JPWO2017207586A5

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Publication number: JPWO2017207586A5
Application number: JP2018557131A
Authority: JP
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2037-05-30

Description

本発明の第一の態様によれば、エアロゾル発生物品および電気的に作動するエアロゾル発生装置を備える、電気的に作動するエアロゾル発生システムが提供されている。エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体を含み、口側の端および口側の端から上流の遠位端を有する。電気的に作動するエアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品の遠位端を受けるよう構成されたくぼみを有する、ハウジングを備える。エアロゾル発生システムは、電気発熱体と、電気発熱体からの熱を吸収するための不燃性多孔体を備える熱放散器と、をさらに備え、そのため使用時に、遠位端から口側の端へとエアロゾル発生物品を通じて引き出される空気が、多孔体に吸収された熱によって加熱される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an electrically actuated aerosol generation system comprising an aerosol generating article and an electrically actuating aerosol generator. The aerosol-generating article comprises an aerosol-forming substrate and has a mouth-side end and a distal end upstream from the mouth-side end. The electrically actuated aerosol generator comprises a housing having a recess configured to receive the distal end of the aerosol generator. The aerosol generation system further comprises an electric heating element and a heat dissipator with a nonflammable porous body for absorbing heat from the electric heating element, thus from the distal end to the oral end during use. The air drawn through the aerosol-generating article is heated by the heat absorbed by the porous body.

好ましい実施形態では、システムは、熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に、熱放散器が、電気発熱体からの熱を吸収し、遠位端から口側の端へとエアロゾル発生物品を通して引き出される空気が、熱放散器の多孔体に吸収された熱によって加熱されること、または熱放散器がエアロゾル発生装置に結合されない時に、エアロゾル発生物品が、電気発熱体からの熱を吸収することのいずれかを行うように構成される。 In a preferred embodiment, the system allows the heat radiator to absorb heat from the electric heating element and through the aerosol generator article from the distal end to the mouth end when the heat radiator is coupled to the aerosol generator. The aerosol-generating article absorbs heat from the electric heating element when the drawn air is heated by the heat absorbed by the heat-dissipating element, or when the heat-dissipating element is not coupled to the aerosol-generating device. It is configured to do one of the things.

有利には、使用時に、熱放散器は、発熱体からの熱を吸収し、それを熱放散器を通して引き出される空気に伝達し、その結果、空気は、主として対流によって熱放散器の下流のエアロゾル形成基体を加熱することができる。このことは、エアロゾル形成基体が主として発熱体からの伝導によって加熱される、既存のシステムに対するエアロゾル形成基体のより均一な加熱を提供しうる。例えば、それは、他の点では、伝導加熱によって引き起こされうるエアロゾル形成基体における局所的な高温領域または「ホットスポット」の発生を減少し、または防ぎうる。このことは、他の点では、エアロゾル形成基体の枯渇に起因しうる過熱を防ぐのに役立ちうるので、熱放散器が、エアロゾル形成基体が液体エアロゾル形成基体であるエアロゾル発生物品と併用される場合に特に有益でありうる。例えば、エアロゾル形成基体が液体保持媒体に保持される液体エアロゾル形成基体を含む場合、熱放散器は、液体保持媒体が乾燥している時であっても、エアロゾル形成基体または液体保持媒体の過熱を減少する、またはそれを防ぐのに役立ちうる。 Advantageously, during use, the heat dissipator absorbs heat from the heating element and transfers it to the air drawn through the heat dissipator, so that the air is predominantly downstream of the heat dissipator by convection. The aerosol-forming substrate can be heated. This can provide a more uniform heating of the aerosol-forming substrate to existing systems, where the aerosol-forming substrate is heated primarily by conduction from a heating element. For example, it can reduce or prevent the occurrence of localized hot regions or "hot spots" in the aerosol-forming substrate that can otherwise be caused by conduction heating. This can help prevent overheating that could otherwise result from depletion of the aerosol-forming substrate, so if the heat dissipator is used in conjunction with an aerosol-generating article in which the aerosol-forming substrate is a liquid aerosol-forming substrate. Can be particularly beneficial to. For example, if the aerosol-forming substrate comprises a liquid aerosol-forming substrate that is held in a liquid-holding medium, the heat dissipator will overheat the aerosol-forming substrate or the liquid-holding medium even when the liquid-holding medium is dry. Can help reduce or prevent it.

多孔体が高い表面積対体積比を有するので、熱放散器は、多孔体を通して引き出される空気の迅速な、かつ効率的な加熱を可能にしうる。これは、多孔体を通して引き出される空気の均一な加熱、結果として、熱放散器の下流のエアロゾル形成基体のより均一な加熱を可能にしうる。 Due to the high surface area to volume ratio of the porous material, the heat dissipator can allow rapid and efficient heating of the air drawn through the porous material. This may allow for uniform heating of the air drawn through the porous body and, as a result, more uniform heating of the aerosol-forming substrate downstream of the heat dissipator.

好ましい実施形態では、多孔体は、少なくとも２０：１、好ましくは少なくとも１００：１、より好ましくは少なくとも５００：１の表面積対体積比を有する。有利には、これは、発熱体から多孔体を通して引き出される空気への熱エネルギーの特定の効率的な伝達を可能にする一方で、コンパクトな熱放散器を提供しうる。これは、多孔体を通して引き出される空気の迅速な、かつ均一な加熱、結果として、低い表面積対体積比を有する多孔体と比較して、熱放散器の下流のエアロゾル形成基体のより均一な加熱をもたらしうる。 In a preferred embodiment, the porous material has a surface area to volume ratio of at least 20: 1, preferably at least 100: 1, and more preferably at least 500: 1. Advantageously, this may provide a compact heat dissipator while allowing certain efficient transfer of heat energy from the heating element to the air drawn through the porous body. This is a rapid and uniform heating of the air drawn through the porous body, resulting in a more uniform heating of the aerosol-forming substrate downstream of the heat dissipator compared to the porous body having a low surface area to volume ratio. Can bring.

好ましい実施形態では、多孔体は、高比表面積を有する。これは、質量単位あたりの本体の全表面積の基準である。有利には、これは、発熱体から多孔体を通して引き出される空気への熱エネルギーの効率的な伝達のための大きい表面積を、質量の小さい熱放散器に提供しうる。例えば、多孔体は、グラムあたり少なくとも０．０１ｍ²、好ましくはグラムあたり少なくとも０．０５ｍ²、より好ましくはグラムあたり少なくとも０．１ｍ²、最も好ましくはグラムあたり少なくとも０．５ｍ²の比表面積を有しうる。 In a preferred embodiment, the porous body has a high specific surface area. This is a measure of the total surface area of the body per unit of mass. Advantageously, this can provide a large surface area for the efficient transfer of heat energy from the heating element to the air drawn through the porous body to the low mass heat dissipator. For example, the porous material has a specific surface area of at least 0.01 m ² per gram, preferably at least 0.05 m ² per gram, more preferably at least 0.1 m ² per gram, and most preferably at least 0.5 m ² per gram. Can be done.

本明細書で使用される「熱貯蔵材料」という用語は、高い熱容量を有する材料を意味する。この構成により、多孔体は、熱放散器が発熱体からの熱を吸収および貯蔵して、その後、多孔体を通して引き出される空気を介して、ある期間にわたりエアロゾル形成基体に熱を放出することを可能にする、蓄熱体として機能しうる。 As used herein, the term "heat storage material" means a material with a high heat capacity. This configuration ensures that the heat radiator absorbs and stores heat from the heating element and then releases heat to the aerosol-forming substrate over a period of time through the air drawn through the heating element. It can function as a heating element, enabling it.

多孔体が熱貯蔵材料から形成される場合、多孔体は、摂氏２５度および定圧において、少なくとも０．５Ｊ／ｇ．Ｋ、好ましくは少なくとも０．７Ｊ／ｇ．Ｋ、より好ましくは少なくとも０．８Ｊ／ｇ．Ｋの比熱容量を有する材料から形成されることが好ましい。材料の比熱容量が実質的に熱エネルギーを貯蔵する材料能力の基準であるので、高い熱容量を有する材料から多孔体を形成することは、熱放散器が共に使用されることが意図されるエアロゾル発生システムの重量を実質的に増加することなく、その多孔体が熱放散器を通して引き出される空気を加熱するための多くの蓄熱体を提供することを可能にしうる。 When the porous material is formed from a heat storage material, the porous material is at least 0.5 J / g. At 25 degrees Celsius and constant pressure. K, preferably at least 0.7 J / g. K, more preferably at least 0.8 J / g. It is preferably formed from a material having a specific heat capacity of K. Forming a porous body from a material with a high heat capacity is intended to be used with a heat dissipator because the specific heat capacity of the material is substantially the measure of the material's ability to store heat energy. It may be possible for the porous body to provide many heat storage bodies for heating the air drawn through the heat dissipator without substantially increasing the weight of the system.

熱貯蔵材料は、断熱性であってもよい。本明細書で使用される場合、「断熱性」という用語は、摂氏２３度および５０％の相対湿度で、１００Ｗ／ｍ．Ｋ未満、好ましくは４０Ｗ／ｍ．Ｋ未満、または１０Ｗ／ｍ．Ｋ未満の熱伝導率を有する材料を意味する。これは、発熱体の温度変動によって引き起こされる多孔体を通して引き出される空気の温度変化を減少する熱伝導性熱放散器と比較して、高い熱慣性を有する熱放散器をもたらしうる。これは、より一貫したエアロゾル特性をもたらしうる。 The heat storage material may be insulating. As used herein, the term "insulating" refers to 100 W / m at 23 degrees Celsius and 50% relative humidity. Less than K, preferably 40 W / m. Less than K, or 10 W / m. It means a material having a thermal conductivity of less than K. This can result in a heat dissipator with higher thermal inertia compared to a heat conductive heat dissipator that reduces the temperature change of the air drawn through the porous body caused by the temperature fluctuations of the heating element. This can result in more consistent aerosol properties.

有利には、これは、例えば、発熱体が、多孔体を通して引き出される空気を均一に加熱することが依然として可能である一方で、経時的に変化する加熱状況に従って加熱される場合に、熱放散器の熱慣性を減少し、熱放散器の温度が発熱体の温度の変化を迅速に調節することを可能にすることができる。さらに、高い熱伝導率を有することによって、多孔体を通じる熱抵抗は低くなる。これは、使用時に発熱体から離れた多孔体の部分の温度が、使用時に発熱体に近い多孔体の部分と同様の高温であることを可能にしうる。これは、多孔体を通して引き出される空気の特定の効率的な加熱を提供しうる。 Advantageously, this is, for example, when the heating element is heated according to a heating condition that changes over time, while it is still possible to uniformly heat the air drawn through the porous body. It is possible to reduce the thermal inertia of the vessel and allow the temperature of the heat radiator to quickly regulate changes in the temperature of the heating element. Furthermore, by having a high thermal conductivity, the thermal resistance through the porous body is low. This can allow the temperature of the portion of the porous body away from the heating element during use to be as high as the portion of the porous body close to the heating element during use. This may provide certain efficient heating of the air drawn through the porous material.

熱放散器がエアロゾル発生装置の部分を形成しない実施形態では、多孔体は、熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に、エアロゾル発生装置の部分を形成する電気発熱体によって貫通されるように構成されうる。「貫通される」という用語は、発熱体が多孔体内に少なくとも部分的に延在することを意味するように用いられる。こうして、発熱体は多孔体で包まれうる。この構成により、貫通の作用によって、発熱体は多孔体と接近するか、接触するようになる。これは、結果として、多孔体が発熱体によって貫通されない実施例と比較して、多孔体を通して引き出される空気への発熱体と多孔体との間の熱伝達を増大しうる。 In embodiments where the heat dissipator does not form part of the aerosol generator, the porous body is penetrated by an electric heating element that forms part of the aerosol generator when the heat dissipator is coupled to the aerosol generator. Can be configured. The term "penetrated" is used to mean that the heating element is at least partially extended within the porous body. Thus, the heating element can be wrapped in a porous body. With this configuration, the heating element comes into close contact with or comes into contact with the porous body by the action of penetration. This can result in increased heat transfer between the heating element and the porous body to the air drawn through the porous body as compared to the embodiment in which the porous body is not penetrated by the heating element.

上記の任意の実施形態において、電気発熱体は、熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生装置の部分として、熱放散器の使用が意図されているエアロゾル発生物品の部分として、熱放散器の部分として、またはそれらの任意の組合せとして、提供されうる。電気発熱体は、熱放散器の多孔体に結合されてもよい。熱放散器は、多孔体に熱結合される電気発熱体を備えうる。そのような実施形態では、多孔体は、発熱体からの熱を吸収し、多孔体を通して引き出される空気にその熱を伝達するように配置される。この構成により、発熱体は、熱放散器を取り替えることによって容易に取り替えられうる一方で、エアロゾル発生装置が新しい熱放散器を用いて再利用されることが可能となる。 In any of the above embodiments, the electric heating element is a heat radiator as part of an aerosol generator intended for use with a heat radiator and as part of an aerosol generating article intended for use with a heat radiator. Can be provided as part of, or as any combination thereof. The electric heating element may be bonded to the porous body of the heat radiator. The heat radiator may include an electric heating element that is thermally coupled to the porous body. In such an embodiment, the porous body is arranged to absorb heat from the heating element and transfer the heat to the air drawn through the porous body. This configuration allows the heating element to be easily replaced by replacing the heat radiator, while allowing the aerosol generator to be reused with the new heat radiator.

本発明の第五の態様によると、電気的に作動するエアロゾル発生装置、およびエアロゾル発生物品と併用するように構成される熱放散器が提供される。エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体を含み、口側の端および口側の端から上流の遠位端を有する。電気的に作動するエアロゾル発生装置は、電気発熱体と、エアロゾル発生物品の遠位端を受けるよう構成されたくぼみを有するハウジングと、を備える。熱放散器は、エアロゾル発生装置に取り外し可能なように結合可能であり、熱放散器がエアロゾル発生装置に結合された時に電気発熱体からの熱を吸収するための不燃性多孔体を備え、そのため使用時に、遠位端から口側の端へとエアロゾル発生物品を通じて引き出される空気が、多孔体に吸収された熱によって加熱される。 According to a fifth aspect of the present invention, an electrically operated aerosol generator and a heat dissipator configured to be used in combination with an aerosol generating article are provided. The aerosol-generating article comprises an aerosol-forming substrate and has a mouth-side end and a distal end upstream from the mouth-side end. The electrically actuated aerosol generator comprises an electric heating element and a housing having a recess configured to receive the distal end of the aerosol generating article. The heat dissipator is detachably coupled to the aerosol generator and is provided with a non-combustible porous body to absorb heat from the electric heating element when the heat dissipator is coupled to the aerosol generator. During use, the air drawn through the aerosol-generating article from the distal end to the mouth-side end is heated by the heat absorbed by the porous body.

本発明の態様によると、エアロゾル発生システムのための電気的に作動するエアロゾル発生装置が提供される。電気的に作動するエアロゾル発生装置は、エアロゾル発生物品の遠位端を受けるように構成されるくぼみを有するハウジングと、電気発熱体と、使用時に、熱放散器の本体を通じて引き出される空気が本体に保存された熱によって加熱されるように電気発熱体からの熱を吸収し保存するための不燃性の通気性の本体を備える熱放散器と、を備える。 According to aspects of the invention, an electrically actuated aerosol generator for an aerosol generator is provided. The electrically actuated aerosol generator consists of a housing with a recess configured to receive the distal end of the aerosol generating article, an electric heating element, and the air drawn through the body of the heat dissipator during use. It comprises a heat dissipator with a nonflammable, breathable body for absorbing and storing heat from an electric heating element so that it is heated by the heat stored in it.

図５は、外部発熱体を有するエアロゾル発生装置の使用を図示する。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こうしたエアロゾル発生装置は、当技術分野において公知である。図２ａを参照して説明する。しかし、図２ｂ～図２ｈの実施形態が使用されてもよい。装置６００は、加熱式エアロゾル発生物品２００ａの遠位部分を受けるためのくぼみ６２０を画定する。複数の外部発熱体６３０は、くぼみ内に位置し、物品２００ａがくぼみ６２０内で係合した時に、発熱体６３０は、液体保持媒体を囲む。外部発熱体が、作動されて、ついで、伝導によって液体保持媒体を加熱しうる。外部発熱体が、作動されて、ついで、放射によって液体保持媒体を加熱してもよい。液体保持手段内に保持されている液体エアロゾル形成基体は、加熱されて揮発される。ユーザーが、物品２００ａの口側の端２６０ａで吸い込むのに従って、揮発したエアロゾル形成基体は、物品２００ａの冷却要素２２０ａ内に引き出される空気に混入される。揮発したエアロゾル形成基体は、エアロゾル冷却セクション内で冷却され、凝縮されて吸入可能なエアロゾルを形成する。次に、吸入可能なエアロゾルはユーザーによって吸入される。空気流路を、矢印Ａで示す。 FIG. 5 illustrates the use of an aerosol generator with an external heating element. Such aerosol generators for heating aerosol-generating articles with solid aerosol-forming substrates are known in the art. This will be described with reference to FIG. 2a. However, the embodiments of FIGS. 2b-2h may be used. The device 600 defines a recess 620 for receiving the distal portion of the heated aerosol generating article 200a. The plurality of external heating elements 630 are located in the recess, and when the article 200a engages in the recess 620, the heating element 630 surrounds the liquid holding medium. An external heating element can be activated and then conducted to heat the liquid holding medium. An external heating element may be activated and then radiated to heat the liquid holding medium. The liquid aerosol-forming substrate held in the liquid holding means is heated and volatilized. As the user sucks at the mouth-side end 260a of the article 200a, the volatilized aerosol-forming substrate is mixed into the air drawn into the cooling element 220a of the article 200a. The volatilized aerosol-forming substrate is cooled within the aerosol cooling section and condensed to form an inhalable aerosol. The inhalable aerosol is then inhaled by the user. The air flow path is indicated by arrow A.

図６は、内部発熱体を有するエアロゾル発生装置の使用を図示する。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こうしたエアロゾル発生装置は、当技術分野において公知である。装置７００は、加熱式エアロゾル発生物品２００ａの遠位部分を受けるためのくぼみ７２０を画定する。ブレード形状の発熱体７３０は、くぼみ内に位置し、物品２００ａがくぼみ７２０内で係合した時に、発熱体７３０は、液体保持媒体の内腔内に延在する。内部発熱体が、作動されて、ついで、放射によって液体保持媒体を加熱しうる。液体保持手段内に保持されている液体エアロゾル形成基体は、加熱されて揮発される。ユーザーが、物品２００ａの口側の端２６０ａで吸い込むのに従って、揮発したエアロゾル形成基体は、物品２００ａの冷却要素２２０ａ内に引き出される空気に混入される。揮発したエアロゾル形成基体は、エアロゾル冷却セクション内で冷却され、凝縮されて吸入可能なエアロゾルを形成する。次に、吸入可能なエアロゾルはユーザーによって吸入される。 FIG. 6 illustrates the use of an aerosol generator with an internal heating element. Such aerosol generators for heating aerosol-generating articles with solid aerosol-forming substrates are known in the art. The device 700 defines a recess 720 for receiving the distal portion of the heated aerosol generating article 200a. The blade-shaped heating element 730 is located in the recess, and when the article 200a engages in the recess 720, the heating element 730 extends into the lumen of the liquid holding medium. An internal heating element can be activated and then radiated to heat the liquid holding medium. The liquid aerosol-forming substrate held in the liquid holding means is heated and volatilized. As the user sucks at the mouth-side end 260a of the article 200a, the volatilized aerosol-forming substrate is mixed into the air drawn into the cooling element 220a of the article 200a. The volatilized aerosol-forming substrate is cooled within the aerosol cooling section and condensed to form an inhalable aerosol. The inhalable aerosol is then inhaled by the user.

図７は、加熱式エアロゾル発生物品２００ａ～ｈを使用する好ましい方法を図示する。エアロゾル発生装置は、図６に関連して説明したような内部発熱体を有するエアロゾル発生装置である。エアロゾル発生装置８００は、図１に関連して説明したような熱放散器要素１００だけでなく、エアロゾル発生物品２００ａとも係合する。熱放散器要素１００は、ガラスファイバーから形成される実質的に円柱状の要素である。熱放散器要素は、セラミックファイバー、セラミック発泡体または焼結金属などのその他の多孔性材料からなってもよい。熱放散器要素１００は、熱放散器要素がエアロゾル発生装置８００の発熱体８３０によって貫通されることを可能にする、１つ以上の長手方向に延在する溝穴を画定する。内部発熱体が、作動されて、ついで、伝導によって熱放散器要素１００を加熱しうる。内部発熱体が、作動されて、ついで、放射によって熱放散器要素１００を加熱してもよい。ユーザーがシステムを通じて空気を引き出すのに従って、空気は、加熱された熱放散器１００を通り抜けて、加熱される。この加熱された空気は、ついで、エアロゾル発生物品内に引き出され、液体保持媒体を通り抜ける。液体保持手段内に保持されている液体エアロゾル形成基体は、この加熱した空気によって加熱されて、揮発される。ユーザーが、物品２００ａの口側の端２６０ａで吸い込むことを続けるのに従って、揮発したエアロゾル形成基体は、物品２００ａの冷却要素２２０ａ内に引き出される空気に混入される。揮発したエアロゾル形成基体は、エアロゾル冷却要素内で冷却され、凝縮されて吸入可能なエアロゾルを形成する。次に、吸入可能なエアロゾルはユーザーによって吸入される。 FIG. 7 illustrates a preferred method of using heated aerosol generating articles 200a-h. The aerosol generator is an aerosol generator having an internal heating element as described in connection with FIG. The aerosol generator 800 engages not only with the heat radiator element 100 as described in connection with FIG. 1, but also with the aerosol generator article 200a. The heat radiator element 100 is a substantially columnar element formed of glass fiber. The heat dissipator element may consist of other porous materials such as ceramic fibers, ceramic foams or sintered metals. The heat dissipator element 100 defines one or more longitudinally extending groove holes that allow the heat dissipator element to be penetrated by the heating element 830 of the aerosol generator 800. An internal heating element can be activated and then conducted to heat the heat dissipator element 100. An internal heating element may be activated and then radiated to heat the heat dissipator element 100. As the user draws air through the system, the air passes through the heated heat dissipator 100 and is heated. This heated air is then drawn into the aerosol-generating article and passes through the liquid retention medium. The liquid aerosol-forming substrate held in the liquid holding means is heated by the heated air and volatilized. As the user continues to suck at the mouth-side end 260a of the article 200a, the volatilized aerosol-forming substrate is mixed into the air drawn into the cooling element 220a of the article 200a. The volatilized aerosol-forming substrate is cooled within the aerosol cooling element and condensed to form an inhalable aerosol. The inhalable aerosol is then inhaled by the user.