JP3974898B2 - 喫煙物品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、喫煙物品に係り、より具体的には、燃焼を伴わずに加熱により香味を発生する香味発生体を備える喫煙物品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たばこの葉を燃焼させずに、たばこの香味や煙を楽しむための喫煙物品は既に公知であり、種々のタイプのものが提案されている。例えば、特許文献１〜５等には、先端に取り付けた発熱部材が生成する熱を利用して香味を発生するタイプの喫煙物品の典型的な例が開示されている。これらの喫煙物品は、発熱部材と吸い口との間に、例えば粒状やシート状の香味発生体が充填され、発熱部材の熱で香味発生体が加熱されると香味成分を気化・放出する。
【０００３】
香味発生体としては、不燃性の多孔性物質やたばこ原料等種々の成形物が提案されている。しかしながら、多孔性物質では、その内部に吸着した香味物質を気化または脱着させるために過剰なエネルギーが必要性となるので、気化効率の低下や香味物質の熱変性の虞がある。また、たばこ材のような可燃性の物質を基材とする場合には、実質的に燃焼あるいは熱分解が起こるため熱挙動が非常に不安定となり、送出香味量に好ましくない影響を与える虞がある。
【０００４】
また、このタイプの喫煙物品には香味の発生量が発熱部材の発熱状況に左右されやすいという根本的な問題もある。発熱部材には炭素を主原料として成形された燃料素子が最も普通に用いられるが、通常は、点火してから喫煙の前半までの間に発熱量の最大値を迎え、それ以降は発熱量が次第に減少して消火に至るという不均一な挙動を示す。そのため、この熱を受けて生成する香味の量も同様の挙動を示し、最大量と特に喫煙後半の量とではかなりの差を生じる。したがって、使用者は喫煙中、煙量や味の不均一な変化のためにストレスを感じ、満足感が減少することが指摘されている。
【０００５】
一方、特許文献６には、一定品質の香味送出を可能にするため、燃料部材と、予め設定されたパフ回数分の香味発生体を板状に成形して貼り合せた喫煙物品の例が開示されている。しかしながら、燃料部材と香味発生体あるいは絶縁介在物が貼り合されているために、燃料部材の温度が低下して燃焼が持続しにくく立ち消えする虞が大きく、香味発生体が常に加熱されるために不必要な加熱によって品質劣化を起こしやすい虞がある。また、燃料部材の燃焼速度と喫煙のタイミングを合わせる必要があるため、使用者が好みに応じた喫煙間隔を取ることができずにストレスが増大される虞があるばかりか、構造が複雑で製造は極めて困難と思われる。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−３５４６８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平６−４６８１８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特許第１６８１６７０号
【０００９】
【特許文献４】
特許第３０１２２５３号
【００１０】
【特許文献５】
特開平２−８４１６４号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開平５−２７７１９１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、使用者の喫煙の間、一パフ毎に安定な量の香味を送出し、煙量や味の不均一な変化によるストレスを感じることなく喫煙を楽しむことができる喫煙物品を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、先端部に発熱体が設けられ、後端部に吸い口部を備える筒状体と、該筒状体内において該発熱体に近接して設けられた香味発生体を具備し、該香味発生体が、乾燥質量基準で、ＢＥＴ比表面積が３ｍ ² ／ｇ以下の実質的に非多孔質の無機充填材を６５〜９３質量％の割合で、結合剤を１〜３質量％の割合で、および香味物質を６〜３２質量％の割合でそれぞれ含む複数の粒状物を含む喫煙物品が提供される。
【００１４】
粒状物は、最密状態に充填され、筒状体の軸方向における粒状物の充填長と筒状体の内径との比が２〜４の範囲であり、筒状体の内径と粒状物の代表径との比が４〜１５であることが好ましい。粒状物は、ペレット、タブレットまたは球の形態にあり得る。
【００１５】
また、本発明において、結合剤は、メチルヒドロキシエチルセルロースを含むことが好ましい。
【００１６】
本発明の好ましい態様において、発熱体は、常温において１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を示す。発熱体は、実質的に非多孔質の無機充填材を１５〜６５質量％の割合で含む炭素質材料からなることが好ましく、発熱体に含まれる無機充填材は、３ｍ² ／ｇ以下のＢＥＴ比表面積を有する炭酸カルシウムからなることが好ましい。
【００１７】
本発明の喫煙物品において、吸い口部は、ろ過率が２０％以下のフィルターまたは中空のフィルターにより構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の喫煙物品は、香味発生体を燃焼させないいわゆる非燃焼タイプの喫煙物品であって、着火される発熱体からの熱により加熱されて香味成分を放出する香味発生体を備える。香味発生体は、特定の組成を有し、筒状体中に設けられる。筒状体の先端部には発熱体が備えられ、筒状体の後端部は吸い口部を構成している。
【００１９】
図１は、本発明の喫煙物品の構成の一例を示す概略断面図である。図１に示す喫煙物品１０は、喫煙物品本体を構成する筒状体１１を有する。筒状体１１の先端部には、発熱体１３が設けられており、筒状体１１の後端部は吸い口部１７を構成している。本発明の香味発生体１５は、発熱体１３に近接して筒状体１１内に設けられている。
【００２０】
筒状体１１は、通常、円筒形状であり、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱的に安定な材料で形成することが好ましく、またその熱容量を小さくするために厚さを薄く、例えば０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍの厚さとすることが好ましい。筒状体１１は、通常のシガレットと同様、約７ｍｍ〜８ｍｍの内径、約８０ｍｍ〜１２０ｍｍの長さを有することができる。筒状体１１は、通常、その外側全体が断熱材１２により巻装されて、手で支障なく持つことができるようにされている。
【００２１】
本発明の喫煙物品に使用される香味発生体１５は、乾燥質量基準で、実質的に非多孔質の無機充填材を６５〜９３質量％の割合で、結合剤を１〜３質量％の割合で、および香味物質を６〜３２質量％の割合でそれぞれ含む複数の粒状物１５１からなる。
【００２２】
香味物質は、着火された発熱体からの熱によって加熱されることによりによりエアロゾルを生成する物質（アルコール類、糖類、水）や、香味のみを生成する物質（メンソール、カフェイン、天然抽出物）、たばこ、たばこ抽出物、これらの混合物等を含む。アルコール類としては、例えばグリセリンやプロピレングリコール、これらの混合物を使用できる。
【００２３】
香味発生体１５の成分の１つである実質的に非多孔質の無機充填材は、ＢＥＴ比表面積が３ｍ² ／ｇ以下である。
活性炭、アルミナビーズやシリカ等のセラミックス類、モレキュラーシーブス等の微細な空孔を無数に持ついわゆる多孔質物質は、その内部に他の物質を吸着あるいは吸収によって取り込む性質がある。本発明の喫煙物品のような喫煙物品において、香味を加熱によって効率よく放出させようとする場合、香味物質が基材の孔内に取り込まれていると香味物質の蒸発に必要な熱エネルギーに加えて、孔内から脱着させるための熱エネルギーがさらに必要となり、気化効率が低下するばかりか、孔内で加熱され続けるために熱変性を起こしやすいという問題が生じる。本発明においては、香味物質は、実質的に非多孔質の無機充填材からなる基材粒子間隙に保持されているに過ぎないので、多孔質物質についての上記問題を伴うことなく加熱によって香味発生体１５から容易に放出される。
【００２４】
実質的に非多孔質の孔質無機充填材としては、ＢＥＴ比表面積が３ｍ² ／ｇ以下の炭酸カルシウム粒子を使用することが特に好ましい。たばこ原料あるいは代替植物原料およびその抽出物等により粒状成形物を成形することも十分可能であるが、加熱によって少なからず燃焼あるいは熱分解を招くため、不安定な熱挙動により送出香味量が不均一になりやすく、多孔質であるため香味の熱変性の問題を同様に引き起こす可能性がある。
【００２５】
本発明の香味発生体に含まれる結合剤としては、セルロースまたは種々のセルロース誘導体、アルギン酸類、グアーガムやキサンタンガム、ローカストビーンガム等が使用できる。特に、メチルヒドロキシエチルセルロースを用いると、香味物質の保持性が向上し、良好な香喫味を与えることができる。結合剤は、多量に加えるほど成形物の物理的強度が増し、取り扱いを容易にする。しかし、ほとんどの結合剤は高温で加熱されると香味に好ましくない影響を与えることが多いため、取り扱いに支障がない限り、１〜３質量％の範囲内で少量であることが好ましい。
【００２６】
本発明の香味発生体を構成する粒状（成形）物は、上記実質的に非多孔質の無機充填材と、結合剤と、香味物質とを上記割合で混合した後、結合剤の結合力発生のために必要な適量の水を加えて、押出し成形機や造粒機、打錠機等により所望のサイズおよび形状に成形することができる。粒状物は、このようにして、ペレット、タブレットまたは球等の形態に成形することができる。
【００２７】
図１に示すように、発熱体１３と香味発生体１５の間には、香味発生体１５が発熱体１３と直接接触しないように、金属メッシュ等の通気性の耐熱性部材１６ａが設けられている。
【００２８】
本発明の喫煙物品において筒状体１１の先端部に設けられる発熱体１３は、炭素等の炭素質材料により形成することができる。炭素質材料は、押出し成形機、打錠機等によって所望の形状に成形することができる。炭素質成形体の形状としては円柱状とするのが好ましい。かかる発熱体は、吸い口からの吸引により外部から発熱体１３を介して空気を筒状体１１内部に導入し、発熱体１３により加熱された導入空気を香味発生体１５の粒状物１５１間の空気流通路に通じ、それにより発生した香味成分を味わうために、空気の流通路を備える。そのような空気流通路は、筒状体１１の長手軸に沿って炭素質円柱成形体の外周面内に設けられた少なくとも１つの溝、または筒状体１１の長手軸に沿って炭素質円柱成形体を貫通する少なくとも１つの貫通孔により構成することができる。図１においては、そのような流通路として、発熱体１３をその軸方向に貫通する中央の貫通孔１３１、およびこの貫通孔１３１の周りに配設された複数の貫通孔（図１では、貫通孔１３２、１３３が示されている）が設けられている。
【００２９】
発熱体１３における空気流通路の形状（溝の深さ、貫通孔の径）や数は、炭素質材料の種類や組成とともに、発熱体の着火時間、燃焼速度、燃焼温度、燃焼生成物の生成量等の燃焼特性に影響を与える。特に、着火時間特性は、使用者が通常のシガレットへの着火（約１秒以内）と違和感なく使用できる着火時間特性が要求される。本発明によれば、約１．５秒以内の炭素質成形体の着火時間は、常温（約２２℃）で熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下となるように炭素質材料の組成を選択することによって達成し得ることがわかった。さらに、本発明によれば、実質的に非多孔質の無機充填材を１５〜６５質量％割合で含有する炭素材料組成物（残部炭素）により発熱体を形成することにより、炭素量の実質的な削減がもたらされ、燃焼生成物量、特に一酸化炭素の低減をより向上させることができ、同時に燃焼量すなわちパフ回数を低減でき、燃焼生成物の総量を減少させることもできることがわかった。実質的に非多孔質の無機充填材としては、ＢＥＴ比表面積が３ｍ² ／ｇ以下の炭酸カルシウムが特に適している。発熱体１３の燃焼によって発生した熱は、発熱体に隣接して配置されている香味発生体１５を加熱し、香味を気化・放出させる。
【００３０】
発熱体１３は、通常、その外周を耐熱性の囲包部材１４で囲まれて、筒状体１１内に挿入・固定されている。
【００３１】
筒状体１１内において、香味発生体１５の下流側には、香味補給体１８を配置することができる。香味補給体１８は、香味発生体１５から生成した香味成分に加えて、さらに香味の特徴付けを必要とする場合や、高温に曝されない方が好ましい各種の香料などを担持させておくことができ、目的に応じてたばこ、再生たばこによって構成することができるし、あるいは香料を担持した紙、不職布等の担体により構成することもできる。さらには、香味補給体１８は、香料を含む成形物の形態で提供することもできる。
【００３２】
吸い口部１７には、通常、当該技術分野で一般的に使用されるたばこ用のフィルター１７１を設けることができる。香味の生成量に対して最終的に使用者が喫煙可能な香味の量を効率よく送出するためには、ろ過率２０％以下の低ろ過性のフィルターを用いるか、または中空のフィルターを用いることができる。さらに、吸い口部１７には、吸い込み量や吸い込み圧を調整するために必要に応じて所望の位置（通常、吸い口部１７の周方向）に、それぞれ断熱材１２および筒状体１１を貫通して、複数のベンチレーション孔ＶＨを形成することができる。
【００３３】
本発明において、香味発生体１５と香味補給体１８とは、直接接するように配置することがきるが、図１に示すように、それらの間に空隙部１９を設けることが好ましい。この空隙部１９により、香味発生体１５から生成したエアロゾルあるいは香味の冷却を促進し、香味補給体１８および吸い口部１７での凝縮による損失を低減できる場合がある。空隙部１９の容積は、これら目的に応じて適宜設定することができる。このように空隙部１９を設ける場合には、図１に示すように、香味発生体１５の下流端に、通気性部材１６ａと同様の通気性部材１６ｂを設けて粒状物１５１が移動しないようにすることができる。
【００３４】
本発明において、充填筒１１内の粒状物１５１は、最密充填されることが好ましい。粒状物１５１は緩く充填されると使用中に偏った充填状態となり、粒状物１５１間に形成される流体流路も偏って香味送出量の均一性が損なわれるので、初期の充填状態を保てるように最密充填とすることが好ましい。ここで、最密充填とは、粒状物を振動またはタッピング等によって密に充填した状態をいう。
【００３５】
ここで、最密充填された粒状物１５１の充填長（Ｌ）と筒状体１１の内径（Ｄ）は、それらの比（Ｌ／Ｄ）が２〜４となるように設定することが好ましいことがわかった。この比が２よりも小さい場合には、香味発生体１５からの香味成分の発生挙動が発熱体１３の発熱パターンの影響を受けやすい傾向となり、他方この比が４よりも大きい場合には、香味発生体１５内での凝縮沈着により送出香味の量が減少しやすい傾向となり、香味送出の均一性が低下する傾向となる。従って、筒状体１１の内径（Ｄ）が通常のシガレットと同様、約７〜８ｍｍである場合、充填長（Ｌ）は、約１４〜３２ｍｍの範囲に設定することが好ましい。また、粒状物１５１の大きさは、その代表径（ｄ）と筒状体１１の内径（Ｄ）の比（Ｄ／ｄ）が３．５〜１６、特に４〜１５になるように設定することが好ましいこともわかった。この比が４よりも小さい場合には、粒状物１５１一個の熱容量が増大するため吸い始めの送出香味量が減少する傾向となり、また、この比が１５より大きい場合には、吸引抵抗が増大するため吸いにくい傾向となる。従って、筒状体１１の内径（Ｄ）が通常のシガレットと同様、約７〜８ｍｍである場合、粒状物１５１の代表径は、約２．０〜０．５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。ここで、粒状物の代表径とは、軸方向または半径方向で最も長い径をいう。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。
【００３７】
実験例１
図２Ａおよび図２Ｂは、非多孔質無機充填材としてＢＥＴ比表面積１ｍ² ／ｇの炭酸カルシウムを使用し、香味物質と混合した場合（図２Ａ）、多孔性無機充填材として比表面積１２０ｍ² ／ｇのアルミナを使用し、同じ香味物質と同じ割合で混合した場合（図２Ｂ）のＤＳＣ分析結果である。図２Ａに示すように、非多孔質無機充填材を用いた場合には、香味物質の気化による吸熱ピークが１回のみ現れるのに対し、図２Ｂに示すように多孔質無機充填材を用いた場合には、１つの吸熱ピーク（吸熱ピーク（１））に加えて、さらに高温域で２回目の吸熱ピーク（吸熱ピーク（２））が現れている。これは、多孔性物質に吸着された香味物質が気化するためにはより多くのエネルギーを必要とすることを示しており、非多孔質物質を使用することが有意に有利であることがわかる。
【００３８】
実施例１
以下の仕様で図１に示す構造の喫煙物品を作製した。
【００３９】
＜筒状体＞
材質：アルミ箔ラミネート紙
長さ：８５ｍｍ
内径（Ｄ）７．５ｍｍ。
【００４０】
＜香味発生体＞
組成：ＢＥＴ比表面積１ｍ² ／ｇの炭酸カルシウム８０質量％
メチルヒドロキシエチルセルロース１質量％
グリセリン（香味物質）１９質量％
形状：球状
代表径（ｄ）：１．５ｍｍ
最密充填長（Ｌ）：１５ｍｍ
Ｌ／Ｄ＝２
Ｄ／ｄ＝５。
【００４１】
＜香味補給体＞
組成：黄色種タバコ刻み
長さ：２０ｍｍ
＜吸い口部＞
フィルター
長さ：２０ｍｍ。
【００４２】
＜発熱体＞
組成：炭素８５質量％
ＢＥＴ比表面積１ｍ² ／ｇの炭酸カルシウム１５質量％。
【００４３】
＜空隙部＞
長さ：１５ｍｍ。
【００４４】
この喫煙物品について、自動喫煙機により、１パフの容量が５０ｍＬ／２秒の喫煙を３０秒間隔で行い、パフ毎に捕集した香味物質の量を測定した結果を図３に示す。また、本実施例の喫煙物品の香味成分放出に関する均一性指数（後述）は０．７９であった。香味物質の合計捕集量は約１１ｍｇであった。
【００４５】
実施例２
香味発生体を構成する粒状物の最密充填長を３０ｍｍとし（Ｌ／Ｄ＝４；空隙部なし）、粒状物の代表径が１．０ｍｍ（Ｄ／ｄ＝７．５）である以外は、実施例１と同様の喫煙物品を作製した。この喫煙物品について、自動喫煙機により、１パフの容量が５０ｍＬ／２秒の喫煙を３０秒間隔で行い、パフ毎に捕集した香味物質の量を測定した結果を図４に示す。本実施例の喫煙物品の均一性指数は０．８１と高い値であったが、Ｌ／Ｄを大きくとったためトータルの香味物質捕集量は前例よりも低下して約７ｍｇであった。
【００４６】
以上の実施例における均一性指数は、２から１１パフの測定値を使用して、以下のように計算した。
【００４７】
均一性指数＝１−（変動係数）
変動係数＝（標準偏差）／（平均値）
この均一性指数は、１に近い程良好であることを示すものである。
【００４８】
図５は、実施例１の喫煙物品において炭素成形物発熱体から香味発生体へ流入する熱量をパフ毎にプロットした結果を示している。均一性指数の評価範囲を２から１１パフとした根拠として、香味発生体への流入熱量がその最大値（ほぼ５パフ目）の５０％以上であることを条件とした。
【００４９】
実施例３
発熱体中の炭酸カルシウムの含有量を４０質量％とした以外は実施例１と同様の喫煙物品を作製し、同様に喫煙操作を行った。その結果、一酸化炭素生成量は実施例１の場合の５５％まで減少した。
【００５０】
比較例１
香味発生体が熱に弱く燃えやすい性質あるいは形態である場合は、燃焼によって充填状態が変化したり、燃焼熱で急激に香味生成量が増大したりするために、発熱体自身の発熱挙動よりもさらに不均一な挙動となる。特許文献２に記載されているようなパルプおよびたばこ系材料よりなるシート刻状媒体に香味物質（例えばグリセリン）を４０質量％含ませた香味発生体を約３０ｍｍの長さに充填し、実施例２と同様の喫煙物品を作製し、パフ毎に捕集した香味物質の量を測定した結果を図６に示す。香味物質の合計捕集量は約１３ｍｇで実施例１と大差なかったが、均一性指数は０．３１と非常に低いものであった。さらに、喫煙後の喫煙物品を解包したところ、燃焼によるシート刻の灰化および焼失が認められた。
【００５１】
実施例４
実施例１および実施例２の喫煙物品と、比較例１の喫煙物品とを、専門的に訓練された喫味パネラーにより実際に比較喫煙した。その結果、本発明による実施例１および実施例２の喫煙物品はパフ毎の香味煙量感が安定しており、特に喫煙後半の香味量が落ち込まないため、喫煙が進行しても煙量感の持続性が高いという評価を得た。また、比較例１の喫煙物品では、喫煙後半に香味発生体の燃焼による特異的な喫味の変化が認められた。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構造で、使用者の喫煙の間、一パフ毎に安定な量の香味を送出し、煙量や味の不均一な変化によるストレスを感じることなく喫煙を楽しむことができる喫煙物品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施の形態に係る喫煙物品を示す概略断面図。
【図２Ａ】 無機充填材として、実質的に非多孔質の無機充填材と、多孔質無機充填材を用いた場合において、香味物質と混合した時のＤＳＣ分析結果を示すグラフ。
【図２Ｂ】 無機充填材として、実質的に非多孔質の無機充填材と、多孔質無機充填材を用いた場合において、香味物質と混合した時のＤＳＣ分析結果を示すグラフ。
【図３】 実施例１の喫煙物品についてパフ毎に捕集した香味物質の量を示すグラフ。
【図４】 実施例２の喫煙物品についてパフ毎に捕集した香味物質の量を示すグラフ。
【図５】 実施例１の喫煙物品において炭素成形物発熱体から香味発生体へ流入する熱量をパフ毎にプロットしたグラフ。
【図６】 比較例１の喫煙物品についてパフ毎に捕集した香味物質の量を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…喫煙物品
１１…筒状体
１２…断熱材
１３…発熱体
１４…耐熱性の囲包部材
１５…香味発生体
１６ａ、１６ｂ…通気性部材
１７…吸い口部
１８…香味補給体
１９…空隙部
１５１…粒状物

Claims (10)

1. 先端部に発熱体が設けられ、後端部に吸い口部を備える筒状体と、該筒状体内において該発熱体に近接して設けられた香味発生体を具備し、該香味発生体が、乾燥質量基準で、ＢＥＴ比表面積が３ｍ ² ／ｇ以下の実質的に非多孔質の無機充填材を６５〜９３質量％の割合で、結合剤を１〜３質量％の割合で、および香味物質を６〜３２質量％の割合でそれぞれ含む複数の粒状物を含む喫煙物品。
2. 前記無機充填材が、炭酸カルシウムである請求項１に記載の喫煙物品。
3. 前記粒状物が、最密状態に充填され、前記筒状体の軸方向における該粒状物の充填長と前記筒状体の内径との比が２〜４の範囲であり、前記筒状体の内径と粒状物の代表径との比が４〜１５である請求項１または２に記載の喫煙物品。
4. 前記粒状物が、ペレット、タブレットまたは球の形態にある請求項１〜３のいずれか１項に記載の喫煙物品。
5. 前記結合剤が、メチルヒドロキシエチルセルロースを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の喫煙物品。
6. 前記発熱体が、常温において１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を示す請求項１〜５のいずれか１項に記載の喫煙物品。
7. 前記発熱体が、実質的に非多孔質の無機充填材を１５〜６５質量％の割合で含む炭素質材料からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の喫煙物品。
8. 前記発熱体に含まれる無機充填材が、３ｍ² ／ｇ以下のＢＥＴ比表面積を有する炭酸カルシウムからなる請求項７に記載の喫煙物品。
9. 前記吸い口部が、ろ過率が２０％以下のフィルターにより構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の喫煙物品。
10. 前記吸い口部が、中空のフィルターにより構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の喫煙物品。

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