JP7031342B2 - 噴霧器 - Google Patents

Description

本発明は、噴霧器に関する。

電子たばこ用の噴霧器は、ウィックと、ウィックに巻き付けられた発熱体とを、円筒状の筐体内に備える（例えば、特許文献１参照）。発熱体は、金属製のワイヤであり、発熱体に電流が供給されることによって、ウィックに保持された液状体が加熱される。これにより、液状体が蒸発し、結果として、液状体に由来する気体が、筐体の内部から筐体の外部に噴出される。

特表２０１６－５３９７７３号公報

ところで、液状体を保持したウィックに発熱体が接し続けると、発熱体の表面に錆が生じることがある。発熱体の表面に生じた錆は、液状体の加熱に要する電力や、噴出される気体の成分などを変えてしまう。
本発明は、発熱体における錆の発生を抑えることを可能とした噴霧器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための噴霧器は、液状体を保持する保持体と、電流の供給によって発熱する炭素繊維を備え、前記炭素繊維と前記保持体との接触を通じ、前記保持体に保持された前記液状体を気化させるための熱を前記炭素繊維から前記保持体に伝える発熱体と、を備える。

上記構成によれば、液状体を気化するための熱が、炭素繊維の発熱によって得られる。液状体を保持した保持体に炭素繊維が接し続けるとしても、炭素繊維の表面には錆が生じがたいため、液状体を気化するうえで発熱体に錆が生じることを抑えられる。

上記噴霧器において、前記発熱体は、前記保持体の外表面を覆う膜状を有してもよい。上記構成によれば、発熱体が保持体を周回するコイルのように複雑な形状を有しないため、発熱体の形状が、設計された形状からずれることを抑え、これによって、噴霧器の不良率を下げることができる。

上記噴霧器において、前記保持体は、保持繊維の集束体であり、前記発熱体は、前記保持繊維の外表面を覆う膜状を有してもよい。上記構成によれば、保持繊維の外表面が発熱体によって加熱されるため、保持繊維や保持繊維間に保持された液状体が気化されやすい。

上記噴霧器において、前記保持繊維の外表面は、前記発熱体によって覆われた第１部分と、前記発熱体によって覆われていない第２部分とを含んでもよい。上記構成によれば、液状体が、保持繊維の第１部分から優先的に気化するため、第２部分に液状体を保持させつつ、第１部分から液状体を気化させることができる。

上記噴霧器において、前記第２部分は、前記保持繊維の端部に位置し、前記噴霧器は、前記端部に接する供給体であって、前記液状体を保持し、かつ、保持した前記液状体を前記端部から前記保持体に供給する前記供給体をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、液状体を供給する供給体が、保持繊維の端部に接し、保持繊維の端部が、発熱体に覆われていない。そのため、供給体に保持される液状体が供給体で気化されることを抑え、また、保持体に供給される液状体が保持繊維の端部で気化されることが抑えられる。結果として、供給体は、所望される量の液状体を保持体に供給しやすい。

上記噴霧器において、前記保持繊維における外表面の全体が、前記発熱体によって覆われていてもよい。上記構成によれば、外表面の全体が発熱体によって覆われた保持繊維を保持体の製造に用いることができる。すなわち、保持体の製造に際して、保持繊維における発熱体の位置や長さに制約を受けにくいため、保持繊維を用いた保持体の製造が容易である。

上記噴霧器において、前記保持繊維は、ガラス繊維であってもよい。上記構成によれば、綿などに比べて耐熱性が高いガラス繊維によって保持繊維が構成されるため、発熱体の発熱によって保持繊維が焦げ付くことが抑えられる。

上記噴霧器において、前記炭素繊維は、カーボンナノチューブであってもよい。上記構成によれば、発熱体における機械的な耐性や化学的な耐性を高めることが可能である。

本発明によれば、発熱体における錆の発生を抑えることができる。

噴霧器を含む噴霧装置の構造を模式的に示す断面図。 保持体および発熱体の構造を示す斜視図。 噴霧器が延びる方向に沿う断面における噴霧器の構造を示す断面図。

図１から図３を参照して、噴霧器を具体化した一実施形態を説明する。以下では、噴霧器を噴霧装置の一部として具体化した例を説明する。

［噴霧装置の構成］
図１を参照して噴霧装置の構成を説明する。
図１が示すように、噴霧装置１０は、噴霧器１１、電源部１２、および、カートリッジ１３を備えている。噴霧器１１は、通路１１ａを区画する筒状を有し、保持体２１と発熱体２２とを備えている。保持体２１は液状体を保持し、保持体２１によって保持される液状体は、噴霧器１１によって気化される。液状体は、液体のみから構成されてもよいし、液体と固体とから構成されてもよい。発熱体２２は、電流の供給によって発熱する炭素繊維を備え、炭素繊維と保持体２１との接触を通じ、保持体２１に保持された液状体を気化させるための熱を炭素繊維から保持体２１に伝える。噴霧装置１０では、液状体を気化するための熱が、炭素繊維の発熱によって得られる。液状体を保持した保持体２１に炭素繊維が接し続けるとしても、炭素繊維の表面には錆が生じがたいため、液状体を気化するうえで発熱体２２に錆が生じることを抑えられる。

電源部１２は、電池、電子回路、および、電池と電源回路とが収容される筐体を備えている。電池は、発熱体２２に電流を供給する。電池は、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。電子回路は、電池から発熱体２２への電流の供給を制御する。

カートリッジ１３は、フランジ部１３ａと収容部１３ｂとを備えている。収容部１３ｂは、噴霧器１１の通路１１ａに嵌ることが可能な筒状を有している。収容部１３ｂが備える２つの筒端のうち、一方の端部にはフランジ部１３ａが位置し、他方の端部には複数の貫通孔が形成されている。フランジ部１３ａは、収容部１３ｂの筒端から収容部１３ｂにおける径方向の外側に向けて延びる形状を有している。フランジ部１３ａは、収容部１３ｂが噴霧器１１の通路１１ａに嵌め込まれたときに、噴霧器１１の筒端に接する。これにより、カートリッジ１３が噴霧器１１に固定される。

収容部１３ｂには、噴霧装置１０の用途に応じた内容物が収容される。噴霧装置１０が加熱式たばことして用いられるときには、内容物として、例えばたばこ葉を挙げることができる。噴霧装置１０が吸入器として用いられる場合には、内容物として、例えば各種の薬剤を挙げることができる。

噴霧装置１０では、電源部１２から発熱体２２が備える炭素繊維に電流が供給されることによって、炭素繊維が発熱する。炭素繊維が発した熱によって保持体２１に保持された液状体が加熱され、液状体が気化される。気化した液状体は、噴霧器１１の通路１１ａ、および、カートリッジ１３の収容部１３ｂを通って噴霧装置１０の外部に噴出される。なお、噴霧装置１０の使用者は、カートリッジ１３の一部、および、噴霧器１１の筒端を口にくわえることによって、噴霧装置１０から噴出された気体を吸入することができる。

噴霧装置１０において、カートリッジ１３を省略することができる。カートリッジ１３を省略した構成では、噴霧装置１０の使用者は、噴霧器１１の筒端を口にくわえることによって、噴霧装置１０から噴出された気体を吸入することができる。

［噴霧器の構成］
図２および図３を参照して噴霧器１１の構成をより詳しく説明する。以下では、噴霧器１１の全体を説明する前に、噴霧器１１が備える保持体２１および発熱体２２をより詳しく説明する。

図２が示すように、発熱体２２は、保持体２１の外表面を覆う膜状を有している。保持体２１は、複数の保持繊維２１Ａの集束体であり、発熱体２２は、保持繊維２１Ａの外表面を覆う膜状を有している。本実施形態では、発熱体２２は複数の被覆膜２２Ａから構成され、各被覆膜２２Ａは、互いに異なる１つの保持繊維２１Ａの外表面を覆っている。複数の被覆膜２２Ａは互いに接することによって、互いに電気的に接続されている。

このように、発熱体２２が保持体２１を周回するコイルのように複雑な形状を有しないため、発熱体２２の形状が、設計された形状からずれることを抑え、これによって、噴霧器１１の不良率を下げることができる。なお、発熱体がコイルのように複雑な形状を有する場合には、発熱体が接する保持体の変形によって、発熱体の機能が損なわれる程度に発熱体が変形する可能性が高い。これに対して、本実施形態の発熱体２２は膜状であるため、保持体２１が変形しても発熱体２２の機能が損なわれにくくなる。また、保持繊維２１Ａの外表面が発熱体２２によって加熱されるため、保持繊維２１Ａや保持繊維２１Ａ間に保持された液状体が気化されやすい。

保持繊維２１Ａは、１つの方向に沿って延びる線状を有している。保持繊維２１Ａの外表面は、被覆膜２２Ａによって覆われた第１部分２１Ａ１と、被覆膜２２Ａによって覆われていない第２部分２１Ａ２とを含んでいる。第２部分２１Ａ２は、保持繊維２１Ａの各端部に位置している。そのため、液状体が、保持体２１の第１部分２１Ａ１から優先的に気化し、これによって、第２部分２１Ａ２に液状体を保持させつつ、第１部分２１Ａ１から液状体を気化させることができる。

保持繊維２１Ａは、ガラス繊維であることが好ましい。綿などに比べて耐熱性が高いガラス繊維によって保持繊維２１Ａが構成されるため、発熱体２２の発熱によって保持繊維２１Ａが焦げ付くことが抑えられる。なお、保持繊維２１Ａには、ガラス繊維に限らず、例えば、綿製の繊維や合成樹脂製の繊維などの各種の繊維を用いることが可能ではある。

発熱体２２において炭素繊維が占める割合は、例えば６０質量％以上１００質量％以下である。発熱体２２は、炭素繊維以外に、例えば、炭素繊維同士を接着する接着剤などを含むことができる。発熱体２２の主成分である炭素繊維は、カーボンナノチューブである。これにより、発熱体２２における機械的な耐性や化学的な耐性を高めることが可能である。カーボンナノチューブには、単層構造のカーボンナノチューブ、および、多層構造のカーボンナノチューブの両方を用いることが可能である。なお、炭素繊維には、カーボンナノチューブに限らず、カーボンナノホーン、および、カーボンナノファイバなどの各種の炭素繊維を用いることができる。

発熱体２２において、各被覆膜２２Ａを構成するカーボンナノチューブには、他のいずれかのカーボンナノチューブに電気的に接続するカーボンナノチューブが含まれている。そのため、発熱体２２に電力が供給されたときには、すべての被覆膜２２Ａに電力が供給される。

噴霧器１１は、さらに２本の配線２３を備えている。各配線２３における２つの端部のうち、一方の端部は発熱体２２の一部に電気的に接続され、他方の端部は電源部１２が有する端子に電気的に接続されている。各配線２３は、発熱体２２に接合されることによって発熱体２２に電気的に接続されてもよいし、発熱体２２に巻かれることによって発熱体２２に接合されてもよい。各配線２３は、発熱体２２を構成するすべての被覆膜２２Ａに接していてもよいし、一部の被覆膜２２Ａにのみ接していてもよい。配線２３には、導電体を用いることができ、例えば金属製のワイヤを用いることができる。なお、各配線２３は、絶縁物から形成された絶縁膜によって被覆されていることが好ましい。

発熱体２２の抵抗値は、例えば３Ω以上３．３Ω以下である。発熱体２２の抵抗値は、２本の配線２３間における抵抗値として測定することができる。発熱体２２の抵抗値は、発熱体２２を構成する各被覆膜２２Ａの厚さ、各被覆膜２２Ａの長さ、各被覆膜２２Ａにおける炭素繊維の割合、および、発熱体２２を構成する被覆膜２２Ａの数などによって調整することができる。発熱体２２が上述したような抵抗値を有するため、配線２３を通じて発熱体２２に電流が供給されることによって、発熱体２２が、例えば２００℃以上３００℃以下の温度に加熱される。

発熱体２２は、例えば、以下の方法によって形成することができる。すなわち、発熱体２２を形成するときには、まず、保持体２１を構成する複数の保持繊維２１Ａを準備する。そして、各保持繊維２１Ａの一部に炭素繊維を含む塗液を塗布する。本実施形態の発熱体２２を得るためには、保持繊維２１Ａのなかで、保持繊維２１Ａが延びる方向における中央を含む部分に塗液を塗布する。そして、塗液を乾燥させることによって、発熱体２２を構成する被覆膜２２Ａによって覆われた保持繊維２１Ａを得ることができる。複数の保持繊維２１Ａを縒り合わせることによって、保持体２１と、保持体２１の一部を覆う発熱体２２とを得ることができる。

図３は、噴霧装置１０が延びる方向に沿う断面における噴霧器１１の構造を示している。なお、図３では、図示の便宜上、複数の保持繊維が１つのブロックで示され、かつ、複数の被覆膜２２Ａが１つのブロックで示されている。

図３が示すように、噴霧器１１は、供給体２４、外側筒部２５、内側筒部２６、および、蓋部２７を備えている。外側筒部２５および内側筒部２６の各々は、噴霧装置１０が延びる方向に沿う筒状を有し、外側筒部２５が区画する空間内に内側筒部２６が位置している。外側筒部２５を形成する材料には、例えば、合成樹脂または金属を用いることができる。内側筒部２６を形成する材料には、例えば、合成樹脂またはガラス繊維を用いることができる。内側筒部２６を形成する材料は、絶縁性を有することが好ましい。

保持体２１および発熱体２２は、外側筒部２５が区画する空間内に位置している。保持体２１は、外側筒部２５の内部において、外側筒部２５が延びる方向とほぼ直交する方向に沿って延び、かつ、保持体２１が延びる方向において内側筒部２６を貫通している。発熱体２２は、保持体２１が延びる方向において、内側筒部２６が区画する空間内に位置し、内側筒部２６を貫通していない。言い換えれば、発熱体２２の両端部は、内側筒部２６よりも内側に位置している。さらに言い換えれば、保持体２１において、各第２部分２１Ａ２は内側筒部２６よりも外側にまで位置し、かつ、第１部分２１Ａ１における両端部は、内側筒部２６よりも内側に位置している。

各配線２３は、内側筒部２６の内部に位置する発熱体２２の一部から、電源部１２に向けて延びる形状を有している。

供給体２４は、発熱体２２よりも外側において保持繊維２１Ａの端部である第２部分２１Ａ２に接している。供給体２４は液状体を保持し、かつ、保持した液状体を保持繊維２１Ａの端部から保持体２１に供給する。供給体２４は、外側筒部２５と内側筒部２６との間に位置している。供給体２４は、外側筒部２５と内側筒部２６との間において、保持体２１が含む第２部分２１Ａ２の一部に接している。

供給体２４は、例えば外側筒部２５と内側筒部２６との間に位置する繊維層である。シート状を有する繊維層が筒状に成形されることによって、供給体２４が構成されている。供給体２４を形成する材料には、例えば綿や合成樹脂を用いることができる。供給体２４は単層構造でもよいし、多層構造でもよい。供給体２４が多層構造であるときには、複数の層には、互いに異なる材料によって形成された層が含まれてもよい。

供給体２４は、発熱体２２によって気化される液状体を保持している。供給体２４は、内側筒部２６と外側筒部２５との間に形成される空間のほぼ全体を埋めている。そのため、保持体２１のなかで内側筒部２６から突き出た部分が、供給体２４に接する。しかも、上述したように、保持体２１のなかで内側筒部２６から突き出た部分には、保持繊維２１Ａの端部が含まれる。これにより、液状体を供給する供給体２４が、保持繊維２１Ａの端部に接し、保持繊維２１Ａの端部が発熱体２２によって覆われていない。そのため、供給体２４に保持される液状体が供給体２４で気化されることを抑え、また、保持体２１に供給される液状体が保持繊維２１Ａの端部で気化されることが抑えられる。結果として、供給体２４は、所望される量の液状体を保持体２１に供給しやすい。

なお、供給体２４を液状体中に漬けること、供給体２４に液状体を滴下すること、または、供給体２４に液状体を塗ることなどによって、供給体２４に液状体を保持させることができる。

蓋部２７は、閉環状を有している。蓋部２７は、外側筒部２５および内側筒部２６の筒端のうち、カートリッジ１３が嵌め込まれる端部に位置し、外側筒部２５と内側筒部２６との間の空間を封止している。蓋部２７を形成する材料は、金属であってもよいし、各種の合成樹脂であってもよい。

以上説明したように、噴霧器の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）液状体を気化するための熱が、炭素繊維の発熱によって得られる。液状体を保持した保持体２１に炭素繊維が接し続けるとしても、炭素繊維の表面には錆が生じがたいため、液状体を気化するうえで発熱体２２に錆が生じることを抑えられる。

（２）発熱体２２が保持体２１を周回するコイルのように複雑な形状を有しないため、発熱体２２の形状が、設計された形状からずれることを抑え、これによって、噴霧器１１の不良率を下げることができる。

（３）保持繊維２１Ａの外表面が発熱体２２によって加熱されるため、保持繊維２１Ａや保持繊維２１Ａ間に保持された液状体が気化されやすい。

（４）液状体が、保持繊維２１Ａの第１部分２１Ａ１から優先的に気化するため、第２部分２１Ａ２に液状体を保持させつつ、第１部分２１Ａ１から液状体を気化させることができる。

（５）液状体を供給する供給体２４が、保持繊維２１Ａの端部に接し、保持繊維２１Ａの端部が、発熱体２２に覆われていない。そのため、供給体２４に保持される液状体が供給体２４で気化されることを抑え、また、保持体２１に供給される液状体が保持繊維２１Ａの端部で気化されることが抑えられる。結果として、供給体２４は、所望される量の液状体を保持体２１に供給しやすい。

（６）綿などに比べて耐熱性が高いガラス繊維によって保持繊維２１Ａが構成されるため、発熱体２２の発熱によって保持繊維２１Ａが焦げ付くことが抑えられる。

（７）発熱体２２における機械的な耐性や化学的な耐性を高めることが可能である。

なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
［保持体２１］
・保持繊維２１Ａにおける外表面の全体が、発熱体２２を構成する被覆膜２２Ａによって覆われていてもよい。こうした構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。

（８）外表面の全体が発熱体２２によって覆われた保持繊維２１Ａを保持体２１の製造に用いることができる。すなわち、保持体２１の製造に際して、保持繊維２１Ａにおける発熱体２２の位置や長さに制約を受けにくいため、保持繊維２１Ａを用いた保持体２１の製造が容易である。

・第２部分２１Ａ２は、各保持繊維２１Ａにおける一方の端部にのみ位置してもよい。こうした構成においても、保持繊維２１Ａの第２部分２１Ａ２によれば、上述した（５）に準じた効果を得ることはできる。

・保持体２１は複数の保持繊維２１Ａから構成されていなくてもよく、例えば、１本の保持繊維から構成されてもよい。あるいは、保持体は、例えば、綿や合成樹脂から形成された不織布であってもよいし、液状体を保持することが可能な多孔質の部材であってもよい。

［発熱体２２］
・発熱体２２は、各保持繊維２１Ａにおける外表面の一部に接する筒状を有してもよい。言い換えれば、発熱体２２が区画する空間内に全ての保持繊維２１Ａが通されていてもよい。こうした構成であっても、発熱体２２が各保持繊維２１Ａに接するため、保持繊維２１Ａに保持された液状体が、発熱体２２が発した熱によって加熱される。

・発熱体２２は、各保持繊維２１Ａの外表面を覆う複数の被覆膜２２Ａと、各保持繊維２１Ａにおける外表面の一部に接する筒状を有し、かつ、全ての保持繊維２１Ａが通る膜との両方を備えてもよい。

・発熱体２２は、膜状以外の形状を有してもよい。発熱体２２は、例えば保持体２１の外周面に巻き付けられたコイル状を有してもよい。

［その他の変形例］
・供給体２４は省略されてもよい。こうした構成では、外側筒部２５と内側筒部２６との間に液状体が充填されていればよい。

１０…噴霧装置、１１…噴霧器、１１ａ…通路、１２…電源部、１３…カートリッジ、１３ａ…フランジ部、１３ｂ…収容部、２１…保持体、２１Ａ…保持繊維、２１Ａ１…第１部分、２１Ａ２…第２部分、２２…発熱体、２２Ａ…被覆膜、２３…配線、２４…供給体、２５…外側筒部、２６…内側筒部、２７…蓋部。

Claims (7)

1. 筒部の内部において液状体を気化させ、これによって気化した前記液状体が前記筒部の外部に噴出されるように構成された噴霧器であって、
   筒部と、
   前記筒部内に位置し、液状体を保持する保持体と、
   前記筒部内に位置し、電流の供給によって発熱する炭素繊維を備え、前記炭素繊維と前記保持体との接触を通じ、前記保持体に保持された前記液状体を気化させるための熱を前記炭素繊維から前記保持体に伝える発熱体と、を備え、
   前記保持体は、１つの方向に沿って延びる複数の保持繊維を束ねた集束体であり、
   前記発熱体は、複数の被覆膜を含み、各被覆膜は、互いに異なる１つの前記保持繊維の外表面に接し、
   各被覆膜は、隣り合う前記被覆膜に接することによって、互いに電気的に接続されている
   噴霧器。
2. 前記筒部が延びる方向に沿う断面において、
   前記保持体は、前記筒部が延びる方向と直交する方向に沿って延びる線状を有する
   請求項１に記載の噴霧器。
3. 前記保持繊維の外表面は、前記被覆膜によって覆われた第１部分と、前記被覆膜によって覆われていない第２部分とを含む
   請求項１または２に記載の噴霧器。
4. 前記第２部分は、前記保持繊維の端部に位置し、
   前記噴霧器は、前記端部に接する供給体であって、前記液状体を保持し、かつ、保持した前記液状体を前記端部から前記保持体に供給する前記供給体をさらに備える
   請求項３に記載の噴霧器。
5. 前記保持繊維における外表面の全体が、前記被覆膜によって覆われている
   請求項１または２に記載の噴霧器。
6. 前記保持繊維は、ガラス繊維である
   請求項１から５のいずれか一項に記載の噴霧器。
7. 前記炭素繊維は、カーボンナノチューブである
   請求項１から６のいずれか一項に記載の噴霧器。

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