JP6771478B2 - エアロゾル発生装置用の発熱体モジュール - Google Patents

Description

本発明は、エアロゾル発生装置もしくはエアロゾル発生システムに使用するために適切な発熱体モジュール、およびエアロゾル発生装置もしくはこのような発熱体モジュールを組み込むシステムに関する。特に本発明は、固体エアロゾル形成基体を有するエアロゾル発生物品を加熱するための発熱体モジュールに関する。

ユーザーが吸入するためにエアロゾルを送達できる手持ち式のエアロゾル発生装置の需要が増えている。需要の１つの具体的な分野は、エアロゾル形成基体を燃焼することなく、エアロゾル形成基体が加熱されて揮発性風味化合物を放出する加熱式喫煙装置用である。放出された揮発性化合物は、エアロゾル内でユーザーに運ばれる。

エアロゾル形成基体を加熱することによって動作する任意のエアロゾル発生装置には、加熱組立体が含まれていなければならない。多くの異なる種類の加熱組立体が、異なる種類のエアロゾル形成基体用に提案されてきた。

加熱式喫煙装置用に提案されてきた加熱組立品の１つの種類は、ヒーターをたばこのプラグなどの固体エアロゾル形成基体の中へと挿入することにより動作する。この配置により、基体を直接的に、かつ効率よく加熱することが可能になる。しかし、この種類の加熱組立品には多くの技術的課題があり、例として、小型化、頑強性、低製造コスト、十分な動作温度、そして発生した熱の効率的な局在化に対する要求への対応が挙げられる。

燃焼ではなく加熱によってエアロゾルを発生させるためのたばこを含む加熱式エアロゾル発生物品が、当業界で周知である。加熱式エアロゾル発生物品でエアロゾル形成基体の一部として使用されるたばこは、燃焼された時ではなく加熱された時にエアロゾルを生成するように設計される。このようなエアロゾル発生物品を加熱するためのエアロゾル発生装置は、熱伝達を改善するためにエアロゾル発生物品のたばこの中へと挿入可能な発熱体を有してもよい。

エアロゾル形成基体を加熱するために局所化した熱の供給源を提供するエアロゾル発生装置用に、堅牢性の高い、安価な、加熱組立品を提供することが望ましいことになる。

本発明の第一の態様によると、加熱部分を有する細長い発熱体と、発熱体マウントであって、発熱体が発熱体マウントの第一の表面から実質的に垂直に延びる発熱体マウントと、発熱体マウントの第一の表面から実質的に垂直に延び、かつ発熱体の第一の側面および第二の側面に隣接する第一の突起部および第二の突起部と、を備えるエアロゾル発生装置用の発熱体モジュールが提供される。

有利なことに、使用時に、第一の突起部および第二の突起部を提供することは、細長い発熱体の曲げ歪みを減少させ、かつ破壊を含む不具合に対する抵抗を増加させる。

発熱体マウントの第一の表面から延びる発熱体の部分は、その厚さより大きいその幅より大きい長さを有することが好ましく、加熱部分の第一の側面および第二の側面は、幅および長さによって画定される面である。

第一の突起部および第二の突起部は、発熱体マウントの第一の表面から加熱部分の長さに沿って約２ｍｍ〜約１０ｍｍの距離延びることが好ましい。第一の突起部および第二の突起部は、発熱体マウントの第一の表面から加熱部分の長さに沿って約３ｍｍ〜約６ｍｍの距離延びることがより好ましい。

第一の突起部および第二の突起部の各々は、非平面の自由表面を有することが好ましい。突起部の自由表面は、発熱体マウントの第一の表面に付着せず、かつ発熱体に隣接しない突起部の表面として定義される。自由表面は、発熱体マウントから遠ざかる向きにテーパーが付いていることが好ましい。第一の突起部および第二の突起部の各々の非平面の自由表面は、例えば、球状であり、各々の突起部は球の４分の１であってもよい。別の方法として、各々の非平面の自由表面は円錐状であってもよく、例えば、円錐であってもよい。各々の突起部は円錐台状であってもよい。

発熱体マウントの少なくとも一部分が円錐形であることが好ましい場合がある。円錐形は角錐型を含む。発熱体マウントの全体は、円錐の頂点がヒーターの加熱部分を向いている円錐形であってもよい。

エアロゾル発生装置で使用される時、非平面の自由表面を有する第一の突起部および第二の突起部を有する発熱体モジュールは、装置と併用されるエアロゾル発生物品を通過する気流を改善する場合がある。非平面の自由表面は、エアロゾル発生物品の端部の残りの部分への気流経路を維持する一方で、エアロゾル発生物品の端部の一部分が各々の突起部の前縁に隣接することを可能にする。

発熱体の第一の側面および第二の側面に隣接する関係にある第一の突起部および第二の突起部の部分は、発熱体に対して自由に摺動するように配置されてもよい。このようにして、第一の突起部と第二の突起部との間の隣接する境界面は、発熱体マウント材料および発熱体材料の異なる収縮および膨張率に順応することができる。

「エアロゾル形成基体」という用語は本明細書で使用される時、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体に関連する。こうした揮発性化合物は、エアロゾル形成基体の加熱により放出されてもよい。エアロゾル形成基体は、好都合なことにエアロゾル発生物品または喫煙物品の一部であってもよい。

「エアロゾル発生物品」および「喫煙物品」という用語は本明細書で使用される時、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有するエアロゾル形成基体を含む物品を意味する。例えば、エアロゾル発生物品は、ユーザーの口を通ってユーザーの肺に直接吸入可能なエアロゾルを生成する喫煙物品としてもよい。エアロゾル発生物品は、使い捨てとしてもよい。たばこを含むエアロゾル形成基体を備えた喫煙物品は、たばこスティックと呼ばれる。

発熱体マウントは、発熱体に対して構造的な支持を提供し、また発熱体がエアロゾル発生装置内にしっかりと固定されるようにする。発熱体マウントは、高分子材料を含んでもよく、また有利なことに、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの成形可能なポリマー材料から形成される。成形可能なポリマーの使用により、発熱体マウントが発熱体の周りに成形されるようになり、またそれによって発熱体をしっかりと保持する。また、発熱体マウントを望ましい外部形状および寸法で安価な様式で製造できるようにする。ヒーター基体は、発熱体マウントのヒーターへの固定を増強するラグまたはノッチなどの機械的な特徴を有してもよい。当然ながら、ヒーターマウントにはセラミック材料などの他の材料を使用することができる。有利なことに、ヒーターマウントは、成形可能なセラミック材料から形成されてもよい。

第一の突起部および第二の突起部は発熱体マウントと一体的に成形されてもよい。第一の突起部および第二の突起部は、発熱体がマウント内に受けられた後に、発熱体マウント上に形成されてもよい。発熱体は、形成の間に突起部材料が発熱体に接着するのを防止するために剥離剤とともに提供されてもよい。

発熱体を保持するためにポリマーを使用することは、発熱体マウント近くのヒーターの温度が、ポリマーが溶融燃焼する、またはその他の方法で劣化する温度未満に制御される必要があることを意味する。同時に、エアロゾル形成基体内のヒーターの一部の温度は、所望の特性を有するエアロゾルを生成するのに十分でなくてはならない。

加熱部分は、導電性材料から形成されるトラックを支持するセラミック絶縁基体を備えてもよい。ヒーター基体は脆い材料から形成されてもよく、またヒーターマウントは、ヒーターの曲げおよび捻じれを防止するために支持を提供してもよい。電気絶縁材料から形成されたヒーター基体は、ジルコニアまたはアルミナなどのセラミック材料であってもよい。ヒーター基体は、広い範囲の温度にわたって発熱体に機械的に安定した支持を提供してもよく、エアロゾル形成基体の中へと挿入するために適切な剛直な構造を提供してもよい。ヒーター基体は、発熱体を上に配置する平面と、エアロゾル形成基体の中へと挿入できるように構成されたテーパー付端部とを備えてもよい。ヒーター基体は、有利なことに、２ワット毎メートル毎ケルビン以下の熱伝導率を有する。

発熱体モジュールは、電力を発熱体マウントの第二の表面から延びる加熱部分に供給するための電気接点をさらに備えることが好ましい。

発熱体は異なる材料から形成される部分を備えてもよい。発熱体は、電流が発熱体を通過する時、第一の部分が第二の部分より高い温度に加熱される、またはその逆であるように構成される第一の部分と第二の部分とを備えてもよい。発熱体の第一の部分は第一の材料から形成され、かつ発熱体の第二の部分は第二の材料から形成されてもよく、第一の材料は第二の材料より大きい電気抵抗係数を有する。例えば、第一の材料は、Ｎｉ−Ｃｒ（ニッケル−クロム）、プラチナ、タングステン、または合金製のワイヤーであってもよく、また第二の材料は、金、銀、または銅であってもよい。ヒーター要素の第一の部分および第二の部分の寸法も、第二の部分の単位長さ当たりの電気抵抗をより低くするために異なっていてもよい。

電気抵抗性ヒーターでは、ヒーターにより生成された熱は、発熱体の抵抗に依存する。所与の電流に対して、発熱体の抵抗が高ければ高いほど、より多くの熱が生成される。生成する熱のほとんどを発熱体の第一の部分によって生成することが望ましい。従って、発熱体の第一の部分は、ヒーター要素の第二の部分より大きい単位長さ当たりの電気抵抗を有することが望ましい。

一実施形態では、発熱体の第一の部分は、温度と比抵抗との間の画定された関係を有する材料から形成されてもよい。これによって、使用中、ヒーターを、エアロゾル形成基体を加熱することと、温度をモニターすることとの両方のために使用することができる。有利なことに、第一の部分は第二の部分より大きい温度抵抗係数を有する。これはヒーター要素の抵抗の値が、主にヒーター要素の第一の部分の温度を反映することを確実にする。プラチナは、ヒーター要素の第一の部分のための良好な選択であることが分かっている。

ヒーターの寸法を加熱組立品の用途に適するように選択してもよく、またヒーターの幅、長さ、および厚さが互いに依存することなく選択されてもよいことが明確であるべきである。一実施形態では、ヒーターは実質的にブレード型であり、またエアロゾル形成基体の中への挿入のためにテーパー付端部を有する。ヒーターは、約１５ｍｍ〜約３０ｍｍの合計長さを有してもよく、また有利なことに約２０ｍｍ〜約２５ｍｍであってもよい。発熱体がその上に位置するヒーターの表面は、約２ｍｍ〜約１０ｍｍの幅を有してもよく、また有利なことに約３ｍｍ〜約６ｍｍであってもよい。ヒーターは約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの厚さを有し、また０．３ｍｍ〜０．４ｍｍであることが好ましい。発熱体の第一の部分がその中に位置するヒーターの部分に対応する、ヒーターの積極的な加熱領域は、５ｍｍ〜２０ｍｍの長さを有してもよく、有利なことに８ｍｍ〜１５ｍｍであってもよい。発熱体のヒーターマウントと第一の部分との間の距離は、少なくとも２ｍｍであってもよく、また有利なことに少なくとも２．５ｍｍであってもよい。好ましい実施形態では、ヒーターマウントと発熱体の第一の部分との間の距離は３ｍｍである。

発熱体はヒーター基体をさらに備えてもよく、また加熱部分は、電流が加熱部分を通過する時に第一の部分が第二の部分より高い温度に加熱されるように構成される第一の部分と第二の部分とをさらに備える。加熱部分の第一の部分はヒーター基体の加熱領域に位置し、また加熱部分の第二の部分はヒーター基体の保持領域に位置する。発熱体マウントおよび第一の突起部および第二の突起部は、ヒーター基体の保持領域と隣接する。

加熱部分の第二の部分は、第一の部分より長いことが好ましい。すなわち、第二の部分は、ヒーターの長さに沿って第一の部分より長く延びる。

加熱部分の第二の部分は、例えば、１２ｍｍ〜２０ｍｍの長さを有してもよい。長さは、ヒーターの長軸方向の寸法に関して決定される。加熱部分の第二の部分は、約１３ｍｍまたは約１４ｍｍの長さを有してもよい。

加熱部分の第一の部分は、例えば、８ｍｍ〜１２ｍｍの長さを有してもよい。加熱部分の第一の部分は、約１０ｍｍ〜約１１ｍｍの長さを有してもよい。

好ましい実施形態では、加熱部分の第二の部分は、ヒーターの１３．９ｍｍプラスまたはマイナス０．５ｍｍの長さに沿って延びてもよく、また電気抵抗性のある発熱体の第一の部分は、ヒーターの１０．５ｍｍプラスまたはマイナス０．５ｍｍの長さに沿って延びてもよい。

発熱体を通過する電流の結果として、第一の部分は第二の部分より高い温度に加熱される。一実施形態では、使用時、発熱体の第一の部分は、約３００℃〜約５５０℃の温度に達するように構成される。発熱体は、約３２０℃〜約３５０℃の温度に達するように構成されることが好ましい。

電気抵抗性ヒーターでは、ヒーターにより生成された熱は、発熱体の抵抗に依存する。所与の電流に対して、発熱体の抵抗が高ければ高いほど、より多くの熱が生成される。生成された熱のほとんどが第一の部分によって生成されることが望ましい。従って、発熱体の第一の部分は、ヒーター要素の第二の部分より大きい単位長さ当たりの電気抵抗を有することが望ましい。

有利なことに、発熱体は、異なる材料から形成された部分を備えてもよい。発熱体の第一の部分は第一の材料から形成され、かつ発熱体の第二の部分は第二の材料から形成されてもよく、第一の材料は第二の材料より大きい電気抵抗係数を有する。例えば、第一の材料は、Ｎｉ−Ｃｒ（ニッケル−クロム）、プラチナ、タングステン、または合金製のワイヤーであってもよく、また第二の材料は、金、銀、または銅であってもよい。ヒーター要素の第一の部分および第二の部分の寸法も、第二の部分の単位長さ当たりの電気抵抗をより低くするために異なっていてもよい。

発熱体の第一の部分および第二の部分のための材料は、その熱的特性だけでなく、その電気的特性のために選択されてもよい。有利なことに、発熱体の第二の部分は、加熱領域からヒーターマウントへの熱の伝導を減少させるために、低い熱伝導率を有してもよい。従って、発熱体の第二の部分のための材料の選択は、少なくとも発熱体の第一の部分とヒーターマウントとの間の領域での、高い導電性と低い熱伝導率との間のバランスである場合がある。実際には、金が発熱体の第二の部分のための材料の優れた選択であることが分かっている。別の方法として、銀が第二の部分の材料に含まれてもよい。

有利なことに、発熱体の第二の部分は、２つのセクションを備えてもよく、２つのセクションの各々は、発熱体の第一の部分に第二の部分の１つのセクションから第一の部分へ、そして次に第二の部分の他のセクションへと電気的流路を画定するように別個に接続される。ヒーターマウントは、第二の部分の両方のセクションを囲んでもよい。当然ながら、第二の部分は、各々が第一の部分に電気的に接続された２つ以上の部分を備えることができる。

発熱体は、電源への電気的接続のために構成された第三の部分を備えてもよく、第三の部分はヒーターマウントの発熱体の第一の部分に対して、発熱体の反対側に位置する。第三の部分は、第一の部分および第二の部分とは異なる材料から形成されてもよく、また低い電気抵抗および良好な接続特性（例えば、簡単にはんだ付け可能である）を提供するように選ばれてもよい。実際には、銀が第三の部分のための優れた選択であることが分かっている。別の方法として、金が第三の部分のための材料として使用されてもよい。第三の部分は、各々が発熱体の第二の部分のセクションに接続された複数のセクションを備えてもよい。

本発明の第二の態様によると、本明細書で説明したようなエアロゾル発生物品および発熱体モジュールを受けるための細長いくぼみを備えるエアロゾル発生装置が提供される。発熱体の加熱部分は、くぼみの中に受けられたエアロゾル発生物品の中へと挿入可能となるように、くぼみの中へと延びるように配置される。

本明細書で使用される時、「エアロゾル発生装置」は、エアロゾル形成基体と相互作用してエアロゾルを生成する装置に関連する。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の一部、例えば喫煙物品の一部であってもよい。エアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体と相互作用してユーザーの肺にユーザーの口を通して直接吸入可能なエアロゾルを発生する喫煙装置であってもよい。エアロゾル発生装置はホルダーでもよい。

発熱体マウントは、くぼみの一方の端を閉じる表面を形成してもよい。

装置は、片手の指の間に保持するのが快適な携帯型または手持ち式の装置であることが好ましい。装置は、実質的に円筒形の形状であってもよく、また７０〜１２０mmの長さを有する。装置の最大直径は、１０〜２０mmであることが好ましい。一実施形態では、装置は多角形の断面を有し、一方の面上に形成された突出したボタンを有する。この実施形態では、装置の直径は、一方の平坦な面から反対側の平坦な面までで１２．７〜１３．６５mmであり、一方の端から反対側の端まで（すなわち、装置の一方の側の２つの面の交差するところから他方の側の対応する交差するところまで）で１３．４〜１４．２であり、ボタンの上部から反対側の底部の平坦な面までで１４．２〜１５mmである。

この装置は、電気加熱式の喫煙装置であってもよい。

装置は、第一の態様による発熱体モジュールに加えて他のヒーターを含んでもよい。例えば、装置は、くぼみの周囲の周りに位置する外部ヒーターを含んでもよい。外部ヒーターは、任意の適切な形態をとってもよい。例えば、外部ヒーターは、ポリイミドなどの誘電性基体上の１つ以上の柔軟性のある加熱フォイルの形態をとってもよい。柔軟性のある加熱フォイルは、くぼみの周囲に適合するような形状とすることができる。別の方法として、外部ヒーターは、金属グリッド（単一または複数）、柔軟性のあるプリント基板、成形回路部品（ＭＩＤ）、セラミックヒーター、柔軟性のある炭素繊維ヒーターの形態をとってもよく、または適切な形状の基体上にプラズマ蒸着などのコーティング技法を使用して形成されてもよい。外部ヒーターはまた、温度と比抵抗との間に明確な関係を有する金属を使用して形成されてもよい。こうした例示的な装置では、金属は２層の適切な断熱材料の間のトラックとして形成される。この様式で形成された外部ヒーターは、動作の間、加熱と外部ヒーターの温度の監視との両方に使用されてもよい。

電力供給源は、任意の適切な電力供給源、例えば電池などの直流電圧供与源でもよい。一実施形態では、電源はリチウムイオン電池である。あるいは、電源は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウムベースの電池、例えばリチウムコバルト、リン酸鉄リチウム、チタン酸リチウム、もしくはリチウムポリマー電池であってもよい。

制御要素は、単純なスイッチでもよい。スイッチは、マイクロフォンなどの吸入起動式のスイッチであってもよい。あるいは、制御要素は電気回路でもよく、１つ以上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含んでもよい。

本発明の第三の態様では、本発明の第二の態様によるエアロゾル発生装置と、エアロゾル発生装置のくぼみ内に受けられるように構成された１つ以上のエアロゾル形成物品とを備えるエアロゾル発生システムが提供される。エアロゾル発生物品はエアロゾル形成基体を含む。

エアロゾル発生システムは、加熱式エアロゾル発生物品を備えてもよく、加熱式エアロゾル発生物品は、ラッパーの中に組み立てられて、口側の端および口側の端の上流にある遠位端を有するロッドを形成するエアロゾル形成基体を含む複数の構成要素を備える。５ｍｍ〜１５ｍｍの外径および５ｍｍ〜１５ｍｍの長さを有してもよい中空管は、ラッパーの中のエアロゾル形成基体から上流に配置されてもよい。エアロゾル発生装置のヒーターは、加熱式エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置と係合された時、中空管の内腔を通って延び、かつエアロゾル形成基体を貫通するために十分な長さである。

中空管は剛直であってもよく、実質的に不燃性の材料から形成されてもよい。本明細書で画定されている通り、不燃性の材料は、８００℃〜１７００℃、そして典型的には８００℃〜１２００℃の温度範囲の炎を使用して点火することが困難または不可能な材料である。一般に、およそ８００℃〜１２００℃または最高１７００℃の温度範囲で有毒もしくは別の形で有害であるかまたは望ましくない化合物を実質的に放出しない任意の材料は、本明細書で意図している実質的に不燃性の材料の範囲内である。

貫通可能な膜は、中空管の一方の端にかかってもよい。中空管は近位端および遠位端を有する。貫通可能な膜は、中空管の遠位端にかかってもよい。貫通可能な膜は、中空管の近位端にかかってもよい。貫通可能な膜がかけられた中空管は、ユーザーが炎を適用して物品の口側の端を吸い込んだ場合には、ロッドの遠位端を点火から保護する場合がある。炎からの熱は不燃性である中空管にぶつかる。中空管の下流に位置付けられるエアロゾル形成基体は、加熱式エアロゾル発生物品の遠位端に位置付けられる場合よりも、その燃焼温度に達する可能性が低い。さらに、貫通可能な膜は、空気がロッドを通して引き出されることを防止するのに役立つ。従って、エアロゾル形成基体の不注意によるかまたは意図しない点火のリスクが低減される。

中空管は、ポリマー、金属、またはセラミックで形成された剛直な中空管であることが好ましい。剛直な中空管は、金属箔、セラミック、高充填紙、酢酸セルロース、およびポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）ポリマーから成るリストから選択される材料で形成されることが好ましい。

エアロゾル形成物品は、喫煙物品としてもよい。動作中、エアロゾル形成基体を含む喫煙物品は、エアロゾル発生装置内に部分的に収容されてもよい。

喫煙物品は、実質的に円筒形の形状としてもよい。喫煙物品は、実質的に細長くてもよい。喫煙物品はまた、長さおよび長さと実質的に直交する円周も有してもよい。エアロゾル形成基体は、実質的に円筒形の形状であってもよい。エアロゾル形成基体は、実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成基体はまた、長さおよび実質的に長さと直交する円周も有してもよい。

喫煙物品の全長は、およそ３０ｍｍ〜およそ１００ｍｍであってもよい。喫煙物品の外径は、およそ５ｍｍ〜およそ１２ｍｍであってもよい。喫煙物品は、フィルタープラグを含んでもよい。フィルタープラグは、喫煙物品の下流端に位置付けられてもよい。フィルタープラグは、酢酸セルロースフィルタープラグであってもよい。フィルタープラグは、一実施形態では長さがおよそ７ｍｍであってもよいが、およそ５ｍｍ〜およそ１０ｍｍの長さであってもよい。

一実施形態では、喫煙物品の全長は、およそ４５ｍｍである。喫煙物品の外径は、およそ７．２ｍｍであってもよい。さらに、エアロゾル形成基体の長さは、およそ１０ｍｍであってもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体の長さは、およそ１２ｍｍであってもよい。さらに、エアロゾル形成基体の直径は、およそ５ｍｍ〜およそ１２ｍｍであってもよい。喫煙物品は、外側の紙ラッパーを含んでもよい。さらに、喫煙物品は、エアロゾル形成基体とフィルタープラグとの間の分離部を含んでもよい。分離部は、およそ１８ｍｍであってもよいが、およそ５ｍｍ〜およそ２５ｍｍの範囲であってもよい。

エアロゾル形成基体は固体のエアロゾル形成基体でもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は、固体および液体の両方の構成要素を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴い基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含む、たばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は、非たばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はさらに、高密度で安定したエアロゾルの形成を促進するエアロゾル形成体を備えてもよい。適切なエアロゾル形成体の例は、グリセリンおよびプロピレングリコールである。

エアロゾル形成基体が固体のエアロゾル形成基体である場合、固体のエアロゾル形成基体は、薬草の葉、たばこ葉、たばこの茎の断片、再構成たばこ、均質化したたばこ、押し出し成形たばこ、キャストリーフたばこ、および膨化たばこのうち１つ以上を含む、例えば、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片、またはシートのうち１つ以上を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体は、容器に入っていない形態にしてもよく、または適切な容器またはカートリッジを提供してもよい。随意に、固体エアロゾル形成基体は、基体の加熱に伴い放出される追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物を含んでもよい。固体エアロゾル形成基体はまた、例えば、追加的なたばこまたは非たばこ揮発性風味化合物を含むカプセルを含んでもよいが、こうしたカプセルは、固体エアロゾル形成基体の加熱中に溶ける場合がある。

本明細書で使用される時、「均質化したたばこ」は、粒子状たばこを凝集することによって形成される材料を意味する。均質化したたばこは、シートの形態であってもよい。均質化したたばこ材料は、エアロゾル形成体含有量が乾燥重量基準で５％より多くてもよい。別の方法では、均質化したたばこ材料は、エアロゾル形成体含有量が乾燥重量基準で約５〜約３０重量パーセントであってもよい。均質化したたばこ材料シートは、たばこ葉ラミナおよびたばこ葉茎の一方または両方を粉砕またはその他の方法で組み合わせることによって得られた粒子状たばこを凝集することにより形成されてもよい。別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、例えば、たばこの処理、取り扱いおよび輸送中に形成されたたばこダスト、たばこの微粉およびその他の粒子状たばこ副産物のうち１つ以上を含んでもよい。均質化したたばこ材料シートは、粒子状たばこの凝集を助けるために、１つ以上の本来備わっている結合剤（すなわち、たばこ内在性結合剤）、１つ以上の外来的な結合剤（すなわち、たばこ外来性結合剤）、またはその組み合わせを含みうるが、別の方法として、または追加的に、均質化したたばこ材料シートは、たばこおよび非たばこ繊維、エアロゾル形成剤、湿潤剤、可塑剤、風味剤、フィラー、水性および非水系の溶剤およびその組み合わせを含むが限定されないその他の添加物を含んでもよい。

随意に、固体のエアロゾル形成基体は、熱的に安定な担体上に提供されてもまたはその中に包埋されてもよい。担体は、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片またはシートなどの形態をとってもよい。別の方法として、担体は、その内部表面上、またはその外部表面上、またはその内部および外部の表面上の両方に配置された固体基体の薄い層を有する、管状の担体であってもよい。こうした管状の担体は、例えば、紙、または紙様の材料、不織布炭素繊維マット、質量の小さく目の粗いメッシュ金属スクリーン、または穴あきの金属箔またはその他の任意の熱的に安定した高分子マトリクスで形成されてもよい。

特に好ましい実施形態では、エアロゾル形成基体は均質化されたたばこ材料の捲縮したシートの集合体を含む。本明細書で使用される時、「捲縮したシート」という用語は、複数の実質的に平行した隆起またはしわを有するシートを意味する。エアロゾル発生物品が組み立てられた時に、実質的に平行した隆起または波型形状は、エアロゾル発生物品の長軸方向軸に沿って、または平行に延びることが好ましい。これは有利なことに、均質化したたばこ材料の捲縮したシートの集合を容易にしてエアロゾル形成基体を形成する。しかし、エアロゾル発生物品に含めるための均質化したたばこ材料の捲縮したシートが、別の方法としてまたは追加的に、エアロゾル発生物品が組み立てられた時に、エアロゾル発生物品の長軸方向軸に鋭角または鈍角で配置される複数の実質的に平行した隆起または波型形状を有してもよいことが認識される。一定の実施形態において、エアロゾル形成基体は、実質的にその全表面上で実質的に均一にきめのある均質化したたばこ材料のシートの集合体を含んでもよい。例えば、エアロゾル形成基体は、シートの幅にわたって実質的に均一に間隔を置いている複数の実質的に平行した隆起またはしわを含む均質化したたばこ材料の捲縮したシートの集合体を含んでもよい。

固体エアロゾル形成基体は、例えば、シート、発泡体、ゲルまたはスラリーの形態の担体の表面上に配置されてもよい。固体のエアロゾル形成基体は、担体の全表面上に配置されてもよく、または別の方法として、使用中、均一でない風味送達を提供するために一定のパターンで配置されてもよい。

エアロゾル発生システムは、エアロゾル発生装置および装置と併用する１つ以上のエアロゾル発生物品の組み合わせである。ところが、エアロゾル発生システムは、例えば、電気的に動作するまたは電気式エアロゾル発生装置内の搭載型電力供給源を再充電するための充電ユニットなど追加的な構成要素を含んでもよい。

本発明の一態様でのいかなる特徴も、任意の適切な組み合わせで本発明のその他の態様にも適用されてもよい。特に、方法の態様は装置の態様に適用されてもよく、その逆もまた可である。さらにまた、１つの態様における任意の一部および／またはすべての特徴は、任意の適切な組み合わせにおいて、任意のその他の態様の任意の一部および／またはすべての特徴に適用されてもよい。

当然ながら、本発明の任意の態様において説明および画定された様々な特徴の特定の組み合わせを独立して実施および／または供給および／または使用することもできる。

本発明は以下の添付図面を参照しながら、例証としてのみであるがさらに説明する。

図１は、発熱体モジュールを備えるエアロゾル発生装置の実施形態の一部分を示す。 図２は、図１に示す発熱体モジュールの発熱体構成要素の詳細な平面図を示す。 図３は、図１に示す発熱体モジュールの詳細な平面図を示す。 図４は、図３に示す発熱体モジュールの側面図を示す。 図５は、図３および図４に示す発熱体モジュールの端面図を示す。 図６は、エアロゾル発生装置内の策略のエアロゾル発生物品の概略図を示す。

図１は、発熱体モジュール１００を備えるエアロゾル発生装置１０の実施形態の一部分を図示する。エアロゾル発生装置１０は、ユーザーによるエアロゾル発生物品２０の消費のためにエアロゾル発生物品２０と係合して図示される。

エアロゾル発生装置１０は、消費のためにエアロゾル発生物品２０を受けるための細長い外筒１２を備える。外筒１２の近位端１３は、エアロゾル発生物品２０にアクセスできるように開いている。外筒１２の遠位端１４は、発熱体９５を備える発熱体モジュール１００に広がる。発熱体９５の加熱部分が外筒１２の中に位置付けられるように、発熱体９５は発熱体マウント１１０によって保持される。加熱部分は、エアロゾル発生物品２０が完全に外筒１２の中に受けられている時にエアロゾル発生物品の遠位端と係合するように位置する。

発熱体９５は、先端９１で終了するブレードの形態に成形される。すなわち、発熱体９５の長さ寸法はその幅寸法より大きく、幅寸法はその厚さ寸法より大きい。発熱体９５の第一の面および第二の面９７、９８は、発熱体の幅および長さによって画定される。第一の突起部および第二の突起部１１５、１１６は、マウント１１０の第一の表面から上向きに延びる。これらの第一の突起部および第二の突起部１１５、１１６はそれぞれ発熱体９５の第一の面および第二の面９７、９８に隣接する。突起部１１５、１１６は、発熱体９５の歪みおよび捻じれによって生じた応力に対して発熱体９５を安定させる役目を果たす。下記の表１．０は、安定させる突起部のない発熱体と安定させる突起部がある発熱体との間での、歪みおよび不具合を生じるのに必要な力の比較を示す。試験はＩｎｓｔｒｏｎ ５５６５材料試験システムを利用する。試験機は、楔型の試験ヘッドを使用して、先端９１に隣接して発熱体に垂直な力を加えるように構成される。試験ヘッドは、およそ毎秒０．１ｍｍの速度で下げられ、また加熱部分に加えられた初期負荷は０．１Ｎだった。表１．０に示した試験データから見ることができるように、各々のタイプの発熱体について試験を５回繰り返した。本発明の発熱体が、不具合の前のより大きい抵抗力、歪みの低下、および曲げ応力の低下を有することが示される。

表１．０

発熱体は、２つの加熱部分、１００および１０２を備える。加熱部分２００は、第一の突起部および第二の突起部１１５、１１６と隣接し、加熱部分２０２の電気抵抗より小さい電気抵抗を有する。使用時に、各々の部分での電流が同一である場合、これは、加熱部分２０２が加熱部分２００より高い温度に加熱されることを意味する。

エアロゾル発生装置１０は、発熱体９５を作動させることができる電源および電子機器（図示せず）を備える。このような作動は手動動作でもよく、またはエアロゾル発生物品をユーザーが吸うことに応答して自動的に発生してもよい。

図１に図示する例示的なエアロゾル発生物品は、以下のとおり説明することができる。

物品２０は、剛直な中空管３０２と、エアロゾル形成基体３０４と、中空のセルロースアセテート管３０６と、移動セクション３０８と、マウスピースフィルター３１０という５つの要素を含む。これらの５つの要素は連続して同軸配列で配置され、かつ紙巻たばこ用紙３１２によって組み立てられ、ロッドを形成する。組み立てられた時、物品２０の長さは４５ミリメートル〜５２ミリメートルで、直径は７．２ミリメートルであってもよい。

剛直な中空管３０２は、長さが７ミリメートルのセラミック管である。

エアロゾル形成基体３０４は、剛直な中空管３０２の下流に位置付けられ、かつフィルター紙に包まれた捲縮したキャストリーフたばこの束を備える。キャストリーフたばこは、エアロゾル形成添加物としてのグリセリンを含む添加物を含む。

酢酸セルロース管３０６は、エアロゾル形成基体３０４のすぐ下流に位置付けられ、かつ酢酸セルロースから形成される。管３０６は、直径が３．３ミリメートルの開口部を画定する。管３０６の一つの機能は、エアロゾル形成基体３０４を、発熱体と接触できるように、物品２０の遠位端に向けて位置付けることである。管３０６は、発熱体が挿入された時に、エアロゾル形成基体３０４が物品２０に沿って口側の端方向に押し出されないようにする役目を果たす。

移動セクション３０８は、長さ１８ミリメートルの薄壁の管を備える。移動セクション３０８は、揮発性物質がエアロゾル形成基体３０４から放出されて物品２０に沿って口側の端２０に向かって通過できるようにする。揮発性物質は移動セクション３０８内で冷えてエアロゾルを形成してもよい。移動セクションの代わりに、捲縮したポリ乳酸のシートの集合体などのエアロゾル冷却要素が使用されてもよい。

マウスピースフィルター３１０は、酢酸セルローストウから形成され、７ミリメートルの長さを有する、従来のマウスピースフィルターである。

上記で特定した５つの要素は、紙巻たばこ用紙３１２に中へと密接に包まれることによって組み立てられる。この特定の実施形態での紙は、標準的な特性または分類を有する標準的な紙巻たばこ用紙である。この特定の実施形態での紙は従来的な紙巻たばこ用紙である。

エアロゾル発生物品２０が外筒１２の中へと押し込まれると、発熱体９５の先端９１がエアロゾル形成基体３０４と係合する。エアロゾル発生物品に力を加えることによって、第二の加熱部分２０２はエアロゾル形成基体３０４の中へと貫通する。エアロゾル発生物品２０がエアロゾル発生装置１０と適切に係合すると、第二の加熱部分２０２はエアロゾル形成基体３０４に挿入される。発熱体９５が作動する時、エアロゾル形成基体３０は温められ、そして揮発性物質が発生または放出される。ユーザーがエアロゾル発生物品２０の口側の端を吸うと、空気がエアロゾル形成物品へと引き込まれ、揮発性物質が凝縮して吸入可能なエアロゾルを形成する。このエアロゾルは、エアロゾル発生物品の口側の端２２を通過し、そしてユーザーの口の中へと入る。

図２は発熱体モジュール１００の発熱体９０の構成要素をより詳細に図示する。発熱体９０は実質的にブレード型である。すなわち、発熱体は、使用時、発熱体と係合するエアロゾル発生物品の長軸方向軸に沿って延びる長さ、幅および厚さを有する。幅は、厚さより大きい。発熱体９０は、エアロゾル発生物品２０を貫通するための先端またはスパイク９１で終端する。発熱体９０は、発熱体９０の形状を画定する電気的に絶縁された基体９２を備える。電気絶縁材料は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であっても、安定化ジルコニア（ＺｒＯ２）であってもよい。電気絶縁材料は、任意の好適な電気絶縁材料であってもよく、多くのセラミック材料が電気的に絶縁された基体として使用するのに適切であることは当業者には明らかであろう。

導電性材料のトラック９３は絶縁基体９２の表面上にメッキされる。トラック９３は白金の薄い層から形成される。トラック用として任意の適切な導電性材料が使用されてもよく、また適切な材料のリストが、金を含む数多くの金属を含むことが当業者には周知である。トラック９３の一方の端は第一の接点９４によって電源に結合され、またトラック９３のもう一方の端は第二の接点９６によって電源に結合される。電流がトラック９３を通過する時、抵抗加熱が生じる。これは発熱体９０および囲んでいる環境全体を加熱する。発熱体９０のトラック９３を通過する電流のスイッチをオフにする時、抵抗加熱はなくなり、また発熱体９０の温度は速やかに下げられる。

図３、図４、および図５は、発熱体マウント１１０に取り付けられた発熱体９０を備える、発熱体モジュール１００を図示する。発熱体９０は、ポリマーのマウント１１０を通して取り付けられる。発熱体９０の加熱部分９５は、発熱体マウント１１０の第一の表面１１１から垂直に延びる。電気接点９４、９６を含む発熱体９０の後方部分は、マウント１１０の第二の表面１１２から垂直に延びる。マウント１１０は、発熱体９０を定位置にしっかりと保持する。２つのドーム型の突起部はマウント１１０の第一の表面１１１から垂直に延びる。これらの突起部は、発熱体９０の加熱部分９５の第一の面９７および第二の面９８に隣接する。エアロゾル発生装置の中に組み込まれる時（例えば、図１に図示するように）、発熱体モジュールは、発熱体９０の加熱部分９５をエアロゾル発生物品と接触するように外筒１２の中に位置付ける。

図６は、上述のようなエアロゾル発生装置とともに使用されてもよい、代替的な加熱式エアロゾル発生物品６００を図示する。エアロゾル発生物品６００は、剛直な中空管６０２、エアロゾル形成基体６０４、エアロゾル冷却要素６０６、およびマウスピース６０８という、同軸配列で配置される４つの要素を含む。これらの４つの要素は連続して配置され、かつ外側ラッパー６１０によって取り囲まれて加熱式エアロゾル発生物品６００を形成する。エアロゾル発生物品６００は、ユーザーが使用中に自分の口の中に挿入する近位端または口側の端６１２と、エアロゾル発生物品６００の口側の端６１２に対して反対側の端に位置付けられる遠位端６１４とを有する。

エアロゾル発生物品の遠位端６１４は、エアロゾル発生物品６００の上流端としても説明でき、エアロゾル発生物品６００の口側の端６１２は、エアロゾル発生物品６００の下流端としても説明されうる。口側の端６１２と遠位端６１４との間に位置付けられるエアロゾル発生物品６００の要素は、口側の端６１２の上流に、または別の方法として、遠位端６１４の下流にあると説明することができる。

剛直な中空管６０２は、エアロゾル発生物品６００の最遠位端または上流端に位置付けられる。図６に示す物品では、剛直な中空管６０２は中空のセラミック管である。この剛直な中空管６０２は物品６００の遠位端に適用される炎からエアロゾル形成基体を保護する場合があり、それによって不注意による点火の危険性を低減する手段を提供する。

図６に図示した物品では、エアロゾル形成基体６０４はラッパーによって取り囲まれた捲縮し均質化したたばこ材料のシートの集合体を備える。均質化されたたばこ材料の捲縮したシートはエアロゾル形成剤としてグリセリンを含む。

エアロゾル冷却要素６０６はエアロゾル形成基体６０４のすぐ下流に位置付けられ、エアロゾル形成基体６０４に隣接する。使用時、エアロゾル形成基体６０４から放出される揮発性物質は、エアロゾル発生物品６００の口側の端６１２に向かってエアロゾル冷却要素６０６に沿って通過する。揮発性物質は、エアロゾル冷却要素６０６内で冷めてユーザーによって吸入されるエアロゾルを形成してもよい。図６に図示した物品では、エアロゾル冷却要素は、ラッパーによって取り囲まれたポリ乳酸の捲縮したシートの集合体を備える。ポリ乳酸の捲縮したシートの集合体は、エアロゾル冷却要素６０６の長さに沿って延びる複数の長軸方向流路を画定する。

マウスピース６０８はエアロゾル冷却要素６０６のすぐ下流に位置付けられ、エアロゾル冷却要素６０６に隣接する。図６に図示した物品では、マウスピース６０８は低濾過効率の従来の酢酸セルローストウフィルターを備える。

エアロゾル発生物品６００を組み立てるために、上述の４つの要素は、外側ラッパー６１０内で整列させられ、密接に包まれる。一部の実施形態では、エアロゾル発生物品６００の外側ラッパー６１０の遠位端部分はチッピングペーパーの帯によって取り囲まれてもよい。

図６に図示したエアロゾル発生物品６００は、ユーザーによって喫煙または消費されるために発熱体を備えるエアロゾル発生装置と係合するように設計される。使用時、エアロゾル発生装置の発熱体は、エアロゾルを形成するのに十分な温度までエアロゾル発生物品６００のエアロゾル形成基体６０４を加熱し、これがエアロゾル発生物品６００を介して下流に引き出され、ユーザーによって吸入される。

Claims (11)

1. エアロゾル発生装置用の発熱体モジュールであって、
   加熱部分を有する細長い発熱体と、
   発熱体マウントであって、前記発熱体が前記発熱体マウントの第一の表面から実質的に垂直に延びる、発熱体マウントと、
   前記発熱体マウントの前記第一の表面から実質的に垂直に延び、かつ前記発熱体の第一の側面および第二の側面に隣接する第一の突起部および第二の突起部と、を備える発熱体モジュール。
2. 前記発熱体マウントの前記第一の表面から延びる前記発熱体の前記部分が、その厚さより大きいその幅より大きい長さを有し、前記加熱部分の前記第一の側面および前記第二の側面が、前記幅および前記長さによって画定される面である、請求項１に記載の発熱体モジュール。
3. 前記第一の突起部および前記第二の突起部が、前記発熱体マウントの前記第一の表面から２ｍｍ〜１０ｍｍの距離で前記加熱部分の前記長さに沿って延びる、請求項１または２に記載の発熱体モジュール。
4. 前記第一の突起部および前記第二の突起部の各々が非平面の自由表面を有する、請求項１、２、または３に記載の発熱体モジュール。
5. 前記第一の突起部および前記第二の突起部の各々の前記非平面の自由表面が球状である、請求項４に記載の発熱体モジュール。
6. 前記加熱部分が、導電性材料から形成されるトラックを支持するセラミック絶縁基体を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発熱体モジュール。
7. 電力を前記加熱部分に供給するための電気接点であって、前記電気接点が前記発熱体マウントの第二の表面から延びる、電気接点をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱体モジュール。
8. 前記発熱体はヒーター基体をさらに備え、また前記加熱部分が、電流が前記加熱部分を通過する時に第一の部分が第二の部分より高い温度に加熱されるように構成された前記第一の部分と前記第二の部分とをさらに備え、
   前記加熱部分の前記第一の部分は前記ヒーター基体の加熱領域に位置し、また前記加熱部分の前記第二の部分は前記ヒーター基体の保持領域に位置し、
   かつ前記発熱体マウントと前記第一の突起部および前記第二の突起部とが、前記ヒーター基体の前記保持領域に隣接する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発熱体モジュール。
9. 前記加熱部分の前記第二の部分が前記第一の部分より長い、請求項８に記載の発熱体モジュール。
10. 前記細長い発熱体の第一の側面および第二の側面に隣接する前記第一の突起部および前記第二の突起部の部分は、前記細長い発熱体に対して自由に摺動するように構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発熱体モジュール。
11. エアロゾル発生物品を受けるための細長いくぼみと、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発熱体モジュールと、を備えるエアロゾル発生装置であって、前記発熱体の前記加熱部分が、前記くぼみの中に受けられたエアロゾル発生物品の中へと挿入可能なように前記くぼみの中へと延びるように配置される、エアロゾル発生装置。

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