特許 6998451 ＨＮＢタバコ物品用加熱ユニット及び加熱ユニットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-22

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】ＨＮＢタバコ物品用加熱ユニット及び加熱ユニットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   A24F 40/46 20200101AFI20220111BHJP

   A24F 40/70 20200101ALI20220111BHJP

   A24F 47/00 20200101ALI20220111BHJP

   H05B 3/14 20060101ALI20220111BHJP

   H05B 3/06 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

A24F40/46

A24F40/70

A24F47/00

H05B3/14 F

H05B3/06 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020507055

(86)(22)【出願日】2018-08-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-10-08

(86)【国際出願番号】 EP2018071022

(87)【国際公開番号】W WO2019030112

(87)【国際公開日】2019-02-14

【審査請求日】2020-02-07

(31)【優先権主張番号】102017007456.9

(32)【優先日】2017-08-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】595112018

【氏名又は名称】ハウニ・マシイネンバウ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(72)【発明者】

【氏名】ディック・ユルゲン

【審査官】竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５４０８５７４（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／００５４７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２０４１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１９１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１７５８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３０５３４２６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特表２０１８－５００９４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２４Ｆ ４０／００ － ４７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タバコ含有材料（２６）と、
このタバコ含有材料（２６）を非燃焼形態により加熱するための電気抵抗式加熱部品（１８）と、
を備えた、ＨＮＢタバコ物品（１０）のための加熱ユニット（１３）において、
加熱ユニット（１３）は、外側から内側に、絶縁層（２７）、空気通路（２８）、たばこ含有材料（２６）、支持材料（２０）、加熱部品（１８）、支持材料（２０）、たばこ含有材料（２６）、空気通路（２８）から成る円筒形の層構造を形成し、
抵抗式加熱部品（１８）が導電性の懸濁物から製作されたものであり、
前記の導電性の懸濁物が支持材料（２０）の上に塗布されていて、
加熱部品を形成する導電層が複層式の支持材料（２０）内に組み込まれていて、
前記の支持材料（２０）が前記の加熱部品（１８）を支持することを特徴とする加熱ユニット。

【請求項2】

前記の抵抗式加熱部品（１８）が導電性のペーストから製作されたものであることを特徴とする請求項１に記載の加熱ユニット。

【請求項3】

前記の導電性の懸濁物が黒鉛を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱ユニット。

【請求項4】

前記の支持材料（２０）が少なくとも部分的にセラミックであるか、或いはセラミック層を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の加熱ユニット。

【請求項5】

前記の支持材料（２０）が、少なくとも部分的に導電性材料（１８）で充たされた三次元の支持構造、又は、パイプ構造を形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の加熱ユニット。

【請求項6】

前記の加熱ユニット（１３）がパイプ形状であり、少なくとも部分的に導電性物質で充たされていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の加熱ユニット。

【請求項7】

前記の導電性の懸濁物がタバコ含有材料（２６）の上に塗布されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の加熱ユニット。

【請求項8】

前記の導電性の懸濁物が、支持材料（２０）又はタバコ含有材料（２６）の上に印刷されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の加熱ユニット。

【請求項9】

前記の加熱部品（１８）が、個別に電気的に駆動可能な複数の区画（２１）を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の加熱ユニット。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか一つに記載の加熱ユニット（１３）を有することを特徴とするＨＮＢタバコ物品。

【請求項11】

タバコ含有材料（２６）と、このタバコ含有材料（２６）を非燃焼形態により加熱するための電気抵抗式加熱部品（１８）とを備えた、ＨＮＢタバコ物品（１０）のための加熱ユニット（１３）を製造する方法において、
加熱ユニット（１３）は、外側から内側に、絶縁層（２７）、空気通路（２８）、たばこ含有材料（２６）、支持材料（２０）、加熱部品（１８）、支持材料（２０）、たばこ含有材料（２６）、空気通路（２８）から成る円筒形の層構造を形成し、
抵抗式加熱部品（１８）が導電性の懸濁物の形で支持材料（２０）の上に塗布されていて、
加熱部品を形成する導電層が複層式の支持材料（２０）内に組み込まれていて、
前記の支持材料（２０）が前記の加熱部品（１８）を支持することを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タバコ含有材料と、このタバコ含有材料を非燃焼形態により加熱するための電気抵抗式加熱部品とを備えた、非燃焼加熱式（ＨＮＢ）タバコ物品のための加熱ユニットに関する。本発明は、同じく、ＨＮＢタバコ物品のための加熱ユニットを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タバコ又はタバコ含有材料を加熱し、それによって、非燃焼形態により芳香物質とそれにより発生する煙気とを放出させるＨＮＢ（非燃焼加熱式）物品は、少し前から既に提案されている（例えば、特許文献１を参照）。そこでは、例えば、タバコを含有する、芳香物質を発生させる媒体が、棒形状の加熱部品の周りに円筒形状に配置されている。その加熱部品は、絶縁パイプ内に配置された抵抗線コイルである。

【0003】

ＨＮＢタバコ物品の代替構造形状が特許文献２に開示されている。そこでは、喫煙可能な材料、例えば、タバコ混合物が一つの室内に配置されている。加熱体、例えば、セラミック製加熱体、赤外線加熱体又は抵抗式加熱体が、その室の周りに円筒形状に配置されている。

【0004】

前述した二つの配置形態では、加熱体と接触するタバコ材料は直に加熱されるが、その加熱体から更に離れた材料は間接的に遅れてしか加熱されない。その結果得られる不均一な温度分布は、作用物質及び芳香物質の最適な放出と有害物質の放出削減に関して不利である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】欧州特許第０４３０５５９号明細書

【文献】国際特許公開第２０１３／１３１７６４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、タバコ含有材料の均一な加熱を可能にする加熱ユニットと、その加熱ユニットを製造する方法とを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、この課題を独立請求項の特徴により解決する。抵抗式加熱部品を導電性の懸濁物から製作することは、その懸濁物が依然として移動又は流動可能であり、製造時点においてタバコ含有材料と直に接触する、加熱部品の任意の所望の配置形態を可能にする。加熱部品とタバコ含有材料の間の広い面による直接的な接触のために、タバコ含有材料の均一で直接的な遅延の無い加熱が可能になり、そのことは、更に、有害物質の放出を削減した、作用物質と芳香物質の最適な放出を実現する。

【0008】

有利には、抵抗式加熱部品は、導電性のペーストから製作される。この動かず流動しない実施構成では、より容易に懸濁物を処理できる。しかし、本発明は、加熱部品を製作するための液体又は流動性の懸濁物も包含する。

【0009】

有利な実施構成では、この導電性の懸濁物は黒鉛を含有する。黒鉛に代わって、金属又はそれ以外の物質をベースとする別の導電性の材料を使用することもできる。

【0010】

本発明の有利な実施構成では、この導電性の懸濁物が支持材料の上に塗布される。この支持材料は、有利には、部分的にセラミックであるか、或いはセラミック層を有することができる。それ以外の好適な支持材料も可能である。黒鉛と支持材料としてのセラミックとを組み合わせた場合、炭素層の抵抗を製造するために用いられる製作技術を有利に使用することができる。

【0011】

本発明の有利な変化形態では、加熱部品を形成する導電層が、複数層から成る支持材料内に、例えば、セラミック積層の間に組み込まれる。一つの実施構成では、セラミック、導電層、セラミック、タバコ材料の層シーケンスから成る層体系を得ることができる。そのように、製造プロセスに応じて、複雑な幾何学的構造も考えられる。例えば、支持材料が、少なくとも部分的に導電性の材料で充たされた三次元の支持構造、例えば、パイプ構造を形成することができる。そのような幾何学的形状は、従来の加熱体よりも著しく大きな表面による加熱を可能にする。

【0012】

本発明の別の有利な実施構成では、導電性の懸濁物が支持材料の上に塗布される。

【0013】

支持材料の上に、或いは支持材料に直に導電性の懸濁物を塗布することは、特に有利には、印刷方法により、特に、シルクスクリーン印刷により実施することができる。この場合、二つの変化形態が考えられる。一つの手法では、抵抗式加熱部品を支持材料上の（加熱）パターンとして印刷することができる（パターン印刷）。それに代わる手法では、特に、印刷又は噴射によって、均一又は均質な層を支持材料の上に塗布した後、第二の処理工程で除去方法により、その最終的な（加熱）構造に移行することができる。これは、例えば、レーザー彫刻を用いて行なうことができる。それにより、加熱部品を非常に薄くすると同時に非常に細かい複雑な加熱構造を実現することができ、そのことは、更に、熱分布を最適にする。

【0014】

この加熱部品は、有利には、例えば、異なる温度を発生させるために、個別に電気的に駆動可能な複数の区画を有する。それに代わって、これらの区画は、例えば、消費時の一貫性を保証するために、例えば、順番に加熱することもできる。一つの区画を、例えば、一つの紙巻きタバコの消費体験に対応させた場合、そのようにして、複式紙巻きタバコ製品を実現することができる。

【0015】

このタバコ含有材料は、例えば、タバコ混合物であるとすることができるが、例えば、セルロースをベースとする、それ以外の構成要素を含有することもできる。薄片タバコ及び／又は再構成タバコ材料（所謂、再構成材料）も含有される。

【0016】

本発明は、抵抗式加熱部品を導電性の懸濁物から製作することを特徴とする、ＨＮＢタバコ物品を製造する方法も提供する。

【0017】

以下において、添付図面を参照して有利な実施構成に基づき本発明を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ＨＮＢ喫煙製品の模式的な横断面図

【図2】本発明によるＨＮＢ喫煙製品用加熱ユニットの実施構成図

【図3】本発明によるＨＮＢ喫煙製品用加熱ユニットの別の実施構成図

【図4】本発明による加熱ユニットの層体系図

【図5】本発明による加熱ユニットのパイプ式層構造図

【図6】本発明による加熱ユニットの別の層体系図

【図7】本発明による加熱ユニットの代替層体系図

【図8】本発明による加熱ユニットの別のパイプ式層構造図

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１に図示された吸引器１０は、例えば、棒形状の筐体１１を有し、その中には、電気エネルギー源１２、加熱ユニット１３及び電子制御部１４が配置されている。電気エネルギー源１２は、例えば、バッテリー又は再充電可能な電池であるとすることができる。筐体１１は吸い口１５を有し、消費者は、空気フローを発生させるために、その吸い口を吸引することができる。筐体１１は、更に、一つ又は複数の吸気開口部１６を有し、消費者が吸い口１５の吸引により筐体１１内に負圧を発生させた場合、その開口部を介して、周囲の空気が筐体１１の内部に流入することができる。このようにして、制御形態による空気フロー１７を筐体１１内に発生させる。

【0020】

加熱ユニット１３は、筐体１１内の軸方向の加熱区画１９に配置されている。加熱ユニット１３は、交換可能なカートリッジ又はそのようなカートリッジの一部であるとすることができる。吸引器１０の本体部は、再利用可能であるとすることができる。この実施構成では、吸引器１０は、再利用可能な本体部と使い捨てのカートリッジとから構成される。

【0021】

この空気フロー１７は、加熱部品１８を用いてタバコ含有材料２６から放出させた作用物質及び／又は芳香物質を取り込むために、加熱区画１９を通って流れる、そのため、加熱ユニット１３を通って、或いは加熱ユニット１３の近傍に沿って流れる。以下において、そのことを詳しく説明する。

【0022】

本発明による加熱ユニット１３の有利な実施形態が図２に図示されている。この加熱ユニット１３は、加熱部品１８を有し、この実施構成では、加熱部品は、好適な非導電性の支持材料２０の上に塗布されている。支持材料２０は、例えば、セラミックであるか、或いはセラミック層又はセラミックコーティングを備えることができる。それ以外の多数の好適な材料、例えば、ポリイミドなどのプラスチック薄膜は、支持材料２０に関して考慮される対象である。支持材料２０は、加熱部品１８を支持し、弾力的であるか、或いは弾力的でないとすることができる。支持材料２０は、吸引器の動作範囲内、即ち、加熱制御形態の範囲内において、熱的に反応してはならない。

【0023】

加熱部品１８は、加熱ユニット１３の製造時において、液体内に導電性粒子が存在する懸濁物、即ち、固体と液体の混合物として存在する。有利には、この懸濁物はペーストである、即ち、懸濁物内の導電性粒子の割合は、懸濁物が最早流動的ではなく、動かないほどの高さである。導電性粒子は、有利には、黒鉛であるとすることができる。金属粒子及びそれ以外の多数の好適な導電粒子も、懸濁物に関して考慮される対象である。そのため、黒鉛の場合、加熱部品１８は当初から黒鉛ペーストとして存在する。

【0024】

懸濁物又はペーストは、加熱ユニット１３の製造時において、その後の加熱部品１８に対応する形状により支持材料２０の上に塗布される。支持材料２０上への懸濁物又はペーストの塗布は、有利には、印刷、特に、スクリーン印刷によって、或いはそれ以外の如何なる好適な方法によっても行なうことができる。そして、空気中又は乾燥機内での懸濁物又はペーストの乾燥によって、加熱部品１８が得られる。

【0025】

それに続いて、タバコ含有材料２６が、加熱部品１８を備えた支持材料２０の上に設置される。タバコ含有材料２６は、特に、タバコ混合物であるとすることができる。タバコ含有材料２６は、加熱部品１８と直に接触して存在し、加熱部品により均一に加熱することができる。

【0026】

電子制御部１４が消費者による吸引を好適な手法で検出した場合、電子制御部は、加熱ユニット１３内の加熱部品１８を駆動して、タバコ含有材料２６を好適な温度にまで加熱する。このようにして、タバコの芳香物質が、非燃焼式に有害な煙気無しに放出されて、空気フロー１７に添加される。この実施構成では、それは、所謂ＨＮＢ（非燃焼加熱式）紙巻きタバコ製品１０である。

【0027】

加熱部品１８を形成する、支持材料２０上の導電層の配置形態は、幾何学的に可変に実現することができる。有利には、加熱部品１８は、複数の、ここでは、六つの互いに平行に配置された加熱導体２２から構成される。加熱導体構造１８のリード終端２３には、電気端子２４が配備されている。加熱導体構造１８のそれと反対側の終端では、加熱導体２２が、例えば、互いに導通形態で接続されており、そのようにして、それぞれ二つの加熱導体２２から一つの加熱導体ループ２１が形成されている。それぞれ二つの端子２４に加熱電圧を印加することによって、それらの端子２４の間を延びる加熱ループ２１を個別に加熱することができる。

【0028】

従って、加熱導体ループ２１は、例えば、異なる温度を発生させるために、有利には、個別に電気的に駆動することが可能である、加熱部品１８の複数の区画２１を形成する。それに代わって、これらの区画２１は、例えば、喫煙時の一貫性を保証するために、例えば、順番に加熱することもできる。例えば、一つの区画２１を一つの紙巻きタバコの喫煙経験に対応させた場合、そのようにして、複式紙巻きタバコ製品を実現することができる。

【0029】

タバコ含有材料２６と平坦な加熱部品１８の間の最大限の重なり合いが得られて、それにより、加熱部品の熱エネルギーがタバコ含有材料２６全体に直に均一に作用することができるように、加熱部品１８上へのタバコ含有材料２６の配置は、出来る限り平坦かつ均等に分布するように行なわれる。タバコ含有材料２６が繊維である場合、それは、図２に図示されている通り、加熱導体２２の延びに対して交差するように配置される。

【0030】

図３による実施構成では、タバコ含有材料２６は、同時に支持材料２０を形成する。このことは、タバコ含有材料２６が加熱ユニット１３内での支持機能を果たすのに十分な強度を有する場合に有利である。タバコ含有材料２６は、例えば、セルロースを含有する基材、例えば、紙を備えることができ、その中には、例えば、粉砕された、細かく砕かれた、或いは挽いて細かくされたタバコが取り込まれている。

【0031】

この場合でも、加熱部品１８は、導電性の懸濁物又はペーストとして存在し、例えば、シルクスクリーン印刷により、タバコ含有材料２６の上に直に塗布される。この実施構成では、加熱部品１８を備えた支持材料２０の上にタバコ含有材料２６を塗布する作業工程を省略することができる。タバコ含有材料２６と加熱部品１８の間の最大限の重なり合いは、同様に支持材料２０からのタバコ材料の剥離が不可能であることを保証する。

【0032】

図２による実施構成の変化形態が図４に図示されている。この場合、加熱ユニット１３は、例えば、セラミックから成る二つの支持層２０Ａ，２０Ｂを備え、それらの層の間に、導電層１８、例えば、黒鉛が組み込まれた層体系である。セラミック層２０Ａの上には、タバコ含有材料２６が塗布されている。

【0033】

加熱ユニット１３に関する代替層体系が図６に図示されている。この場合、各積層が支持材料２０、加熱部品１８及びタバコ含有材料２６から成る二積層式層体系が図示されており、タバコ含有材料２６は、図示されている通り内側に有るか、それに代わって、加熱部品１８に対して外側に配置することができる。

【0034】

加熱ユニット１３に関する別の複式層体系が図７に図示されている。先ず最初に、例えば、筐体１１又はカートリッジ筐体の一部であるとすることができる外側の絶縁層２７が配備される。これらの絶縁層２７の間に、例えば、それぞれタバコ含有材料２６、支持材料２０、加熱部品１８、支持材料２０、タバコ含有材料２６の層シーケンスから成る二つの層体系が配備されている。これらの層体系の間及び各層体系と絶縁層２７の間に、空気フロー１７のための空気通路２８が設けられている。

【0035】

図４、６又は７に図示された通りの層構造は、より複雑な幾何学的気化器構造を実現するために使用することができる。

【0036】

例えば、図５は、部分的又は完全に導電性材料１８で充たされたパイプ形状の支持体２０の上にコーティングとしてのタバコ含有材料２６を備えたパイプ構造を図示している。

【0037】

外側から内側に、絶縁層２７、空気通路２８、タバコ含有材料２６、支持材料２０、加熱部品１８、支持材料２０、タバコ含有材料２６、空気通路２８から成る円筒形の層構造である代替のパイプ構造が図８に図示されている。加熱部品１８の内部には、絶縁性のコア部２９を配備することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】