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

Abstract

【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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