WO2023105654A1 - エアロゾル生成システム - Google Patents

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WO2023105654A1
WO2023105654A1 PCT/JP2021/045026 JP2021045026W WO2023105654A1 WO 2023105654 A1 WO2023105654 A1 WO 2023105654A1 JP 2021045026 W JP2021045026 W JP 2021045026W WO 2023105654 A1 WO2023105654 A1 WO 2023105654A1
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WO
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resistance heating
conductive
aerosol generating
generating system
aerosol
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PCT/JP2021/045026
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康信 井上
亮治 藤田
澄重 三上
和俊 芹田
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日本たばこ産業株式会社
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Priority to CN202180104035.8A priority patent/CN118338795A/zh
Priority to JP2023565754A priority patent/JPWO2023105654A1/ja
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • A24F40/70Manufacture

Definitions

  • the present invention relates to an aerosol generation system.
  • Inhalation devices such as electronic cigarettes and nebulizers that produce substances that are inhaled by users are widespread.
  • a suction device can generate an aerosol to which a flavor component is added by using an aerosol source for generating an aerosol and a flavor source for adding a flavor component to the generated aerosol.
  • a user can taste the flavor by inhaling the aerosol to which the flavor component is added, which is generated by the suction device.
  • Patent Literature 1 discloses a blade-shaped heating unit that is inserted into a stick-shaped base material to heat the base material from the inside.
  • Patent Document 1 since the heating unit disclosed in Patent Document 1 does not have a sufficiently high rate of temperature increase, it takes time to heat the base material, and it is difficult to provide a user of the suction device with a comfortable suction experience. rice field.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved aerosol generation system capable of increasing the temperature rise rate of the heating unit. to do.
  • a resistance heating portion having a porous structure at least in part and heating an aerosol-generating substrate from the inside, and the resistance heating portion facing each other and a pair of plate-like conductive portions provided on the surface.
  • the porous structure may include a plurality of regions with different porosities.
  • the resistance heating part may contain barium titanate.
  • the resistance heating part may further contain less than 0.3 g/cm 3 of carbon.
  • the housing may further include a fixing portion that has an insertion portion into which the conductive portion is inserted and that fixes the conductive portion to the housing.
  • the fixed part may be made of super engineering plastic.
  • the fixed portion may be in the shape of a circular or rectangular flat plate.
  • the conductive portion may be made of metal or carbon.
  • the conductive portion may be composed of a nickel-containing iron alloy.
  • the resistance heating part may have a flat plate shape.
  • the thickness of the flat plate shape may be less than 1/4 of the width of the flat plate shape.
  • the aerosol-generating base material into which the resistance heating part and the conductive part are inserted may be further provided.
  • At least one of the conductive portions may include a rib portion formed by bending an edge portion of the conductive portion along the outer shape of the resistance heating portion from mutually facing surfaces of the resistance heating portion.
  • the resistance heating part may be configured in a shape protruding at an angle toward the tip side inserted into the aerosol-generating base material.
  • At least one of the conductive portions may further include a tip rib portion formed by bending an edge portion of the conductive portion along the shape of the tip side of the resistance heating portion.
  • the resistance heating part and the conductive part may be adhered with a conductive adhesive paste.
  • the resistance heating part may be a PTC heater.
  • the heating temperature of the resistance heating part may be less than 350°C.
  • the present invention in the aerosol generation system, it is possible to further increase the heating rate of the heating unit.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a heating unit main body according to a first modified example;
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a heating unit main body according to a second modified example;
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of a heating unit main body according to a third modified example;
  • Configuration example of suction device The suction device according to this configuration example generates an aerosol by heating a substrate including an aerosol source from inside the substrate. This configuration example will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration example of a suction device.
  • the suction device 100 includes a power supply unit 111, a sensor unit 112, a notification unit 113, a storage unit 114, a communication unit 115, a control unit 116, a heating unit 121, and a storage unit 140.
  • the user performs suction while the stick-shaped substrate 150 is accommodated in the accommodation portion 140 .
  • Each component will be described in order below.
  • suction device 100 and the stick-shaped base material 150 cooperate to generate an aerosol that is sucked by the user.
  • the combination of suction device 100 and stick-type substrate 150 may be viewed as an aerosol generating system.
  • the power supply unit 111 accumulates power.
  • the power supply unit 111 supplies electric power to each component of the suction device 100 .
  • the power supply unit 111 may be composed of, for example, a rechargeable battery such as a lithium ion secondary battery.
  • the power supply unit 111 may be charged by being connected to an external power supply via a USB (Universal Serial Bus) cable or the like.
  • the power supply unit 111 may be charged in a state of being disconnected from the device on the power transmission side by wireless power transmission technology.
  • the power supply unit 111 may be provided so as to be removable from the suction device 100 or may be provided so as to be replaceable with a new power supply unit 111 .
  • the sensor unit 112 detects various types of information regarding the suction device 100 and outputs the detected information to the control unit 116 .
  • the sensor unit 112 may be configured with a pressure sensor such as a condenser microphone, a flow sensor, or a temperature sensor.
  • the pressure sensor, the flow sensor, or the temperature sensor can output information indicating that the user has performed suction to the control unit 116 when a numerical value associated with the user's suction is detected.
  • the sensor unit 112 may be configured by an input device, such as a button or switch, that receives information input from the user.
  • the sensor unit 112 may include a button for instructing start/stop of aerosol generation.
  • An input device that receives input of information from a user can output information input by the user to control unit 116 .
  • the sensor section 112 may be configured by a temperature sensor that detects the temperature of the heating section 121 .
  • the temperature sensor can determine the temperature of the stick-shaped substrate 150 housed in the housing section 140 by detecting the temperature of the heating section 121 based on the electrical resistance value of the heating section 121, for example.
  • the notification unit 113 notifies the user of information.
  • the notification unit 113 is configured by a light-emitting device such as an LED (Light Emitting Diode). According to this, the notification unit 113 emits light in a different light emission pattern when the power supply unit 111 needs to be charged, when the power supply unit 111 is being charged, or when an abnormality occurs in the suction device 100. Can emit light.
  • the light emission pattern here is a concept including color, timing of lighting/lighting out, and the like.
  • the notification unit 113 may be configured by a display device that displays an image, a sound output device that outputs sound, a vibration device that vibrates, and the like, together with or instead of the light emitting device.
  • the notification unit 113 may notify information indicating that suction by the user has become possible. Information indicating that suction by the user is enabled can be notified when the temperature of the stick-shaped base material 150 heated by the heating unit 121 reaches a predetermined temperature.
  • the storage unit 114 stores various information for the operation of the suction device 100 .
  • the storage unit 114 is configured by, for example, a non-volatile storage medium such as flash memory.
  • An example of the information stored in the storage unit 114 is information regarding the OS (Operating System) of the suction device 100 such as control information of various components by the control unit 116 .
  • Another example of information stored in the storage unit 114 is information related to suction by the user, such as the number of times of suction, suction time, or total suction time.
  • the communication unit 115 is a communication interface for transmitting and receiving information between the suction device 100 and other devices.
  • the communication unit 115 performs communication conforming to any wired or wireless communication standard.
  • a communication standard for example, wireless LAN (Local Area Network), wired LAN, Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), or the like can be adopted.
  • the communication unit 115 may transmit information regarding suction by the user to the smartphone so that the smartphone displays information regarding suction by the user.
  • the communication unit 115 may receive new OS information from the server in order to update the OS information stored in the storage unit 114 .
  • the control unit 116 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls the general operations within the suction device 100 according to various programs.
  • the control unit 116 is implemented by an electronic circuit such as a CPU (Central Processing Unit) or a microprocessor.
  • the control unit 116 may include a ROM (Read Only Memory) for storing programs to be used, calculation parameters and the like, and a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing parameters and the like that change as appropriate.
  • the suction device 100 executes various processes under the control of the control section 116 .
  • the housing part 140 has an internal space 141 and holds the stick-shaped base material 150 while housing a part of the stick-shaped base material 150 in the internal space 141 .
  • the accommodating portion 140 has an opening 142 that communicates the internal space 141 with the outside, and holds the stick-shaped substrate 150 inserted into the internal space 141 through the opening 142 .
  • the housing portion 140 is a cylindrical body having an opening 142 and a bottom portion 143 as a bottom surface, and defines a columnar internal space 141 .
  • the accommodating part 140 is configured such that the inner diameter is smaller than the outer diameter of the stick-shaped base material 150 at least in part in the height direction of the cylindrical body, and the stick-shaped base material 150 inserted into the inner space 141 is held in the container.
  • the stick-shaped substrate 150 can be held by pressing from the outer periphery.
  • the containment portion 140 also functions to define a flow path for air through the stick-shaped substrate 150 .
  • An air inlet hole which is an inlet for air into the flow path, is arranged, for example, in the bottom portion 143 .
  • the air outflow hole which is the exit of air from such a channel, is the opening 142 .
  • the stick-shaped substrate 150 is a stick-shaped aerosol-generating substrate.
  • the stick-type substrate 150 includes a substrate portion 151 and a mouthpiece portion 152 .
  • the base material portion 151 includes an aerosol source.
  • the aerosol source is atomized by heating to produce an aerosol.
  • the aerosol source may include tobacco-derived materials such as, for example, cut tobacco or tobacco material that has been formed into granules, sheets, or powder. Aerosol sources may also include non-tobacco-derived materials produced from plants other than tobacco, such as mints or herbs. If the inhalation device 100 is a medical inhaler, the aerosol source may contain a medicament for inhalation by the patient. Note that the aerosol source is not limited to solids, and may be, for example, polyhydric alcohols such as glycerin or propylene glycol, or liquids such as water. At least part of the base material part 151 is housed in the internal space 141 of the housing part 140 in a state where the stick-shaped base material 150 is held in the housing part 140 .
  • the mouthpiece 152 is a member held by the user when inhaling. At least part of the mouthpiece 152 protrudes from the opening 142 when the stick-shaped base material 150 is held in the housing 140 .
  • air flows into the housing 140 through an air inlet hole (not shown). The air that has flowed in passes through the internal space 141 of the housing portion 140 , that is, passes through the base portion 151 and reaches the inside of the user's mouth together with the aerosol generated from the base portion 151 .
  • the heating unit 121 heats the aerosol source to atomize the aerosol source and generate an aerosol.
  • the heating part 121 is configured in a blade shape and arranged so as to protrude from the bottom part 143 of the housing part 140 into the internal space 141 of the housing part 140 . Therefore, when the stick-shaped base material 150 is inserted into the storage part 140, the blade-shaped heating part 121 is inserted into the stick-shaped base material 150 so as to pierce the base material part 151 of the stick-shaped base material 150. be done. Then, when the heating part 121 generates heat, the aerosol source contained in the stick-shaped substrate 150 is heated from the inside of the stick-shaped substrate 150 and atomized to generate an aerosol.
  • the heating unit 121 generates heat when supplied with power from the power supply unit 111 .
  • the heating unit 121 to which power is supplied generates heat, and the temperature of the stick-shaped base material 150 reaches a predetermined temperature, whereby the stick An aerosol is generated from the mold substrate 150 .
  • the suction device 100 can allow the user to perform suction.
  • power supply to the heating unit 121 may be stopped.
  • the aerosol may be generated by the power-supplied heating unit 121 during a period in which the sensor unit 112 detects that the user has inhaled.
  • FIG. 2 is a perspective view of the heating section 121 according to this embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a heating section main body 1250 included in the heating section 121 shown in FIG.
  • the heating section 121 includes a heating section body 1250 and a fixing section 1260 .
  • the heating section main body 1250 is held by a fixing section 1260 and fixed to the housing of the suction device 100 or the like via the fixing section 1260 .
  • the heating unit main body 1250 includes a resistance heating unit 1210, a first conductive unit 1220, and a second conductive unit 1230.
  • the heating unit main body 1250 can heat the stick-shaped substrate 150 from the inside by heat generated from the resistance heating unit 1210 that is energized through the first conductive unit 1220 and the second conductive unit 1230 .
  • the direction of the tip side where the heating unit main body 1250 is inserted into the stick-shaped base material 150 is also referred to as upward direction, and the direction opposite to the upward direction is also referred to as downward direction.
  • the direction in which the first conductive portion 1220, the resistance heating portion 1210, and the second conductive portion 1230 are attached is also called the front-rear direction, and the direction orthogonal to the vertical direction and the front-rear direction is also called the left-right direction.
  • the resistance heating part 1210 is a plate-like member that generates heat by resistance heating. Specifically, the resistance heating part 1210 is a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater that generates heat by being energized between the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 .
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • a PTC heater is a heater that uses a resistor that has a characteristic (PTC characteristic) that when a predetermined temperature (called Curie temperature) is reached, the electrical resistance value rises sharply and electricity stops flowing.
  • PTC characteristic a characteristic that when a predetermined temperature (called Curie temperature) is reached, the electrical resistance value rises sharply and electricity stops flowing.
  • the PTC heater can control the energization amount by temperature without using a control device, so that the heating temperature can be controlled below the Curie temperature. Therefore, the PTC heater is capable of heating objects below the Curie temperature.
  • the resistance heating part 1210 may be a PTC heater using barium titanate (BaTiO 3 ) having PTC characteristics as a resistor. In such a case, the resistance heating part 1210 can set the Curie temperature of barium titanate to 350.degree.
  • barium titanate includes an alkaline earth metal element such as calcium (Ca) or strontium (Sr), or yttrium (Y), neodymium (Nd), samarium (Sm), dysprosium (Dy), or the like.
  • Ca calcium
  • strontium Sr
  • Y yttrium
  • Nd neodymium
  • Sm samarium
  • Dy dysprosium
  • barium titanate can control various properties such as the Curie temperature or the electrical resistance value.
  • the resistance heating section 1210 is provided so as to have a porous structure at least partially. At least part of the resistance heating part 1210 has a porous structure, so that the mass can be reduced with respect to the same volume, so that the heat capacity can be reduced. According to this, the resistance heating portion 1210 can raise the temperature more efficiently with a smaller amount of heat generation, so that the temperature rise rate of the heating portion 121 can be further increased.
  • a porous structure is a structure in which a large number of pores are formed.
  • the porous structure may be a structure having a porosity of 10% or more, which is the sum of the volume due to the pores divided by the total volume.
  • the size of the pores formed in the porous structure is not particularly limited.
  • the resistance heating part 1210 having such a porous structure can be manufactured, for example, by controlling the mixing conditions, dispersion conditions, and sintering conditions of the titanium source and the barium source in the barium titanate sintered body. .
  • the resistance heating part 1210 having a porous structure can be manufactured by adding carbon and sintering barium titanate.
  • the porosity of the porous structure of the resistance heating portion 1210 can be controlled by the amount of carbon added.
  • the porosity of the porous structure can be controlled to about 10%.
  • the mass ratio of barium titanate and carbon is controlled to 90:10 and barium titanate is sintered so as to form a porous structure, the porosity of the porous structure is reduced to about 50%. can be controlled.
  • the mass ratio of barium titanate and carbon is controlled to 75:25 to 10:90 and barium titanate is sintered so as to form a porous structure, the porosity of the porous structure is reduced to It can be controlled to approximately 75%.
  • FIG. 4 is a graph diagram schematically showing the relationship between the density of the carbon porous body and the electrical resistance value.
  • the electrical resistance of the carbon porous body abruptly decreases when the carbon density is 0.3 g/cm 3 or more. This is because the increased density facilitates the formation of a carbon network, thereby facilitating the flow of current. Therefore, when the density of carbon added to barium titanate is 0.3 g/cm 3 or more, the electrical resistance of carbon becomes lower than the electrical resistance of barium titanate, so that current does not flow through carbon alone. It may get lost. In such a case, there is a possibility that the resistance heating part 1210 will not function as a PTC heater because current will not flow through the barium titanate having PTC characteristics. Therefore, the density of carbon added to barium titanate is preferably controlled to less than 0.3 g/cm 3 .
  • the density of barium titanate is 6 g/cm 3 when the porosity is 10% and no carbon is added. Therefore, assuming that the density of barium titanate with a porosity of 50% is 3 g/cm 3 , the resistance heating part 1210 having a porous structure with a porosity of 50% consists of 3 g/cm 3 of barium titanate and 0.5 g/cm 3 of barium titanate. less than .3 g/cm 3 of carbon. Further, assuming that the density of barium titanate with a porosity of 75% is 1.5 g/cm 3 , the resistance heating part 1210 having a porous structure with a porosity of 75% has a titanic acid of 1.5 g/cm 3 . It will contain barium and less than 0.3 g/cm 3 of carbon.
  • the porous structure of the resistance heating part 1210 may include a plurality of regions with different porosities.
  • the resistance heating part 1210 may include a plurality of regions with different porosities by connecting a plurality of PTC heaters having porous structures with different porosities in the longitudinal direction (that is, in the vertical direction). may be provided.
  • the resistance heating part 1210 may have a region with a higher porosity on the front end side inserted into the stick-shaped substrate 150 and a region with a lower porosity on the rear end side. In such a case, since the resistance heating part 1210 can further reduce the heat capacity of the region on the tip end side inserted into the stick-shaped base material 150, the heating rate of the tip end side can be further increased to reduce the heat capacity of the stick-shaped base material. Material 150 can be heated more efficiently.
  • the resistance heating part 1210 may form a plurality of regions with different porosities by connecting a plurality of PTC heaters having porous structures with different porosities in the lateral direction (that is, in the lateral direction). may be provided to include.
  • the resistance heating part 1210 may have a region with a higher porosity in the central part of the resistance heating part 1210 and a region with a lower porosity at both ends.
  • the resistance heating part 1210 can further reduce the heat capacity of the region near the center of the stick-shaped base material 150. It can heat more efficiently.
  • the resistance heating part 1210 may be composed of a longitudinal flat plate extending in the vertical direction. That is, the longitudinal direction of the longitudinal shape of the resistive heating portion 1210 corresponds to the vertical direction, and the lateral direction of the longitudinal shape corresponds to the horizontal direction. Since the resistive heating portion 1210 is formed of a longitudinal flat plate, the cross section perpendicular to the longitudinal direction (that is, the vertical direction) of the longitudinal shape has a rectangular shape. According to this, the resistance heating part 1210 can have a longer circumferential length in cross section than in the case where the cross section has a circular shape with the same area.
  • the resistance heating part 1210 can increase the contact area between the heating part 121 and the stick-shaped base material 150 into which the heating part 121 is inserted, so that the stick-shaped base material 150 can be heated more efficiently.
  • the thickness of the plate-shaped resistive heating portion 1210 may be less than 1/4 of the width in the lateral direction (that is, the lateral direction) of the longitudinal shape.
  • the resistance heating part 1210 on the tip end side which is inserted into the inside of the stick-type base material 150, may be provided in a shape protruding at an angle toward the tip end side (that is, upward). good.
  • the shape of the angle formed toward the tip side may be either acute, right, or obtuse.
  • the resistance heating part 1210 has a pentagonal flat plate shape that has a vertex on the tip side (that is, the upward side) that is inserted into the inside of the stick-shaped base material 150 and that is elongated in the vertical direction. may be provided.
  • the resistive heating part 1210 has a tip end side (that is, upward direction side) inserted into the stick-shaped base material 150 having a pointed shape like a sword tip, thereby heating the inside of the stick-shaped base material 150. 121 can be inserted more easily.
  • the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 are a pair of electrode plates that sandwich the resistance heating part 1210 .
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be provided on both main surfaces facing each other in the front-rear direction of the flat resistance heating portion 1210 .
  • the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 are spaced apart from each other so as not to be short-circuited.
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 can conduct electricity to the resistance heating portion 1210 by being attached to the resistance heating portion 1210 using a conductive adhesive paste.
  • a conductive adhesive paste for example, a so-called anisotropic conductive adhesive in which conductive particles are uniformly dispersed in an epoxy adhesive can be used.
  • the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 may be made of metal with a low coefficient of thermal expansion.
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be made of an iron alloy containing nickel (Ni) having a low coefficient of thermal expansion, such as Invar (registered trademark). According to this, the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 suppress peeling of the adhesion between the resistance heating part 1210 and the resistance heating part 1210 due to thermal expansion when the resistance heating part 1210 generates heat. be able to.
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be made of a conductive carbon sheet. Since the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 made of a carbon sheet undergo little dimensional change at high temperatures, thermal expansion occurs when the resistance heating portion 1210 generates heat. It is possible to suppress peeling of the adhesion between them. Furthermore, since the carbon sheet is lightweight, the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 further reduce the weight of the heating portion 121, thereby improving the portability of the suction device 100 including the heating portion 121. can be improved.
  • first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be configured by a laminate of metal and carbon sheets.
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be configured by a laminate of Invar (registered trademark) and a carbon sheet.
  • the carbon sheets of the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 are laminated so as to face the resistance heating portion 1210, thereby further suppressing separation due to a difference in coefficient of thermal expansion from the resistance heating portion 1210. can do.
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be provided in a shape corresponding to the shape of the resistance heating portion 1210 so as to cover the resistance heating portion 1210 .
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be provided in a shape obtained by further extending the longitudinal shape of the resistance heating portion 1210 in the longitudinal direction (that is, the vertical direction).
  • the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 have apexes on the tip side (that is, the upward side) inserted into the inside of the stick-shaped base material 150, like the resistance heating part 1210.
  • it may be provided in the shape of a pentagonal flat plate elongated in the vertical direction. Note that the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 may be provided with the same shape, or may be provided with different shapes.
  • the rear end sides of the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 opposite to the front end sides extend further downward than the ends of the resistance heating portion 1210 on the rear end side. may be present and provided.
  • the downwardly extending regions of the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 are, for example, inserted into the fixing part 1260 to fix the heating part main body 1250 to the housing of the suction device 100. .
  • the fixing part 1260 is a structural member that fixes the heating part main body 1250 to the housing of the suction device 100 .
  • the fixing portion 1260 is configured in a circular or rectangular flat plate shape having an insertion portion 1261 with a slit-shaped concave structure or a through-hole structure.
  • the insertion portion 1261 may be two concave structures or through-hole structures into which the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 are respectively inserted. It may be one concave structure or through-hole structure into which the conductive parts 1230 are collectively inserted.
  • the fixing portion 1260 holds the heating portion main body 1250 and attaches the heating portion main body 1250 to the housing of the suction device 100 by inserting the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 into the insertion portion 1261 . can be fixed.
  • the fixed part 1260 may be made of super engineering plastic.
  • Super engineering plastics have high heat resistance and high mechanical strength, and can be formed into desired shapes at low cost by injection molding or the like, and are thus suitably used as constituent materials for structural members.
  • the fixing part 1260 may be made of PEEK (PolyEtherEtherKetone), which is a type of engineering plastic.
  • PEEK is a thermoplastic resin that has extremely high heat resistance and high dimensional stability. Therefore, by forming the fixing part 1260 from PEEK, the dimensional change of the fixing part 1260 due to the heat generated by the resistance heating part 1210 is further reduced.
  • the fixed portion 1260 is a region extending downward from the end portion of the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 on the rear end side of the resistance heating portion 1210 . , and the second conductive portion 1230 .
  • Fixing part 1260 holds heating part main body 1250 in a region away from resistance heating part 1210 , thereby reducing the possibility of propagation of heat generated from resistance heating part 1210 .
  • the constituent material of the fixing part 1260 can use resin having a lower melting point or glass transition point than metal as a constituent material.
  • the fixed part 1260 does not come into direct contact with the resistance heating part 1210, the possibility that the heat generated from the resistance heating part 1210 will propagate to the housing of the suction device 100 can be further reduced.
  • the heating unit 121 can reduce the heat capacity by making at least part of the resistance heating unit 1210 have a porous structure. can be raised. Therefore, the suction device 100 according to this embodiment can further increase the temperature increase rate of the heating unit 121 .
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a heating portion main body 1250A according to a first modification.
  • the up-down direction, front-rear direction, and left-right direction are defined in the same way as in FIGS.
  • the direction of the distal end side where the heating unit main body 1250A is inserted into the stick-shaped base material 150 is also referred to as the upward direction
  • the direction opposite to the upward direction is also referred to as the downward direction.
  • the direction in which the first conductive portion 1220, the resistance heating portion 1210, and the second conductive portion 1230 are attached is also called the front-rear direction
  • the direction orthogonal to the vertical direction and the front-rear direction is also called the left-right direction.
  • a heating section main body 1250A As shown in FIG. 5, in a heating section main body 1250A according to the first modification, at least one of the first conductive section 1220 and the second conductive section 1230 is further provided with a rib section 1240.
  • the rib portion 1240 is formed by bending both edges of the longitudinal shape of the first conductive portion 1220 in the short direction (that is, in the left-right direction) along the outer shape of the resistance heating portion 1210. .
  • the rib portion 1240 may be formed along both lateral edges of the elongated first conductive portion 1220 . It may be formed by folding.
  • the strength of the first conductive portion 1220 in the front-rear direction obtained by bending the rib portion 1240 is further increased, so deformation in the front-rear direction can be suppressed.
  • the heating section body 1250A is less likely to deform in the normal direction (that is, the front-rear direction) of the main surface of the first conductive section 1220, so that the heating section body 1250A may be bent in the normal direction. can be reduced.
  • the heating unit main body 1250A according to the first modification the heating unit 121 can further increase the strength in the front-rear direction, so there is a possibility that the heating unit 121 will break when it is inserted into the stick-shaped base material 150. can be reduced.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a heating portion main body 1250B according to a second modification.
  • the up-down direction, front-rear direction, and left-right direction are defined in the same manner as in FIGS.
  • the direction of the distal end side where the heating unit main body 1250B is inserted into the stick-shaped base material 150 is also referred to as the upward direction
  • the direction opposite to the upward direction is also referred to as the downward direction.
  • the direction in which the first conductive portion 1220, the resistance heating portion 1210, and the second conductive portion 1230 are attached is also called the front-rear direction
  • the direction orthogonal to the vertical direction and the front-rear direction is also called the left-right direction.
  • the first conductive portion 1220 is provided with the first rib portion 1241, and the second conductive portion 1230 is provided with the second rib portion 1242. be done.
  • the first rib portion 1241 is formed by bending one edge of the longitudinal shape of the first conductive portion 1220 in the short direction (that is, the left-right direction) along the outer shape of the resistance heating portion 1210 . be done.
  • the second rib portion 1242 is formed by bending the other edge portion of the longitudinal shape of the second conductive portion 1230 in the short direction (that is, the left-right direction) along the outer shape of the resistance heating portion 1210 .
  • the first rib portion 1241 is formed by extending the first conductive portion 1220 . It may be formed by folding the edge of the right side.
  • the second rib portion 1242 may be formed by bending the stretched left edge of the second conductive portion 1230 .
  • the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 are formed in the front-rear direction by bending the first rib portion 1241 and the second rib portion 1242. Since the strength is further increased, deformation in the front-rear direction can be suppressed. According to this, the heating portion main body 1250B is less likely to deform in the normal direction (that is, the front-rear direction) of the main surfaces of the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230, so that the heating portion 121 is not deformed. It is possible to reduce the possibility of bending in the normal direction.
  • the first rib portion 1241 and the second rib portion 1242 may be provided on both of the pair of electrode plates (the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230), respectively. Even in such a case, the heating portion main body 1250B according to the second modification causes the heating portion 121 to break when it is inserted into the stick-shaped substrate 150, similarly to the heating portion main body 1250A according to the first modification. Possibility can be reduced.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a heating portion main body 1250C according to a third modification.
  • the up-down direction, front-rear direction, and left-right direction are defined in the same manner as in FIGS.
  • the direction of the tip side where the heating unit main body 1250C is inserted into the stick-shaped base material 150 is also referred to as the upward direction
  • the direction opposite to the upward direction is also referred to as the downward direction.
  • the direction in which the first conductive portion 1220, the resistance heating portion 1210, and the second conductive portion 1230 are attached is also called the front-rear direction
  • the direction orthogonal to the vertical direction and the front-rear direction is also called the left-right direction.
  • a heating portion main body 1250C in addition to the rib portion 1240, an angle is formed toward the distal end side of the resistance heating portion 1210 (that is, upward).
  • a tip rib portion 1243 is further provided along the protruding shape.
  • the tip rib portion 1243 is formed by bending the edge of each side on the upward side of the first conductive portion 1220 (that is, the tip side of the resistance heating portion 1210) along the outer shape of the resistance heating portion 1210. formed by For example, when the first conductive portion 1220 is provided in a vertically extended pentagon shape, the tip rib portion 1243 is formed by bending the edges of two sides on the upper side of the first conductive portion 1220 . may be formed. In such a case, the rib portion 1240 or the tip rib portion 1243 is formed on the four sides of the pentagon except for the downward side of the first conductive portion 1220 .
  • the first conductive portion 1220 has a sharp shape like a sword tip formed on the tip side (that is, the upward side) of the resistance heating portion 1210 at the tip rib portion 1243 . can be covered.
  • the heating part main body 1250 ⁇ /b>C has a force between the resistance heating part 1210 , the first conductive part 1220 and the second conductive part 1230 when the heating part 121 is inserted into the stick-shaped base material 150 . can prevent the first conductive portion 1220 and the second conductive portion 1230 from being separated from the resistance heating portion 1210 by the action of . Therefore, the heating section main body 1250C can further improve the durability of the heating section 121 against insertion into the stick-shaped base material 150 .
  • a resistance heating part that has a porous structure at least in part and heats the aerosol-generating substrate from the inside; a pair of plate-like conductive portions provided on surfaces facing each other of the resistance heating portion; an aerosol generation system, comprising: (2) The aerosol generating system according to (1), wherein the porous structure includes a plurality of regions with different porosities. (3) The aerosol generating system according to (1) or (2), wherein the resistance heating section contains barium titanate. (4) The aerosol generating system according to (3) above, wherein the resistance heating portion further contains less than 0.3 g/cm 3 of carbon.
  • (11) The aerosol generating system according to (10) above, wherein the thickness of the flat plate shape is less than 1/4 of the width of the flat plate shape.
  • (12) The aerosol generating system according to any one of (1) to (11), further comprising the aerosol-generating substrate in which the resistive heating portion and the conductive portion are inserted.
  • At least one of the conductive portions includes a rib portion formed by bending an edge portion of the conductive portion along the outer shape of the resistance heating portion from the mutually facing surfaces of the resistance heating portion, the above (1) to (12).
  • the resistive heating part according to any one of (1) to (13) above, wherein the resistive heating part is configured in a shape protruding at an angle toward a tip side inserted into the inside of the aerosol-generating base material. aerosol generation system.
  • the resistance heating portion and the conductive portion are adhered with a conductive adhesive paste.
  • the aerosol generating system according to any one of (1) to (17), wherein the heat generation temperature of the resistance heating part is less than 350°C.
  • suction device 121 heating section 140 housing section 141 internal space 142 opening 143 bottom section 150 stick-type base material 151 base material section 152 mouthpiece section 1210 resistance heating section 1220 first conductive section 1230 second conductive section 1240 rib section 1241 first Rib part 1242 Second rib part 1243 Tip rib part 1250 Heating part main body 1260 Fixing part 1261 Insertion part

Landscapes

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Abstract

【課題】加熱部の昇温速度をより高めることが可能なエアロゾル生成システムを提供する。 【解決手段】少なくとも一部に多孔質構造を有し、エアロゾル発生基材を内部から加熱する抵抗発熱部と、前記抵抗発熱部の互いに対向する面に設けられた一対の板状の導電部と、を備える、エアロゾル生成システム。

Description

エアロゾル生成システム
 本発明は、エアロゾル生成システムに関する。
 ユーザに吸引される物質を生成する電子タバコ及びネブライザ等の吸引装置が広く普及している。このような吸引装置は、エアロゾルを生成するためのエアロゾル源、及び生成されたエアロゾルに香味成分を付与するための香味源を用いることで、香味成分が付与されたエアロゾルを生成することができる。ユーザは、吸引装置にて生成された、香味成分が付与されたエアロゾルを吸引することで、香味を味わうことができる。
 近年、スティック状に形成された基材をエアロゾル源又は香味源として使用するタイプの吸引装置に関する技術が盛んに開発されている。例えば、下記特許文献1には、スティック状に形成された基材に挿入されることで基材を内部から加熱するブレード状の加熱部が開示されている。
中国実用新案第209807157号明細書
 しかし、上記特許文献1に開示された加熱部は、昇温速度が十分に高くないため、基材の加熱に時間がかかり、吸引装置のユーザに快適な吸引体験を提供することが困難であった。
 そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、加熱部の昇温速度をより高めることが可能な、新規かつ改良されたエアロゾル生成システムを提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも一部に多孔質構造を有し、エアロゾル発生基材を内部から加熱する抵抗発熱部と、前記抵抗発熱部の互いに対向する面に設けられた一対の板状の導電部と、を備える、エアロゾル生成システムが提供される。
 前記多孔質構造は、気孔率が互いに異なる複数の領域を含んでもよい。
 前記抵抗発熱部は、チタン酸バリウムを含んでもよい。
 前記抵抗発熱部は、0.3g/cm未満のカーボンをさらに含んでもよい。
 前記導電部が挿入される挿入部を有し、前記導電部をハウジングに固定する固定部をさらに備えてもよい。
 前記固定部は、スーパーエンジニアリングプラスチックで構成されてもよい。
 前記固定部は、円形又は矩形の平板形状であってもよい。
 前記導電部は、金属又はカーボンで構成されてもよい。
 前記導電部は、ニッケル含有鉄合金で構成されてもよい。
 前記抵抗発熱部は、平板形状であってもよい。
 前記平板形状の厚みは、前記平板形状の幅の1/4未満であってもよい。
 前記抵抗発熱部及び前記導電部が内部に挿入される前記エアロゾル発生基材をさらに備えてもよい。
 前記導電部の少なくとも一方は、前記抵抗発熱部の互いに対向する面から前記抵抗発熱部の外形に沿って前記導電部の縁端部を折り曲げたリブ部を含んでもよい。
 前記抵抗発熱部は、前記エアロゾル発生基材の内部に挿入される先端側に向かって角を成して突出する形状で構成されてもよい。
 前記導電部の少なくとも一方は、前記抵抗発熱部の前記先端側の形状に沿って、前記導電部の縁端部を折り曲げた先端リブ部をさらに含んでもよい。
 前記抵抗発熱部と、前記導電部とは、導電性接着ペーストにて接着されてもよい。
 前記抵抗発熱部は、PTCヒータであってもよい。
 前記抵抗発熱部の発熱温度は、350℃未満であってもよい。
 以上説明したように本発明によれば、エアロゾル生成システムにおいて、加熱部の昇温速度をより高めることが可能である。
吸引装置の構成例を模式的に示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る加熱部の斜視図である。 図2に示す加熱部が備える加熱部本体の分解斜視図である。 カーボン多孔体の密度と、電気抵抗値との関係を模式的に示すグラフ図である。 第1の変形例に係る加熱部本体の分解斜視図である。 第2の変形例に係る加熱部本体の分解斜視図である。 第3の変形例に係る加熱部本体の分解斜視図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 <1.吸引装置の構成例>
 本構成例に係る吸引装置は、エアロゾル源を含む基材を基材内部から加熱することでエアロゾルを生成する。以下、図1を参照しながら、本構成例を説明する。
 図1は、吸引装置の構成例を模式的に示す模式図である。図1に示すように、本構成例に係る吸引装置100は、電源部111、センサ部112、通知部113、記憶部114、通信部115、制御部116、加熱部121、及び収容部140を含む。吸引装置100では、収容部140にスティック型基材150が収容された状態で、ユーザによる吸引が行われる。以下、各構成要素について順に説明する。
 なお、吸引装置100とスティック型基材150とは、協働してユーザにより吸引されるエアロゾルを生成する。そのため、吸引装置100とスティック型基材150との組み合わせは、エアロゾル生成システムとして捉えられてもよい。
 電源部111は、電力を蓄積する。そして、電源部111は、吸引装置100の各構成要素に電力を供給する。電源部111は、例えば、リチウムイオン二次電池等の充電式バッテリにより構成され得る。電源部111は、USB(Universal Serial Bus)ケーブル等により外部電源に接続されることで充電されてもよい。また、電源部111は、ワイヤレス電力伝送技術により送電側のデバイスに非接続な状態で充電されてもよい。他にも、電源部111は、吸引装置100から取り外し可能に設けられてもよく、新しい電源部111と交換可能に設けられてもよい。
 センサ部112は、吸引装置100に関する各種情報を検出し、検出した情報を制御部116に出力する。一例として、センサ部112は、コンデンサマイクロホン等の圧力センサ、流量センサ、又は温度センサにより構成されてもよい。圧力センサ、流量センサ、又は温度センサは、ユーザによる吸引に伴う数値を検出した場合に、ユーザによる吸引が行われたことを示す情報を制御部116に出力することができる。他の一例として、センサ部112は、ボタン又はスイッチ等の、ユーザからの情報の入力を受け付ける入力装置により構成されてもよい。特に、センサ部112は、エアロゾルの生成開始/停止を指示するボタンを含んでもよい。ユーザからの情報の入力を受け付ける入力装置は、ユーザにより入力された情報を制御部116に出力することができる。さらに他の一例として、センサ部112は、加熱部121の温度を検出する温度センサにより構成されてもよい。温度センサは、例えば、加熱部121の電気抵抗値に基づいて加熱部121の温度を検出することで、収容部140に収容されたスティック型基材150の温度を判断することができる。
 通知部113は、情報をユーザに通知する。一例として、通知部113は、LED(Light Emitting Diode)などの発光装置により構成される。これによれば、通知部113は、電源部111の状態が要充電である場合、電源部111が充電中である場合、又は吸引装置100に異常が発生した場合等に、それぞれ異なる発光パターンで発光することができる。ここでの発光パターンとは、色、及び点灯/消灯のタイミング等を含む概念である。通知部113は、発光装置と共に又は代えて、画像を表示する表示装置、音を出力する音出力装置、及び振動する振動装置等により構成されてもよい。他にも、通知部113は、ユーザによる吸引が可能になったことを示す情報を通知してもよい。ユーザによる吸引が可能になったことを示す情報は、加熱部121により加熱されたスティック型基材150の温度が所定の温度に達した場合に通知され得る。
 記憶部114は、吸引装置100の動作のための各種情報を記憶する。記憶部114は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体により構成される。記憶部114に記憶される情報の一例は、制御部116による各種構成要素の制御情報などの吸引装置100のOS(Operating System)に関する情報である。記憶部114に記憶される情報の他の一例は、吸引回数、吸引時刻、又は吸引時間累計などのユーザによる吸引に関する情報である。
 通信部115は、吸引装置100と他の装置との間で情報を送受信するための通信インタフェースである。通信部115は、有線又は無線の任意の通信規格に準拠した通信を行う。このような通信規格としては、例えば、無線LAN(Local Area Network)、有線LAN、Wi-Fi(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)等が採用され得る。一例として、通信部115は、ユーザによる吸引に関する情報をスマートフォンに表示させるために、ユーザによる吸引に関する情報をスマートフォンに送信してもよい。他の一例として、通信部115は、記憶部114に記憶されているOSの情報を更新するために、サーバから新たなOSの情報を受信してもよい。
 制御部116は、演算処理装置及び制御装置として機能し、各種プログラムに従って吸引装置100内の動作全般を制御する。制御部116は、例えばCPU(Central Processing Unit)、又はマイクロプロセッサ等の電子回路によって実現される。他に、制御部116は、使用するプログラム及び演算パラメータ等を記憶するROM(Read Only Memory)、並びに適宜変化するパラメータ等を一時記憶するRAM(Random Access Memory)を含んでもよい。吸引装置100は、制御部116による制御に基づいて各種処理を実行する。電源部111から他の各構成要素への給電、電源部111の充電、センサ部112による情報の検出、通知部113による情報の通知、記憶部114による情報の記憶及び読み出し、並びに通信部115による情報の送受信は、制御部116により制御される処理の一例である。各構成要素への情報の入力、及び各構成要素から出力された情報に基づく処理等、吸引装置100により実行されるその他の処理も、制御部116により制御される。
 収容部140は、内部空間141を有し、内部空間141にスティック型基材150の一部を収容しながらスティック型基材150を保持する。収容部140は、内部空間141を外部に連通する開口142を有し、開口142から内部空間141に挿入されたスティック型基材150を保持する。例えば、収容部140は、開口142及び底部143を底面とする筒状体であり、柱状の内部空間141を画定する。収容部140は、筒状体の高さ方向の少なくとも一部において、内径がスティック型基材150の外径よりも小さくなるように構成され、内部空間141に挿入されたスティック型基材150を外周から圧迫するようにしてスティック型基材150を保持し得る。収容部140は、スティック型基材150を通る空気の流路を画定する機能も有する。かかる流路内への空気の入り口である空気流入孔は、例えば底部143に配置される。他方、かかる流路からの空気の出口である空気流出孔は、開口142である。
 スティック型基材150は、スティック型のエアロゾル発生基材である。スティック型基材150は、基材部151、及び吸口部152を含む。
 基材部151は、エアロゾル源を含む。エアロゾル源は、加熱されることで霧化され、エアロゾルを生成する。エアロゾル源は、例えば、刻みたばこ又はたばこ原料を、粒状、シート状、又は粉末状に成形した加工物などのたばこ由来材料を含んでもよい。また、エアロゾル源は、たばこ以外の植物(例えばミント又はハーブ等)から生成された、非たばこ由来材料を含んでもよい。吸引装置100が医療用吸入器である場合、エアロゾル源は、患者が吸入するための薬剤を含んでもよい。なお、エアロゾル源は固体に限られず、例えば、グリセリン若しくはプロピレングリコール等の多価アルコール、又は水等の液体であってもよい。基材部151の少なくとも一部は、スティック型基材150が収容部140に保持された状態において、収容部140の内部空間141に収容される。
 吸口部152は、吸引の際にユーザに咥えられる部材である。吸口部152の少なくとも一部は、スティック型基材150が収容部140に保持された状態において、開口142から突出する。そして、開口142から突出した吸口部152をユーザが咥えて吸引することで、図示しない空気流入孔から収容部140の内部に空気が流入する。流入した空気は、収容部140の内部空間141を通過して、すなわち、基材部151を通過して、基材部151から発生するエアロゾルと共に、ユーザの口内に到達する。
 加熱部121は、エアロゾル源を加熱することで、エアロゾル源を霧化してエアロゾルを生成する。詳細は後述するが、加熱部121は、ブレード状に構成され、収容部140の底部143から収容部140の内部空間141に突出するようにして配置される。そのため、収容部140にスティック型基材150が挿入されると、ブレード状の加熱部121は、スティック型基材150の基材部151に突き刺さるようにして、スティック型基材150の内部に挿入される。そして、加熱部121が発熱すると、スティック型基材150に含まれるエアロゾル源がスティック型基材150の内部から加熱されて霧化され、エアロゾルが生成される。加熱部121は、電源部111から給電されると発熱する。一例として、所定のユーザ入力が行われたことがセンサ部112により検出された場合に、給電された加熱部121が発熱し、スティック型基材150の温度が所定の温度に達することで、スティック型基材150からエアロゾルが生成される。これにより、吸引装置100は、ユーザによる吸引を可能とすることができる。その後、所定のユーザ入力が行われたことがセンサ部112により検出された場合に、加熱部121の給電が停止されてもよい。他の一例として、ユーザによる吸引が行われたことがセンサ部112により検出されている期間において、給電された加熱部121によってエアロゾルが生成されてもよい。
 <2.加熱部の詳細な構成>
 次に、図2及び図3を参照して、本実施形態に係る吸引装置100が備える加熱部121についてより詳細に説明する。図2は、本実施形態に係る加熱部121の斜視図である。図3は、図2に示す加熱部121が備える加熱部本体1250の分解斜視図である。
 図2に示すように、加熱部121は、加熱部本体1250と、固定部1260とを備える。加熱部本体1250は、固定部1260にて保持され、固定部1260を介して吸引装置100のハウジング等に固定される。
 図3に示すように、加熱部本体1250は、抵抗発熱部1210と、第1の導電部1220と、第2の導電部1230とを含む。加熱部本体1250は、第1の導電部1220及び第2の導電部1230を介して通電される抵抗発熱部1210からの発熱によって、スティック型基材150を内部から加熱することができる。
 ここで、図2及び図3において、加熱部本体1250がスティック型基材150の内部に挿入される先端側の方向を上方向とも称し、上方向と反対側の方向を下方向とも称する。また、第1の導電部1220、抵抗発熱部1210、及び第2の導電部1230が貼り合わせられる方向を前後方向とも称し、上下方向及び前後方向とそれぞれ直交する方向を左右方向とも称する。
 抵抗発熱部1210は、抵抗加熱によって発熱する板状部材である。具体的には、抵抗発熱部1210は、第1の導電部1220及び第2の導電部1230の間で通電されることで発熱するPTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータである。
 PTCヒータは、所定の温度(キュリー温度と称される)に達すると急激に電気抵抗値が上昇し、電気が流れなくなる特性(PTC特性)を有する抵抗体を用いたヒータである。PTCヒータは、PTC特性を活用することで、制御装置を用いずとも温度にて通電量を制御することができるため、加熱温度をキュリー温度未満に制御することが可能である。したがって、PTCヒータは、対象をキュリー温度未満で加熱することが可能である。例えば、抵抗発熱部1210は、PTC特性を有するチタン酸バリウム(BaTiO)を抵抗体とするPTCヒータであってもよい。このような場合、抵抗発熱部1210は、チタン酸バリウムのキュリー温度を350℃に設定することができるため、350℃未満の温度でスティック型基材150を加熱することができる。
 PTC特性を有するチタン酸バリウムのキュリー温度、又は電気抵抗値などの各種特性は、例えば、チタン酸バリウムに微量添加される添加材によって制御することが可能である。具体的には、チタン酸バリウムには、カルシウム(Ca)若しくはストロンチウム(Sr)などのアルカリ土類金属元素、又はイットリウム(Y)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、若しくはジスプロシウム(Dy)などの希土類金属元素などが添加されてもよい。添加されたこれらの元素は、チタン酸バリウムのBaサイト又はTiサイトを置換することで、チタン酸バリウムの焼結体の構造を制御することができる。焼結体の構造が制御されることで、チタン酸バリウムは、キュリー温度、又は電気抵抗値などの各種特性を制御することができる。
 本実施形態に係る吸引装置100では、抵抗発熱部1210は、少なくとも一部に多孔質構造を有するように設けられる。抵抗発熱部1210は、少なくとも一部に多孔質構造を有することにより、同一体積に対して質量を低減することができるため、熱容量を低減することができる。これによれば、抵抗発熱部1210は、より少ない発熱量でより効率的に温度を上昇させることができるため、加熱部121の昇温速度をより高めることができる。多孔質構造とは、孔が多数形成された構造である。例えば、多孔質構造は、孔による容積の和を全容積で除算した気孔率が10%以上の構造であってもよい。なお、多孔質構造に形成された孔の大きさは、特に限定されない。
 このような多孔質構造を有する抵抗発熱部1210は、例えば、チタン酸バリウムの焼結体におけるチタン源及びバリウム源の混合条件、分散条件、及び焼結条件を制御することで製造することができる。
 また、多孔質構造を有する抵抗発熱部1210は、カーボンを添加してチタン酸バリウムを焼結することで製造することができる。このような場合、抵抗発熱部1210が有する多孔質構造の気孔率は、カーボンの添加量で制御することが可能である。
 例えば、カーボンを添加せずに、多孔質構造が形成されるようにチタン酸バリウムを焼結した場合、多孔質構造の気孔率をおよそ10%に制御することができる。また、チタン酸バリウムと、カーボンとの質量比を90:10に制御して、多孔質構造が形成されるようにチタン酸バリウムを焼結した場合、多孔質構造の気孔率をおよそ50%に制御することができる。さらに、チタン酸バリウムと、カーボンとの質量比を75:25~10:90に制御して、多孔質構造が形成されるようにチタン酸バリウムを焼結した場合、多孔質構造の気孔率をおよそ75%に制御することができる。
 また、カーボンの添加量を制御することで、抵抗発熱部1210の電気抵抗値を制御することも可能である。しかしながら、チタン酸バリウムに添加されるカーボンの密度が0.3g/cm以上となる場合、チタン酸バリウムのPTC特性が低下する可能性がある。図4を参照して、カーボンの密度の上記閾値について説明を行う。図4は、カーボン多孔体の密度と、電気抵抗値との関係を模式的に示すグラフ図である。
 図4に示すように、カーボン多孔体は、カーボンの密度が0.3g/cm以上となる場合に急激に電気抵抗値が低下する。これは、密度が上昇することでカーボンのネットワークがより形成し易くなり、電流が流れ易くなるためである。したがって、チタン酸バリウムに添加したカーボンの密度が0.3g/cm以上となる場合、カーボンの電気抵抗値がチタン酸バリウムの電気抵抗値よりも低くなることで、カーボンのみに電流が流れてしまう可能性がある。このような場合、PTC特性を有するチタン酸バリウムに電流が流れなくなることで、抵抗発熱部1210がPTCヒータとして機能しなくなる可能性がある。そのため、チタン酸バリウムに添加されるカーボンの密度は、0.3g/cm未満に制御されることが好ましい。
 ここで、チタン酸バリウムの密度は、カーボンが添加されない気孔率10%の状態では、6g/cmである。したがって、気孔率50%の状態のチタン酸バリウムの密度を3g/cmと仮定すると、気孔率50%の多孔質構造を有する抵抗発熱部1210は、3g/cmのチタン酸バリウムと、0.3g/cm未満のカーボンとを含むことになる。また、気孔率75%の状態のチタン酸バリウムの密度を1.5g/cmと仮定すると、気孔率75%の多孔質構造を有する抵抗発熱部1210は、1.5g/cmのチタン酸バリウムと、0.3g/cm未満のカーボンとを含むことになる。
 また、抵抗発熱部1210の多孔質構造は、気孔率が互いに異なる複数の領域を含んでもよい。
 一例として、抵抗発熱部1210は、気孔率が互いに異なる多孔質構造を有する複数のPTCヒータを長手方向(すなわち、上下方向)につなぎ合わせることで、気孔率が互いに異なる複数の領域を含むように設けられてもよい。例えば、抵抗発熱部1210は、スティック型基材150に挿入される先端側に気孔率がより高い領域を設け、後端側に気孔率がより低い領域を設けてもよい。このような場合、抵抗発熱部1210は、スティック型基材150に挿入される先端側の領域の熱容量をより低減することができるため、先端側の昇温速度をより高めることで、スティック型基材150をより効率的に加熱することができる。
 他の例として、抵抗発熱部1210は、気孔率が互いに異なる多孔質構造を有する複数のPTCヒータを短手方向(すなわち、左右方向)につなぎ合わせることで、気孔率が互いに異なる複数の領域を含むように設けられてもよい。このような場合、抵抗発熱部1210は、抵抗発熱部1210の中央部に気孔率がより高い領域を設け、両端部に気孔率がより低い領域を設けてもよい。このような場合、抵抗発熱部1210は、スティック型基材150の中央に近い領域の熱容量をより低減することができるため、中央部の昇温速度をより高めることで、スティック型基材150をより効率的に加熱することができる。
 抵抗発熱部1210は、上下方向に延在する長手形状の平板にて構成されてもよい。すなわち、抵抗発熱部1210の長手形状の長手方向は、上下方向に対応し、長手形状の短手方向は、左右方向に対応する。長手形状の平板にて構成されることで、抵抗発熱部1210は、長手形状の長手方向(すなわち、上下方向)と垂直な断面が矩形形状となる。これによれば、抵抗発熱部1210は、断面が同一面積の円形状である場合と比較して、断面形状の周長をより長くすることができる。したがって、抵抗発熱部1210は、加熱部121と、加熱部121が挿入されるスティック型基材150との接触面積をより広くすることができるため、スティック型基材150をより効率的に加熱することができる。例えば、抵抗発熱部1210の平板形状の厚みは、長手形状の短手方向(すなわち、左右方向)の幅の1/4未満であってもよい。
 また、スティック型基材150の内部に挿入される先端側の抵抗発熱部1210は、先端側に向かって(すなわち、上方向に向かって)角を成して突出する形状にて設けられてもよい。先端側に向かって成された角の形状は、鋭角、直角、又は鈍角のいずれであってもよい。例えば、抵抗発熱部1210は、スティック型基材150の内部に挿入される先端側(すなわち、上方向側)に頂点が存在すると共に、上下方向に向かって引き延ばされた五角形の平板形状にて設けられてもよい。抵抗発熱部1210は、スティック型基材150の内部に挿入される先端側(すなわち、上方向側)を剣先のように尖った形状とすることで、スティック型基材150の内部への加熱部121の挿入をより容易に行うことができるようになる。
 第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、抵抗発熱部1210を挟持する一対の電極板である。具体的には、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、平板形状の抵抗発熱部1210の前後方向の対向する両主面に設けられてもよい。第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、短絡しないように、互いに離隔されて設けられる。
 第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、導電性接着ペーストを用いて抵抗発熱部1210と貼り合わせられることで、抵抗発熱部1210へ通電することができる。導電性接着ペーストとしては、例えば、エポキシ系の接着剤中に導電粒子を均一に分散させた、いわゆる異方性導電接着剤を用いることができる。
 第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、一例として、熱膨張率が低い金属で構成されてもよい。例えば、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、インバー(登録商標)などの熱膨張率が低いニッケル(Ni)含有鉄合金で構成されてもよい。これによれば、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、抵抗発熱部1210が発熱した際の熱膨張によって、抵抗発熱部1210との間の接着が剥離することを抑制することができる。
 また、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、他の例として、導電性を有するカーボンシートで構成されてもよい。カーボンシートで構成された第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、高温での寸法変化が少ないため、抵抗発熱部1210が発熱した際の熱膨張によって、抵抗発熱部1210との間の接着が剥離することを抑制することができる。さらに、カーボンシートは、軽量であるため、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、加熱部121をより軽量化することで、加熱部121を含む吸引装置100の携帯性をより向上させることができる。
 さらに他の例として、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、金属及びカーボンシートの積層体で構成されてもよい。例えば、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、インバー(登録商標)と、カーボンシートとの積層体で構成されてもよい。第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、カーボンシートが抵抗発熱部1210と対向するように積層されることで、抵抗発熱部1210との熱膨張率の差による剥離をより抑制することができる。
 第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、抵抗発熱部1210の形状と対応した形状にて抵抗発熱部1210を覆うように設けられてもよい。具体的には、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、抵抗発熱部1210の長手形状を長手方向(すなわち、上下方向)にさらに引き延ばした形状にて設けられてもよい。例えば、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、抵抗発熱部1210と同様に、スティック型基材150の内部に挿入される先端側(すなわち、上方向側)に頂点が存在すると共に、上下方向に向かって引き延ばされた五角形の平板形状にて設けられてもよい。なお、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、互いに同一形状で設けられてもよく、互いに異なる形状で設けられてもよい。
 第1の導電部1220、及び第2の導電部1230の先端側と反対の後端側(すなわち、下方向側)は、抵抗発熱部1210の後端側の端部よりも下方向にさらに延在して設けられてもよい。第1の導電部1220、及び第2の導電部1230の下方向に延在された領域は、例えば、固定部1260に挿入されることで、加熱部本体1250を吸引装置100のハウジングに固定する。
 固定部1260は、加熱部本体1250を吸引装置100のハウジングに固定する構造部材である。具体的には、固定部1260は、スリット状の凹構造又は貫通孔構造の挿入部1261を有する円形又は矩形の平板形状で構成される。
 挿入部1261は、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230の各々が挿入される2つの凹構造又は貫通孔構造であってもよく、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230がまとめて挿入される1つの凹構造又は貫通孔構造であってもよい。固定部1260は、挿入部1261に第1の導電部1220、及び第2の導電部1230が挿入されることで、加熱部本体1250を保持すると共に、加熱部本体1250を吸引装置100のハウジングに固定することができる。
 固定部1260は、スーパーエンジニアリングプラスチックで構成されてもよい。スーパーエンジニアリングプラスチックは、耐熱性及び機械的強度が高く、かつ射出成形などで所望の形状を安価に形成可能であるため、構造部材の構成材料として好適に用いられる。例えば、固定部1260は、エンジニアリングプラスチックの一種であるPEEK(PolyEtherEtherKetone)で構成されてもよい。PEEKは、熱可塑性樹脂として非常に高い耐熱性を有すると共に、寸法安定性が高い樹脂である。したがって、固定部1260がPEEKで構成されることで、抵抗発熱部1210が発する熱による固定部1260の寸法変化がより軽減される。
 また、固定部1260は、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230の抵抗発熱部1210の後端側の端部よりも下方向に延在された領域で第1の導電部1220、及び第2の導電部1230を保持してもよい。固定部1260は、抵抗発熱部1210から離れた領域で加熱部本体1250を保持することで、抵抗発熱部1210からの発熱が伝播する可能性を低減することができる。このような場合、固定部1260は、耐熱性だけでなく、加工性、及びコストを考慮して構成材料をより柔軟に選択することが可能となる。例えば、固定部1260は、金属等よりも融点又はガラス転位点が低い樹脂を構成材料として用いることが可能となる。さらに、固定部1260は、抵抗発熱部1210と直接接触しないため、抵抗発熱部1210から発せられる熱が吸引装置100のハウジングに伝播する可能性をより低減することができる。
 以上の構成によれば、本実施形態に係る加熱部121は、抵抗発熱部1210の少なくとも一部を多孔質構造とすることで、熱容量を低減することができるため、より少ない発熱量で温度を上昇させることができる。したがって、本実施形態に係る吸引装置100は、加熱部121の昇温速度をより高めることが可能である。
 <3.変形例>
 図5~図7を参照して、本実施形態に係る加熱部本体1250の第1~第3の変形例について説明する。なお、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、交換可能であるため、以下の第1の導電部1220に対する説明は、第2の導電部1230に対する説明と読み替えることが可能である。
 (第1の変形例)
 図5は、第1の変形例に係る加熱部本体1250Aの分解斜視図である。図5においても、図2及び図3と同様に、上下方向、前後方向、及び左右方向を定義する。具体的には、加熱部本体1250Aがスティック型基材150の内部に挿入される先端側の方向を上方向とも称し、上方向と反対側の方向を下方向とも称する。また、第1の導電部1220、抵抗発熱部1210、及び第2の導電部1230が貼り合わせられる方向を前後方向とも称し、上下方向及び前後方向とそれぞれ直交する方向を左右方向とも称する。
 図5に示すように、第1の変形例に係る加熱部本体1250Aでは、第1の導電部1220、又は第2の導電部1230の少なくともいずれか一方にリブ部1240がさらに設けられる。
 具体的には、リブ部1240は、第1の導電部1220の長手形状の短手方向(すなわち、左右方向)の両方の縁部を抵抗発熱部1210の外形に沿って折り曲げることで形成される。例えば、第1の導電部1220が上下方向に引き延ばされた五角形形状で設けられる場合、リブ部1240は、第1の導電部1220の引き延ばされた左右方向の両辺の縁部をそれぞれ折り曲げることで形成されてもよい。
 リブ部1240が設けられることで、第1の導電部1220は、リブ部1240を折り曲げた前後方向の強度がより高まるため、前後方向への変形を抑制することができる。これによれば、加熱部本体1250Aは、第1の導電部1220の主面の法線方向(すなわち、前後方向)に変形しにくくなるため、加熱部本体1250Aが該法線方向に折れる可能性を低減することができる。第1の変形例に係る加熱部本体1250Aによれば、加熱部121は、前後方向の強度をより高めることができるため、スティック型基材150に挿入された際に加熱部121が折れる可能性を低減することができる。
 (第2の変形例)
 図6は、第2の変形例に係る加熱部本体1250Bの分解斜視図である。図6においても、図2及び図3と同様に、上下方向、前後方向、及び左右方向を定義する。具体的には、加熱部本体1250Bがスティック型基材150の内部に挿入される先端側の方向を上方向とも称し、上方向と反対側の方向を下方向とも称する。また、第1の導電部1220、抵抗発熱部1210、及び第2の導電部1230が貼り合わせられる方向を前後方向とも称し、上下方向及び前後方向とそれぞれ直交する方向を左右方向とも称する。
 図6に示すように、第2の変形例に係る加熱部本体1250Bでは、第1の導電部1220に第1リブ部1241が設けられ、第2の導電部1230に第2リブ部1242が設けられる。
 具体的には、第1リブ部1241は、第1の導電部1220の長手形状の短手方向(すなわち、左右方向)の一方の縁部を抵抗発熱部1210の外形に沿って折り曲げることで形成される。第2リブ部1242は、第2の導電部1230の長手形状の短手方向(すなわち、左右方向)の他方の縁部を抵抗発熱部1210の外形に沿って折り曲げることで形成される。例えば、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230が上下方向に引き延ばされた五角形形状で設けられる場合、第1リブ部1241は、第1の導電部1220の引き延ばされた右辺の縁部を折り曲げることで形成されてもよい。また、第2リブ部1242は、第2の導電部1230の引き延ばされた左辺の縁部を折り曲げることで形成されてもよい。
 第1リブ部1241及び第2リブ部1242が設けられることで、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230は、第1リブ部1241及び第2リブ部1242を折り曲げた前後方向の強度がより高まるため、前後方向への変形を抑制することができる。これによれば、加熱部本体1250Bは、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230の主面の法線方向(すなわち、前後方向)に変形しにくくなるため、加熱部121が該法線方向に折れる可能性を低減することができる。
 すなわち、第1リブ部1241及び第2リブ部1242は、一対の電極板の両方(第1の導電部1220、及び第2の導電部1230)にそれぞれ設けられてもよい。このような場合でも、第2の変形例に係る加熱部本体1250Bは、第1の変形例に係る加熱部本体1250Aと同様に、スティック型基材150に挿入された際に加熱部121が折れる可能性を低減することができる。
 (第3の変形例)
 図7は、第3の変形例に係る加熱部本体1250Cの分解斜視図である。図7においても、図2及び図3と同様に、上下方向、前後方向、及び左右方向を定義する。具体的には、加熱部本体1250Cがスティック型基材150の内部に挿入される先端側の方向を上方向とも称し、上方向と反対側の方向を下方向とも称する。また、第1の導電部1220、抵抗発熱部1210、及び第2の導電部1230が貼り合わせられる方向を前後方向とも称し、上下方向及び前後方向とそれぞれ直交する方向を左右方向とも称する。
 図7に示すように、第3の変形例に係る加熱部本体1250Cでは、リブ部1240に加えて、抵抗発熱部1210の先端側に向かって(すなわち、上方向に向かって)角を成して突出する形状に沿って先端リブ部1243がさらに設けられる。
 具体的には、先端リブ部1243は、第1の導電部1220の上方向側(すなわち、抵抗発熱部1210の先端側)の各辺の縁部を抵抗発熱部1210の外形に沿って折り曲げることで形成される。例えば、第1の導電部1220が上下方向に引き延ばされた五角形形状で設けられる場合、先端リブ部1243は、第1の導電部1220の上方向側の2辺の縁部を折り曲げることで形成されてもよい。このような場合、第1の導電部1220は、五角形形状の下方向の辺を除いた4辺にリブ部1240又は先端リブ部1243が形成されることになる。
 先端リブ部1243が設けられることで、第1の導電部1220は、抵抗発熱部1210の先端側(すなわち、上方向側)に形成された剣先のように尖った形状を先端リブ部1243にて覆うことができる。これによれば、加熱部本体1250Cは、加熱部121がスティック型基材150に挿入された際に、抵抗発熱部1210、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230の間に力が作用することで、第1の導電部1220、及び第2の導電部1230が抵抗発熱部1210から剥離することを防止することができる。したがって、加熱部本体1250Cは、スティック型基材150への挿入に対する加熱部121の耐久性をより向上させることが可能である。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 なお、以下のような構成も本発明の技術的範囲に属する。
(1)
 少なくとも一部に多孔質構造を有し、エアロゾル発生基材を内部から加熱する抵抗発熱部と、
 前記抵抗発熱部の互いに対向する面に設けられた一対の板状の導電部と、
を備える、エアロゾル生成システム。
(2)
 前記多孔質構造は、気孔率が互いに異なる複数の領域を含む、前記(1)に記載のエアロゾル生成システム。
(3)
 前記抵抗発熱部は、チタン酸バリウムを含む、前記(1)又は(2)に記載のエアロゾル生成システム。
(4)
 前記抵抗発熱部は、0.3g/cm未満のカーボンをさらに含む、前記(3)に記載のエアロゾル生成システム。
(5)
 前記導電部が挿入される挿入部を有し、前記導電部をハウジングに固定する固定部をさらに備える、前記(1)~(4)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(6)
 前記固定部は、スーパーエンジニアリングプラスチックで構成される、前記(5)に記載のエアロゾル生成システム。
(7)
 前記固定部は、円形又は矩形の平板形状である、前記(5)又は(6)に記載のエアロゾル生成システム。
(8)
 前記導電部は、金属又はカーボンで構成される、前記(1)~(7)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(9)
 前記導電部は、ニッケル含有鉄合金で構成される、前記(8)に記載のエアロゾル生成システム。
(10)
 前記抵抗発熱部は、平板形状である、前記(1)~(9)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(11)
 前記平板形状の厚みは、前記平板形状の幅の1/4未満である、前記(10)に記載のエアロゾル生成システム。
(12)
 前記抵抗発熱部及び前記導電部が内部に挿入される前記エアロゾル発生基材をさらに備える、前記(1)~(11)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(13)
 前記導電部の少なくとも一方は、前記抵抗発熱部の互いに対向する面から前記抵抗発熱部の外形に沿って前記導電部の縁端部を折り曲げたリブ部を含む、前記(1)~(12)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(14)
 前記抵抗発熱部は、前記エアロゾル発生基材の内部に挿入される先端側に向かって角を成して突出する形状で構成される、前記(1)~(13)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(15)
 前記導電部の少なくとも一方は、前記抵抗発熱部の前記先端側の形状に沿って、前記導電部の縁端部を折り曲げた先端リブ部をさらに含む、前記(14)に記載のエアロゾル生成システム。
(16)
 前記抵抗発熱部と、前記導電部とは、導電性接着ペーストにて接着される、前記(1)~(15)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(17)
 前記抵抗発熱部は、PTCヒータである、前記(1)~(16)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
(18)
 前記抵抗発熱部の発熱温度は、350℃未満である、前記(1)~(17)のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
 100   吸引装置
 121   加熱部
 140   収容部
 141   内部空間
 142   開口
 143   底部
 150   スティック型基材
 151   基材部
 152   吸口部
 1210  抵抗発熱部
 1220  第1の導電部
 1230  第2の導電部
 1240  リブ部
 1241  第1リブ部
 1242  第2リブ部
 1243  先端リブ部
 1250  加熱部本体
 1260  固定部
 1261  挿入部

Claims (18)

  1.  少なくとも一部に多孔質構造を有し、エアロゾル発生基材を内部から加熱する抵抗発熱部と、
     前記抵抗発熱部の互いに対向する面に設けられた一対の板状の導電部と、
    を備える、エアロゾル生成システム。
  2.  前記多孔質構造は、気孔率が互いに異なる複数の領域を含む、請求項1に記載のエアロゾル生成システム。
  3.  前記抵抗発熱部は、チタン酸バリウムを含む、請求項1又は2に記載のエアロゾル生成システム。
  4.  前記抵抗発熱部は、0.3g/cm未満のカーボンをさらに含む、請求項3に記載のエアロゾル生成システム。
  5.  前記導電部が挿入される挿入部を有し、前記導電部をハウジングに固定する固定部をさらに備える、請求項1~4のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  6.  前記固定部は、スーパーエンジニアリングプラスチックで構成される、請求項5に記載のエアロゾル生成システム。
  7.  前記固定部は、円形又は矩形の平板形状である、請求項5又は6に記載のエアロゾル生成システム。
  8.  前記導電部は、金属又はカーボンで構成される、請求項1~7のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  9.  前記導電部は、ニッケル含有鉄合金で構成される、請求項8に記載のエアロゾル生成システム。
  10.  前記抵抗発熱部は、平板形状である、請求項1~9のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  11.  前記平板形状の厚みは、前記平板形状の幅の1/4未満である、請求項10に記載のエアロゾル生成システム。
  12.  前記抵抗発熱部及び前記導電部が内部に挿入される前記エアロゾル発生基材をさらに備える、請求項1~11のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  13.  前記導電部の少なくとも一方は、前記抵抗発熱部の互いに対向する面から前記抵抗発熱部の外形に沿って前記導電部の縁端部を折り曲げたリブ部を含む、請求項1~12のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  14.  前記抵抗発熱部は、前記エアロゾル発生基材の内部に挿入される先端側に向かって角を成して突出する形状で構成される、請求項1~13のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  15.  前記導電部の少なくとも一方は、前記抵抗発熱部の前記先端側の形状に沿って、前記導電部の縁端部を折り曲げた先端リブ部をさらに含む、請求項14に記載のエアロゾル生成システム。
  16.  前記抵抗発熱部と、前記導電部とは、導電性接着ペーストにて接着される、請求項1~15のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  17.  前記抵抗発熱部は、PTCヒータである、請求項1~16のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
  18.  前記抵抗発熱部の発熱温度は、350℃未満である、請求項1~17のいずれか一項に記載のエアロゾル生成システム。
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