. 前記最大内接円の中心から前記加熱室（１２０）の横断面輪郭線までの最大距離は３～５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
10. 前記加熱室（１２０）に前記エアロゾル発生基質（２００）が収容されている状態で、前記エアロゾル発生基質（２００）の外壁面と前記加熱室（１２０）の室壁との間には少なくとも１つの気流経路（１２１）が更に形成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール。
11. 前記気流経路（１２１）を複数有し、複数の前記気流経路（１２１）は、前記加熱室（１２０）の２本の辺の接続箇所ごとにそれぞれ位置することを特徴とする請求項１０に記載の加熱モジュール。
12. 前記加熱管（１２）の外表面には発熱体（１２３）が設置されており、前記加熱管（１２）の内表面には均熱フィルム（１２２）が設置されており、前記均熱フィルム（１２２）は、前記加熱管（１２）の内表面に周設されるとともに、前記加熱管（１２）の長さ方向の少なくとも一部に設置されることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の加熱モジュール。
13. 前記発熱体（１２３）は、発熱フィルム、発熱線、発熱シート又は発熱メッシュを含むことを特徴とする請求項１２に記載の加熱モジュール。
14. 前記均熱フィルム（１２２）と前記発熱体（１２３）の高温領域は、前記加熱管（１２）の長さ方向において重なるか、少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１２に記載の加熱モジュール。
15. 前記加熱室（１２０）に前記エアロゾル発生基質（２００）が収容されている状態で、前記均熱フィルム（１２２）と前記エアロゾル発生基質（２００）の霧化基質（２２０）は、前記加熱管（１２）の長さ方向において重なるか、少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１２に記載の加熱モジュール。
16. 前記均熱フィルム（１２２）は熱伝導材料を用いて製造され、前記熱伝導材料は銅又は銀を含むことを特徴とする請求項１２に記載の加熱モジュール。
17. 前記加熱モジュールは、更に、前記加熱管（１２）の表面に設置される赤外線放射発熱フィルム（１２５）を含むことを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の加熱モジュール。
18. 前記加熱モジュールは、更に、前記加熱管（１２）の一端に設置されて前記エアロゾル発生基質（２００）を支持するための支持壁（１３）を含み、
    前記支持壁（１３）及び前記加熱管（１２）は一体的に成型されるか、或いは、前記支持壁（１３）及び前記加熱管（１２）は、それぞれ単独で成型してから組み付けられることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の加熱モジュール。
19. 前記加熱管（１２）及び／又は前記支持壁（１３）には、前記エアロゾル発生基質（２００）を位置規制するための少なくとも１つの位置規制ボス（１４）が設置されていることを特徴とする請求項１８に記載の加熱モジュール。
20. 請求項１～１９のいずれか１項に記載の加熱モジュールを含むことを特徴とするエアロゾル発生装置。

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