JP2023510265A - エアロゾル生成装置および赤外線放射器 - Google Patents

エアロゾル生成装置および赤外線放射器 Download PDF

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Abstract

Figure 2023510265000001
【要約】
エアロゾル生成装置および赤外線放射器(20)であって、エアロゾル生成装置は、吸引可能な材料(A)を収容するためのチャンバ(22)と、チャンバ(22)に赤外線を放射して吸引可能な材料(A)を加熱するように構成された赤外線放射薄膜(23)と、を含む。エアロゾル生成装置および赤外線放射器(20)は、赤外線を放射できる薄膜(23)で吸引可能な材料(A)を加熱し、薄膜(23)は、容易に入手され、巻き付けて固定すればよいので、コーティングを印刷した赤外線放射器と比べて、生産製造および使用中の着脱・交換が便利である。
【選択図】図10

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2020年01月15日に中国国家知識産権局に提出された、「エアロゾル生成装置および赤外線放射器」と題する中国特許出願第202010041097.6の優先権を主張し、その内容全体は参照により本出願に組み込まれる。
本出願の実施例は、加熱式タバコの技術分野に関し、特に、エアロゾル生成装置および赤外線放射器に関する。
タバコ製品(タバコ、シガーなど)は、使用時にタバコ葉を燃焼させてタバコベイパーを発生させる。上記のようなタバコ葉を燃焼させる製品の代わりに、燃焼させずに化合物を放出する製品を作る試みがなされている。
このような製品の一例として、材料を燃焼させるのではなく、加熱することで化合物を放出する加熱装置が挙げられる。例えば、当該材料は、ニコチンを含むか含まないかを問わない非タバコ葉類製品やタバコ葉類製品であってもよい。別の例として、赤外線放射によってタバコ製品を加熱することで、化合物を放出させてエアロゾルを生成する赤外線加熱装置が挙げられる。具体的には、中国特許第201821350103.0号には、ナノ遠赤外線コーティングおよび導電コーティングを石英管の外面に順次形成した加熱装置構造が提案され、導電コーティングが給電する電池に接続されると、ナノ遠赤外線コーティングは、電力により自体発熱すると同時に、電子遷移を起こして遠赤外線を発生させ、石英管内のタバコ製品に放射してタバコ製品を加熱する。上記公知の装置を製造する場合、石英管に複層のコーティングを印刷する必要があり、生産製造や使用時の交換が不便である。
従来技術におけるエアロゾル生成装置の生産製造や交換が不便であるという問題を解決するために、本出願の実施例は、生産や製造が容易なエアロゾル生成装置および赤外線放射器を提供する。
本出願の一実施例は、吸引可能な材料を加熱して喫煙用のエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成装置を提供し、
吸引可能な材料を収容するためのチャンバと、
前記チャンバに赤外線を放射して吸引可能な材料を加熱するように構成された赤外線放射薄膜と、
前記赤外線放射薄膜を支持するための基材と、を含む。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜は、前記チャンバの軸方向に沿って延び、前記チャンバを少なくとも部分的に取り囲むように構成される。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜は、電気赤外線放射薄膜である。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜は酸化亜鉛薄膜、希土類元素をドープした酸化インジウム薄膜または酸化スズ薄膜、グラフェン薄膜のうちの少なくとも1つを含む。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜の厚さは、30~500nmである。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜は、
フレキシブル基板と、
フレキシブル基板に形成された赤外線放射層と、を含む。
より好ましい実施形態では、前記フレキシブル基板は、ポリイミド、フレキシブルガラスまたはセラミックペーパーのうちの少なくとも1つを含む。
より好ましい実施形態では、前記基材は、前記チャンバの軸方向に沿って延び、前記チャンバを取り囲む管状に構成され、前記赤外線放射薄膜は、当該基材の少なくとも一部の外面に巻かれる。
より好ましい実施形態では、
前記基材の軸方向に沿って延び、前記赤外線放射薄膜を少なくとも部分的に取り囲み、且つ赤外線放射薄膜を支持するように構成された保持素子をさらに含み、前記赤外線放射薄膜は、前記保持素子の支持により前記基材の外面に巻かれる。
より好ましい実施形態では、前記保持素子は、前記基材の径方向に沿って前記赤外線放射薄膜の外側に位置する管状に構成される。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜は、前記チャンバから背面側の表面に赤外線反射層が形成される。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜には、当該赤外線放射薄膜に電力を供給するための導電コーティングが形成される。
より好ましい実施形態では、前記赤外線放射薄膜は、独立して前記チャンバに赤外線を放射して吸引可能な材料の異なる部分を加熱するように、独立して制御可能な第1の区域および第2の区域を少なくとも含む。
より好ましい実施形態では、前記導電コーティングは、間隔をあけて順次設けられた第1の導電コーティング、第2の導電コーティングおよび第3の導電コーティングを少なくとも含み、かつ前記赤外線放射薄膜を、前記第1の導電コーティングと第2の導電コーティングとの間に位置する第1の区域、および前記第2の導電コーティングと第3の導電コーティングとの間に位置する第2の区域に仕切る。
任意選択的な実施形態では、前記第1の導電コーティング、第2の導電コーティングおよび第3の導電コーティングは、チャンバの軸方向に沿って延び、チャンバの周方向において間隔をあけて順次配置されることにより、前記赤外線放射薄膜を、チャンバの周方向に沿って順次配置された前記第1の区域および第2の区域に仕切る。
または、別の任意選択的な実施形態では、前記第1の導電コーティング、第2の導電コーティングおよび第3の導電コーティングは、チャンバの周方向に沿って延び、軸方向において間隔をあけて順次配置されることにより、前記赤外線放射薄膜を、チャンバの軸方向に沿って順次配置された前記第1の区域および第2の区域に仕切る。
本出願の一実施例は、エアロゾル生成装置に使用される赤外線放射器をさらに提案し、
基材と、
前記基材の少なくとも一部の表面に接合された赤外線放射薄膜と、を含む。
上記エアロゾル生成装置および赤外線放射器は、赤外線を放射できる薄膜で吸引可能な材料を加熱し、前記薄膜は、容易に入手され、巻き付けて固定すればよいので、コーティングを印刷した赤外線放射器と比べて、生産製造および使用中の着脱・交換が便利である。
1つ以上の実施例は、それに対応する図面によって例示されており、これらの例示的な説明は、実施例を限定するものではなく、同じ参照数字番号を有する図面の素子は、類似の素子を示し、図面では、特に説明されていない限り、縮尺の限定を構成しない。
一実施例によって提供されるエアロゾル生成装置の模式図である。 図1に示すエアロゾル生成装置の断面模式図である。 図2の赤外線放射器の一実施例の模式図である。 図3の赤外線放射薄膜を展開した後の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射器の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射薄膜の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射薄膜の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射薄膜の模式図である。 図8の赤外線放射薄膜が巻かれて形成された赤外線放射器の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射薄膜の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射器の模式図である。 別の実施例に係る赤外線放射薄膜の模式図である。
本出願を容易に理解するために、以下は図面および具体的な実施形態と合わせて、本出願をより詳細に説明する。
本出願の一実施例は、タバコなどの吸引可能な材料を燃焼させるのではなく加熱し、吸引可能な材料の少なくとも1つの成分を揮発または放出させて喫煙用のエアロゾルを形成するエアロゾル生成装置を提案する。
好ましい実施形態によれば、エアロゾル生成装置による吸引可能な材料の加熱は、3μm~15μmなどの、加熱効果を有する遠赤外線を放射することによって実行され、使用時に、赤外線の波長が吸引可能な材料の揮発成分の吸収波長と一致する場合、赤外線のエネルギーは吸引可能な材料によって容易に吸収され、さらに吸引可能な材料を加熱して少なくとも1つの揮発性成分を揮発させ、喫煙用のエアロゾルを生成する。
本出願の一実施例に係るエアロゾル生成装置の構造は図1および図2に示すように、装置全体が平たい円筒形として構成され、エアロゾル生成装置の外部部材は、
内部が中空構造であり、さらに赤外線放射などの必要な機能部品用の組立空間を形成するハウジング10と、
ハウジング10の長さ方向の上端に位置する上部カバー11と、を備え、当該上部カバー11は、エアロゾル生成装置が完全で美しい外観を有するようにハウジング10の上端を覆うことができる一方で、ハウジング10の上端部から取り外すこともでき、それによって、ハウジング10での各機能部品の着脱・交換を容易にする。
さらに、図1および図2に示すように、上部カバー11は、開口12を有し、吸引可能な材料Aは、当該開口12を介してハウジング10の長さ方向に沿って少なくとも部分的にハウジング10に収容されて加熱することができ、または当該開口12を介してハウジング10から取り外すこともできる。
ハウジング10には、また、幅方向の一側に沿ったスイッチボタン13が設けられ、使用者は手動で当該スイッチボタン13を作動させて、エアロゾル生成装置の作動を開始または停止させるように制御することができる。
さらに図2に示すように、ハウジング10内には、
電力を供給する電気コア14と、
エアロゾル生成装置の作動を制御するための、回路が集積された制御回路基板15と、
外部電源またはアダプタと接続すると、電気コア14を充電することができる、USB type-Cインターフェース、Pinピンインターフェースなどの、電気コア14を充電するための充電インターフェース16と、が設けられる。
さらに、図2を参照すると、ハウジング10には、吸引可能な材料Aを加熱するための赤外線放射器20が設けられ、当該赤外線放射器20は、電気赤外線放射器として、電気コア14から電力が供給されるとき、ハウジング10に収容された吸引可能な材料Aに赤外線を放射して、吸引可能な材料Aを加熱するために使用される。
図2に示す好ましい実施形態において、エアロゾル生成装置は、径方向に沿って赤外線放射器20の外側に設けられた断熱部材30をさらに含む。より好ましい実施形態では、断熱部材30は、内部真空区域を有する真空断熱管などである。
さらに、図2において、エアロゾル生成装置は、いずれも中空環状の上支持部材40および下支持部材50をさらに備え、赤外線放射器20および断熱部材30の両端をそれぞれ支持することで、赤外線放射器20および断熱部材30をハウジング10内に安定的に保持する。
さらに図3に示す好ましい実施形態を参照すると、赤外線放射器20は、管状基材21と、管状基材21の外面に巻付により接合された赤外線放射薄膜23と、を含んでもよく、
管状基材21は、剛性の担体および吸引可能な材料Aを収納する物体として、実施中に石英ガラス、セラミックやマイカなど高温耐性及び赤外線透過性のある材料、好ましくは、赤外線透過率95%以上の高温耐性材料などの透明材料で作成することができ、使用時に、当該基材21の管状中空の少なくとも一部は、吸引可能な材料Aを収容するチャンバ22を形成し、
赤外線放射薄膜23は、電気赤外線放射薄膜であり、赤外線放射機能を有する酸化亜鉛薄膜、赤外線放射効率や波長を調整するイットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、ネオジム(Nd)やセリウム(Ce)などの希土類元素をドープした酸化インジウム薄膜または酸化スズ薄膜、グラフェン薄膜などの材料を使用することができ、厚さは通常約30~500nmである。
さらに図3および図4を参照すると、赤外線放射薄膜23への電力供給を容易にするために、赤外線放射薄膜23の両側には、電極としての導電コーティング24が形成され、その材料として、抵抗率の低い金属または合金、例えば、銀、金、パラジウム、白金、銅、ニッケル、モリブデン、タングステン、ニオブまたはこれらの合金材料を採用することができる。具体的な実施形態では、赤外線放射薄膜23の表面に上記導電コーティング24を形成する方法として、上記金属合金材料の粉末を有機溶剤または助剤と混合してスラリーとし、さらに印刷または塗布などにより赤外線放射薄膜23の表面に印刷または塗布し、その後硬化させて上記導電コーティング24を得ることができる。
また、その後、赤外線放射薄膜23に対して電力を供給する電極として導電コーティング24を容易に使用するように、導電コーティング24には、溶接などにより細長い導電ピン25がさらに形成され、かつ当該導電ピン25を介して電気コア14の正極と負極に接続すればよい。
別の好ましい実施形態では、図5に示すように、使用時にはフレキシブル赤外線放射薄膜23を管状基材21の外面に容易に密着できるように、剛性の管状保持素子27によって径方向に沿って赤外線放射薄膜23の外側に嵌設され、赤外線放射薄膜23を管状基材21の外面に密着させることができる。
他の変形実施例では、上記の管状基材21の巻付方法の他に、赤外線放射薄膜23は、シート状の基材または一定の曲率を持つ基材に挟持または保持されてもよい。
他の変形例では、図6に示す赤外線放射薄膜23aは、フレキシブル基板用基材231aと、印刷または蒸着などの工程によりフレキシブル基板用基材231aの表面に形成された赤外線放射層232aと、を含み、
フレキシブル基板用基材231aは、その後に赤外線放射材料を搭載する基板として使用され、且つ、その後に管状基材21の外面に巻き付けるためのフレキシブル材料の作製を容易にすることができ、選択される材料は、フレキシブルガラス、PI膜、フレキシブルセラミックペーパーなどであってもよく、
赤外線放射層232aは、実施において吹付、ナイフコーティング、スピンコート、ロールコート、物理蒸着または化学蒸着などにより、赤外線を放射できる材料をフレキシブル基板用基材231aの表面に蒸着・硬化させて得ることができ、実施形態では、赤外線放射層232aの材料は、適当な温度に加熱されると加熱効果を有する遠赤外線を放射することができるMg、Al、Ti、Zr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Znなどの少なくとも1つの金属元素の酸化物からなり、厚さは好ましくは30μm~50μmにすることができる。
さらに、赤外線放射層232aの表面の両側には、導電コーティング24aがさらに形成され、且つ導電ピン25aが溶接され、それによって、その後、電気コア14の正極と負極に導電的に接続されて赤外線放射層232aに電力を供給して赤外線を放射させる。
使用時には、赤外線の利用効率を高めるために、図7に示す赤外線放射薄膜23aの好ましい実施形態では、図6の赤外線放射層232aの外面にさらに赤外線反射層26aを形成してもよく、管状基材21の外面に巻き付けられた場合、赤外線放射薄膜23aが径方向に沿って外向きに放射した赤外線を管状基材21内のチャンバ22に反射し、吸引可能な材料を加熱することができる。好ましい実施形態では、赤外線放射層232aは、金、銀、ニッケル、アルミニウム、金合金、銀合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、金の酸化物、銀の酸化物、ニッケルの酸化物およびアルミニウムの酸化物、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化セリウムのうちの1つ以上で作ることができ、その厚さは0.3μm~200μmである。
別の好ましい実施形態では、管状基材21の周方向において独立して赤外線を放射できる区域を有する赤外線放射薄膜23bをさらに提案し、具体的には、図8を参照すると、
フレキシブル基板用基材231bと、フレキシブル基板用基材231bに形成された赤外線放射層232bと、
幅方向に沿って赤外線放射層232bの両側端および中央に形成された第1の導電コーティング241b、第2の導電コーティング242b及び第3の導電コーティング243bと、溶接などにより形成された第1の導電ピン251b、第2の導電ピン252b及び第3の導電ピン253bと、を含み、赤外線放射層232bは、第1の導電ピン251bと第2の導電ピン252bとの間に位置する第1の区域S1、および第2の導電ピン252bと第3の導電ピン253bとの間に位置する第2の区域S2に仕切られる。
さらに、赤外線放射薄膜23bを管状基材21bの外側に巻き付けて形成された赤外線放射器20bの構造は、図9に示すとおりであり、使用時には、第1の導電ピン251bおよび第2の導電ピン252bをそれぞれ独立して電気コア14の正極と負極に導電的に接続し、または第2の導電ピン252bおよび第3の導電ピン253bを電気コア14の正極と負極に導電的に接続することができ、その場合、第1の区域S1または第2の区域S2に独立して電力を供給することができ、また、使用時には、赤外線を独立してまたは同時に放射し、吸引可能な材料Aの一部または全部を加熱することができる。
なお、上記の図8および図9に示す好ましい実施例では、第2の導電ピン252bおよび第2の導電コーティング242bは、第1の区域S1および第2の区域S2が独立して電力を供給する場合の共通電極として用いられ、または他の変形実施例では、図10に示すように両端にいずれも導電コーティング24cおよび導電ピン25cが設けられた複数の赤外線放射薄膜23cを、周方向に沿って管状基材21の外面に順次貼付することができ、独立して給電する場合、赤外線放射薄膜23cのそれぞれの導電ピン25cを介して電気コア14の正極と負極に接続するだけで、共通ピンを必要とせずに独立して給電することができる。
または、他の変形実施例では、図11を参照すると、赤外線放射器20dは、管状基材21dに貼付または接着されてもよく、管状基材21dの外面には、周方向に沿って配置された複数の赤外線放射薄膜231d/232d/233dが貼付され、かつ長さ方向の両端には、いずれも赤外線放射薄膜231d/232d/233dに対応して導電的に接続された導電コーティング241d/242d/243d/244d/245d/246dが複数設けられ、使用時には、両端の導電コーティング241d/242d/243d/244d/245d/246dに導電ピンをそれぞれ溶接し、さらに電気コア14の正極と負極に導電的に接続すれば、赤外線放射薄膜231d/232d/233dに独立して電力を供給し、加熱するための赤外線を独立して放射させることができる。
さらに別の任意選択可能な変形実施例では、図12に示すように、赤外線放射薄膜231eは、複合多層膜であり、具体的には、サーモトロピック赤外線放射層2311eと、赤外線放射層2311eに接合された発熱層2312eとを含み、発熱層2312eは、電極コーティング24eおよび導電ピン25eによる給電によって発熱し、且つ赤外線放射層2311eに熱を伝達して赤外線放射層2311eを加熱し、赤外線放射層2311eは、加熱されると赤外線を放射して吸引可能な材料Aを加熱する。
なお、本出願の明細書およびその図面は、本出願の好ましい実施例を提供したが、本明細書で記載された実施例に限定されるものではなく、さらに、当業者にとって、上記の説明に基づいて改良または変形を行うことができ、これらの改良や変形は全て、本出願に添付された請求項の保護範囲に含まれるものとする。

Claims (16)

  1. 吸引可能な材料を加熱して喫煙用のエアロゾルを生成するためのエアロゾル生成装置であって、
    吸引可能な材料を収容するためのチャンバと、
    前記チャンバに赤外線を放射して吸引可能な材料を加熱するように構成された赤外線放射薄膜と、
    前記赤外線放射薄膜を支持するように構成された基材と、を含むことを特徴とする、エアロゾル生成装置。
  2. 前記赤外線放射薄膜は、前記チャンバの軸方向に沿って延び、前記チャンバを少なくとも部分的に取り囲むように構成されることを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
  3. 前記赤外線放射薄膜は、電気赤外線放射薄膜であることを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル生成装置。
  4. 前記赤外線放射薄膜は酸化亜鉛薄膜、希土類元素をドープした酸化インジウム薄膜または酸化スズ薄膜、グラフェン薄膜のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のエアロゾル生成装置。
  5. 前記赤外線放射薄膜の厚さは、30~500nmであることを特徴とする、請求項4に記載のエアロゾル生成装置。
  6. 前記赤外線放射薄膜は、
    フレキシブル基板と、
    フレキシブル基板に形成された赤外線放射層と、を含むことを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のエアロゾル生成装置。
  7. 前記フレキシブル基板は、ポリイミド、フレキシブルガラスまたはセラミックペーパーのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項6に記載のエアロゾル生成装置。
  8. 前記基材は、前記チャンバの軸方向に沿って延び、前記チャンバを取り囲む管状に構成され、前記赤外線放射薄膜は、当該基材の少なくとも一部の外面に巻かれることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のエアロゾル生成装置。
  9. 前記基材の軸方向に沿って延び、前記赤外線放射薄膜を少なくとも部分的に取り囲み、且つ赤外線放射薄膜を支持するように構成された保持素子をさらに含み、前記赤外線放射薄膜は、前記保持素子の支持により前記基材の外面に巻かれることを特徴とする、請求項8に記載のエアロゾル生成装置。
  10. 前記保持素子は、前記基材の径方向において前記赤外線放射薄膜の外側に位置する管状に構成されることを特徴とする、請求項9に記載のエアロゾル生成装置。
  11. 赤外線放射薄膜は、
    発熱層と、
    前記発熱層に形成された赤外線放射層と、を含み、前記赤外線放射層は、前記発熱層から伝達された熱を受け、且つ前記発熱層によって加熱されるときに前記チャンバに赤外線を放射して吸引可能な材料を加熱するように構成されることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか一つに記載のエアロゾル生成装置。
  12. 前記赤外線放射薄膜の前記チャンバと反対側の表面に赤外線反射層が形成されることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか一つに記載のエアロゾル生成装置。
  13. 前記赤外線放射薄膜には、当該赤外線放射薄膜に電力を供給するための導電コーティングが形成されることを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれか一つに記載のエアロゾル生成装置。
  14. 前記赤外線放射薄膜は、独立して前記チャンバに赤外線を放射して吸引可能な材料の異なる部分を加熱するように、独立して制御可能な第1の区域および第2の区域を少なくとも含むことを特徴とする、請求項13に記載のエアロゾル生成装置。
  15. 前記導電コーティングは、間隔をあけて順次設けられた第1の導電コーティング、第2の導電コーティングおよび第3の導電コーティングを少なくとも含み、かつ前記赤外線放射薄膜を、前記第1の導電コーティングと第2の導電コーティングとの間に位置する第1の区域、および前記第2の導電コーティングと第3の導電コーティングとの間に位置する第2の区域に仕切ることを特徴とする、請求項13に記載のエアロゾル生成装置。
  16. 基材と、
    前記基材の少なくとも一部の表面に接合された赤外線放射薄膜と、を含むことを特徴とする、エアロゾル生成装置に用いられる赤外線放射器。
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