JP7325980B2 - 喫煙治具 - Google Patents

Description

本願発明は、煙草葉を、ヒーターで加熱して、該煙草葉から蒸発してくるニコチンを吸引できるようにした喫煙治具に、電子タバコのアトマイザーを組み込んで、喫煙者が該治具に挿入された加熱式たばこ用のフィルター付き紙巻煙草のフィルターから、あるいは、煙草葉を入れた煙草葉挿入管に付けられたドロップチップから吸引した時に、該煙草葉加熱により発生したニコチン・煙草風味と、該アトマイザーで発生させた蒸気（煙）を同時に吸引できるようにした喫煙治具に関するものである。ここで電子タバコのアトマイザーとは、グリセリンやプロピレングリコール等を主成分とするリキッドを入れて、該アトマイザーの中にあるヒーターで、該リキッドを加熱して蒸気（煙）を発生させる物である。以後、本願中では、この蒸気（煙）を、電子タバコの煙 と表現する。

加熱式たばことは、２０１４年に、フィリップ・モリス社が、日本で発売開始したアイコスや、２０１６年に、BAT社が仙台市でテスト販売を開始したグローや、２０１９年にＪＴが発売開始したプルームエスと言われる商品である。これらは、専用のフィルター付き紙巻煙草を、専用の喫煙治具に挿入して、該治具の中にあるヒーターで、該煙草葉を該ヒーターで加熱することにより、ニコチンと煙草風味と煙が出るようにした商品である。火を点けて喫煙する通常のフィルター付き紙巻煙草の煙草葉部をヒーターで加熱した場合、ニコチンと煙草風味はそれなりに出るが、煙はほとんど出ない。該専用のフィルター付き紙巻煙草の煙草葉には、ヒーターで加熱されると煙が出るような特殊な化学処理を施した煙草葉が使われている。アイコス用のフィルター付き紙巻煙草は、約３００℃で加熱され、「ヒートスティック」といわれ、約７．２φ 長さ４５ｍｍ位、グロー用のフィルター付き紙巻煙草は、約３００℃で加熱され、「ネオスティック」といわれ、約５．２φ 長さ８３ｍｍ位、プルームエス用のフィルター付き紙巻煙草は、約２００℃で加熱され、「たばこスティック」といわれ、約７．０φ、長さ５５ｍｍ位である。このように、各社の加熱式たばこ用のフィルター付き紙巻煙草は、加熱温度や、フィルター付き紙巻煙草の径・長さがそれぞれ違っているために、一つの加熱用治具で、喫煙することは出来ない。ただ、これらのフィルター付き紙巻煙草のフィルター部は、どれも、煙草葉加熱により発生したニコチンや煙草風味や煙を吸収することなく喫煙者の口に運ぶために、スカスカに作られている。なを、火を点けて喫煙する通常のフィルター付き紙巻煙草は、約８．０φのものが多く販売されている。

特願２０１８－２４６９０２号公報 特願２０１７－１７１７４３号公報 特願２０１７－０７９４７９号公報

本願発明は、特許文献１に記載の喫煙治具のさらなる改良に関するものである。本願発明者は、該喫煙治具を試作し、喫煙者に使っていただき、問題点を調査した。その結果、該喫煙治具を使って、通常のフィルター付き紙巻煙草の煙草葉を利用したり、「ヒートスティック」を利用したりする時に、煙草保持部を交換するときに、加熱筒部も外れてしまい、使用する煙草が変わるたびに、再組立が必要であることがわかり、使用にあたって非常に使いづらい治具であることがわかった。

本願発明による喫煙治具に使われる下外管の外径図 本願発明による喫煙治具の加熱筒部、煙草保持部の無い状態の軸方向断面図（電源部、コントロール部は省略） 本願発明による喫煙治具の加熱筒部の軸方向断面図 本願発明による喫煙治具の煙草保持部の軸方向断面図 本願発明による喫煙治具の煙草保持部の無い状態の軸方向断面図（電源部、コントロール部は省略） 本願発明による喫煙治具の軸方向断面図（電源部、コントロール部は省略） 特許文献２で、図３として開示された「ヒートスティック」を挿入した状態の無煙喫煙治具の軸方向断面図 本願発明による喫煙治具の別の形態の加熱筒部に、ヒートスティックを挿入した状態の軸方向断面図 本願発明による煙草挿入管の先端部に使われるブッシュの外観図

図７は、特許文献２ 及び 特許文献３中で開示された無煙喫煙治具１００の軸方向断面図で、台座３３、Ｐ板Ｂ１１、Ｐ板Ｃ１２，内管５、Ｐ板Ｄ１３、及び、ヒーター部９２（ピンＣ５８、ピンＤ５９，Ｐ板Ａ１０、ヒーター１３１からなる）からなる加熱筒部９１と、先端部品Ａ１０９、Ｐ板Ｆ１７、バネ２０、ビス７４、先端部品Ｂ１１０からなる煙草保持部９３と、リチウムイオン充電池７、充電池ホルダー９、Ｐ板Ｄ１６、電源ＳＷ２８、外部からＤＣ５Ｖの供給を受けて、該充電池を充電する回路、コントロール部に電力を供給するコネクターからなる電源部、メインＰ板３１、ブザー２０１、スライドＳＷ１２１、スライドＳＷ２２２、ボタンＳＷ６、ピンＡ１８、ピンＢ１９，からなるコントロール回路部、止め部８を有する終端部品１０２、下外管１０５、空気取り入れ穴１を有する上外管１０７、等から構成されている。なを、Ｐ板Ｃ１２と、Ｐ板Ｂ１１は、接着されているか、一枚のＰ板で、作る場合もある。さらに、Ｐ板Ｄ１３と、Ｐ板Ｂ１１の間には、２から４本のピンを使って、両者の位置関係が動かないようにする場合も有る。

図３は、本願発明に使われる加熱筒部９１の軸方向断面図である。加熱筒部９１は、特許文献２ 及び 特許文献３中で説明されているものとほぼ同じような物であるが、本願発明に使用されている加熱筒部９１について、図３を使い、説明を行う。加熱筒部９１を構成するヒーター部９２は、ヒーター１３１と、Ｐ板Ａ１０、Ｐ板Ｂ１１，Ｐ板Ｃ１２，Ｐ板Ｄ１３、Ｐ板Ｅ１４と、ピンＤ５９と、ピンＣ５８から構成されている。Ｐ板Ａ１０には、配線Ｃ６０，配線Ｄ６１、穴６２が有る。ヒーター１３１の２本の足は、Ｐ板Ｂ１１上で半田され、配線Ｃ６０，配線Ｄ６１を使ってＰ板Ａ１０に配線され、さらに、ピンＣ５８、ピンＤ５９に配線されている。この配線により、ヒーター１３１への電力供給は、ピンＣ５８、ピンＤ５９の右側で、電源に繋ぐことにより、行えることは自明である。但し、本願発明で使われているヒーター１３１は、セラミックの棒の表面に抵抗材料を印刷で作ったもので、特許文献２ 及び、特許文献３中で開示された物と構造は違っているが、働きは同じである。しかしながら、本願では、Ｐ板Ｂ１１、Ｐ板Ｃ１２，Ｐ板Ｄ１３の径は、内管５の内径より少し小さく作られており、穴６２から入ってくる電子タバコの煙が、Ｐ板Ａ１０と、Ｐ板Ｂ１１が作る空間を通り、内管５の内径とＰ板Ｂ１１，Ｐ板Ｃ１２，Ｐ板Ｄ１３の外径との隙間、あるいは、これらの3枚のＰ板にもおけられた穴、を通るように作られている。加熱筒部９１は、ヒーター部９２に、薄肉のＡＬ管５ を、挿入したもので、ＡＬ管５の左側は、Ｐ板Ａ１０上に円形の溝が掘られており、該溝と、勘合するように作られる。さらに、この勘合部分から空気は漏れないように、Ｏリングを入れたり、あるいは、耐熱性接着剤で、固定する時もある。

特許文献２、あるいは、特許文献３で開示された無煙喫煙具１００は、アイコス用のフィルター付き紙巻煙草「ヒートスティック」６８を使う物で、アイコスでは出来ないが、スライドＳＷ１２１、スライドＳＷ２２２を使って、挿入された煙草葉の加熱温度や、加熱時間を、 喫煙者が好みの温度や時間に設定できるように作られている。

特許文献１で開示された喫煙治具を、使用する場合、煙草保持部、ヒーター部を、組み込まないと使用できない。しかしながら、煙草保持部を交換する場合でも、ヒーター部まで外れてしまう。実際に使用する場合、ヒーター部も外れてしまうのは、不便であり、実際に使ったモニターから、煙草保持部のみ交換できる構造にならないか要望された。

そこで、本願発明者は、図１に示すように、下外管１０５の右側先端部に、垂直部６１１を設け、該垂直部６１１に、図２に示すように、ボタンＳＷ６と、２個のコネクター２０２を有し、センターには挿入される煙草が通るように穴を有するＰ板６０２を貼り付けた。ボタンＳＷ６、及び、コネクター２０２は、コントロール回路と配線されている。（図示せず）。なを、特許文献１中では、ブッシュ２３０として表示されている部分は、本願では、穴付きシリコン２３０に変えている。変えた理由は、ブッシュ付きアトマイザー９４を、装着する時に、ブッシュ２３０の先端部を、正確にＰ板Ａ１０の穴６２に、入れることは、少し難しい。穴付きシリコンであれば、穴６２に関係なく、平面で、Ｐ板Ａに接触させればよいだけであり、容易に入れられるからである。

図４は、本願発明による煙草保持部９３の軸方向断面図である。煙取入口６０６と、ヒーターが通る穴６０７を有する煙草挿入管６０５と、煙草挿入口６０８を有する先端部品Ａ１０９と、Ｐ板Ｆ１７、バネ２０、ビス穴７４、先端部品Ｂ１１０から構成される。なを、先端部品Ｂ１１０は、突起部６１０を有している。この突起部６１０には、煙草挿入管６０５や、内管５との密封性を向上するために、シリコン製のＯリング４００がはめられている。Ｐ板Ｆ１７を、下に押しながら、フィルター付き紙巻煙草を煙草挿入口６０８から奥まで挿入して、Ｐ板Ｆ１７を押し下げるのを止めると、バネ２０の力により、Ｐ板Ｆ１７は、上方に押し上げられ、挿入されたフィルター付き紙巻煙草葉、抜けないようになる。この時、突起部６１０の内径は、ほぼ挿入されるフィルター付き紙巻煙草の外径とほぼ同じ位の内径に作られており、この部分からの空気の取り込みはほとんど無いように作られる。挿入される煙草の径、長さが違う場合、突起部６１０の内径と、煙草挿入管６０５の長さを変えれば、対応できることは自明である。なを、突起部６１０は、ＡＬ管で作られる場合もある。その理由は、突起部６１０の肉厚を薄くすることが出来ることと、突起部以外の部分を共通部品として、使うことが出来る為である。すなわち、突起部をＡＬ管にすることにより、該ＡＬ管の肉厚を変えることにより、挿入されるフィルター付き紙巻煙草の径が違っても、対応することが可能になる。煙草挿入管６０５は、断面図に示すような形状になるように、切削加工や、成型で作られる。その材質は、ＡＬやＰＴＦＥ が使われる。なを、煙草挿入管６０５にもおけられている煙取入口６０６は、アトマイザー９４で発生した煙を効率よく喫煙者の口に運ぶための物である。この煙取入口６０６が無い場合、該煙は、穴６０７から煙草挿入管６０５の中に取り込まれこまれ、喫煙者の口に運ばれるが、この時、該煙は、煙草挿入管の中に有る煙草葉の中を通過することになり、この時、かなりの煙粒子が、煙草葉に吸収されることになり、結果として発生した煙の1/3 位が、喫煙者の口に到達しないことがわかった。そこで、煙が通るバイパス（穴６０６→紙巻煙草の巻紙→フィルター部→喫煙者の口）として煙取入口６０６を、もおける事により、発生したほとんどの煙が、喫煙者の口に運ばれることがわかった。

煙草挿入管６０５を、安く作るために、本願発明者は、ＡＬ管を所要の寸法に切断し、図９に示す ＰＴＦＥ製のブッシュ７１０を先端部にはめ込んで造った。こうすることにより、高価な成型金型が不要になるし、高価な切削加工を使う必要がなく、非常に安価な煙草挿入管６０５を作ることが出来た。なを、ＡＬ管を切断する場合、必要な寸法の2倍の長さのＡＬ管をまず作成し、其の中央を、回転刃を有するチューブカッターで切断する。この時、回転刃の切れ味を少し悪くすることにより、切断箇所は少し内部に変形され、切断後、端面に絞りをいれた状態の切断面になり、挿入されたブッシュが抜けにくくなるということがわかった。なを、ブッシュ７１０の一部切り欠き部７１１は、図４に示す煙取入口６０６と同じ働きをする。さらに、ブッシュ７１０の突起部７１２にも切り欠き部をもおけるときもある。この切り欠き部は、挿入された煙草の先端部が、穴６０７を塞いで、煙を通らなくすることを防ぐ役目が出来ることになる。なを、ブッシュ７１０は、突起部が無いワッシャーでも、同じ働きをすることは自明である。さらに、ＡＬ管を所要の寸法に切断して、ブッシュ あるいは ワッシャーを使う場合、ＡＬ管の長さを一定にして、ブッシュ あるいは ワッシャーの挿入位置を変えることにより、長さの違うフィルター付き紙巻煙草にも対応できるという利点もある。

図５は、本願発明による喫煙治具の煙草保持部の無い状態の軸方向断面図（電源部、コントロール部は省略）である。図２に示す構造物に、図３に示す加熱筒部９１を、組みこんだものである。この状態で、喫煙治具として動作する。すなわち、加熱筒部９１が有するピンＣ５８，ピンＤ５９は、Ｐ板６０２上に有るコネクター２０２に挿入され、コントロール回路部と、結線されている。

図６は、図５の状態の喫煙治具に、図４に示す煙草保持部９３を、右側から挿入した状態の軸方向の断面図である。この状態で。ビス穴７４にビス（図示せず）をいれて、固定して使われる。この煙草保持部９３を、「ヒートスティック」用、あるいは 「たばこスティック」用、あるいは、煙草葉用と３種類作っておくことにより、使用する煙草により、煙草保持部９３のみの交換で使えるようになった。

図８は、本願発明の別の形態の加熱筒部７０２である。ヒーター１３１は、加熱筒部７０２の外側にあり、筒全体を加熱する。挿入部７０１、加熱筒部７０２、アトマイザー接続部７０３、ストッパー７０４は、ＰＴＦＥ等の耐熱樹脂で、切削あるいは成型で造られる。あるいは、アトマイザー接続部に、アトマイザーを作りこんでしまうことも出来る。この形状の特徴は、ストッパー７０４が作られていることである。ストッパー７０４の役目は、挿入されたヒートスティック６８を、これ以上挿入させないことと、アトマイザー接続部７０３を通ってくる煙を、空間７０５を経由して、ヒートスティック６８の側面に導くことである。このストッパー７０４が無いと、挿入されたヒートスティック６８の先端部が、アトマイザー接続部７０３の穴を塞いでしまい、アトマイザーからの煙が充分に喫煙者の口に届けられなくなる。

なを、本願発明の喫煙治具は、顧客により、カスタマイズが出来るように、内蔵ソフトが作られている。其の一つ目は、ボタンＳＷを押しながら、電源ＯＮすると、スライドＳＷ１、スライドＳＷ２の設定値を読込むように内蔵ソフトは作られている。スライドＳＷは、１回路３接点の物が使われているので、スライドＳＷ１＝１設定で、スライドＳＷ２＝１，２，３設定すると、アトマイザーの煙発生時間を、３秒、３．５秒、４秒、とカスタマイズできる。スライドＳＷ１＝２設定で、スライドＳＷ２＝１，２，３設定すると、内蔵ブザーを鳴らす、鳴らさない、電子タバコとしてのみ使う、とカスタマイズできる。スライドＳＷ１＝３設定で、スライドＳＷ２＝１，２，３設定すると、喫煙時間を、４．５分、５．５分、６．５分、とカスタマイズできる。

さらに、煙草葉加熱の加熱温度は、電源ＯＮ直後は、リチウムイオン充電池の出力電圧で、ＤＣ駆動して、急激にヒーターの温度を上昇させ、喫煙開始までの待ち時間を短くする。さらに、喫煙終了１分位前から、ヒーター加熱温度を少し高い目になるように電圧を印加して、煙草葉に残っているニコチンを追い出すような工夫もされている。

さらに、アトマイザーのヒーターと、ヒーター１３１の抵抗値は、約１．０～約２．０Ωと非常に低い値であるので、同時に通電すると、リチウムイオン充電池の内部インピーダンスで、出力電圧が大きく低下してしまうために、同時にＯＮすることは出来ない。そこで、煙発生中の数秒間は、煙草葉加熱用のヒーターには、電力を供給できないために、煙発生中に、煙草葉加熱温度が低下するという問題点も発生した。本願発明者は、この問題を解決するために、煙発生時間と比例した時間、ヒーターに、リチウムイオン充電地の出力電圧を直接印加して、急激にヒーター温度を回復させるという手法で、煙発生させても、煙草葉加熱用のヒーター温度を一定に保つことが出来るようになった。なを、通常のヒーターへの電力供給は、リチウムイオン充電池の電圧を直接印加するのではなく、一旦、矩形波出力に変えて供給されている。

喫煙治具内に、電子タバコ用のアトマイザーと、煙草葉加熱筒を入れ、両者を空気が漏れないような構造にし、アトマイザーヒーターに供給する電力・印加時間と、煙草葉加熱用ヒーターに供給する電力・時間を別々にコントロールすることにより、好みの量の煙と、好みのニコチン・煙草風味に設定することが可能になり、色々な喫煙方法が楽しめる喫煙治具が、開発された。さらに、煙草葉挿入管に、煙草葉を入れての喫煙も可能になり、喫煙コストが大幅に低下させることが可能になった。さらに、挿入するフィルター付き紙巻煙草の種類が違っても、煙草保持部９３の交換のみで、対応できるようになった。

９３ 煙草保持部
６０５ 煙草導入管
６０６ 煙取入口
６１０ 突起部
７０２ 加熱筒部
７０５ 空間

Claims (3)

1. 煙草葉が挿入される加熱筒部７０２と、該加熱筒部７０２に挿入された煙草葉を加熱するヒーターと、煙を発生する電子タバコ用のアトマイザーを有し、該アトマイザーで発生させた煙を、該煙草葉を該ヒーターで加熱することにより発生するニコチン・煙草風味に添加して、喫煙者が吸引できるようにした喫煙治具において、
   煙草保持部９３を交換するのみで、違う外径・違う長さのフィルター付き紙巻煙草も使え、
   該加熱筒部７０２は、
   該加熱筒部７０２の一方の端に設けられ、該アトマイザーと接続するアトマイザー接続部７０３と、
   挿入された煙草葉の先端部と該アトマイザー接続部７０３を離間させ、空間を形成するストッパー７０４と、
   該加熱筒部７０２の他方の端に設けられ、該加熱筒部７０２の外周面から煙草葉が挿入される内側に向かって突出する挿入部７０１と
   を有し、
   該挿入部７０１は、
   挿入された煙草葉を固定し、
   該挿入部７０１の突出高さによって挿入された煙草葉の側面を該加熱筒部７０２の内面から離間させることにより、該アトマイザー接続部７０３から、挿入された煙草葉の側面へ煙を導く空間を形成することを特徴とする喫煙治具
2. 該煙草保持部９３は突起部６１０を有し、該突起部６１０の内径を変えることにより、違う外径のフィルター付き紙巻煙草も使えるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の喫煙治具
3. 該煙草保持部９３は、
   煙草葉が挿入される煙草挿入管６０５と、
   煙草葉の煙が通る煙取入口６０６と
   を有し、
   該煙草挿入管６０５には、挿入された煙草葉の先端部でフタをされない場所に、該煙取入口６０６を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の喫煙治具