JP2024510289A - 加熱機構及びエアゾール発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明は加熱機構及びエアゾール発生装置を提供する。該加熱機構は、キャビティと、ヒータと、前記ヒータの一端に接続され、少なくとも一部が前記キャビティ内部に延びる内筒を含む第１端部カバーと、を含み、前記内筒は閉鎖端及び対向する開放端を有し、前記内筒の開放端は、前記閉鎖端と前記開放端との間に実質的に閉鎖した空間が形成されるように、前記エアゾール製品が前記キャビティ内に受け入れられる時に該エアゾール製品に当接するためのものである。本発明は、エアゾール発生製品を加熱機構に挿入した後、端部カバーに閉鎖キャビティを形成することができ、挿入されたエアゾール発生製品を加熱する時、該閉鎖キャビティは加熱によって生成されたエアゾールを貯蔵することができ、それにより、ユーザが喫煙する時の煙濃度を高め、さらにユーザの喫煙体験を高めることができる。一方で、該閉鎖キャビティは凝縮液と残渣を収集することができ、エアゾール発生装置の清掃を容易にする。【選択図】図８

Description

（関連出願の相互参照）
本発明は、２０２０年３月１９日に中国特許庁へ出願した出願番号２０２１２０５８３９５８．３、名称「加熱機構及びエアゾール発生装置」の中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容が参照によって本発明に組み込まれる。

本発明は、喫煙具の技術分野に関し、特に加熱機構及びエアゾール発生装置に関する。

紙巻タバコ、葉巻タバコのような喫煙品は使用中にタバコを燃焼させて煙を発生させるものである。タバコを燃焼させるこれらの製品の代替として、燃焼せずに化合物を放出する製品を製造する努力が試みられていた。そのような製品の一例は加熱式非燃焼型製品であり、それは材料を燃焼ではなく加熱することで化合物を放出させる。

従来の喫煙具は一般的に底部吸気方式を採用するものであり、この方式には、喫煙時のシガレット内部の負圧が小さく、エアゾールの排出に不利であるため、煙量が少なく、ユーザの喫煙体験が悪く、一方で、ヒータの下方に部品を配置すると、凝縮液又は残渣が部品に溜まりやすく、喫煙具の清掃に不利で部品に損傷を与えるという問題が存在する。

本発明は、従来の喫煙具が底部吸気方式を採用する場合に存在する煙量が少なく、清掃に不利であるという問題を解決するための加熱機構及びエアゾール発生装置を提供する。

本発明は、
キャビティと、
前記キャビティの軸方向に延び且つ前記キャビティを囲む管状に構成され、前記キャビティに取り除き可能に受け入れられたエアゾール発生製品を加熱して、喫煙用のエアゾールを発生させるためのヒータと、
前記ヒータの一端に接続され、少なくとも一部が前記キャビティ内部に延びる内筒を含む第１端部カバーと、を含み、
前記内筒は閉鎖端及び対向する開放端を有し、前記内筒の開放端は、前記閉鎖端と前記開放端との間に実質的に閉鎖した空間が形成されるように、前記エアゾール製品が前記キャビティ内に受け入れられる時に該エアゾール製品に当接するためのものである、加熱機構を提供する。

本発明は、ハウジングと、電池セルと、前記加熱機構と、を含み、
前記電池セル及び前記加熱機構は両方とも前記ハウジング内に設けられる、エアゾール発生装置をさらに提供する。

本発明で提供される加熱機構及びエアゾール発生装置は、エアゾール発生製品を加熱機構に挿入した後、端部カバーに閉鎖キャビティを形成することができ、挿入されたエアゾール発生製品を加熱する時、該閉鎖キャビティは加熱によって生成されたエアゾールを貯蔵することができ、それにより、ユーザが喫煙する時の煙濃度を高め、さらにユーザの喫煙体験を高めることができる。一方で、該閉鎖キャビティは凝縮液と残渣を収集することができ、エアゾール発生装置の清掃を容易にする。

１つ又は複数の実施例についてはそれに対応する添付図面中の図によって例示的に説明するが、これらの例示的説明は実施例を限定するものではなく、図面において同じ参照用数字符号を付けた素子／モジュール及びステップは類似的な素子／モジュール及びステップであることを示し、特に断らない限り、添付図面中の図は比例を制限するものではない。
本発明の実施形態で提供されるエアゾール発生装置の模式図である。 本発明の実施形態で提供されるエアゾール発生装置の断面模式図である。 図２の一部拡大模式図である。 本発明の実施形態で提供されるエアゾール発生装置の分解組立図である。 本発明の実施形態で提供されるエアゾール発生装置における加熱機構の分解組立図である。 本発明の実施形態で提供されるヒータの模式図である。 本発明の実施形態で提供される上端部カバーの模式図である。 本発明の実施形態で提供される下端部カバーの模式図である。 本発明の実施形態で提供される下端部カバーの別の角度から見た模式図である。

本発明を容易に理解するために、以下、図面と具体的な実施形態を関連付けて、本発明をより詳しく説明する。説明すべきことは、素子が別の素子に「固定」されていると記述される場合、それは別の素子に直接位置してもよく、又はその間に1つ又は複数の介在素子が存在してもよい点である。1つの素子が別の素子に「接続」されていると記述される場合、それは別の素子に直接接続されてもよく、又はその間に1つ又は複数の介在素子が存在してもよい。本明細書で使用される用語「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」及び同様の記述は、説明を目的とするものに過ぎない。

特に定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語と科学用語は、本発明の当業者が一般的に理解するものと同じ意味である。本明細書では、本発明の明細書において使用される用語は、具体的な実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するためのものではない。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、1つ又は複数の関連する列挙された項目の任意と全ての組合せを含む。

図１～図２、図４に示すように、本発明の実施形態はエアゾール発生装置１００を提供する。該エアゾール発生装置１００は、ハウジングと、前記ハウジング内に収容されるホルダ１０４、電池セル１０５、ワッシャ１０６、断熱シート１０７、加熱機構１０８、固定板１０９、回路板１１０を含む。

前記ハウジングは、本体１０１、上カバー１０２及び底カバー１０３を含む。本体１０１は概ね両端が開口した管状であり、上カバー１０２は本体１０１の上端に係止され、底カバー１０３は本体１０１の下端に係止され、さらにホルダ１０４、電池セル１０５、ワッシャ１０６、断熱シート１０７、加熱機構１０８、固定板１０９、回路板１１０を収容するための収容空間を形成する。

上カバー１０２に貫通孔があり、エアゾール発生製品２００は該貫通孔によって前記ハウジング内の加熱機構１０８のキャビティに取り除き可能に受け入れられ、加熱機構１０８はエアゾール発生製品を加熱して喫煙可能なエアゾールを発生させることができ、ユーザは貫通孔に露出した吸い口部分によって喫煙することができる。エアゾール発生製品２００は従来技術を参照すればよく、ここで説明を省略する。

固定板１０９はホルダ１０４に固定され、固定板１０９とホルダ１０４とは前記ハウジング内の収容空間を前記エアゾール発生装置の縦方向に沿って互いに隔離した第１収容空間と第２収容空間とに分けることができる。加熱機構１０８は第１収容空間内に収容され、電池セル１０５は第２収容空間内に収容される。ホルダ１０４は、前記エアゾール発生装置の縦方向に延びる支持部１０４２と、支持部１０４２上に形成される収容部１０４１とを有する。固定板１０９がホルダ１０４に固定された後、固定板と収容部１０４１とは一端が開口し、他端が閉鎖した第１収容空間を形成して、加熱機構１０８を収容する。電池セル１０５は支持部１０４２の一側に配置され収容部１０４１の下方に位置する。説明すべきことは、他の例において、固定板１０９をホルダ１０４と一体に形成することも可能であり、又は、これと同様に、1つ又は複数の仕切りによって前記ハウジング内の収容空間を前記エアゾール発生装置の縦方向に沿って互いに隔離した第１収容空間と第２収容空間とに分けることも可能である点である。

電池セル１０５はエアゾール発生装置１００を操作するための電力を供給する。例えば、電池セル１０５はヒータ１０８５を加熱するための電力を供給することができる。また、電池セル１０５は、エアゾール発生装置１００で提供される他の素子を操作するために必要な電力を供給することができる。電池セル１０５は、繰り返し充電可能な電池であってもよいし、使い捨て電池であってもよい。電池セル１０５は、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）電池であってもよいが、これに限定されない。例えば、電池セル１０５は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）電池又はチタン酸リチウム電池であってもよい。

回路板１１０は支持部１０４２に固定される。回路板１１０はエアゾール発生装置１００の全体的な動作を制御することができる。回路板１１０は電池セル１０５及びヒータ１０８５の動作を制御するだけでなく、エアゾール発生装置１００における他の素子の動作をも制御する。例えば、回路板１１０は、温度センサによって感知されたヒータ１０８５の温度情報を取得し、該情報に基づいて電池セル１０５がヒータ１０８５に供給する電力を制御する。

図３、図５に示すように、加熱機構１０８は、クランプ１０８１、上端部カバー１０８２、第１シール１０８３、断熱材１０８４、ヒータ１０８５、第１断熱材１０８６、電極接続材１０８７、第２シール１０８８、下端部カバー１０８９、断熱パッド１０９０、第２断熱材１０９１及びスリーブ１０９２を含む。

ヒータ１０８５は、赤外線を生成してキャビティに受け入れられたエアゾール発生製品２００を放射加熱するためのものである。図６に示すように、ヒータ１０８５は、
キャビティの軸方向に延び且つキャビティを囲む管状に構成される主体１０８５１を含む。

具体的には、主体１０８５１は、第１端と、第２端と、第１端と第２端との間を延びる表面とを含む。主体１０８５１は、円柱状、角柱状、又は他の柱状であってもよい。主体１０８５１は、好ましくは円柱状であり、主体１０８５１の中央部を貫通する円柱状孔は、キャビティの少なくとも一部を形成し、孔の内径はエアゾール形成製品２００の外径よりもやや大きい。主体１０８５１は、石英ガラス、セラミックス又はマイカ等の高温に強く透明な材料から作られてもよいし、他の赤外線透過率の高い材料から作られてもよい。

赤外電熱コーティング１０８５２は主体１０８５１の表面に形成されている。赤外電熱コーティング１０８５２は、主体１０８５１の外面に形成されてもよいし、主体１０８５１の内面に形成されてもよい。赤外電熱コーティング１０８５２は電力を受けて発熱し、さらに一定の波長の赤外線、例えば、８μｍ～１５μｍの遠赤外線を発生させる。赤外線の波長がエアゾール形成基材の吸収波長と一致する場合、赤外線のエネルギーはエアゾール形成基材に吸収されやすくなる。

導電素子は、主体１０８５１に間隔を置いて設けられた第１電極１０８５３及び第２電極１０８５４を含み、前記電力を赤外電熱コーティング１０８５２に供給するために用いられる。本例において、第１電極１０８５３及び第２電極１０８５４は両方とも導電性コーティングであり、導電性コーティングは、金属コーティング又は導電性テープ等であってもよく、金属コーティングは、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、ニオブ又は上記金属の合金材料を含んでもよい。本例において、第１電極１０８５３及び第２電極１０８５４は主体１０８５１の中心軸に沿って対称に設けられる。第１電極１０８５３は結合電極１０８５３ｂ及びストリップ電極１０８５３ａを含み、第２電極１０８５４は結合電極１０８５４ｂ及びストリップ電極１０８５４ａを含み、結合電極１０８５３ｂ、結合電極１０８５４ｂは両方とも赤外電熱コーティング１０８５２に接触せず、ストリップ電極１０８５３ａ、ストリップ電極１０８５４ａは少なくとも部分的に赤外電熱コーティング１０８５２に接触して電気的接続を形成する。結合電極１０８５３ｂ、結合電極１０８５４ｂは電極接続材１０８７を介して電池セル１０５に結合される。

説明すべきことは、赤外電熱コーティング１０８５２、第１電極１０８５３及び第２電極１０８５４で構成される赤外線エミッタが、図６の例に限らない点である。他の例において、赤外線エミッタは、熱的に励起された赤外線放射層によって形成されてもよく、又は主体１０８５１に巻回可能な薄膜構造によって形成されてもよい。さらに説明すべきことは、他の例において、ヒータ１０８５は、赤外加熱方式に限定されるものではなく、抵抗加熱、電磁加熱等によるものであってもよい点である。

上端部カバー１０８２は主体１０８５１の第１端に嵌着され、下端部カバー１０８９は主体１０８５１の第２端に嵌着され、断熱材１０８４はキャビティの径方向に沿って主体１０８５１に嵌着される。上端部カバー１０８２、下端部カバー１０８９は、絶縁した高温に強い断熱材質を選択する。断熱材１０８４は、キャビティの径方向に沿って設けられる二重管を有し、二重管の間は気体が密閉充填されてもよく、又は真空引きしてもよい。

図７に示すように、上端部カバー１０８２は、中空管１０８２１と、中空管１０８２１の一端からキャビティの径方向に延びる凸出部１０８２２と、凸出部１０８２２から軸方向に延びる保持部１０８２３とを含む。上端部カバー１０８２が主体１０８５１の第１端に嵌着される場合、保持部１０８２３は主体１０８５１の外面に当接して主体１０８５１の第１端部を保持する。断熱材１０８４の端部は凸出部１０８２２に当接可能である。図から分かるように、保持部１０８２３の径方向に沿った対向する２つの表面の両方にも径方向に延びるバンプがあり、このようにして、上端部カバー１０８２が主体１０８５１の第１端に嵌着される場合、１つの表面上のバンプが主体１０８５１の外面に当接し、断熱材１０８４の端部が凸出部１０８２２に当接する場合、もう１つの表面上のバンプが断熱材１０８４の内面に当接する。

図８に示すように、下端部カバー１０８９は内筒１０８９１及び外筒１０８９２を含み、主体１０８５１は内筒１０８９１の外壁と外筒１０８９２の内壁との間に嵌着される。

内筒１０８９１は閉鎖端及び対向する開放端を有し、エアゾール発生製品２００がキャビティに受け入れられる場合、エアゾール発生製品２００は内筒１０８９１の開放端に当接して、前記閉鎖端と前記開放端との間に閉鎖キャビティＡが形成される。該閉鎖キャビティＡは加熱によるエアゾールを貯蔵することができ、それにより、ユーザが喫煙する時の煙濃度を高め、さらにユーザの喫煙体験を高めることができる。一方で、該閉鎖キャビティＡは凝縮液と残渣を収集することができ、エアゾール発生装置の清掃を容易にする。ユーザが喫煙する際に、気流が上カバー１０２の貫通孔から流入し、エアゾール発生製品２００と主体１０８５１の内面との間の隙間に沿ってエアゾール発生製品２００の底端まで流れ、気流流動経路が形成される。内筒１０８９１に閉鎖端が存在するため、下端部カバー１０８９が主体１０８５１の第２端に嵌着される場合、主体１０８５１の第２端は閉鎖され、加熱機構１０８は第１収容空間内に収容され、このようにして、内筒１０８９１の閉鎖端、ホルダ１０４の収容部１０４１により、キャビティ中の熱空気と電池セル１０５との間の熱伝導距離が増大し、電池セル１０５の温度が高すぎることによる発火爆発等の危害が回避される。

図３を参照しながら理解すると、前記キャビティの軸方向に沿って、主体１０８５１の第２端の位置は前記閉鎖端と前記開放端との間に介在し、即ち閉鎖キャビティＡの一部は加熱領域の外に位置してもよい。

図３、図９を参照しながら理解すると、外筒１０８９２は近端（図８に示す図形の視角）及び遠端を有する。前記キャビティの軸方向に沿って、外筒１０８９２の近端と内筒１０８９１の閉鎖端との間に凹みキャビティＢが形成される。断熱パッド１０９０の一部は凹みキャビティＢに収容される。断熱パッド１０９０は一般的な断熱材料、例えばエアロゲルを用いてもよく、断熱パッド１０９０と凹みキャビティＢは形状が一致する。断熱パッド１０９０によって、電池セル１０５の温度が高すぎることをさらに回避することができる。さらに、凹みキャビティＢ内には、断熱パッド１０９０に向かって延びる間隔を置いて設けられた複数のバンプ１０８９７がある。前記断熱パッド１０９０は前記バンプ１０８９７に当接する。複数のバンプ１０８９７により、断熱パッド１０９０と前記閉鎖端との間に空洞を形成することができ、さらに空洞内の空気の低熱伝導率により断熱を促進することができる。さらに図２に示すように、電池セル１０５と収容部１０４１との間に断熱シート１０７を設けることもでき、電池セル１０５の温度が高すぎることをさらに回避することができる。断熱シート１０７の材質は、断熱パッド１０９０を参照すればよい。電池セル１０５と底カバー１０３との間にワッシャ１０６を設けて、電池セル１０５をワッシャ１０６に保持する。

さらに、外筒１０８９２の外壁に、断熱材１０８４に向かって延びる周方向に分布する複数の当接部１０８９４があり、外筒１０８９２の端部に、キャビティの径方向に延びる凸出部１０８９６があり、当接部１０８９４及び凸出部１０８９６を設けることで、断熱材１０８４との嵌合を容易にして、断熱材１０８４の端部は凸出部１０８９６に当接することができる。外筒１０８９２の内壁に、間隔を置いて分布する複数の保持部１０８９３がさらにあり、保持部１０８９３は外筒１０８９２の内壁から内筒１０８９１の方向に向かって延び、主体１０８５１が下端部カバー１０８９に嵌着される場合、保持部１０８９３は主体１０８５１の外面に当接して主体１０８５１の第２端部を保持する。下端部カバー１０８９には、主体１０８５１の回転を阻止するための周方向ストッパ部も設けられており、周方向ストッパ部は、下端部カバー１０８９に主体１０８５１側に向かって突設された位置決め突起１０８９５を含み、主体１０８５１の管壁に、位置決め突起１０８９５に対応して係合する位置決め凹口が開設されている。主体１０８５１が下端部カバー１０８９に嵌着される場合、位置決め突起１０８９５は、下端部カバー１０８９に対する主体１０８５１の周方向の回転を阻止するように位置決め凹口に対応して係合している。下端部カバー１０８９には、電極接続材１０８７を引き出すためのビアホールも設けられている。

さらに、上端部カバー１０８２と主体１０８５１の第１端部との間に第１シール１０８３を設けてもよく、下端部カバー１０８９と主体１０８５１の第２端部との間に第２シール１０８８を設けてもよく、主体１０８５１内部で発生したエアゾールが主体１０８５１の外面と断熱材１０８４との間の空間に入り込み、主体１０８５１の外面の赤外電熱コーティング１０８５２及び導電性コーティングを腐食させることを防止し、ヒータ１０８５の動作の信頼性を高めることができる。クランプ１０８１は上端部カバー１０８２上に設けられて、エアゾール発生製品２００のクランプ又は位置決めを容易にする。

主体１０８５１、上端部カバー１０８２、下端部カバー１０８９、断熱材１０８４が一体に組み立てられた後、断熱材１０８４の両端が凸出部１０８２２、凸出部１０８９６にそれぞれ当接しているため、主体１０８５１の外面、上端部カバー１０８２、下端部カバー１０８９、断熱材１０８４の間には略密封した閉鎖室が形成でき、閉鎖室内に第１断熱材１０８６を設けて、エアゾール発生装置１００外へのヒータ１０８５の熱伝達を低減することができる。

本例において、第１断熱材１０８６は主体１０８５１の外面を包むエアロゲル層を含み、エアロゲル層はヒータの放射伝熱を減少させることができ、また、閉鎖室は閉鎖室内外の空気の流れを減少させ、エアロゲルの粉落ちを防止することができる。キャビティ軸方向に沿った密閉空間の延び長さは、キャビティ軸方向に沿ったエアロゲル層の延び長さよりも大きく、これにより、密閉空間はエアロゲル層を覆うことができ、断熱に有利である。さらに、エアロゲル層と前記断熱管との間のキャビティ軸方向に延びる隙間は、エアロゲルの膨張を確保し、断熱効果が高く、また、該隙間内の空気はエアゾール発生装置100外への熱伝達をさらに遮断することができる。

キャビティの径方向に沿って、第２断熱材１０９１及びスリーブ１０９２がさらに嵌着されており、第２断熱材１０９１は第１断熱材１０８６の説明を参照すればよく、スリーブ１０９２を嵌着した後、加熱機構１０８を第１収容空間内に収容する。

説明すべきことは、本発明の明細書及び図面において本発明の好ましい実施例を示したが、本発明は、多くの異なる形態で実現でき、本明細書に記載の実施例に限定するわけでなく、これらの実施例は、本発明の内容に対する追加の制限ではなく、本発明の開示内容をより細かく深く完全に理解するために提供されるものである点である。また、上記各技術的特徴を互いに組み合わせ続け、以上に挙げられていない様々な実施例を形成することは、全て本発明の明細書に記載の範囲内であるとみなす。さらに、当業者であれば、上記説明に基づいて改良又は変更が可能であり、これらの改良及び変更はいずれも本発明に添付の特許請求の保護範囲に属するものとする。

Claims (11)

1. キャビティと、
   前記キャビティの軸方向に延び且つ前記キャビティを囲む管状に構成され、前記キャビティに取り除き可能に受け入れられたエアゾール発生製品を加熱して、喫煙用のエアゾールを発生させるためのヒータと、
   前記ヒータの一端に接続され、少なくとも一部が前記キャビティ内部に延びる内筒を含む第１端部カバーと、を含み、
   前記内筒は閉鎖端及び対向する開放端を有し、前記内筒の開放端は、前記閉鎖端と前記開放端との間に実質的に閉鎖した空間が形成されるように、前記エアゾール製品が前記キャビティ内に受け入れられる時に該エアゾール製品に当接するためのものであることを特徴とする、加熱機構。
2. 前記第１端部カバーは、外筒及び前記外筒内壁から前記内筒外壁まで延びる接続部をさらに含み、前記ヒータの一端は前記外筒内壁と前記内筒外壁との間に位置決めされ且つ前記接続部に当接することを特徴とする、請求項１に記載の加熱機構。
3. 前記キャビティの軸方向に沿って、前記ヒータの一端の位置は前記閉鎖端と前記開放端との間に介在することを特徴とする、請求項１に記載の加熱機構。
4. 前記外筒は近端及び遠端を有し、前記キャビティの軸方向に沿って、前記外筒の近端と前記内筒の閉鎖端との間に凹みキャビティが形成され、
   前記加熱機構は断熱パッドをさらに含み、前記断熱パッドの少なくとも一部は前記凹みキャビティに収容されることを特徴とする、請求項１に記載の加熱機構。
5. 前記凹みキャビティ内に、前記断熱パッドに向かって延びる間隔を空けて設けられた複数のバンプがあり、前記断熱パッドは前記バンプに当接することを特徴とする、請求項４に記載の加熱機構。
6. 前記ヒータの他端に保持される第２端部カバーをさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱機構。
7. 径方向に沿って前記ヒータ外にある断熱材をさらに含み、前記断熱材の一端は前記第１端部カバーに当接し、前記断熱材の他端は前記第２端部カバーに当接することを特徴とする、請求項６に記載の加熱機構。
8. 前記ヒータは、
   表面を有する主体と、
   前記表面に設けられ、赤外線を発生させて前記キャビティに受け入れられたエアゾール形成基材を放射加熱するための赤外線エミッタと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加熱機構。
9. ハウジングと、電池セルと、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の加熱機構と、を含み、
   前記電池セル及び前記加熱機構は両方とも前記ハウジング内に設けられることを特徴とする、エアゾール発生装置。
10. 前記ハウジング内に設けられた仕切りをさらに含み、
    前記仕切りは前記ハウジング内の空間を前記エアゾール発生装置の縦方向に沿って互いに隔離された第１収容空間と第２収容空間とに分けるためのものであり、
    前記加熱機構は前記第１収容空間内に設けられ、前記電池セルは前記第２収容空間内に設けられることを特徴とする、請求項９に記載のエアゾール発生装置。
11. 前記仕切りと前記電池セルとの間に設けられた断熱シートをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のエアゾール発生装置。