JP7488367B2 - エアロゾル発生装置及びサセプタ - Google Patents

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Description

本願は、2020年5月12日に中国特許局に出願した出願番号202020796480.8で、発明の名称「エアロゾル発生装置及びサセプタ」の中国特許出願の優先権を主張し、また、本願は、2020年5月25日に中国特許局に出願した出願番号202010451178.3で、発明の名称「エアロゾル発生装置、サセプタ及び製造方法」の中国特許出願の優先権も主張し、それらが参照によって本願に組み込まれる。
本願の実施例は、加熱式非燃焼型喫煙具の技術分野に関し、特にエアロゾル発生装置及びサセプタに関する。
タバコ製品(例えば、紙巻タバコ、葉巻タバコ等)は使用中にタバコを燃焼させてタバコの煙を発生させるものである。タバコを燃焼させるこれらの製品の代替として、燃焼せずに化合物を放出する製品を製造する試みが行われている。
このような製品の例としては、材料を燃焼させることなく加熱することで化合物を放出する加熱装置がある。例えば、該材料はタバコ又は他の非タバコ製品であってもよく、これらの非タバコ製品はニコチンを含有してもしなくてもよい。別の例として、従来技術では電磁誘導加熱式の加熱装置が提案されており、その構造は図1に示される。タバコ製品1が加熱装置内に受け入れられると、サセプタ2が誘導コイル3による交番磁界により貫通されることで誘導発熱し、さらにタバコ製品1を加熱する。加熱中にタバコ製品1を加熱する温度のリアルタイム監視を容易にするために、加熱装置はサセプタ2に密着する温度センサ4によりサセプタ2のリアルタイム動作温度を検知し、温度センサ4の検知結果に基づいて誘導コイル3による交番磁界のパラメータを調整し、サセプタ2を適切な加熱温度範囲にする。
以上の温度センサ4の温度検出の実施にあたって、温度センサ4自体は、一般的にサーミスタ金属材で製造されるため、交番磁界において自ら熱を発生する一方、金属材で製造される温度センサ4及びサセプタ2はそれぞれ誘導電流を発生することにより、温度センサ4から出力される検知信号に影響が及ぼされ、検知信号の正確性が影響される。
従来技術におけるエアロゾル発生装置の温度監視の正確性という問題を解決するために、本願の実施例はエアロゾル発生装置用のサセプタ及びエアロゾル発生装置を提供する。
第1態様において、喫煙可能材料を加熱してエアロゾルを発生させるためのエアロゾル発生装置であって、
喫煙可能材料を受け入れるためのキャビティと、
変化する磁場を発生するように構成される磁場発生器と、
変化する磁場により貫通されて発熱し、さらに前記キャビティ内に受け入れられた喫煙可能材料を加熱するように構成されるサセプタと、を含むエアロゾル発生装置において、
前記サセプタは前記キャビティの軸方向に延在するブレード状に構成され、且つ
前記サセプタの厚さ方向に第1寸法を有する第1部分と、
前記サセプタの厚さ方向に第1寸法より大きい第2寸法を有する第2部分と、を含み、前記第2部分内に軸方向に延在する収容キャビティが設けられ、該収容キャビティは前記サセプタの温度を検知する温度センサを収容又は封入するように構成されることを特徴とする、エアロゾル発生装置を提供する。
いくつかの実施例において、前記サセプタは厚さ方向に対向する第1シート状体と第2シート状体を含み、前記第1シート状体と第2シート状体との間には前記収容キャビティが形成される。
いくつかの実施例において、前記温度センサは少なくとも部分的に前記サセプタ外に位置する導電接続部をさらに含み、さらに使用中に該導電接続部によって前記温度センサで検知された温度を受信することができる。
いくつかの実施例において、前記導電接続部は細長い導電ピンを含む。
いくつかの実施例において、前記導電接続部は前記サセプタの表面に形成又は結合される電気接点を含む。
いくつかの実施例において、前記サセプタは前記第1部分及び第2部分を保持するためのベース部分をさらに含み、
前記電気接点は前記ベース部分の表面に形成又は結合される。
いくつかの実施例において、前記キャビティは喫煙可能材料を取り除き可能に受け入れる開放端を有し、前記第2部分の少なくとも一部は第1部分に対する突出高さが前記開放端に近付く方向に沿って徐々に小さくなる。
いくつかの実施例において、前記キャビティは喫煙可能材料を取り除き可能に受け入れる開放端を有し、前記収容キャビティは前記開放端に近付く方向に沿った横断面積が徐々に小さくなるテーパ領域を含み、前記温度センサは前記テーパ領域に収容又は封入される。
いくつかの実施例において、前記第1部分に長さ方向に延在する切り欠きが設けられ、前記第2部分は長さ方向に延在するピン又は針状に構成され、前記切り欠き内に保持される。
いくつかの実施例において、前記第2部分の表面は平滑な円弧面である。
いくつかの実施例において、前記第1シート状体及び/又は第2シート状体に厚さ方向に沿って外へ突出してなる突出部分が設けられ、該突出部分によって前記収容キャビティが画定されて形成される。
第2態様において、変化する磁場により貫通されて発熱し、さらに喫煙可能材料を加熱するように構成されるエアロゾル発生装置用のサセプタであって、前記キャビティの軸方向に延在するブレード状に構成され、且つ
前記サセプタの厚さ方向に第1寸法を有する第1部分と、
前記サセプタの厚さ方向に第1寸法より大きい第2寸法を有する第2部分と、を含み、前記第2部分内に軸方向に延在する収容キャビティが設けられ、該収容キャビティは前記サセプタの温度を検知する温度センサを収容又は封入するように構成されることを特徴とする、エアロゾル発生装置用のサセプタを提供する。
本願に記載のエアロゾル発生装置及びサセプタは、温度センサをサセプタ内に封入又は収容することで、磁場が検知部に与える影響を実質的に遮断できる一方、サセプタと温度センサを一体に統合し、実装の安定性及び温度監視の正確性を向上させることができ、また、全体の交換及び実装が容易である。
本願の実施例又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下において実施例又は従来技術の説明に用いられる図面を簡単に説明し、当然ながら、以下の説明における図面は本願の実施例の一部に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面から他の図面に想到し得る。
従来の電磁誘導加熱式の加熱装置の構造模式図である。 本願の一実施例で提案されるエアロゾル発生装置の構造模式図である。 図2におけるサセプタの構造模式図である。 図3に示すサセプタの各部分の分解模式図である。 図2におけるサセプタ内に温度センサが封入されている断面模式図である。 別の実施例におけるサセプタの第2部分の模式図である。 別の実施例で提案されるサセプタの構造模式図である。 別の実施例におけるサセプタの構造模式図である。 図8におけるサセプタの各部分が組み立てられる前の分解模式図である。 別の実施例に係るサセプタの構造模式図である。 別の実施例に係るサセプタの構造模式図である。 別の実施例に係るサセプタの構造模式図である。 一実施例で提供されるサセプタの製造方法の模式図である。
本願を理解しやすくするために、以下において図面と具体的な実施形態を関連付けて、本願をさらに詳細に説明する。
図2を参照し、本願の一実施例で提案されるエアロゾル発生装置は、シガレットのような喫煙可能材料Aが取り除き可能に受け入れられるキャビティと、
交番電流下で交番磁界を発生するための磁場発生器であるインダクタコイルLと、
少なくとも一部がキャビティ内を延在するサセプタ30であって、インダクタコイルLに誘導結合し、交番磁界により貫通されて発熱し、さらに喫煙可能材料Aを加熱し、喫煙可能材料Aの少なくとも1つの成分を揮発させ、喫煙用のエアロゾルを形成するように構成されるサセプタと、
直流電圧及び直流電流を提供できる充電可能な直流電池セルである電池セル10と、
充電可能な電池セル10に電気的に接続され、電池セル10から出力される直流を、適切な周波数を有する交流に変換してからインダクタコイルLに供給する回路20と、を含む。
製品の使用における構成によれば、図2に示すように、インダクタコイルLは螺旋状に巻かれた円柱形インダクタコイルを含んでもよい。螺旋状に巻かれた円柱形インダクタコイルLは、約5mmから約10mm範囲内の半径rを有してもよく、特に、半径rは約7mmであってもよい。螺旋状に巻かれた円柱形インダクタコイルLの長さは約8mmから約14mmの範囲内であってもよく、インダクタコイルLの巻き数は約8巻きから15巻きの範囲内である。それに応じて、内容積は約0.15cmから約1.10cmの範囲内であり得る。
より好ましい実施形態において、回路20がインダクタコイルLに供給する交番電流の周波数は80KHz~400KHzにあり、より具体的には、前記周波数は約200KHz~300KHzの範囲であってもよい。
1つの好ましい実施例において、電池セル10が提供する直流電源電圧は約2.5Vから約9.0Vの範囲内であり、電池セル10により提供可能な直流電流のアンペア数は約2.5Aから約20Aの範囲内である。
好ましい実施例において、図2中のサセプタ30は適切な透磁性能を有する金属又は合金材で製造され、それにより使用時に磁場に応じて誘導発熱し、さらに受け入れられた喫煙可能材料Aを加熱して喫煙用のエアロゾルを発生することができる。これらのサセプタ30は等級420のステンレス綱(SS420)、及び鉄とニッケル含有の合金材料(例えばJ85/J66パーマロイ)で製造されてもよい。
図2に示す実施例において、エアロゾル発生装置はインダクタコイルLの配置及びサセプタ30の実装のための管状ホルダ40をさらに含み、該管状ホルダ40の材質はPEEK又はセラミック等の耐高温非金属材料を含んでもよい。実施において、インダクタコイルLは螺旋状に巻き付けられるように管状ホルダ40の外壁に配置され、管状ホルダ40の少なくとも一部の内部空洞は喫煙可能材料Aを受け入れるためのキャビティを形成する。
図3と図4を併せて参照し、サセプタ30は、キャビティの軸方向に延在するブレード状に構成された第1部分31、及び、キャビティの軸方向に延在するピン又は針状に構成された第2部分32を含む。さらに、実施において、第1部分31は軸方向に延在する切り欠き311を有し、第2部分32は切り欠き311内に保持される。使用において、第1部分31及び第2部分32は喫煙可能材料Aの内部に同時に挿入された後に喫煙可能材料Aを加熱することができる。
図4と図5を併せて参照し、サセプタ30の温度を正確に検出する目的で、第2部分32は中空の構造であり、内部に軸方向に延在する収容キャビティ321を有し、使用において該収容キャビティ321は温度センサ50を収容及び封入するために用いられる。当然、温度センサは収容キャビティ321内に固定された後、接着剤充填等の方式で第2部分32の内部に密封され第2部分32の内壁に密着されてもよく、それによりサセプタ30の動作中のリアルタイム温度が正確に検出される。
再び図3と図4を参照し、サセプタ30の実装及び固定を容易にするために、サセプタはベース部分33をさらに含み、第1部分31及び第2部分32は溶接又は締り嵌め等の方式でベース部分33と不可分に一体に固定される。使用においてベース部分33は第1部分31及び第2部分32に垂直な板状に構成され、第1部分31及び第2部分32に比べてより大きな寸法を有し、それにより当接挟持等の方式で管状ホルダ40内に実装及び固定することができる。
また、ベース部分33は、温度センサ50の導電ピン51を挿通してサセプタ30外に露出させるための貫通孔331を有し、それによって回路20と電気的に接続された後の電力供給及び検知信号受信が容易になる。
図3及び図4から分かるように、第2部分32の外径寸法は第1部分のシート状厚さより大きいことにより、第2部分32は第1部分31に対して厚さ方向に沿った両側が突出可能になり、さらにサセプタ30は比較的より大きな表面積で喫煙可能材料Aと接触可能になり、加熱中の熱伝達効率が向上する。
いくつかの実施例において、また、ベース部分33が管状ホルダ40に伝達する熱により管状ホルダ40に与えられる熱損傷を回避するために、ベース部分33は、ジルコニアセラミック等の低熱伝導率の材料で製造される。
いくつかの実施例において、第1部分31と第2部分32の両方は緊密嵌合等の方式で固定されてもよい。
図6を参照し、いくつかの実施例において、第2部分32aの外面に軸方向に延在する溝322aが設けられ、第1部分31は該溝322aに嵌入して挟持されるように第2部分32aと一体に固定接続されてもよい。
図7を参照し、いくつかの実施例において、サセプタ30bを容易に取り外し及び交換できるために、温度センサ(サセプタ30bの内部に封入され、図示されず)がベース部分33bの貫通孔331bによって第2部分32b内に封入された後、さらに、ベース部分33bの表面に印字、印刷又は堆積又はエッチングによってサセプタ30bの外面に露出する導電接点51bを形成し、該導電接点51bは溶接等の方式で温度センサのピンと接続するために用いられる。使用において、回路20は、例えば一般的な導電ポゴピン等の接触導電機構によって導電接点51bに当接して温度センサに電力を供給し又は検知情報を受信することができ、さらに温度センサのピンと回路20を溶接しなければならないことによりサセプタ30の交換及び取り外し等が不便になることが回避される。
図8と図9を併せて参照し、いくつかの実施例において、サセプタ30cは、第1端31c及び第2端32cを有するシート状構造である。第1端31cは喫煙可能材料Aを受け入れるためのキャビティの開放口に対向し、使用において第1端31cは自由端として、開放端によってキャビティに受け入れられた喫煙可能材料A内に容易に挿入できるように、尖端形状に構成され、第2端32cは実装及び接続用の端部として、サセプタ30cが装置内に安定的に保持され強固に実装されるように、管状ホルダ40によってそれを支持する。
いくつかの実施例において、サセプタ30cの構造は厚さ方向に対向する第1シート状体310cと、第2シート状体320cとにより共同で形成される。具体的には、第1シート状体310cは直線状の第1部分311c、第1部分311cから厚さ方向に沿って外へ突出してなる第2部分312c、及び第1部分311cの第2端32cに近い少なくとも一部が幅方向に延出してなる第3部分313cを含む。それに応じて、第2シート状体320cは形状が第1シート状体310cに類似し、同様に直線状の第4部分321c、第4部分321cから厚さ方向に沿って外へ突出してなる第5部分322c、及び第4部分321cの第2端32cに近い少なくとも一部が幅方向に延出してなる第6部分323cを含む。第1シート状体310cと第2シート状体320cは結合された後にそれらの間に温度センサ340cを収容及び封入するための収容キャビティ330cが形成される。具体的には、収容キャビティ330cは第1シート状体310cの第2部分312cで形成される第1凹状構造331cと、第2シート状体320cの第5部分322cの第2凹状構造332cとにより共同で形成される。
組立において、温度センサ340cの検知部分341cは収容キャビティ330c内に収容及び封入され、接着剤充填等の方式で封入及び固定可能である。また、温度センサ340cの電気接続部分342cは、回路20と容易に接続できるために、細長いピンとして設計される形式で収容キャビティ330c内からサセプタ30c外まで第2端32cを貫通し、その後、回路20は電気接続部分342cによって検知部分341cの検知信号を受信することができる。使用において、温度センサ340cはほぼ磁場が遮蔽される収容キャビティ330c内に封入され、且つ検知部分341cは第1シート状体310c及び/又は第2シート状体320cに緊密に当接され、さらにサセプタ30cの温度を安定的に又は正確に検出するとともに磁場の干渉を回避することができる。
さらに、温度センサ340cは、抵抗変化を監視することで温度を計算するPT1000のようなサーミスタ式温度センサ、又は両端の熱起電力を計算することで温度を計算する熱電対式温度センサであってもよい。
サセプタ30cを大量に生産及び製造する目的で、さらに、好ましい実施形態において、第1シート状体310cの第2部分312c及び/又は第2シート状体320cの第5部分322cは、平板状の上記感受性材料、例えば板金に、打ち抜きによって形成又は製造される。また、安定した接合において、第1シート状体310c及び第2シート状体320cの両方は、溶接、例えばレーザ溶接等の方式で、さらに一体的に固定されてもよい。
いくつかの実施例において、収容キャビティ330cはサセプタ30cの軸方向に延在する。実施において、収容キャビティ330cの横断面は概ね菱形、円形、角形等の形状としてもよい。
図9に示すように、第2部分312cは、喫煙可能材料Aへ挿入する時の抵抗力を減少させるために、サセプタ30cの第1端31cに近づく断面積が徐々に小さくなる円錐形、三角錐形等のようなテーパ部3121cを有する。
いくつかの実施例において、第2部分312cのテーパ部3121c、又は対応する類似構造に結合された第5部分322cは、形成される収容キャビティ330cの第1端31cに近づく前端部分をテーパ形にすることができ、実装において温度センサ340cの検知部分341cは収容キャビティ330cのテーパ形前端部分に当接され、締結及び実装に便宜を与える。
図面に示す実施例によれば、サセプタ30cの第2部分312c及び第5部分322cからなる、収容キャビティ330cを形成する部分は、厚さ方向に沿った寸法が他の部分より大きい。また、第2部分312c及び第5部分322cにより形成される収容キャビティ330cの厚さ寸法は、幅方向に沿って内へ徐々に大きくなり、それによりサセプタ30cの第2部分312c及び第5部分322cにより形成される外面は徐々に変化する。喫煙可能材料Aとの接触面積を増大し、熱伝達効率を向上させる一方、サセプタ30cを喫煙可能材料Aに挿入する時の抵抗力を減少させることができる。
図10と図11を併せて参照し、別の実施例において、サセプタ30d/30eの第2シート状体320d/320eは直線状の形状である。第1シート状体310d/310eにのみ打ち抜き等の方式で、厚さ方向に沿って外へ突出する第2部分312d/312eが形成され、該第2部分312d/312eと第2シート状体320d/320eとの間に温度センサを収容又は封入するための収容キャビティ330d/330eが形成される。
図10又は図11に示す実施例によれば、第2部分312d/312eの横断面形状は概ね厚さ寸法が幅方向に沿って内へ徐々に大きくなる三角形又は円弧形の形状であってもよい。且つ図10及び図11から分かるように、第2部分312d/312eの厚さ方向に沿った突出寸法は第1部分311d/311eの厚さ寸法より大きい。
図12を参照し、別の実施例において、サセプタ30fの第1シート状体310fの第3部分313fは、サセプタ30fに沿った厚さは第1部分311f及び第2部分312fより大きい寸法を有し、それにより厚さ方向において他の部分に比べて突出するようになり、さらに装置内の実装又は保持が容易になる。
本願に記載のエアロゾル発生装置及びサセプタは、温度センサをサセプタ内に封入又は収容することで、磁場が検知部に与える影響を実質的に遮断できる一方、サセプタと温度センサを一体に統合し、実装の安定性及び温度監視の正確性を向上させることができ、また、全体の交換及び実装が容易である。
本願は、上記サセプタ30cを製造する方法をさらに提供し、図13を参照し、該方法は、
厚さ方向に対向する第1シート状体310cと第2シート状体320cを用意するステップS10と、
第1シート状体310cと第2シート状体320cとの間に長さ方向に延在する収容キャビティ330cを形成するステップS20と、
温度センサ340cを調達し、温度センサ340cを収容キャビティ330c内に収容又は封入するステップS30と、を含む。
説明すべきことは、本願の明細書及びその図面において本願の好ましい実施例を示したが、本明細書に記載の実施例に限定するわけではなく、さらに、当業者であれば、上記説明に基づいて改良又は変更が可能であり、これらの改良及び変更はいずれも本願に添付の特許請求の保護範囲に属するものとする点である。

Claims (12)

  1. 喫煙可能材料を加熱してエアロゾルを発生させるためのエアロゾル発生装置であって、
    喫煙可能材料を受け入れるためのキャビティと、
    変化する磁場を発生するように構成される磁場発生器と、
    変化する磁場により貫通されて発熱し、さらに前記キャビティ内に受け入れられた喫煙可能材料を加熱するように構成されるサセプタと、を含むエアロゾル発生装置において、
    前記サセプタは、前記キャビティの軸方向に延在するブレード状に構成され、且つ
    前記サセプタの厚さ方向に第1寸法を有する第1部分と、
    前記サセプタの厚さ方向に第1寸法より大きい第2寸法を有する第2部分と、を含み、前記第2部分内に軸方向に延在する収容キャビティが設けられ、該収容キャビティは前記サセプタの温度を検知する温度センサを収容又は封入するように構成されることを特徴とする、エアロゾル発生装置。
  2. 前記サセプタは厚さ方向に対向する第1シート状体と第2シート状体を含み、前記第1シート状体と第2シート状体との間には前記収容キャビティが形成されることを特徴とする、請求項1に記載のエアロゾル発生装置。
  3. 前記温度センサは、少なくとも部分的に前記サセプタ外に位置する導電接続部をさらに含み、さらに使用中に該導電接続部によって前記温度センサで検知された温度を受信することができることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエアロゾル発生装置。
  4. 前記導電接続部は細長い導電ピンを含むことを特徴とする、請求項3に記載のエアロゾル発生装置。
  5. 前記導電接続部は前記サセプタの表面に形成又は結合される電気接点を含むことを特徴とする、請求項3に記載のエアロゾル発生装置。
  6. 前記サセプタは、前記第1部分及び第2部分を保持するためのベース部分をさらに含み、
    前記電気接点は前記ベース部分の表面に形成又は結合されることを特徴とする、請求項5に記載のエアロゾル発生装置。
  7. 前記キャビティは喫煙可能材料を取り除き可能に受け入れる開放端を有し、
    前記第2部分の少なくとも一部は第1部分に対する突出高さが前記開放端に近付く方向に向かって徐々に小さくなることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエアロゾル発生装置。
  8. 前記キャビティは喫煙可能材料を取り除き可能に受け入れる開放端を有し、
    前記収容キャビティは前記開放端に近付く方向に向かって横断面積が徐々に小さくなるテーパ領域を含み、前記温度センサは前記テーパ領域に収容又は封入されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエアロゾル発生装置。
  9. 前記第1部分に長さ方向に延在する切り欠きが設けられ、前記第2部分は長さ方向に延在するピン又は針状に構成され、前記切り欠き内に保持されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエアロゾル発生装置。
  10. 前記第2部分の表面は平滑な円弧面であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のエアロゾル発生装置。
  11. 前記第1シート状体及び/又は第2シート状体に厚さ方向に沿って外へ突出してなる突出部分が設けられ、該突出部分によって前記収容キャビティが画定されて形成されることを特徴とする、請求項2に記載のエアロゾル発生装置。
  12. 変化する磁場により貫通されて発熱し、さらに喫煙可能材料を加熱するように構成されるエアロゾル発生装置用のサセプタであって、喫煙可能材料を受け入れるためのキャビティの軸方向に延在するブレード状に構成され、且つ
    前記サセプタの厚さ方向に第1寸法を有する第1部分と、
    前記サセプタの厚さ方向に第1寸法より大きい第2寸法を有する第2部分と、を含み、前記第2部分内に軸方向に延在する収容キャビティが設けられ、該収容キャビティは前記サセプタの温度を検知する温度センサを収容又は封入するように構成されることを特徴とする、エアロゾル発生装置用のサセプタ。
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