JP2023510327A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【要約】加熱装置であって、エアロゾル生成基質を加熱してその成分の少なくとも１つを揮発させてエアロゾルを形成するために使用され、発熱体（１１）を含み、前記発熱体（１１）は、少なくとも一部のエアロゾル生成基質を収容するチャンバを有するように構成された基材（１１１）と、前記チャンバの外面に形成された赤外線放射コーティング（１１２）とを含み、前記赤外線放射コーティング（１１２）は、昇温すると赤外線を発生させ、かつ少なくとも赤外線放射によりエネルギーを、前記チャンバ内の前記エアロゾル生成基質に伝達し、前記エアロゾル生成基質の少なくとも１つの成分を揮発させてエアロゾルを形成するために用いられ、前記チャンバの外面の表面粗さは、前記チャンバの内面の表面粗さよりも大きい。基材（１１１）の外面と赤外線電熱コーティングの界面を粗面にすることで、前記赤外線電熱コーティングが放射する赤外線の界面での反射を低減し、それによって電力効率を向上させる目的を達成することができる。【選択図】図１

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年０１月１６日に中国特許局に提出された、「加熱装置」と題する中国特許出願第２０２０２００９５２３１．６号の優先権を主張し、その内容全体が参照により本出願に組み込まれる。

本出願は、喫煙具の分野に関し、特に、エアロゾル生成基質を加熱して、その成分の少なくとも１つを揮発させて喫煙用のエアロゾルを生成するための加熱装置に関する。

従来のタバコやシガーなどの喫煙製品は、使用時に煙草を燃焼させて煙を発生させ、燃焼時にニコチンなどの有効成分が揮発すると同時に、不完全燃焼によるタールや一酸化炭素などの有害・発がん性物質が発生し、これらの物質は、喫煙者の健康問題を引き起こす主な原因となっていることが明らかにされている。喫煙の危険性を軽減するために、上記のような煙草を燃焼させる製品の代わりに、燃焼させずにニコチンを放出する製品を作る試みがなされている。このような製品の例として、喫煙製品を燃焼させるのではなく、加熱することでニコチンなどの有効化合物を放出するいわゆる加熱式タバコが挙げられ、燃焼しないため、煙に含まれるタールや一酸化炭素などの有害物質や発ガン性物質を大幅に低減する。

低温タバコ用赤外線加熱管は、新規の低温タバコ用加熱部品として、その表面にはＡＴＯ膜などの赤外線電熱膜が化学気相成長法などによりコーティングされており、電気を流して発熱させて、その熱を赤外線に変換することで管内の喫煙製品を加熱する。このように喫煙製品を加熱することは、従来の熱伝導による加熱に比べ、口当たりや煙の量が良くなる。その理由として、赤外線加熱は温度場の均一性がより優れ、一定の透過力があるため、喫煙製品に含まれる煙草などの材料は、赤外線によってほぼ一緒に加熱される。

上記構造の喫煙具は、赤外線電熱コーティングは喫煙製品の外周で放射を行うが、赤外線コーティングは基材内の喫煙製品に赤外線を放射する際、基材の存在により赤外線電熱コーティングと基材との界面が反射界面となり、赤外線の一部が反射されるため、赤外線の透過率や放射率が低下し、それによって、赤外線電熱コーティングの電源利用率が低くなり、喫煙製品の予熱速度と喫煙速度に影響し、使用感が悪くなるという問題点がある。

従来の技術における電源利用効率が低いという問題を解決し、使用感を向上させるために、本発明は、加熱装置を提供する。

本発明は、エアロゾル生成基質を加熱してその成分の少なくとも１つを揮発させてエアロゾルを形成するための加熱装置を提供し、発熱体を含み、前記発熱体は、
少なくとも一部のエアロゾル生成基質を収容するチャンバを有するように構成された基材と、
前記チャンバの外面に形成された赤外線放射コーティングとを含み、前記赤外線放射コーティングは、昇温すると赤外線を発生させ、かつ少なくとも赤外線放射によりエネルギーを、前記チャンバに収容された前記エアロゾル生成基質に伝達し、前記エアロゾル生成基質の少なくとも１つの成分を揮発させてエアロゾルを形成するために用いられる。

前記チャンバの外面の表面粗さは、前記チャンバの内面の表面粗さよりも大きい。

さらに、前記基材は、管状であり、その内面に前記チャンバが形成される。

さらに、前記チャンバの外面は、不規則な粗面である。

さらに、前記不規則な粗面は、機械的加工、化学エッチングまたはレーザーエッチングによって形成された粗面である。

さらに、前記チャンバの外面は、実質的に規則的な粗面である。

さらに、前記実質的に規則的な粗面は、アレイ状に分布する複数の突起を含む。

さらに、前記実質的に規則的な粗面は、軸方向または周方向に沿って分布する複数の凹部を含む。

さらに、前記基材は、石英ガラスである。

さらに、前記赤外線放射コーティングは、電力を受けて昇温して赤外線を放射するための赤外線電熱コーティングであり、前記赤外線電熱コーティングに電気的に接続され、電源からの電力を前記赤外線電熱コーティングに伝達するための電極コーティングをさらに含む。

さらに、反射部材および／または断熱部材をさらに含み、前記反射部材および／または断熱部材は、前記発熱体の周方向外周に設けられ、少なくとも一部の熱が前記発熱体の周囲へ放散することを防止するために使用される。

さらに、前記断熱部材は、真空管、エアロゲル管、エアロゲルフェルトまたは多孔質ポリウレタン層を含む。

さらに、前記反射部材反射コーティングは、金属管を含んでもよく、前記金属管は、滑らかな内面を有し、前記反射部材は、ＩＴＯ層であってもよい。

赤外線の放射原理から分かるように、放射率＋反射率＋透過率＝１、したがって、反射率を下げ、例えば、反射面を粗面化して表面の反射率を下げることで、赤外線発熱体の電力効率を向上させることができる。本出願は、基材の外面、すなわち赤外線電熱コーティングと基材との界面に非平滑面を作製することで、前記赤外線電熱コーティングが放射する赤外線の界面での反射を低減し、さらに前記電力効率を向上させることができる。

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。

本出願の不規則な粗面の基材を示す模式図である。 規則な粗面の基材を示す模式図である。 別の規則な粗面の基材を示す模式図である。 本出願の一実施形態の発熱体を示す模式図である。 本出願に係る加熱装置を分解した模式図である。

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併せて、本出願をより詳細に説明する。なお、ある素子が他の素子に「固定」されるように表現される場合、他の素子に直接存在してもよいし、それらの間に１つ以上の中央にある素子が存在してもよいと理解できる。ある素子が他の素子に「接続」されるように表現される場合、他の素子に直接接続されてもよいし、それらの間に１つ以上の中央にある素子が存在してもよいと理解できる。本明細書で使用される「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などの表現は、説明するためにのみ使用される。

特に定義されていない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。本出願の明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、本出願を限定するものではない。本明細書で使用される「および／または」という用語は、関連する１つ以上の記載項目の任意およびそのすべての組合せを含む。

以下、図面と併せて本出願を詳細に説明するが、その説明は、本出願の思想を理解することのみを目的とし、本出願の範囲を限定するものではない。

図１は、本出願の一実施形態によって提供される発熱体基材１１１であり、当該基材は石英ガラス管であり、前記石英ガラス管は、内部に喫煙製品を収容するチャンバが形成された円管であり、前記石英ガラス管の内面は、光滑面で、外面は粗面化処理により形成された粗面である。

前記粗面に赤外線放射コーティングが形成され、本実施形態では、前記赤外線放射コーティングは、赤外線電熱コーティングであり、電源からの電力を受けて昇温して赤外線を放射し、理解されるように、前記赤外線放射コーティングは、電気的に絶縁するものであってもよく、この場合、追加の加熱装置により温度を上昇させる。本実施形態に係る赤外線電熱コーティングは、アンチモンをドープした酸化スズコーティングであり、溶射プロセスにより基材の外面に蒸着される。

前記基材の粗面は、不規則な粗面であってもよく、従来の加工方法、例えば、機械的研磨または化学エッチングまたはレーザーアブレーションによって形成されてもよい。

図２－３は、本出願の別の実施形態によって提供される発熱体基材１１１であり、前記発熱体基材１１１の粗面は規則的な粗面であってよく、例えば、アレイ状に分布する突起であり、前記突起は多角形またはピラミッド形であってもよく、さらに、例えば、外面に軸方向または周方向に沿って密に配列された凹部などであり、前記規則的な粗面は、機械的エンボスまたはレーザーアブレーションなどにより作製することができる。

図４は、本出願に係る基材１１１を含む発熱体１１であり、前記発熱体１１は、基材１１１の外面に設けられた赤外線電熱コーティング１１２と、赤外線電熱コーティング１１２に電気的に接続された第１の電極１１３及び第２の電極１１４と、をさらに含む。

別の実施形態では、前記第１の電極１１３と前記第２の電極１１４は、基材１１１の長手方向に沿って延びて対向して設けられた電極ストリップをさらに含んでもよく、前記電極ストリップによって、前記電極を介して入力された電流を前記赤外線電熱コーティング１１２の周方向に流すことができる。

図５は本出願の実施形態に係る加熱装置１００であり、ハウジングアセンブリ６および上記の発熱体１１を含み、発熱体１１は、ハウジングアセンブリ６内に設けられる。本実施例の加熱装置１００では、基材１１１の外面に設けられた赤外線電熱コーティング１１２と、赤外線電熱コーティング１１２に電気的に接続された第１の電極１１３及び第２の電極１１４と、を含み、赤外線電熱コーティング１１２は、赤外線を放射して基材１１１のチャンバ内のエアロゾル生成基質を加熱することができる。

ハウジングアセンブリ６は、外部ハウジング６１、固定ハウジング６２、固定台（１４、１５）および底面カバー６４を含み、固定ハウジング６２、固定台（１４、１５）はいずれも外部ハウジング６１内に設けられ、固定台（１４、１５）は、基材１１１を固定するために使用され、固定ハウジング６２内に設けられ、底面カバー６４は、外部ハウジング６１の一端に設けられ、かつ外部ハウジング６１を覆っている。具体的には、固定台（１４、１５）は、第１の固定台１４および第２の固定台１５を含み、第１の固定台１４および第２の固定台１５はいずれも、固定ハウジング６２内に設けられ、基材１１１の第１の端および第２の端は、それぞれ第１の固定台１４および第２の固定台１５に固定され、底面カバー６４には、空気導入管６４１が凸状に設けられ、第１の固定台１４から離反する第２の固定台１５の一端は、空気導入管６４１に接続され、第１の固定台１４、基材１１１、第２の固定台１５および空気導入管６４１は、同軸に設けられ、かつ基材１１１と第１の固定台１４、第２の固定台１５との間が密封され、第２の固定台１５と空気導入管６４１も密封され、空気導入管６４１は、外気と連通されるため、使用者は、タバコを吸う際に順調に吸気することができる。

加熱装置１００は、主制御回路基板３と電池７をさらに含む。固定ハウジング６２は、フロントハウジング６２１とリアハウジング６２２を含み、フロントハウジング６２１は、リアハウジング６２２に固定的に接続され、主制御回路基板３および電池７は共に固定ハウジング６２内に設けられ、電池７は、主制御回路基板３に電気的に接続され、ボタン４は、外部ハウジング６１に突出して設けられ且つ主制御回路基板３に電気的に接続され、ボタン４を押すことにより、基材１１１の表面の赤外線電熱コーティング１１２への通電または非通電を実現することができる。主制御回路基板３には、底面カバー６４に露出する充電インターフェース３１がさらに接続され、使用者は、充電インターフェース３１を介して加熱装置１００に対して充電やバージョンアップを行い、加熱装置１００のを継続して使用できるようになる。

加熱装置１００は断熱部材１６をさらに含み、本実施形態では、断熱部材１６は中空断熱管、好ましくは内圧が周囲空気圧より低い真空断熱管であり、断熱部材１６は、固定ハウジング６２内に設けられ、断熱部材１６は、基材１１１の外側に嵌設され、断熱部材１６は、大量の熱が外部ハウジング６１に伝達されて非常に高温になることを防止することができる。断熱部材１６内には、赤外線反射コーティングを施したり、または反射部材を組み込んだりして、基材１１１上の赤外線電熱コーティング１１２が放射する赤外線を赤外線電熱コーティングに反射することにより、加熱効率を向上させることができる。

加熱装置１００はＮＴＣ温度センサ２をさらに含み、基材１１１のリアルタイム温度を検出し、検出したリアルタイム温度を主制御回路基板３に送信するために用いられ、主制御回路基板３は、当該リアルタイム温度に応じて赤外線電熱コーティング１１２に供給する電力量を調整する。具体的には、ＮＴＣ温度センサ２によって基材１１１内のリアルタイム温度が低いと検出した場合、例えば、基材１１１内側の温度が１５０℃未満であることを検出した場合、主制御回路基板３は、電池７を制御して高い電圧を電極に出力し、さらに赤外線電熱コーティング１１２に供給される電流を増加させ、これにより、エアロゾル形成基質の加熱功率を高め、使用者が最初の一口が吸われることに必要な時間を短くする。ＮＴＣ温度センサ２によって基材１１１の温度が２００℃－２５０℃であると検出した場合、主制御回路基板３は、電池７を制御して低い維持電圧を電極に出力し、ＮＴＣ温度センサ２によって基材１１１内側の温度が２５０℃以上であると検出した場合、主制御回路基板３は、電池７を制御して、電極への電圧出力を停止させる。

なお、本出願の明細書および図面は、本出願の好ましい実施例を説明したが、本出願は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載された実施例に限定されるものではなく、これらの実施例は、本出願の内容に対する追加の制限ではなく、本出願の開示内容をより完全かつ包括的に理解するために提供される。また、上記の各技術的特徴を互いに組み合わせて形成した、以上に記載されていない様々な実施例は、全て本出願の明細書の範囲内にあると考えられ、さらに、当業者は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、その全ての改良および変形は、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 (10)

1. エアロゾル生成基質を加熱してその成分の少なくとも１つを揮発させてエアロゾルを形成するための加熱装置であって、発熱体を含み、前記発熱体は、基材と、赤外線放射コーティングと、を含み、
   前記基材は、少なくとも一部のエアロゾル生成基質を収容するチャンバを有するように構成され、前記チャンバの外面の表面粗さは、前記チャンバの内面の表面粗さよりも大きく、
   前記赤外線放射コーティングは、前記チャンバの外面に形成され、昇温すると赤外線を発生させ、かつ少なくとも赤外線放射によりエネルギーを、前記チャンバに収容された前記エアロゾル生成基質に伝達し、前記エアロゾル生成基質の少なくとも１つの成分を揮発させてエアロゾルを形成するために用いられることを特徴とする、加熱装置。
2. 前記基材は、管状であり、内部に前記チャンバが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記チャンバの外面は、不規則な粗面であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記不規則な粗面は、機械的加工、化学エッチングまたはレーザーエッチングによって形成された粗面であることを特徴とする、請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記チャンバの外面は、実質的に規則的な粗面であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の加熱装置。
6. 前記実質的に規則的な粗面は、アレイ状に分布する複数の突起を含むことを特徴とする、請求項５に記載の加熱装置。
7. 前記実質的に規則的な粗面は、ほぼ軸方向または周方向に沿って分布する複数の凹部を含むことを特徴とする、請求項５に記載の加熱装置。
8. 前記基材は、石英ガラスであることを特徴とする、請求項１、２、４、６または７に記載の加熱装置。
9. 前記赤外線放射コーティングは、電力を受けて昇温して赤外線を放射するための赤外線電熱コーティングであり、前記赤外線電熱コーティングに電気的に接続され、電源からの電力を前記赤外線電熱コーティングに伝達するための電極コーティングをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の加熱装置。
10. 反射部材および／または断熱部材をさらに含み、前記反射部材および／または断熱部材は、前記発熱体の外周に設けられ、少なくとも一部の熱が前記発熱体の周囲へ放散することを防止するために使用されることを特徴とする、請求項９に記載の加熱装置。
    

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