WO2021025032A1 - タバコ用加熱具 - Google Patents

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WO2021025032A1
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substrate
bonding layer
peripheral surface
flange
coating layer
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PCT/JP2020/029888
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English (en)
French (fr)
Inventor
井上　将吾
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
    • A24F40/00—Electrically operated smoking devices; Component parts thereof; Manufacture thereof; Maintenance or testing thereof; Charging means specially adapted therefor
    • A24F40/40—Constructional details, e.g. connection of cartridges and battery parts
    • A24F40/46—Shape or structure of electric heating means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base

Definitions

  • This disclosure relates to a cigarette heater.
  • Patent Document 1 An example of the prior art is described in Patent Document 1.
  • the tobacco heating tool of the present disclosure includes a rod-shaped substrate for holding an object to be heated containing tobacco, and A heat-generating resistor located inside or on the surface of the substrate, A flange having a through hole through which the substrate is inserted, A bonding layer that is located on the outer peripheral surface of the substrate and joins the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the through hole, and one end of the substrate in the longitudinal direction is exposed from the through hole.
  • It is configured to include a coating layer located from the outer surface of the one end portion to the outer peripheral surface connected to the outer surface, and having a melting point lower than that of the bonding layer.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the cigarette heater of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the cigarette heater of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the cigarette heater of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the cigarette heater of the present disclosure.
  • a heating type smoking device that heats a cigarette with a heater, which is a basic configuration of the heating tool for cigarettes of the present disclosure, is known.
  • the heater is fixed to the housing of the heated smoking device via a flange-shaped heater mount.
  • the mechanical strength of the attachment portion between the heater and the heater mount deteriorates due to long-term use, and the durability of the heated smoking device becomes low. It could drop.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an embodiment of the cigarette heater of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section cut along the cutting plane line AA of FIG. .
  • FIGS. 1 and 2 schematically show a heat generating resistor, and the positions of the heat generating resistor in FIGS. 1 and 2 are not accurately illustrated. Further, in FIG. 2, an object to be heated containing a cigarette is shown by a virtual line.
  • the tobacco heater 1 of the present embodiment includes a substrate 10, a heat generating resistor 20, a flange 30, a bonding layer 40, and a coating layer 50.
  • the substrate 10 is a member for holding the object to be heated 100 including tobacco.
  • the substrate 10 has a rod-like shape, and has a first end 10a and a second end 10b opposite to the first end 10a.
  • the object to be heated 100 has a mouthpiece 101. As shown in FIG. 2, for example, the object to be heated 100 is inserted into the substrate 10 by inserting a portion of the substrate 10 near the first end 10a into an end of the substrate 10 opposite to the mouthpiece 101. Be retained. The user can suck the tobacco component generated from the heated object 100 through the mouthpiece 101.
  • the base 10 is made of an insulating material.
  • the insulating material used in the substrate 10 include ceramic materials such as alumina, zirconia, silicon nitride, and aluminum nitride.
  • the substrate 10 has a first portion 11 including a first end 10a and a second portion 12 including a second end 10b.
  • the second portion 12 has a columnar shape, and the first portion 11 is arranged on one end surface of the second portion 12.
  • the facing surface of the first portion 11 facing the one end surface of the second portion 12 may have a shape that matches the shape of the one end surface of the second portion 12.
  • the first portion 11 may have a shape that becomes thinner toward the side away from the second portion 12, as shown in FIGS. 1 and 2, for example. As a result, the stress generated in the cigarette heater 1 when the substrate 10 is inserted into the object to be heated 100 can be reduced, and the risk of damage to the cigarette heater 1 can be reduced.
  • the first portion 11 may have a shape such as a conical shape or a truncated cone shape.
  • the first part 11 and the second part 12 may be made of the same insulating material or may be made of different insulating materials.
  • the thermal conductivity of the first portion 11 may be lower than that of the second portion 12.
  • the first portion 11 is prepared using zirconia, and the second portion 12 is prepared using alumina. Just do it.
  • silicon nitride may be used to make the first portion 11
  • aluminum nitride may be used to make the second portion 12.
  • the thermal conductivity of the first portion 11 is, for example, 1 to 200 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of the second portion 12 is, for example, 1 to 200 W / (m ⁇ K).
  • the toughness of the first portion 11 can be improved by producing the first portion 11 using zirconia. This makes it possible to reduce the risk of the substrate 10 being damaged when the substrate 10 is inserted into the object to be heated 100.
  • the first portion 11 has, for example, a length of the substrate 10 in the longitudinal direction (hereinafter, also simply referred to as the longitudinal direction) of 1 to 5 mm.
  • the second portion 12 has, for example, a length in the longitudinal direction of 5 to 20 mm and an outer diameter of 1 to 5 mm.
  • the first portion 11 and the second portion 12 may be joined by an adhesive such as glass or an inorganic adhesive. As a result, the first portion 11 and the second portion 12 can be firmly adhered to each other. As a result, the durability of the cigarette heater 1 can be improved.
  • FIGS. 1 and 2 show an example in which the substrate 10 has a substantially columnar shape
  • the substrate 10 may have a plate-like or prismatic shape.
  • the shape of the base 10 plate-shaped or prismatic it is possible to reduce the heat capacity of the base 10 as compared with the case where the base 10 has a substantially columnar shape. It can be a cigarette heating tool 1 that can be heated quickly.
  • the substrate 10 may have a tubular shape. By making the shape of the base 10 tubular, it is possible to reduce the heat capacity of the base 10 as compared with the case where the base 10 has a solid substantially columnar shape. It can be a cigarette heating tool 1 that can be heated quickly.
  • the shape of the base 10 is a tubular shape with the first end 10a open, the object to be heated 100 may be held by the base 10 by being inserted into the base 10.
  • the heat generating resistor 20 is a member for heating the object to be heated 100 including cigarettes.
  • the heat generating resistor 20 is arranged inside or on the surface of the substrate 10.
  • the heat generating resistor 20 may be arranged inside or on the surface of the second portion 12.
  • the heat generating resistor 20 is electrically connected to an external power source (not shown).
  • the heat generation resistor 20 generates heat when an electric current flows, and can heat the object to be heated 100.
  • the heat generating resistor 20 may be electrically connected to an external power source via a lead-out portion 60 and a lead wire (not shown).
  • the pull-out portion 60 may be located at a portion closer to the second end 10b on the outer peripheral surface 10c of the substrate 10.
  • the electric resistance value of the lead-out portion 60 may be lower than that of the heat generation resistor 20. As a result, unnecessary heat generation in the drawer portion 60 can be reduced.
  • the heat generating resistor 20 may have a shape such as a linear shape or a strip shape. As shown in FIG. 2, for example, the heat generating resistor 20 may have a linear pattern including a plurality of folded portions 21. The folded-back portion 21 is a region that generates heat particularly when the heat generating resistor 20 is energized.
  • the heat generating resistor 20 is made of a metal material.
  • the metal material used for the heat generating resistor 20 include tungsten, molybdenum, chromium or carbides thereof, gold, silver, palladium, platinum and the like.
  • the heat generation resistor 20 may contain a ceramic material such as alumina or silicon nitride in addition to the above metal material.
  • the heat generating resistor 20 has, for example, a length of 5 to 50 mm, a width of 0.1 to 3 mm, and a thickness of 0.005 to 0.1 mm.
  • the flange 30 is a member for holding the substrate 10.
  • the flange 30 has a plate-like shape.
  • the shape of the flange 30 may be, for example, a disk shape, a triangular plate shape, a rectangular plate shape, or any other shape.
  • the flange 30 has a disk-like shape.
  • the flange 30 has a through hole 31 that penetrates in the thickness direction.
  • the substrate 10 is inserted through the through hole 31.
  • the substrate 10 and the flange 30 are joined to each other via the bonding layer 40.
  • the flange 30 may be joined to a portion of the substrate 10 near the second end 10b.
  • the flange 30 may be located on the second end 10b side of all of the folded portions 21 of the heat generating resistor 20 in the longitudinal direction of the substrate 10. As a result, the heat generated at the folded-back portion 21 is less likely to be transferred to the bonding layer 40.
  • the thermal stress generated around the bonding layer 40 can be reduced under the heat cycle in which the heat generating resistor 20 repeatedly raises and lowers the temperature.
  • deterioration of the mechanical strength of the bonding layer 40 can be suppressed, and by extension, the durability of the cigarette heating tool 1 can be improved.
  • the flange 30 is made of, for example, a resin material, a ceramic material, a metal material, or the like.
  • the resin material used for the flange 30 include polyetheretherketone and polyimide.
  • the ceramic material used for the flange 30 include alumina, zirconia, silicon nitride, aluminum nitride and the like.
  • the metal material used for the flange 30 include stainless steel, iron-nickel-cobalt alloy and the like.
  • the flange 30 has, for example, an outer diameter of 10 to 20 mm and a thickness of 5 to 10 mm.
  • the opening shape of the through hole 31 can be appropriately set according to the outer shape of the cross section of the substrate 10 cut along a plane orthogonal to the longitudinal direction. Further, the inner diameter of the through hole 31 can be appropriately set according to the outer diameter of the substrate 10.
  • the opening shape of the through hole 31 is circular, and the inner diameter of the through hole 31 is, for example, 2 to 7 mm.
  • the flange 30 may have a tubular shape, that is, a shape having a thickness larger than the outer diameter.
  • the bonding layer 40 is a layer for bonding the substrate 10 and the flange 30.
  • the bonding layer 40 joins the outer peripheral surface 10c of the substrate 10 and the inner peripheral surface 31a of the through hole 31.
  • the bonding layer 40 is located on the outer peripheral surface 10c of the substrate 10.
  • the bonding layer 40 may be located over the entire circumference of the outer peripheral surface 10c, or may be located at a part of the outer peripheral surface 10c in the circumferential direction.
  • the joint layer 40 extends along the longitudinal direction, and one end 41 is exposed from the through hole 31.
  • the end portion 41 may be an end portion located on the first end 10a side of the bonding layer 40.
  • the other end 42 located on the second end 10b side of the joint layer 40 may be located inside the through hole 31, or may be exposed from the through hole 31, for example, as shown in FIG.
  • the bonding layer 40 is made of, for example, a glass material, an inorganic adhesive, or the like.
  • the bonding layer 40 may be made of a glass material having a melting point of 400 to 1400 ° C. Examples of the glass material used for the bonding layer 40 include silicon oxide, boron oxide, magnesium oxide, and the like.
  • the bonding layer 40 has, for example, a length of the substrate 10 in the longitudinal direction of 0.5 to 5 mm.
  • the thickness of the bonding layer 40 in the radial direction of the substrate 10 (hereinafter, also simply referred to as the radial direction) is determined according to the outer diameter of the substrate 10 and the inner diameter of the through hole 31 of the flange 30.
  • the coating layer 50 is a layer for protecting the surface of the substrate 10.
  • the coating layer 50 is located from the outer surface 41a of one end 41 of the bonding layer 40 to the outer peripheral surface 10c connected to the outer surface 41a.
  • the coating layer 50 may cover the entire region of the outer surface 41a, or may cover a part of the outer surface 41a.
  • the coating layer 50 is arranged from one end 41 of the bonding layer 40 toward the first end 10a of the substrate 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the coating layer 50 may be arranged from one end 41 of the bonding layer 40 to the first end 10a of the substrate 10. As a result, it is possible to prevent the substance to be heated 100 or the substance generated from the heated object 100 to be heated from adhering to the outer peripheral surface 10c of the substrate 10. As a result, it is possible to prevent the substrate 10 and the heat generating resistor 20 from being corroded by the object to be heated 100 or the substance generated from the heated object 100 to be heated, and by extension, the durability of the cigarette heater 1 is improved. Can be done.
  • the melting point of the coating layer 50 is lower than that of the bonding layer 40.
  • the coating layer 50 is made of, for example, a glass material, a metal material, or the like.
  • the coating layer 50 may be made of a glass material having a melting point of 400 to 1400 ° C. Examples of the glass material used for the coating layer 50 include silicon oxide, boron oxide, magnesium oxide, and the like.
  • the bonding layer 40 has a melting point higher than that of the coating layer 50 and has a relatively high melting point, so that the substrate 10 and the flange 30 can be firmly bonded to each other. it can. As a result, the durability of the cigarette heater 1 can be improved.
  • the stress generated when the substrate 10 is inserted into the object to be heated 100 and the thermal stress generated under the heat cycle are concentrated on the interface between the bonding layer 40 and the coating layer 50. It becomes easy to make it. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the bonding layer 40, and as a result, the durability of the cigarette heater 1 can be improved.
  • the cigarette heater 1 there is no interface between the bonding layer 40 and the coating layer 50 between the outer peripheral surface 10c of the substrate 10 and the inner peripheral surface 31a of the flange 30. Therefore, even if a crack occurs at the interface between the bonding layer 40 and the coating layer 50, the crack does not easily extend to a portion of the bonding layer 40 located between the outer peripheral surface 10c and the inner peripheral surface 31a. As a result, deterioration of the bonding strength between the substrate 10 and the flange 30 can be suppressed, and by extension, the durability of the cigarette heater 1 can be improved.
  • the thickness T50 of the portion of the coating layer 50 located on the outer peripheral surface 10c is between the outer peripheral surface 10c and the inner peripheral surface 31a of the bonding layer 40.
  • the configuration may be smaller than the thickness T40 of the location portion. According to such a configuration, the outer diameter of the portion of the cigarette heater 1 to be inserted into the object to be heated 100 can be reduced. Therefore, when the substrate 10 is inserted into the object to be heated 100, the load applied to the bonding layer 40 can be reduced. As a result, deterioration of the mechanical strength of the bonding layer 40 can be suppressed, and by extension, the durability of the cigarette heating tool 1 can be improved.
  • the cigarette heater 1 can be used as a cigarette heater having excellent heating efficiency and low power consumption.
  • the thickness T40 of the bonding layer 40 is, for example, 0.01 to 2 mm, and the thickness T50 of the coating layer 50 is, for example, 0.001 to 0.05 mm.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the cigarette heater of the present disclosure
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the cigarette heater of the present disclosure
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the tobacco heater of the present disclosure.
  • FIGS. 3 to 5 schematically show the heat generating resistor, and the position of the heat generating resistor in FIGS. 3 to 5 is not exactly illustrated.
  • the cigarette heaters shown in FIGS. 3 to 5 have different configurations of the bonding layer and the coating layer from the cigarette heaters shown in FIGS. 1 and 2, and the other components have the same configurations.
  • the same reference numerals are given to the same configurations, and detailed description thereof will be omitted.
  • the flange 30 has a first surface 30a that is orthogonal to the longitudinal direction of the substrate 10 and is connected to one end 41 of the bonding layer 40.
  • One end 41 of the bonding layer 40 may extend in a direction orthogonal to the longitudinal direction and be in contact with the first surface 30a.
  • one end 41 of the bonding layer 40 extends not only in the longitudinal direction of the substrate 10 but also in the radial direction of the substrate 10, and is between the outer peripheral surface 10c and the first surface 30a. Meniscus may be formed on the surface.
  • the joint strength between the substrate 10 and the flange 30 can be increased, and by extension, the durability of the cigarette heater 1 can be improved.
  • the flange 30 has a second surface 30b opposite to the first surface 30a.
  • the other end portion 42 of the joint layer 40 may be exposed from the through hole 31 and may extend in a direction orthogonal to the longitudinal direction and be in contact with the second surface 30b.
  • the other end 42 of the bonding layer 40 may form a meniscus between the outer peripheral surface 10c and the second surface 30b.
  • the cigarette heating tool 1 has a configuration in which a coating layer 50 having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the bonding layer 40 covers the entire region of the outer surface 41a and is in contact with the first surface 30a of the flange 30. Good. According to such a configuration, when the joint layer 40 expands due to the heat generated by the heat generating resistor 20, at one end 41 of the joint layer 40, the compressive stress applied to the outer region in the radial direction is increased in the radial direction. It becomes stronger than the compressive stress applied to the inner region. Therefore, the one end portion 41 can be firmly held by the first surface 30a of the flange 30, and as a result, the bonding layer 40 can be prevented from peeling from the first surface 30a. As a result, the durability of the cigarette heater 1 can be improved.
  • the coefficient of thermal expansion of the bonding layer 40 is, for example, 5 to 20 ppm / K
  • the coefficient of thermal expansion of the coating layer 50 is, for example, 2 to 10 ppm / K.
  • the coating layer 50 may not cover the entire region of the outer surface 41a, but may cover a part of the outer surface 41a. Even with such a configuration, it is possible to prevent the bonding layer 40 from peeling off from the first surface 30a of the flange 30. As a result, the joint strength between the substrate 10 and the flange 30 can be further increased, and by extension, the durability of the cigarette heater 1 can be further improved.
  • the bonding layer 40 may have a plurality of pores 43 inside.
  • the plurality of pores 43 may be uniformly distributed inside the bonding layer 40, or may be unevenly distributed.
  • the heat generated by the heat generating resistor 20 is less likely to be transferred to the bonding layer 40.
  • deterioration of the mechanical strength of the bonding layer 40 under the heat cycle can be suppressed, and by extension, the durability of the cigarette heating tool 1 can be improved.
  • the average value of the equivalent circle diameters of the plurality of pores 43 is, for example, 0.1 to 100 ⁇ m, and the area occupancy of the plurality of pores 43 in the cross section is, for example, 1 to 70 area%. It may have a certain configuration. According to such a configuration, the heat generated by the heat generating resistor 20 is more difficult to be transferred to the bonding layer 40, so that deterioration of the mechanical strength of the bonding layer 40 under the heat cycle can be effectively suppressed. As a result, the durability of the cigarette heater 1 can be further improved.
  • the average value of the equivalent circle diameters of the plurality of pores 43 and the area occupancy of the plurality of pores 43 are determined by using, for example, a scanning electron microscope, a metallurgical microscope, or the like, along the longitudinal direction or the radial direction of the bonding layer 40. It can be calculated by analyzing the image of the cross section cut. In analyzing the image of the cross section of the joint layer 40, commercially available image analysis software may be used.
  • the tobacco heating tool of the present disclosure includes a rod-shaped substrate for holding an object to be heated containing tobacco, and A heat-generating resistor located inside or on the surface of the substrate, A flange having a through hole through which the substrate is inserted, A bonding layer that is located on the outer peripheral surface of the substrate and joins the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the through hole, and one end of the substrate in the longitudinal direction is exposed from the through hole.
  • It is configured to include a coating layer located from the outer surface of the one end portion to the outer peripheral surface connected to the outer surface, and having a melting point lower than that of the bonding layer.
  • the cigarette heater of the present disclosure it is possible to provide a cigarette heater with improved durability.

Abstract

【解決手段】　本開示のタバコ用加熱具は、タバコを含む被加熱物を保持する基体と、発熱抵抗体と、基体が挿通される貫通孔を有するフランジと、接合層と、被覆層とを備える。接合層は、基体の外周面に位置し、外周面と貫通孔の内周面とを接合している。接合層は、基体の長手方向における一方端部が貫通孔から露出している。被覆層は、接合層よりも融点が低く、一方端部の外表面から外表面に連なる外周面にかけて位置している。

Description

タバコ用加熱具
　本開示は、タバコ用加熱具に関する。
　従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
特許第５８５４３９４号公報
　本開示のタバコ用加熱具は、タバコを含む被加熱物を保持する棒状の基体と、
　前記基体の内部または表面に位置する発熱抵抗体と、
　前記基体が挿通される貫通孔を有するフランジと、
　前記基体の外周面に位置し、前記外周面と前記貫通孔の内周面とを接合する接合層であって、前記基体の長手方向における一方端部が前記貫通孔から露出している接合層と、
　前記一方端部の外表面から該外表面に連なる前記外周面にかけて位置する被覆層であって、前記接合層よりも融点が低い被覆層と、を備える構成である。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示のタバコ用加熱具の実施形態の一例を示す模式的斜視図である。 図１の切断面線Ａ－Ａで切断した断面を示す模式的断面図である。 本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例を示す模式的断面図である。 本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例を示す模式的断面図である。 本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例を示す模式的断面図である。
　本開示のタバコ用加熱具の基礎となる構成である、タバコをヒータによって加熱する加熱式喫煙装置が知られている。そのような加熱式喫煙装置では、ヒータは、フランジ状のヒータマウントを介して、加熱式喫煙装置の筐体に固定されている。
　本開示のタバコ用加熱具の基礎となる構成である、加熱式喫煙装置では、長期間の使用によりヒータとヒータマウントとの取り付け部の機械的強度が劣化し、加熱式喫煙装置の耐久性が低下することがあった。
　以下、図面を参照して、本開示のタバコ用加熱具の実施形態について説明する。
　図１は、本開示のタバコ用加熱具の実施形態の一例を示す模式的斜視図であり、図２は、図１の切断面線Ａ－Ａで切断した断面を示す模式的断面図である。図１，２は、発熱抵抗体を模式的に示しており、図１，２における発熱抵抗体の位置は、正確に図示されたものではない。また、図２において、タバコを含む被加熱物を仮想線で示している。
　本実施形態のタバコ用加熱具１は、基体１０と、発熱抵抗体２０と、フランジ３０と、接合層４０と、被覆層５０とを備える。
　基体１０は、タバコを含む被加熱物１００を保持するための部材である。基体１０は、棒状の形状を有し、第１端１０ａおよび第１端１０ａとは反対側の第２端１０ｂを有している。被加熱物１００は、吸い口１０１を有している。被加熱物１００は、例えば図２に示すように、基体１０における第１端１０ａ寄りの部位が、被加熱物１００における吸い口１０１とは反対側の端部に差し込まれることによって、基体１０に保持される。使用者は、吸い口１０１を介して、加熱された被加熱物１００から発生するタバコの成分を吸引することができる。
　基体１０は、絶縁材料から成る。基体１０で用いられる絶縁材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム等のセラミック材料が挙げられる。
　基体１０は、第１端１０ａを含む第１部分１１と、第２端１０ｂを含む第２部分１２とを有している。本実施形態のタバコ用加熱具１では、第２部分１２は円柱状の形状を有し、第１部分１１は第２部分１２の一方端面に配設されている。第１部分１１の、第２部分１２の一方端面に対向する対向面は、第２部分１２の一方端面の形状に一致する形状を有していてもよい。
　第１部分１１は、例えば図１，２に示すように、第２部分１２から離反する側に向かって細くなる形状を有していてもよい。これにより、基体１０を被加熱物１００に差し込む際に、タバコ用加熱具１に発生する応力を低減でき、ひいては、タバコ用加熱具１が破損する虞を低減できる。第１部分１１は、例えば、円錐状、円錐台状等の形状を有していてもよい。
　第１部分１１と第２部分１２とは、同じ絶縁材料から成っていてもよく、互いに異なる絶縁材料から成っていてもよい。第１部分１１は、第２部分１２の熱伝導率よりも熱伝導率が低くされていてもよい。これにより、基体１０の第１端１０ａが高温になることを抑制できるため、被加熱物１００の吸い口１０１が高温になることを抑制できる。
　第１部分１１の熱伝導率を第２部分１２の熱伝導率よりも低くするためには、例えば、ジルコニアを用いて第１部分１１を作製し、アルミナを用いて第２部分１２を作製すればよい。あるいは、窒化珪素を用いて第１部分１１を作製し、窒化アルミニウムを用いて第２部分１２を作製してもよい。第１部分１１の熱伝導率は、例えば、１～２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。第２部分１２の熱伝導率は、例えば、１～２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
　なお、ジルコニアを用いて第１部分１１を作製することにより、第１部分１１の靱性を向上させることができる。これにより、基体１０を被加熱物１００に差し込む際に、基体１０が破損する虞を低減できる。
　第１部分１１は、例えば、基体１０の長手方向（以下、単に、長手方向ともいう）の長さが１～５ｍｍである。第２部分１２は、例えば、長手方向の長さが５～２０ｍｍであり、外径が１～５ｍｍである。
　第１部分１１と第２部分１２とは、ガラス、無機接着剤等の接着剤により接合されていてもよい。これにより、第１部分１１と第２部分１２とを強固に接着することできる。ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　図１，２では、基体１０が略円柱状の形状を有する例を示したが、基体１０は、板状または角柱状の形状を有していてもよい。基体１０の形状を板状または角柱状とすることにより、基体１０が略円柱状の形状を有する場合と比較して、基体１０の熱容量を低減することが可能となるため、被加熱物１００を速やかに加熱できるタバコ用加熱具１とすることができる。
　基体１０は、筒状の形状を有していてもよい。基体１０の形状を筒状とすることにより、基体１０が中実の略円柱状の形状を有する場合と比較して、基体１０の熱容量を低減することが可能となるため、被加熱物１００を速やかに加熱できるタバコ用加熱具１とすることができる。基体１０の形状が、第１端１０ａが開放された筒状である場合、被加熱物１００は、基体１０の内部に挿入されることで、基体１０に保持されてもよい。
　発熱抵抗体２０は、タバコを含む被加熱物１００を加熱するための部材である。発熱抵抗体２０は、基体１０の内部または表面に配設されている。発熱抵抗体２０は、第２部分１２の内部または表面に配設されていてもよい。発熱抵抗体２０は、外部電源（図示せず）に電気的に接続されている。発熱抵抗体２０は、電流が流れることによって発熱し、被加熱物１００を加熱することができる。
　発熱抵抗体２０は、引き出し部６０および導線（図示せず）を介して、外部電源に電気的に接続されていてもよい。引き出し部６０は、基体１０の外周面１０ｃにおける第２端１０ｂ寄りの部位に位置していてもよい。引き出し部６０は、発熱抵抗体２０よりも電気抵抗値が低くされていてもよい。これにより、引き出し部６０における不要な発熱を低減できる。
　発熱抵抗体２０は、例えば、線状、帯状等の形状を有していてもよい。発熱抵抗体２０は、例えば図２に示すように、複数の折り返し部２１を含む線状のパターンを有していてもよい。折り返し部２１は、発熱抵抗体２０への通電を行った際に、特に発熱する領域である。
　発熱抵抗体２０は、金属材料から成る。発熱抵抗体２０に用いられる金属材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、クロムもしくはこれらの炭化物、または金、銀、パラジウム、白金等が挙げられる。発熱抵抗体２０は、上記の金属材料の他、アルミナ、窒化ケイ素等のセラミック材料を含有していてもよい。
　発熱抵抗体２０は、例えば、長さが５～５０ｍｍであり、幅が０．１～３ｍｍであり、厚さが０．００５～０．１ｍｍである。
　フランジ３０は、基体１０を保持するための部材である。フランジ３０は、板状の形状を有している。フランジ３０の形状は、例えば、円板状、三角板状、矩形板状等であってもよく、その他の形状であってもよい。本実施形態のタバコ用加熱具１では、例えば図１に示すように、フランジ３０は円板状の形状を有している。
　フランジ３０は、厚さ方向に貫通する貫通孔３１を有している。貫通孔３１には、基体１０が挿通されている。基体１０とフランジ３０とは、接合層４０を介して、互いに接合される。フランジ３０は、例えば図２に示すように、基体１０における第２端１０ｂ寄りの部位に接合されてもよい。フランジ３０は、例えば図１，２に示すように、基体１０の長手方向において、発熱抵抗体２０の折り返し部２１の全てよりも第２端１０ｂ側に位置していてもよい。これにより、折り返し部２１で発生する熱が接合層４０に伝わりにくくなる。このため、発熱抵抗体２０が昇温と降温とを繰り返すヒートサイクル下において、接合層４０の周囲に生じる熱応力を低減できる。その結果、接合層４０の機械的強度の劣化を抑制でき、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　フランジ３０は、例えば、樹脂材料、セラミック材料、金属材料等から成る。フランジ３０に用いられる樹脂材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等が挙げられる。フランジ３０に用いられるセラミック材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム等が挙げられる。フランジ３０に用いられる金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、鉄－ニッケル－コバルト合金等が挙げられる。
　フランジ３０は、例えば、外径が１０～２０ｍｍであり、厚さが５～１０ｍｍである。貫通孔３１の開口形状は、基体１０を長手方向に直交する面で切断した断面の外形形状に応じて、適宜設定することができる。また、貫通孔３１の内径は、基体１０の外径に応じて、適宜設定することができる。本実施形態のタバコ用加熱具１では、貫通孔３１の開口形状は円形状であり、貫通孔３１の内径は、例えば、２～７ｍｍである。フランジ３０は、筒状の形状、すなわち厚さが外径よりも大きい形状を有していてもよい。
　接合層４０は、基体１０とフランジ３０とを接合するための層である。接合層４０は、基体１０の外周面１０ｃと貫通孔３１の内周面３１ａとを接合している。接合層４０は、基体１０の外周面１０ｃに位置している。接合層４０は、外周面１０ｃの全周にわたって位置していてもよく、外周面１０ｃの周方向における一部に位置していてもよい。
　接合層４０は、長手方向に沿って延びており、一方端部４１が貫通孔３１から露出している。一方端部４１は、接合層４０における第１端１０ａ側に位置する端部であってもよい。接合層４０における第２端１０ｂ側に位置する他方端部４２は、貫通孔３１の内部に位置していてもよく、例えば図２に示すように、貫通孔３１から露出していてもよい。
　接合層４０は、例えば、ガラス材料、無機接着剤等から成る。接合層４０は、融点が４００～１４００℃であるガラス材料から成っていてもよい。接合層４０に用いられるガラス材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、等が挙げられる。
　接合層４０は、例えば、基体１０の長手方向の長さが０．５～５ｍｍである。接合層４０の、基体１０の径方向（以下、単に、径方向ともいう）の厚さは、基体１０の外径およびフランジ３０の貫通孔３１の内径に応じて決まる。
　被覆層５０は、基体１０の表面を保護するための層である。被覆層５０は、接合層４０の一方端部４１の外表面４１ａから、外表面４１ａに連なる外周面１０ｃにかけて位置している。被覆層５０は、外表面４１ａの全領域を覆っていてもよく、外表面４１ａの一部領域を覆っていてもよい。
　被覆層５０は、接合層４０の一方端部４１から基体１０の第１端１０ａに向かって配設されている。被覆層５０は、例えば図１，２に示すように、接合層４０の一方端部４１から基体１０の第１端１０ａまで配設されていてもよい。これにより、被加熱物１００または加熱された被加熱物１００から発生する物質が基体１０の外周面１０ｃに付着することを抑制できる。その結果、基体１０および発熱抵抗体２０が、被加熱物１００または加熱された被加熱物１００から発生する物質により腐食することを抑制でき、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　被覆層５０は、接合層４０よりも融点が低くされている。被覆層５０は、例えば、ガラス材料、金属材料等から成る。被覆層５０は、融点が４００～１４００℃であるガラス材料から成っていてもよい。被覆層５０に用いられるガラス材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、等が挙げられる。
　本実施形態のタバコ用加熱具１によれば、接合層４０が、被覆層５０よりも高い融点を有し、比較的高融点であるため、基体１０とフランジ３０とを強固に接合することができる。その結果、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　また、タバコ用加熱具１によれば、基体１０が被加熱物１００に差し込まれる際に発生する応力、およびヒートサイクル下において発生する熱応力を、接合層４０と被覆層５０との界面に集中させ易くなる。このため、接合層４０にクラックが発生することを抑制でき、その結果、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　また、タバコ用加熱具１では、基体１０の外周面１０ｃとフランジ３０の内周面３１ａとの間に、接合層４０と被覆層５０との界面が存在しない。このため、接合層４０と被覆層５０との界面にクラックが発生したとしても、該クラックは、接合層４０の、外周面１０ｃと内周面３１ａとの間に位置する部位に進展しにくい。その結果、基体１０とフランジ３０との接合強度が劣化することを抑制でき、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　タバコ用加熱具１は、例えば図２に示すように、被覆層５０の、外周面１０ｃに位置する部位の厚さＴ５０が、接合層４０の、外周面１０ｃと内周面３１ａとの間に位置する部位の厚さＴ４０よりも小さい構成であってもよい。このような構成によれば、タバコ用加熱具１の、被加熱物１００に差し込まれる部位の外径を低減することができる。このため、基体１０を被加熱物１００に差し込む際に、接合層４０にかかる負荷を低減することができる。その結果、接合層４０の機械的強度が劣化することを抑制でき、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　また、被覆層５０の厚さＴ５０が比較的小さいことで、発熱抵抗体２０で発せられた熱が被加熱物１００に伝わり易くなる。このため、タバコ用加熱具１を、加熱効率に優れた、低消費電力のタバコ用加熱具とすることができる。
　タバコ用加熱具１では、接合層４０の厚さＴ４０は、例えば、０．０１～２ｍｍであり、被覆層５０の厚さＴ５０は、例えば、０．００１～０．０５ｍｍである。
　次に、本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例について説明する。
　図３は、本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例を示す模式的断面図であり、図４は、本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例を示す模式的断面図であり、図５は、本開示のタバコ用加熱具の実施形態の他の例を示す模式的断面図である。図３～５は、発熱抵抗体を模式的に示しており、図３～５における発熱抵抗体の位置は、正確に図示されたものではない。図３～５に示すタバコ用加熱具は、図１，２に示したタバコ用加熱具に対して、接合層および被覆層の構成が異なっており、その他については、同様の構成であるので、同様の構成については、同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。
　フランジ３０は、基体１０の長手方向に直交し、かつ接合層４０の一方端部４１に連なる第１面３０ａを有している。接合層４０の一方端部４１は、長手方向に直交する方向に延び、第１面３０ａに接していてもよい。換言すると、接合層４０の一方端部４１は、例えば図３に示すように、基体１０の長手方向だけでなく、基体１０の径方向にも延び、外周面１０ｃと第１面３０ａとの間にメニスカスを形成していてもよい。これにより、基体１０とフランジ３０との接合強度を高めることができ、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　フランジ３０は、第１面３０ａとは反対側の第２面３０ｂを有している。接合層４０の他方端部４２は、例えば図３に示すように、貫通孔３１から露出しているとともに、長手方向に直交する方向に延び、第２面３０ｂに接していてもよい。換言すると、接合層４０の他方端部４２は、外周面１０ｃと第２面３０ｂとの間にメニスカスを形成していてもよい。これにより、基体１０とフランジ３０との接合強度を一層高めることができ、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性をさらに向上させることができる。
　タバコ用加熱具１は、接合層４０よりも熱膨張係数が小さい被覆層５０が、外表面４１ａの全領域を覆っているとともに、フランジ３０の第１面３０ａに接している構成であってもよい。このような構成によれば、接合層４０が発熱抵抗体２０で発生した熱により膨張した場合、接合層４０の一方端部４１では、径方向における外側の領域にかかる圧縮応力が、径方向における内側の領域にかかる圧縮応力よりも強くなる。このため、一方端部４１をフランジ３０の第１面３０ａに強固に保持させることができ、その結果、接合層４０が第１面３０ａから剥離することが抑制できる。ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　接合層４０の熱膨張係数は、例えば、５～２０ｐｐｍ／Ｋであり、被覆層５０の熱膨張係数は、例えば、２～１０ｐｐｍ／Ｋである。
　被覆層５０は、例えば図４に示すように、外表面４１ａの全領域を覆っておらず、外表面４１ａの一部領域を覆っている構成であってもよい。このような構成であっても、接合層４０がフランジ３０の第１面３０ａから剥離することを抑制できる。その結果、基体１０とフランジ３０との接合強度を一層高めることができ、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性をさらに向上させることができる。
　接合層４０は、例えば図５に示すように、内部に複数の空孔４３を有していてもよい。複数の空孔４３は、接合層４０の内部に一様に分布していてもよく、偏って分布していてもよい。これにより、発熱抵抗体２０で発生した熱が接合層４０に伝わりにくくなる。その結果、ヒートサイクル下における接合層４０の機械的強度の劣化を抑制でき、ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性を向上させることができる。
　接合層４０は、複数の空孔４３の円相当径の平均値が、例えば、０．１～１００μｍであり、断面における複数の空孔４３の面積占有率が、例えば、１～７０面積％である構成であってもよい。このような構成によれば、発熱抵抗体２０で発生した熱が接合層４０に一層伝わりにくくなるため、ヒートサイクル下における接合層４０の機械的強度の劣化を効果的に抑制できる。ひいては、タバコ用加熱具１の耐久性をさらに向上させることができる。
　複数の空孔４３の円相当径の平均値、および複数の空孔４３の面積占有率は、例えば、走査型電子顕微鏡、金属顕微鏡等を用いて、接合層４０を長手方向または径方向に沿って切断した断面の画像を解析することにより算出することができる。接合層４０の断面の画像を解析するにあたって、市販の画像解析ソフトを使用してもよい。
　本開示は次の実施の形態が可能である。
　本開示のタバコ用加熱具は、タバコを含む被加熱物を保持する棒状の基体と、
　前記基体の内部または表面に位置する発熱抵抗体と、
　前記基体が挿通される貫通孔を有するフランジと、
　前記基体の外周面に位置し、前記外周面と前記貫通孔の内周面とを接合する接合層であって、前記基体の長手方向における一方端部が前記貫通孔から露出している接合層と、
　前記一方端部の外表面から該外表面に連なる前記外周面にかけて位置する被覆層であって、前記接合層よりも融点が低い被覆層と、を備える構成である。
　本開示のタバコ用加熱具によれば、耐久性が向上したタバコ用加熱具を提供することができる。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　１　　　タバコ用加熱具
　１０　　基体　１０ａ　第１端
　１０ｂ　第２端
　１０ｃ　外周面
　１１　　第１部分
　１２　　第２部分
　２０　　発熱抵抗体
　２１　　折り返し部
　３０　　フランジ
　３０ａ　第１面
　３０ｂ　第２面
　３１　　貫通孔
　３１ａ　内周面
　４０　　接合層
　４１　　一方端部
　４１ａ　外表面
　４２　　他方端部
　４３　　空孔
　５０　　被覆層
　６０　　引き出し部
　１００　被加熱物
　１０１　吸い口

Claims (6)

  1. 　タバコを含む被加熱物を保持する棒状の基体と、
    　前記基体の内部または表面に位置する発熱抵抗体と、
    　前記基体が挿通される貫通孔を有するフランジと、
    　前記基体の外周面に位置し、前記外周面と前記貫通孔の内周面とを接合する接合層であって、前記基体の長手方向における一方端部が前記貫通孔から露出している接合層と、
    　前記一方端部の外表面から該外表面に連なる前記外周面にかけて位置する被覆層であって、前記接合層よりも融点が低い被覆層と、を備えるタバコ用加熱具。
  2. 　前記接合層は第１ガラス材料からなり、前記被覆層は第２ガラス材料からなり、前記第１ガラス材料の融点が、前記第２ガラス材料の融点よりも高い、請求項１に記載のタバコ用加熱具。
  3. 　前記フランジは、前記長手方向に直交する第１面であって、前記接合層の前記一方端部に連なる第１面を有し、
    　前記接合層の前記一方端部は、前記長手方向に直交する方向に延び、前記第１面に接している、請求項１または２に記載のタバコ用加熱具。
  4. 　前記被覆層の熱膨張係数が、前記接合層の熱膨張係数よりも小さい、請求項３に記載のタバコ用加熱具。
  5. 　前記接合層は、内部に複数の空孔を有する、請求項１～４のいずれかに記載のタバコ用加熱具。
  6. 　前記被覆層の、前記外周面に位置する部位の厚さが、前記接合層の、前記外周面と前記内周面との間に位置する部位の厚さよりも小さい、請求項１～５のいずれかに記載のタバコ用加熱具。
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