JP2024024418A - エアロゾル吸引用カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】エアロゾル形成基材の充填物の充填密度を下げなくとも、エアロゾルの通気性を向上させることが可能なエアロゾル吸引用カートリッジを提供することである。
【解決手段】誘導加熱装置で使用される、全体として円柱形状であるエアロゾル吸引用カートリッジ１であって、エアロゾルを発生する充填物よりなる、エアロゾル形成基材１１と、エアロゾル形成基材１１の反対側に位置する、エアロゾルを吸入するためのマウスピース１７と、エアロゾル形成基材１１とマウスピース１７を包装する外装部材１３と、エアロゾル形成基材１１の充填物の内部に配置された誘導加熱部材１４と、誘導加熱部材１４と平行に配置された通気路１５と、を備える、ことを特徴とする、エアロゾル吸引用カートリッジ１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱装置に装着して使用されるエアロゾル吸引用カートリッジに関する。

近年、火炎を用いることなく、タバコ葉や茶葉などの充填物が集積されたエアロゾル形成基材を加熱してエアロゾルを発生させ、これを吸引する方式のエアロゾル吸引用カートリッジが広く知られている。

エアロゾル形成基材の加熱方法として、エアロゾル形成基材の内部に予め強磁性体を主成分とした部品である誘導加熱部材を設け、誘導加熱装置で発生させた交番磁界により、誘導加熱部材内部にヒステリシス損及びジュール熱を発生させて加熱（誘導加熱）することで、充填物を加熱する方式（誘導加熱式）が知られている（例えば特許文献１参照）。

従来のエアロゾル吸引用カートリッジ１００の構成は、図８に示したように、誘導加熱部材１０４を内包したエアロゾル発生源である充填物を、内装部材１０２で梱包したエアロゾル形成基材１０１と、エアロゾル形成基材１０１の両端に設置され、充填物がエアロゾル形成基材１０１の内部で位置がずれたり、こぼれたりすることを防止するための支持部材１０５及びシール部材１０８と、支持部材１０５に隣接してエアロゾルを冷却するための冷却部材１０６と、冷却部材１０６に隣接し、使用者がエアロゾルを吸入するマウスピース１０７が直線状に配列され、外装部材１３で梱包されることで、全体として円柱形状に形成されている。

エアロゾル吸引用カートリッジ１００を構成する部品は、専らそれぞれが各自の機能を有し、それらが上記の形態に組み立てられることで、エアロゾル吸引用カートリッジ１００を形成し、その機能を形成している。そのため、機能の追加や向上がされるときはこれに伴い部品点数も増加し、これによる製造コストの増加が問題となっている。

また、エアロゾル形成基材１０１とマウスピース１０７の間に部品が介在することで通気性が阻害され、これにより使用者の使用感を低下させるという問題があった。一方で、少しでも通気性を良くするために充填物の充填密度を下げると、エアロゾルの濃度が低下するので、これもまた使用感の低下を招くという問題がある。

特開２０２１－１７５３９９号公報

本発明は上記事情に鑑み、エアロゾル形成基材の充填物の充填密度を下げずに、エアロゾルの通気性を向上させることが可能なエアロゾル吸引用カートリッジを提供することである。

また、機能を低下させることなく、製造コストを下げることが可能なエアロゾル吸引用カートリッジを提供することである。特に、エアロゾル形成基材とマウスピースの間の部品を減らすことで、さらに通気性の向上が可能なエアロゾル吸引用カートリッジを提供することである。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、誘導加熱装置で使用される、全体として円柱形状であるエアロゾル吸引用カートリッジであって、エアロゾルを発生する充填物よりなる、エアロゾル形成基材と、前記円柱形状において、前記エアロゾル形成基材の反対側に位置する、前記エアロゾルを吸入するためのマウスピースと、前記エアロゾル形成基材と前記マウスピースを包装する外装部材と、前記エアロゾル形成基材の充填物の内部に配置された誘導加熱部材と、前記誘導加熱部材と平行に配置された通気路と、を備える、
ことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジであって、前記通気路は、前記エアロゾル形成基材の全体または一部に渡って設置されている、ことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジであって、前記通気路は、剛性をもつ管状の物体であって、その表面に１個以上の貫通孔が形成されている、ことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジであって、前記通気路は、前記通気路は、紙、プラスチックなどの合成樹脂、天然樹脂シリコン、セラミックまたは金属を含む素材よりなる、ことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジであって、前記誘導加熱部材と、前記通気路は、前記充填物を介して隣接している、ことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジであって、前記通気路は、前記エアロゾル形成基材の内部に複数配置されている、ことを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジであって、前記誘導加熱部材は、前記エアロゾル形成基材の内部に複数配置されている、ことを特徴とする。

この発明によれば、エアロゾル形成基材の内部に通気路を設けたことで、エアロゾル形成基材の充填物の充填密度の低下を伴わずに、従来のエアロゾル吸引用カートリッジよりも通気性を向上させることが可能となる。

また、発生したエアロゾルは、管状の通気路の内部を通る間に冷却されるので、別途冷却部材を設ける必要がなく、製造コストを下げることができるとともに、さらに通気性を向上させることが可能となる。

また、通気性が向上したことで、従来のエアロゾル吸引用カートリッジよりも充填物を高密度にすることができるので、使用者の使用感を向上させることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、通気路が剛性を有する素材で形成されているので、内装部材で充填物を梱包したときに、内装部材と通気路で充填物を挟み込む状態となるため、必ずしも支持部材を設けなくとも充填物がエアロゾル形成基材内部でずれたりこぼれたりすることを防止することが可能であり、これによりさらに部品点数を減らして製造コストを下げることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、通気路と誘導加熱部材が直接接触せずに、充填物を介して隣接しているので、通気路の焼損を防止することができるとともに、有効にエアロゾルの発生と吸引をすることが可能となる。

請求項６と７に記載の発明によれば、通気路または誘導加熱部材を複数有するので、発生したエアロゾルをさらに有効に吸引することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の側面断面図である。 本発明の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の断面図(Ｘ－Ｘ)である。 本発明の別の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の断面図(Ｘ－Ｘである。 本発明の別の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の断面図(Ｘ－Ｘ)である。 本発明の別の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の断面図(Ｘ－Ｘ)である。 本発明の別の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の断面図(Ｘ－Ｘ)である。 本発明の別の実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジの概略の側面断面図である。 従来のエアロゾル吸引用カートリッジの概略の側面断面図である。

本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、図面において、各部の構成の大きさ、間隔、数、その他詳細は、視認と理解の助けのために 、実際の物に比べて大幅に簡略化して表現している。

図１は、本実施の形態に係る、誘導加熱装置で使用される、エアロゾル吸引用カートリッジ１の概略の断面図であり、図２は、エアロゾル吸引用カートリッジ１の概略の断面図(Ｘ－Ｘ)である。この図に示すように、エアロゾル吸引用カートリッジ１は、全体として円柱形状をしており、エアロゾルを発生する充填物が充填された略円管状の充填物の集積体であるエアロゾル形成基材１１と、エアロゾル形成基材１１からの気流を通すことのできる支持部材１６と、円管の一端に配置され、一端に吸口を有するマウスピース１７と、マウスピース１７の反対側の端に配置されるシール部材１８とが、長手方向に沿って配列されており、シート状の外装部材１３で巻かれることで一体的に形成されている。ここで、外装部材１３は、紙等の柔軟な素材で形成されている。また、支持部材１６とマウスピース１７の間には、従来冷却部材が設置されていた場所に空間が形成されている。

エアロゾル形成基材１１は、充填物を内装部材１２で略円柱状に巻くことで一体化しており、エアロゾル形成基材１１の内部には、誘導加熱部材１４と通気路１５が、内包されている。内装部材１２は、外装部材１３と同様に、紙等の柔軟な素材で形成されている。

充填物は、乾燥・粉砕されたタバコ植物または非タバコ植物に、エアロゾルを発生させるエアロゾルフォーマや、微結晶セルロース、風味を追加する添加剤、保存料、粘着剤または増粘剤等を混合し、シート状に成形した上で、所定の幅及び長さを有するように切断されることで形成される。

充填物を長尺状で構成した場合、中心軸に直交する断面は略長方形状であり、その断面の長辺と短辺の比は、例えば、１：１～３０：１の範囲であることが好ましい。長辺の長さは、０．１ｍｍ～７．５ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．１ｍｍ～３．０ｍｍの範囲である。短辺の長さは、０．１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲である。また、充填物の長さはエアロゾル形成基材１１の長さと略同一であるのが好ましい。充填物の長さは１０ｍｍ～２５ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１０ｍｍ～２０ｍｍの範囲である。このような充填物の寸法の一例を挙げると、長辺が１．５ｍｍ、短辺が０．３ｍｍ、長さが１２ｍｍである。

次に、充填物として用いられる原料の具体例について説明する。充填物は、以下に示す原料のうち任意の１つまたは複数の組み合わせで構成される。

充填物は、タバコ植物または非タバコ植物を原料とする。タバコ植物としては、タバコ葉、タバコ茎、膨張タバコ、均質化タバコ等が挙げられる。非タバコ植物としては、タバコ植物以外の植物が挙げられる。非タバコ植物の好ましい部位としては、葉、果肉、種子、根（鱗根、塊根等）、茎、塊茎、皮（茎皮、樹皮等）、花（花弁、雄蕊、雌蕊等）、幹、枝等が挙げられる。

なお、本明細書でいう「植物」とは動物に対する一群を意味し、草および木等のように、根があって場所が固定されて生きているような生物以外に、微細藻類および海藻等のような藻類、キノコ等の菌類等をも含む。

充填物は、例えば、乾燥・粉砕された非タバコ植物に、エアロゾルを発生させるエアロゾルフォーマ、微結晶セルロース、風味を追加する風味添加剤、保存料、結着剤または増粘剤等を適宜混合し、粉砕若しくは分級して粉状または粒状にしたり、ペースト状に成形される。また、充填物は、シート状に成形した上で、所定の幅および長さを有するように切断して短冊状または棒状とされる。

例えば、非タバコ植物が原材料である場合は、茶葉を使用できる。茶葉は茶になる植物が異なるだけでなく、同じ植物であっても加工法によって異なる茶葉になる。具体的には、たとえば、日本茶、紅茶、ウーロン茶等が挙げられる。

エアロゾルフォーマは、例えばグリセリン、プロピレングリコール等が好ましく使用される。

次に、微結晶セルロースとは、例えば、繊維性植物のパルプから得られたα－セルロースを酸で部分的に解重合したものとして得られるものであり、セルロースから可溶性部分を取り除き、適宜、不溶性部分を結晶化したものである。

微結晶セルロースは、粉体のままでも良いし、水などの溶媒に分散させて懸燭液でも良い。この場合、溶媒ヘの分散は、高速攪拌機や高圧ホモジナイザーなどが使用できる。

さらに、必要に応じ充填物の原料として風味を追加する風味添加剤も用いられる。風味添加剤としては、はっか、ココア、コーヒー、紅茶のエキス、茶抽出物のカテキンの粉末等が挙げられる。保存料としては食品に使用されるものが好ましく、例えば、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、安息香酸、安息香酸ナトリウム等が挙げられる。

結着剤または増粘剤としては、グアーガム等のゴム、ヒドロキシプロピルセルレロースなどのセルロース結合剤、デンプンなどの有機酸の共役塩基塩などの多糖類、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

次に、本実施の形態におけるエアロゾル吸引用カートリッジ１は、径が４．０ｍｍ～７．５ｍｍ、より好ましくは５．０ｍｍ～７．０ｍｍ、長さが４０ｍｍ～８０ｍｍに形成される。エアロゾル吸引用カートリッジ１の外径を６．５～７．５ｍｍの範囲に設定すれば、エアロゾル発生装置に設けられたエアロゾル吸引用カートリッジ１を差し込む挿入部と適度な力で嵌合するため、エアロゾル吸引用カートリッジ１をエアロゾル発生装置に好適に保持させることを可能にしつつ、エアロゾル吸引用カートリッジ１の着脱を容易にすることができる。エアロゾル吸引用カートリッジ１の長さを４０～８０ｍｍの範囲に設定すれば、エアロゾル発生装置に設けられたエアロゾル吸引用カートリッジ１を受け入れる挿入部の長さよりも長くなるので、エアロゾル吸引用カートリッジ１をエアロゾル発生装置に差し込んでも、吸口をエアロゾル発生装置から露出させることができ、使用者がエアロゾルを吸引するのに必要な長さを確保可能となる。

支持部材１６は、エアロゾル形成基材１１のマウスピース１７側への移動を抑制するとともに、エアロゾル形成基材１１で発生したエアロゾルを含む気流をマウスピース１７側に流通させる。支持部材１６は、例えば円管状かつ中実状に設けられ、その軸方向が中心軸に沿うようにエアロゾル形成基材１１とマウスピース１７との間に配置される。支持部材１６は、例えば、外径が４．０ｍｍ～７．５ｍｍ、中心軸に沿った長さが５０ｍｍ以下に形成される。なお、支持部材１６は、適宜機能および構成に応じて上記とは異なる寸法を有していてもよい。

支持部材１６は、本実施の形態では、樹脂材で形成された支持部材本体１６－１に、空気の流路となる挿通孔１６－２が形成された形態である。支持部材１６を形成する樹脂材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリ乳酸、シリコンのようなものが挙げられる。

マウスピース１７は、円管状に形成され、例えば直径が４．０ｍｍ～７．５ｍｍ、中心軸に沿った長さが５０ｍｍ以上に形成される。マウスピース１７は、例えば紙等を用いて形成される。また、マウスピース１７は、例えば紙からなるシート状の部材を巻いて円管状に設けられてもよいし、微粒子を取り除くセルロースアセテートフィルタ等を含んでいてもよい。マウスピース１７は、エアロゾル形成基材１１で生成された水蒸気やエアロゾル中の微粒子の一部を濾過する機能を有する白色のフィルタである。なお、充填物が非タバコ植物を原料としている場合、マウスピース１７は必ずしも必要ではない。

エアロゾル形成基材１１は、長尺状の充填物が長さ方向に沿って束状とされ、シート状の内装部材１２で巻かれることで略円柱状となるように形成されている。充填物は、タバコ植物または非タバコ植物から形成される。エアロゾル形成基材１１は、１０～２５ｍｍの長さを有する。なお、充填物は、長尺状に限られず、粒状、ダスト状、ペースト状、多孔質状など他の形態であってもよい。また、エアロゾル吸引用カートリッジ１は、エアロゾル発生装置の形状に合わせて、上記とは異なる寸法を有していてもよい。

エアロゾル形成基材１１の外径は、支持部材１６やマウスピース１７の外径と略等しく、また、中心軸に沿って概ね一定の値となっている。この外径の大きさは、例えば４．０ｍｍ～７．５ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは５．０ｍｍ～７．０ｍｍの範囲である。

誘導加熱部材１４は、前述のとおり、エアロゾル形成基材１１の内部に設けられている。本実施の形態では誘導加熱部材１４は、平板状の素材を加工したものである。ここで、誘導加熱部材１４の素材は、強磁性体を含む金属材料で形成される。強磁性体は、外部磁界を加えると外部磁界と同じ方向の磁性を強く帯び、特に磁石に吸着する性質を持つ素材であり、例えば、強磁性体の材料である鉄、フェライト鉄、フェライト粉末、フェライト粒子、フェライト系ステンレス（例えばＳＵＳ４３０）、ニッケル、ニッケル鉄合金（例えば４２アロイ、３６インバー）、あるいはコバルト等が挙げられる。強磁性体の比透磁率は、１よりも極めて大きく、例えば、鉄であれば５０００程度であり、ニッケルであれば６００程度であり、コバルトであれば２５０程度であり、フェライト系ステンレスであれば１０００～１８００程度である。

磁性体のうち常磁性体は、外部磁界を加えると外部磁界と同じ方向の磁気を弱く帯び、外部磁界をゼロにすると磁気を帯びなくなる材料であり、例えば、アルミニウム、白金およびマンガン等が挙げられる。常磁性体の比透磁率は１よりもわずかに大きく、例えば、アルミニウムであれば１．００００２１程度であり、白金であれば１．０００２６５程度であり、マンガンであれば１．０００８３０程度である。

また、磁性体のうち反磁性体は、外部磁界を加えると外部磁界と反対方向の磁気を帯び、外部磁界をゼロにすると磁気を帯びなくなる材料であり、例えば銅、グラファイト、ビスマス等が挙げられる。反磁性体の比透磁率は、１よりもわずかに小さく、例えば、銅であれば０．９９９９９０程度であり、グラファイトであれば０．９９９８０程度であり、ビスマスであれば０．９９９８３４程度である。

強磁性体は、向きや大きさが時間と共に変化する磁界（交番磁界）内部に置いたとき、電磁誘導により流れる渦電流によるジュール熱が発生するだけでなく、強磁性体内部の磁化の向きが変化するときに発生するエネルギー損失（ヒステリシス損）に起因する熱が発生するため、常磁性体や反磁性体に比べて容易に誘導加熱ができ、エアロゾル形成基材１１を十分に加熱できる。

また、強磁性体がその磁気秩序を失い、常磁性体に転移する温度であるキュリー温度は、例えば、ニッケルであれば３５８℃程度である。そのため、エアロゾル吸引用カートリッジ１を例えば２００℃の高温で加熱する際にも、加熱温度がキュリー温度に達することはなく、強磁性体としての性質を維持でき、エアロゾル形成基材１１を安定して加熱できる。

誘導加熱部材１４の素材は、強磁性体の材料である、鉄、フェライト鉄、フェライト粉末、フェライト粒子、フェライト系ステンレス、強磁性鋼、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、またはこれらを組み合わせた金属材料を採用してもよい。例えば、フェライト系ステンレスとニッケルを組み合わせたもの等が挙げられ、より好ましくは、鉄、クロム、アルミを組合せた合金（鉄クロムアルミ合金）である。

ここで、鉄及びクロムの温度と磁性の関係性について説明する。鉄は、キュリー温度が約７７０℃、クロムは、反強磁性体から常磁性体に変わる温度であるネール温度が約３５℃である。

また、誘導加熱部材１４は、強磁性体を主成分として含む金属材料によって構成されてもよく、例えば強磁性体を、好ましくは６０％以上、さらに好ましくは８０％以上含む合金である強磁性合金を採用してもよい。例えば、ニッケル合金あるいはニッケル鉄合金等が挙げられる。この場合でも、強磁性体が誘導加熱されることで、エアロゾル形成基材１１を十分に加熱できる。なお、強磁性体の代わりに、常磁性体および反磁性体を含む金属材料を用いてもよい。この場合でも誘導加熱自体は可能である。ただし、加熱時間の短縮化や消費電力の低減の観点から強磁性体を含む金属材料を用いる方が好ましい。

次に、本発明の実施の形態に係る、誘導加熱部材１４と通気路１５の形状と配置について説明をする。図２は、図１中のＸ－Ｘの断面図である。

図１、２に示すように、誘導加熱部材１４は、全体として細長い平板状の素材からなる。誘導加熱部材１４の素材となる平板は、厚さが０．０５～０．５ｍｍ、好ましくは厚さが０．１～０．３ｍｍ、長さはエアロゾル形成基材１１の長さと略同じであるが、これと異なっていても良い。幅は、エアロゾル形成基材１１の円柱形状の円の直径の長さより小さく、通気路１５と共にエアロゾル形成基材１１の内部に配置したときに、通気路１５と内装部材１２に干渉せずに収まる程度のサイズに設定されている。

誘導加熱部材１４は、その長手方向が、エアロゾル形成基材１１を形成する円柱の中心軸の方向と略一致する向きで、エアロゾル形成基材１１の内部に配置されている。

次に、通気路１５は、エアロゾル形成基材１１の全体または一部に渡って、誘導加熱部材と平行に設置されている、例えば紙、プラスチックなどの合成樹脂、天然樹脂、シリコン、セラミックまたは金属を含む、耐熱性を有する素材で形成された、細長い管状の物体である。ここで、通気路１５は、エアロゾル形成基材１１の内部に配置したときに、充填物に圧迫されて変形しない程度の剛性を有する素材と形状であることが好ましい。また、発生したエアロゾルの通気性を確保するために、短手方向の寸法（径、辺の長さ）が、エアロゾル形成基材の径の半分以上であることが好ましい。素材の耐熱性は、誘導加熱部材１４に近接したときに、熱により発火したり焼損したりしない程度のものであり、２００℃～３００℃程度の耐熱性があればよい。本実施の形態では、外径が３～４ｍｍ、内径が１～３ｍｍで、肉厚が０．５～１ｍｍの厚手の上質紙製の円管である。

通気路１５の長手方向の寸法は、エアロゾル形成基材１１と必ずしも一致していなくともよく、エアロゾル形成基材１１の全体または一部に渡って設置されていればよい。また、エアロゾル形成基材１１より長く、支持部材１６やマウスピース１７まで延伸されていてもよい。本実施の形態では、エアロゾル形成基材１１と略同じサイズに設定されている。

通気路１５には、その本体１５－１の表面に、発生したエアロゾルをその内部に流入させるための貫通孔１５－２が１個以上形成されている。貫通孔１５－２は、本体の外壁を貫通して、通気路１５の内部と外部を空間的に接続するものである。本実施の形態では、図２のように、誘導加熱部材１４に面する側に、円管の円周に沿って通気路１５が点状に離隔して形成されている。貫通孔１５－２の大きさは、スムーズにエアロゾルが流入できる一方で、充填物が内部に入り込まない程度の大きさと形状に設定される。例えば直径（１辺の長さ）が０．５～１．５ｍｍの円（矩形）が考えられる。例えば本実施の形態では、一辺が１ｍｍの矩形である。

また、誘導加熱部材１４と通気路１５は、通気路１５の焼損の防止と、充填物を有効に加熱するために、接触せずに離隔していることが望ましい。離隔の距離は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。本実施の形態では、間に充填物を介して最も近い場所で約１．５ｍｍの間隔をあけて隣接している。

ここで、本実施の形態では、発生したエアロゾルが漏れなく通気路１５中を経由して吸引されるように、支持部材１６の挿通孔１６－２は、図２の断面視において、通気路１５の内周円の内部と完全一致、またはこれに収まる大きさ、形状、位置に形成されている。また、エアロゾル形成基材１１と支持部材１６が接する面は、挿通孔１６－２以外の場所は支持部材１６の支持部材本体１６－１で塞がれており、通気路１５の外から挿通孔１６－２への空気の流入は無視できる程度であるように設計されている。

次に、シール部材１８は、円管状に形成され、例えば直径が４．０ｍｍ～７．５ｍｍ、中心軸に沿った長さが３０～７０ｍｍ以下に形成される。シール部材１８は、マウスピース１７と同様に、例えば紙からなるシート状の部材を巻いて円管状に設けられてもよい。シール部材１８は、カートリッジの外部からエアロゾル形成基材１１に向かって空気を通過させる機能を有する。また、シール部材１８は、エアロゾル形成基材１１で生成された水蒸気やエアロゾルのうち、エアロゾル形成基材１１に留まって液化した残留液を吸収することができる。このシール部材１８は、マウスピース１７とは異なる色（例えば黒）にすることで、エアロゾル吸引用カートリッジ１の上流側と下流側を簡単に判断可能にすることができる。また、通気性を向上させるために、エアロゾルを通路となる貫通孔を設けても良い。

次に、本実施の形態に係る、エアロゾル吸引用カートリッジ１の製造工程について説明をする。当該製造工程は、大きく分けて充填物の製造工程、エアロゾル形成基材１１の製造工程、組立工程からなり、この順に行われる。

＜充填物の製造工程＞
初めに、充填物の製造工程について説明をする。充填物の製造工程は、さらに内部工程として、その主原料となるタバコ植物または非タバコ植物を乾燥・粉砕し、秤量等を行う乾燥・粉砕工程と、その他の原料の前処理、秤量等を行う準備工程と、原料を混合して組成物とする混合工程と、組成物を成形する充填物成形工程と、を有する。

乾燥・粉砕工程では、主原料となるタバコ植物または非タバコ植物の使用部位（例えば、葉、種子、乾燥果実、茎、樹皮、根など）を組成物とするため、所定の粉砕物に加工する。その際、後に添加するエアロゾルフォーマ、水その他の成分を吸収あるいは担持するのに都合の良い水分量に調整することが好ましい。乾燥において、温度は６０℃以上８０℃以下が好ましい。この範囲とすることで、必要とする香味成分の散逸を避けながら、所望の水分量に到達させやすい。さらに、乾燥・粉砕工程には、粉砕物を篩分けする篩工程を設けることもでき、所望の粒度に調整して混合工程に投入することができる。

準備工程においては、充填物を作製するにあたり必要な原料を準備することができる。前述の微結晶セルロースは、準備工程において秤量され、混合工程に投入される。

混合工程においては、通常の混合機を使用することができる。例えば、混合槽中の原料を撹拌羽根にて、剪断力を加えつつ混合するような形態が好ましく用いられる。

充填物成形工程では、各種原料が混合された組成物を薄いシート状に成形してから、切断することで、短冊状または棒状の充填物が成形される。本実施形態では、薄いシートにするため、複数本のロールミルを用意する。複数本のロールミルを用いると、狭いロール間に押し込まれることによる圧縮と、ロール速度差による剪断により、混練、分散などを行いながら、ドクターブレードにより所望の厚さのシートとすることが可能であり、好ましい。また、プレスローラあるいはプレス機を用いて作製することもできる。

また、粉状または粒状の充填物とするには、上記組成物について、適宜粉砕若しくは分級を行うことが好ましい。粉状または粒状の充填物における平均粒子径は、例えば０．１～３．０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。当該平均粒子径は、例えばＪＩＳ Ｋ ００６９：１９９２に記載された篩分け法によって求められる。つまり、この平均粒子径は、複数の篩による試験結果について、目開きの大きいほうからの質量の積算を行い、その質量５０％に相当する径をいう。また、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を平均粒子径としても良い。

充填物成形工程では、組成物を加圧によりオリフィスを通過させて成形するなど、他の手段を用いても良い。また、充填物成形工程では、必要に応じて、非タバコ植物、エアロゾルフォーマ、結着剤または増粘剤等、風味添加剤、保存料をさらに添加しても良いし、水などを添加しても良い。

充填物成形工程で得られるシートの厚さは、０．１ｍｍ～１．０ｍｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲である。得られたシートは、カッター、回転刃方式のロータリーカッター等により、所定の幅に切断される。

ここで、充填物の表面に粘着性を付与する場合は、粘着性を付与できる手段であれば特に限定されないが、既述の結着剤を少なくとも一部に付着させれば良い。粘着性を付与することで、短冊状または棒状の充填物と粉状、粒状またはペースト状の充填物と組み合わせる場合に、短冊状または棒状の充填物の表面に粉状、粒状またはペースト状の充填物を安定して保持することができる。

＜エアロゾル形成基材の形成工程＞
次に、エアロゾル形成基材１１の製造工程について説明をする。エアロゾル形成基材１１の製造工程は、内部工程として、上述した充填材形成工程、収束工程、包摂工程及び切断工程を有している。

収束工程では、上述した充填材形成工程後の、延在してなる充填物をエアロゾル形成基材１１の径に合わせて収束させる。この収束工程では、延在してなる誘導加熱部材１４を、その素材である金属板が所定の位置に配設されるように位置させ、当該誘導加熱部材１４に沿うように、延在してなる充填物を配設させつつ、当該充填物で当該誘導加熱部材１４を覆い収束させる。

なお、誘導加熱部材１４の素材となる金属板は、リボン状の長い金属製の平板を、Ｖ字状に折り曲げ加工したものを別途予め準備しておく。折り曲げ加工は、金型を用いたプレス加工で行った。

包摂工程では、収束工程で収束させた充填物を、延在してなる内装部材１２により包み、延在してなるエアロゾル形成基材１１を形成する。
そして、切断工程では、包摂工程で作成した、延在してなるエアロゾル形成基材１１を、例えば図示しないローラカッタを用いて所定の長さ（１０～２５ｍｍ）に切断し、エアロゾル形成基材１１を形成する。

したがって、誘導加熱部材１４の厚さを０．１～０．５ｍｍ、好ましくは０．１～０．３ｍｍ、とすることで、蓄熱性や誘導磁場による加熱性を高めつつ、切断工程における延在してなるエアロゾル形成基材１１の切断に要する力を軽減させることや、ローラカッタの消耗を低減させることができる。

＜組立工程＞
次に、組立工程について説明をする。組立工程は、シール部材１６と、エアロゾル形成基材１１と、支持部材１６と、マウスピース１７を、この順番で一列に配列し、外装部材１３で包むことで、エアロゾル吸引用カートリッジ１が完成する。

この発明によれば、誘導加熱部材１４がエアロゾル形成基材１１の底面視で、底面の直径に対して対称な非直線形状をしていることで、エアロゾル形成基材１１の径方向の中心近傍に誘導加熱部材１４が位置していないので、加熱ブレードが挿通する空間ができ、加熱式、誘導加熱式のいずれの加熱装置でも使用することが可能となる。

また、誘導加熱部材１４が、非直線形状を構成する辺のうち、底面の直径に対して対称な位置にある辺の組のうち、少なくとも１組以上の辺の長さがエアロゾル形成基材１１の円柱形状の円の半径より長いので、エアロゾル形成基材１１の径方向の中心近傍に誘導加熱部材１４が位置していない形態となり、加熱ブレードが挿通する空間ができ、加熱式、誘導加熱式のいずれの加熱装置でも使用することが可能となる。さらに誘導加熱部材１４がエアロゾル形成基材１１の内部の広い範囲に及ぶので、広い範囲を有効に加熱することが可能となる。

この発明によれば、エアロゾル形成１１の内部に通気路１５を設けたことで、エアロゾル形成基材１１の充填物の充填密度の低下を伴わずに、従来よりも通気性を向上させることが可能となる。

また、発生したエアロゾルは、管状の通気路１５の内部を通る間に冷却されるので、別途冷却部材を設ける必要がなく、製造コストを下げることができるとともに、さらに通気性を向上させることが可能となる。

また、通気性が向上したことで、従来よりも充填物を高密度にすることができるので、使用者の使用感を向上させることが可能となる。

また、通気路１５が剛性を有する素材で形成されているので、内装部材１２で充填物を梱包したときに、内装部材１２と通気路１５で充填物を挟み込む形態となるため、必ずしも支持部材１６を設けなくとも充填物がエアロゾル形成基材１１内部でずれたりこぼれたりすることを防止することが可能であり、これによりさらに部品点数を減らすことができ、製造コストを下げることが可能となる。

また、通気路１５と誘導加熱部材１４が直接接触せずに、充填物を介して隣接しているので、通気路１５の焼損を防止することができるとともに、有効にエアロゾルの発生と吸引をすることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本願発明の範囲は以上の実施の形態に限られるものではなく、これと同視しうる他の形態に対しても及ぶ。

例えば、図３のように、１個のエアロゾル形成基材１１の中に、２個の通気路１５が内包されていてもよい。図３では、誘導加熱部材１４を両面から挟むように、通気路１５が配置されている。これにより、誘導加熱部材１４の両面からから発生するエアロゾルを有効に吸引することができる。また、誘導加熱部材１４が平板状でなく、棒状や柱状のような場合には、３個以上の通気路１５により、誘導加熱部材１４を囲むような形態としてもよい。

一方で、図４のように誘導加熱部１４が２個以上含まれているような場合には、通気路１５の全周に貫通孔１５－２を形成することで、発生したエアロゾルを有効に吸引することが可能となる。なお、この場合にも、図３の場合と同様に、通気路１５を複数設けるとさらに有効である。

また、図５のように、誘導加熱部材２４を、通気路１５の側面に追従するような形状に変形させることで、誘導加熱部材２４と通気路１５の間が常に略一定の間隔となるので、誘導加熱部材２４の近傍で発生したエアロゾルを、有効に通気路１５の内部に流入させることが可能となる。一方で、図６のように、通気路２５を角管状にし、誘導加熱部材１４が平坦なままでも、同様の効果を得ることが可能となる。

さらに、充填物がペースト状・固形状のように、形状保持性のある形態である場合には、図７のように、通気路３５は充填物に直接形成することが可能となる。これにより、本実施の形態における通気路１５のように、別段に資材を用意しなくても、同様の効果を得ることが可能となる。なお、この場合には、充填物の形状保持性がよいことから、シール部材や支持部材１６は必ずしも必要ではない。ただし、発生したエアロゾルが、全て通気路３５を通過して吸引されるようにするために、挿通孔１６―２と同様の孔が形成された隔壁部材３６（図示略）を設けることが好ましい。

なお、本実施の形態では充填物がエアロゾル形成基材１１内部でずれたりこぼれたりすることを防止するために、支持部材１６を設けていたが、通気路１５が剛性を有する素材で形成されている場合には、内装部材１２で充填物を梱包したときに、ある程度の力で圧迫することで、内装部材１２と通気路１５で充填物を挟み込む形態となるため、必ずしもシール部材１８や支持部材１６を設ける必要はない。ただしこの場合でも、図７の場合と同様の理由で、挿通孔１６―２と同様の孔が形成された隔壁部材３６を設けることが好ましい。

なお、充填物の原材料である茶葉は、実施の形態に挙げたもの以外に、一般に使用されている全ての茶葉を使用できる。また、これら茶葉については飲用後の茶殻を使用しても良い。茶殻などを使用すれば高価な茶葉などを再利用して有効活用できる。

また、上記に例示した非タバコ植物の抽出物、所謂エキスや加工品も使用することができる。抽出物の形態としては、液体、水あめ状、粉末、顆粒、溶液等が挙げられる。

また、充填物の原料としてのエアロゾルフォーマは、実施の形態に挙げたもの以外に、ソルビトール、トリエチレングリコール、乳酸、ジアセチン（グリセリンジアセタート）、トリアセチン（グリセリントリアセタート）、トリエチレングリコールジアセタート、クエン酸トリエチル、ミリスチン酸イソプロピル、ステアリン酸メチル、ドデカンジオン酸ジメチル、テトラデカンサンジオン酸ジメチルなども使用できる。

また、風味添加剤として、メントールおよび非水溶性架橋ポリマー（好ましくはポリビニルポリピロリドン）を含有させても良い。メントールに非水溶性架橋ポリマーを組み合わせることで、メントールの昇華を効果的に抑制でき、メントールの風味を長期間保つことができる。ここで、メントールとは、天然物から得られたものに限られず、合成物でも良い。また、はっか、ミント、ハッカ油、その他のメントールを含むものを使用しても良い。

また、風味添加剤は、例えば、マウスピース１７の壁部に含浸させることによってマウスピース１７に設けられている。風味添加剤がマウスピース１７に設けられている態様は、このような態様に限られず、例えば、当該風味添加剤が封入されているカプセルをマウスピース１７の壁部に埋設することによって、マウスピース１７に風味添加剤が設けられているようにしても良い。または、マウスピース１７とエアロゾル形成基材１１との間に風味添加剤が封入されたカプセルが配置されるようにしても良い。風味添加剤がカプセルに封入されている場合、使用者は、カプセルを指で押圧することにより、カプセルを破壊することができ、所望のタイミングで風味添加剤の芳香成分を揮発させることが可能となる。

また、風味添加剤は、例えば、マイクロカプセルに封入されている場合、封入されているマイクロカプセルをエアロゾル形成基材１１に設けても良い。勿論、当該マイクロカプセルを支持部材１６に設けても良い。

また、充填物の原料としての結着剤または増粘剤としては、実施の形態に挙げたものの他、キサンタンガム、アラビアゴムおよびローカストビーンガムなどのゴム、例えばカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースおよびエチルセルロースなどのセルロース結合剤、または、アルギン酸などの有機酸、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、カラナギン、寒天およびペクチンなどの有機酸の共役塩基塩などの多糖類、およびこれらの組み合わせが挙げられる。

また、支持部材１６は、実施の形態に挙げたもの以外の樹脂材、あるいは冷却効果が増す木材、金属（アルミ等）のような樹脂材以外の材料で形成されていてもよい。さらに、支持部材１６は、エアロゾル形成基材１１がマウスピース１７側に容易に動くことのない構成（エアロゾル形成基材１１が外装部材１３に固定されている等）であれば、必ずしも必要ではない。

同様に、誘導加熱部材１４は、強磁性体、常磁性体または反磁性体を組み合わせたものでもよい。例えば、強磁性体の材料であるニッケルで形成された平板と強磁性体の材料である鉄で形成された平板とを物理的に密着したもの、または強磁性体の平板と、常磁性体の材料であるアルミニウムで形成された平板とを物理的に密着したもの、強磁性体の外表面を常磁性体で被覆する等が挙げられる。

また、誘導加熱部材１４は、必ずしも金属材料のみから形成される必要はなく、全体として磁性を有していれば、金属と非金属の複合材料などを用いてもよい。

また、充填物は粉状または粒状に成形されたものや、ペースト状に成形されたものでもよい。

さらに、製造方法において、予め充填物を内装部材１２で包摂してエアロゾル形成基材１１を形成したのち、誘導加熱部材１４を挿入してもよい。この場合、切断工程におけるローラカッタの消耗をさらに低減させることができる。

また、支持部材１６とマウスピース１７の間は必ずしも空間ではなく、支持部材１６やマウスピース１７を延伸して接近や接触をさせても良い。

１、２ エアロゾル吸引用カートリッジ
１１ エアロゾル形成基材
１２ 内装部材
１３ 外装部材
１４ 誘導加熱部材
１５、２５、３５ 通気路
１６ 支持部材
１７ マウスピース
１８ シール部材

Claims (7)

1. 誘導加熱装置で使用される、全体として円柱形状であるエアロゾル吸引用カートリッジであって、
   エアロゾルを発生する充填物よりなる、エアロゾル形成基材と、
   前記円柱形状において、前記エアロゾル形成基材の反対側に位置する、前記エアロゾルを吸入するためのマウスピースと、
   前記エアロゾル形成基材と前記マウスピースを包装する外装部材と、
   前記エアロゾル形成基材の充填物の内部に配置された誘導加熱部材と、前記誘導加熱部材と平行に配置された通気路と、を備える、
   ことを特徴とする、エアロゾル吸引用カートリッジ。
2. 前記通気路は、前記エアロゾル形成基材の全体または一部に渡って設置されている、
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジ。
3. 前記通気路は、剛性をもつ管状の物体であって、その表面に１個以上の貫通孔が形成されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジ。
4. 前記通気路は、紙、プラスチックなどの合成樹脂、天然樹脂シリコン、セラミックまたは金属を含む素材よりなる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジ。
5. 前記誘導加熱部材と、前記通気路は、前記充填物を介して隣接している、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジ。
6. 前記通気路は、前記エアロゾル形成基材の内部に複数配置されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジ。
7. 前記誘導加熱部材は、前記エアロゾル形成基材の内部に複数配置されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のエアロゾル吸引用カートリッジ。

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