特許 7193208 喫煙材の加熱

(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】2022-12-12

(45)【発行日】2022-12-20

(54)【発明の名称】喫煙材の加熱

(51)【国際特許分類】

   A24F 40/51 20200101AFI20221213BHJP

   H05B 3/44 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

A24F40/51

H05B3/44

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019220056

(22)【出願日】2019-12-05

(62)【分割の表示】P 2017172628の分割

【原出願日】2014-03-19

(65)【公開番号】P2020039363

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2019-12-20

(31)【優先権主張番号】1305294.9

(32)【優先日】2013-03-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】519138265

【氏名又は名称】ニコベンチャーズ トレーディング リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(74)【代理人】

【識別番号】100094318

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 行一

(72)【発明者】

【氏名】サリーム、フォズィア

【審査官】竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５４６８９３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０３４４５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２９３８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０６３９７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１９２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３２４２７６（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】

喫煙材を加熱するために配置されたヒーターを含む器具であって、ヒーターは、支持体と、支持体の内部に位置する少なくとも１つの加熱エレメントとを含み、支持体を加熱して、支持体が吸引のための喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるようにされており、前記ヒーターは、当該器具のコントローラーに制御信号又は測定信号を与えるために前記支持体の内部に位置する少なくとも１つの電気回路を含み、前記少なくとも１つの電気回路は、温度測定回路を含み、
前記少なくとも1つの加熱エレメントは、プリント加熱エレメントであり、前記少なくとも1つの電気回路は、プリント電気回路であり、
前記温度測定回路は、前記少なくとも１つの加熱エレメント上に、隣接して又は前記少なくとも１つの加熱エレメントの下にプリントされる、
器具。

【請求項2】

前記加熱エレメントの熱膨張係数は支持体の熱膨張係数に実質的に等しいことを特徴とする請求項１記載の器具。

【請求項3】

前記加熱エレメントおよび支持体は化学的に結合した構造体を形成するために焼結されていることを特徴とする請求項１又は２項記載の器具。

【請求項4】

前記支持体はセラミック材を含み、前記加熱エレメントは電気抵抗線材を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の器具。

【請求項5】

前記支持体は、加熱している間喫煙材体を含むように構成された喫煙材加熱チェンバーに近接していることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の器具。

【請求項6】

前記支持体の内部に層状に配置された複数の加熱エレメントを含むことを特徴とする請 求項１乃至５いずれか１項記載の器具。

【請求項7】

前記加熱エレメントの層は、支持体を介して加熱エレメントビアによって相互接続されていることを特徴とする請求項６記載の器具。

【請求項8】

喫煙材を少なくとも１２０℃の喫煙材揮発温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の器具。

【請求項9】

喫煙材を１２０℃～２５０℃の喫煙材揮発温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか１項記載の器具。

【請求項10】

喫煙材を１３０℃～１８０℃の喫煙材揮発温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の器具。

【請求項11】

温度測定回路は、抵抗温度検出器を含むことを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載の器具。

【請求項12】

支持体と、該支持体を加熱して支持体が吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を揮発させるようにする支持体の内部に位置する少なくとも１つの加熱エレメントとを含むヒーターの使用であり、前記ヒーターは、当該器具のコントローラーに制御信号又は測定信号を与えるために前記支持体の内部に位置する少なくとも１つの電気回路を含み、前記 少なくとも１つの電気回路は、温度測定回路を含み、
前記少なくとも1つの加熱エレメントは、プリント加熱エレメントであり、前記少なくとも1つの電気回路は、プリント電気回路であり、
前記温度測定回路は、前記少なくとも１つの加熱エレメント上に、隣接して又は前記少なくとも１つの加熱エレメントの下にプリントされる、
ヒーターの使用。

【請求項13】

支持体の内部に位置する少なくとも１つの加熱エレメントを使用して当該支持体を喫煙材揮発温度に加熱することと、加熱された支持体が吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を揮発させるようにすることとを含む喫煙材の加熱方法であって、少なくとも１つの電気回路が、コントローラーに制御信号又は測定信号を与えるために前記支持体の内部に位置し、前記少なくとも１つの電気回路は、温度測定回路を含み、
前記少なくとも1つの加熱エレメントは、プリント加熱エレメントであり、前記少なくとも1つの電気回路は、プリント電気回路であり、
前記温度測定回路は、前記少なくも１つの加熱エレメント上に、隣接して又は前記少なくとも１つの加熱エレメントの下にプリントされる、
喫煙材の加熱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、喫煙材を加熱することに関する。

【背景技術】

【0002】

紙巻きタバコおよびシガーなどの喫煙品は、使用の際タバコを燃やしてタバコ煙を発生させる。タバコ煙を発生させずにいくつかの化合物を放出する製品を製造することによってこれら喫煙品の代替え品を提供しようとする試みがなされている。このような製品の例としてはタバコを熱するが燃やさずに化合物を放出する、いわゆる発熱するが燃焼しない（ｈｅａｔ－ｎｏｔ－ｂｕｒｎ）喫煙品というものがある。

【発明の概要】

【0003】

本発明では、支持体と、喫煙材揮発温度に支持体を加熱して、吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を支持体が揮発させるように配された少なくとも１つのプリント加熱エレメントとを含む喫煙材加熱器具が提供される。

【0004】

加熱エレメントは少なくとも部分的に支持体の内部に位置してもよい。

【0005】

加熱エレメントの熱膨張係数は支持体の熱膨張係数に実質的に等しくてもよい。

【0006】

加熱エレメントは支持体に化学的に結合させてもよい。

【0007】

加熱エレメントと支持体は、単独の焼結された構造体であってもよい。

【0008】

加熱エレメントは支持体内の電気抵抗線であってもよい。

【0009】

支持体はセラミック材を含んでもよい。

【0010】

支持体は、加熱している間、喫煙材体を含むように構成された喫煙材加熱チェンバーに近接してもよい。

【0011】

本発明の器具は、支持体中で層状に配置された複数の加熱エレメントを含んでもよい。

【0012】

加熱エレメントの層は、支持体を介して加熱エレメントビアによって相互接続されてもよい。

【0013】

本発明では吸入のための喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるために喫煙材を加熱するように構成されたヒーターを含む器具が提供され、ヒーターは実質的に熱膨張係数が等しい支持体と加熱エレメントとを含む。

【0014】

加熱エレメントは支持体にプリントされたものであってもよい。

【0015】

加熱エレメントは、隣接する喫煙材加熱チェンバー内に位置する喫煙材の少なくとも１つの成分を支持体が揮発させるのに充分な温度に支持体を加熱するために配置されてもよい。

【0016】

加熱エレメントは少なくとも部分的に支持体の内部に位置してもよい。

【0017】

加熱エレメントは支持体に化学的に結合させてもよい。

【0018】

ヒーターは加熱エレメントと支持体とを含む焼結された構造体であってもよい。

【0019】

加熱エレメントは支持体内の電気抵抗線であってもよく、および／または支持体はセラミック材を含んでもよい。

【0020】

本発明の器具は、支持体の内部に層状に配置された複数の加熱エレメントを含んでもよい。

【0021】

加熱エレメントの層は支持体を介して加熱エレメントビアによって相互接続されてもよい。

【0022】

本発明では吸入のための喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるために喫煙材を加熱するように構成されたヒーターを含む器具が提供され、ヒーターはセラミック材と電気抵抗加熱エレメントからなる多層構造を含む。

【0023】

加熱エレメントはセラミック材内の電気抵抗線であってもよい。

【0024】

加熱エレメントは焼結された構造体中でセラミック材に化学的に結合させてもよい。

【0025】

セラミック材の熱膨張係数は、加熱エレメントの熱膨張係数に実質的に等しくてもよい。

【0026】

加熱エレメントはタングステンを含んでもよく、セラミック材は窒化アルミニウムセラミックを含んでもよい。

【0027】

加熱エレメントは支持体にプリントされたものであってもよい。

【0028】

加熱エレメントはセラミック材に隣接する加熱チェンバー内に位置する喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるのに充分な温度にセラミック材を加熱するために配置されてもよい。

【0029】

加熱エレメントはセラミック材の内部に位置してもよい。

【0030】

加熱エレメントの層はセラミック材を介して加熱エレメントビアによって相互接続されてもよい。

【0031】

本発明では喫煙材を加熱するために配置されたヒーターを含む器具が提供され、ヒーターは、支持体と、支持体の内部に位置する少なくとも１つの加熱エレメントとを含み、支持体を加熱して、支持体が吸引のための喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるようにする。

【0032】

ヒーターは熱膨張が一致した構造体を含んでもよい。

【0033】

加熱エレメントの熱膨張係数は支持体の熱膨張係数に実質的に等しくてもよい。

【0034】

加熱エレメントおよび支持体は化学的に結合した構造体を形成するために焼結させてもよい。

【0035】

支持体はセラミック材を含んでもよく、加熱エレメントは電気抵抗線材を含んでもよい。

【0036】

支持体は、加熱している間、喫煙材体を含むように構成された喫煙材加熱チェンバーに近接してもよい。

【0037】

本発明の器具は、支持体の内部に層状に配置された複数の加熱エレメントを含んでもよい。

【0038】

加熱エレメントの層は、支持体を介して加熱エレメントビアによって相互接続されてもよい。

【0039】

本発明の器具は、喫煙材を少なくとも１２０℃の喫煙材揮発温度に加熱するように構成してもよい。

【0040】

本発明の器具は、喫煙材を１２０℃～２５０℃の喫煙材揮発温度に加熱するように構成してもよい。

【0041】

本発明の器具は、喫煙材を１３０℃～１８０℃の喫煙材揮発温度に加熱するように構成してもよい。

【0042】

本発明は、支持体を喫煙材揮発温度に加熱し、これにより支持体が吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を揮発させるようにする少なくとも１つのプリント加熱エレメントの使用を容易にする。

【0043】

本発明は、喫煙材を加熱して吸引のための喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるために実質的に熱膨張係数が等しい支持体と加熱エレメントとを含むヒーターの使用を容易にする。

【0044】

本発明は、喫煙材を加熱して吸引のための喫煙材の少なくとも１つの成分を揮発させるためにセラミック材と電気抵抗加熱エレメントとからなる多層構造を含むヒーターの使用を容易にする。

【0045】

本発明は、支持体を加熱して支持体が吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を揮発させるようにする支持体と支持体の内部に位置する少なくとも１つの加熱エレメントとを含むヒーターの使用を容易にする。

【0046】

本発明では喫煙材の加熱方法が提供され、この方法は支持体を喫煙材揮発温度に支持体を加熱するために配置された少なくとも１つのプリント加熱エレメントを使用して加熱すること、加熱された支持体が吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を揮発させるようにすることを含む。

【0047】

本発明では喫煙材の加熱方法が提供され、この方法は支持体を喫煙材揮発温度に支持体の内部に位置する少なくとも１つの加熱エレメントを使用して含む加熱すること、加熱された支持体が吸引のための少なくとも１つの喫煙材の成分を揮発させるようにすることを含む。

【0048】

あくまで例示を目的として、本発明の実施態様を添付図面を参照し、以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】層の間をビアによって相互接続された支持体と加熱エレメントとを含む喫煙材ヒーターの層の略図である。

【図2】芳香化合物および／またはニコチンを喫煙材から放出させるために喫煙材を加熱するように構成された器具の略式断面図である。

【図3】芳香化合物および／またはニコチンを喫煙材から放出させるために喫煙材を加熱するように構成された器具の一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図4】喫煙材が半径方向に延びた加熱セクションに分割される長尺のヒーターの周囲に供されている喫煙材を加熱するように構成された器具の一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図5】喫煙材が半径方向に延びた加熱セクションに分割される長尺のヒーターの周囲に供されている喫煙材を加熱するように構成された器具の一部を切り欠いて示した分解図である。

【図6】パフ中に加熱領域を作動させ、加熱チェンバーを開閉する方法を示すフロー図である。

【図7】喫煙材を加熱するように構成された器具を流れる気体流の略図である。

【図8】ヒーターを使用して喫煙材を加熱するために使用される加熱パターンを示すグラフである。

【図9】加熱中に喫煙材を圧縮するように構成された喫煙材コンプレッサーの略図である。

【図10】喫煙中に喫煙材を膨張させるように構成された喫煙材膨張装置の略図である。

【図11】パフのために喫煙材を加熱し、膨張させる間に喫煙材を圧縮する方法を示すフロー図である。

【図12】熱損失から喫煙材を断熱するように構成された真空断熱セクションの略式断面図である。

【図13】熱損失から喫煙材を断熱するように構成された真空断熱セクションの別の略式断面図である。

【図14】高温断熱壁から低温断熱壁への間接経路に続く熱抵抗性の熱の逃げ道の略式断面図である。

【図15】喫煙材体に対して可動である熱シールドと透明窓の略式断面図であり、選択的に熱エネルギーを窓を介して喫煙材の異なるセクションに伝えることができる。

【図16】加熱チェンバーがチェックバルブによって密閉されている喫煙材を加熱するように構成された器具の一部の略式断面図である。

【図17】喫煙材を加熱するように構成された器具を断熱するように構成された深真空のセクションの一部の略式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

本明細書中で使用する「喫煙材」なる用語は、加熱した際に揮発した成分を供するあらゆる材料を含み、そしてあらゆるタバコ含有材を含み、例えばタバコ、タバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコまたはタバコ代替え品の内の１つ以上を含んでもよい。

【0051】

喫煙材を加熱するための器具１は、エネルギー源２、ヒーター３および加熱チェンバー４を含む。エネルギー源２は、リチウムイオンバッテリー、ニッケルバッテリー、アルカリバッテリーおよび／またはそれに類似するものなどのバッテリーを含んでもよく、ヒーター３に電気的に結合され、必要に応じて電気エネルギーをヒーター３に供給する。当然のことながらこのバッテリーに加えてまたはこれとは別にエネルギー源２は、１つ以上の燃料電池および／または別のバッテリーではない電気源などの他の種類のエネルギー源２を含むことも可能である。加熱チェンバー４は、喫煙材５を収容するように構成されており、喫煙材５を加熱チェンバー４中で加熱することができる。例えば、加熱チェンバー４はヒーター３に隣接して位置してもよく、ヒーター３からの熱エネルギーがその中の喫煙
材５を加熱する。ヒーター３からの熱が喫煙材５を加熱し、喫煙材５を燃焼させずに喫煙材の芳香化合物およびニコチンを揮発させる。喫煙材５はタバコブレンドを含んでもよい。マウスピース６が設けられており、これを介して器具１のユーザーは、器具１の使用の際に揮発した化合物を吸引することができる。

【0052】

ハウジング７は、エネルギー源２およびヒーター３などの装置１の構成部品を含んでもよい。図２に略式に示すようにハウジング７はほぼ円筒状の管であってもよく、エネルギー源２がその第１端部８の方に位置し、ヒーター３および加熱チェンバー４がそれと反対の第２端部９の方に位置している。エネルギー源３とヒーター３は、ハウジング７の長手方向軸に沿って延びてもよい。例えば図２に示すようにエネルギー源２およびヒーター３は、エネルギー源２の１つの端面がヒーター３の１つの端面の方に向くように端部と端部が面した構成でハウジング７の中央長手軸に沿って位置合わせすることができる。マウスピース６は、加熱チェンバー４と喫煙材５に隣接してハウジング７の第２端部９に位置してもよい。

【0053】

ハウジング７の長さは約１３０ｍｍであってもよい。エネルギー源の長さは、一例として約５９ｍｍであってもよい。ヒーター３および加熱領域４の長さは、約５０ｍｍであってもよい。加熱チェンバー４の深さ、例えば直径は約５ｍｍ～約１５ｍｍ、例えば約８ｍｍ～約１０ｍｍであってもよい。エネルギー源２の直径は、約１０．０ｍｍ～約１５．０ｍｍ、例えば１４．６ｍｍであってもよい。ハウジング７の直径は、約１１ｍｍ～約１８ｍｍであってもよい。例えば、ハウジングの第１端部８の直径は、１８ｍｍであってもよく、ハウジングの第２端部９でのマウスピース６の直径は１５ｍｍであってもよい。また上記のもの以外の寸法のものも使用可能である。

【0054】

ハウジング７は、揮発した喫煙材化合物を器具１のマウスピース６からユーザーが吸引することができるように器具１の使用の際にユーザーが掴むのに適したものである。

【0055】

エネルギー源２とヒーター３の間に断熱部を設けて、一方から他方へ熱が直接伝わらないようにしてもよい。

【0056】

ヒーター３はプリントヒーター３であってもよい。例えば、ヒーター３は支持体３ａと、支持体３ａ上または内部に印刷されてもよい１つ以上の加熱エレメント３ｂとを含んでもよい。以下に説明するように加熱エレメント３ｂは、喫煙材５を加熱している間、支持体３ａの温度が加熱エレメント３ｂの温度と実質的に合致するように急速で支持体３ａを加熱するように構成してもよい。

【0057】

支持体３ａは窒化アルミニウムセラミックなどのセラミック材であってもよく、加熱エレメント３ｂはエレメント３ｂ内を流れる電流によって加熱される電気抵抗線エレメント３ｂであってもよい。例えば、加熱エレメント３ｂはタングステンなどの電気抵抗金属であってもよい。加熱エレメント３ｂ内の電流は、ヒーター３に電気的に結合したエネルギー源２によって供給される起電力によって生じさせてもよい。

【0058】

加熱エレメント３ｂは支持体３ａを加熱するために支持体３内部または上に配置される。上述したように支持体３ａ上または内部に加熱エレメント３ｂが配置されることによって加熱エレメント３ｂとほぼ同じ温度に支持体３ａを加熱するようになっている。

【0059】

支持体３ａは加熱エレメント３ｂによって喫煙材５の揮発温度に加熱され、加熱された支持体３ａからの熱がマウスピース６を介して吸引するための喫煙材５の成分を揮発させてもよい。従って、加熱領域４の喫煙材５は加熱エレメント３ｂと加熱された支持体３ａの両方によって加熱される。加熱中に支持体３ａの温度が上昇する速度は、加熱エレメン
ト３ｂの温度が上昇する速度と実質的に同じであってもよい。従って、加熱エレメント３ｂと支持体３ａの温度は喫煙材５を加熱している間ほぼ等しくてもよい。

【0060】

ヒーター３は、ヒーター３の周囲面が主に加熱された支持体３ａの周囲面となるように配置され、従って喫煙材５は、加熱エレメント３ｂによって直接加熱されるのではなく、加熱された支持体３ａから放出される熱によって主に加熱されるようにしてもよい。例えば、以下に説明し、図１に略式に示すように加熱エレメント３ｂは、支持体３ａの内部に主にまたは全体的に位置してもよく、支持体３ａの層によって隔てられる加熱エレメント３ｂからなる複数の個別の加熱層であってもよい。

【0061】

加熱エレメント３ｂの熱膨張係数は支持体３ａの熱膨張係数に合致してもよい。特に加熱エレメント３ｂの熱膨張係数の値は、支持体３ａの熱膨張係数の値に実質的に等しくてもよい。加熱エレメント３ｂおよび支持体３ａは、従って膨張が合致したヒーター構造体３を共に形成してもよい。

【0062】

支持体３ａと加熱エレメント３ｂの熱膨張係数が合致しているということは、加熱エレメント３ｂの熱膨張が支持体３ａの対応する膨張に合致するということを意味する。同様に加熱エレメント３ｂの熱収縮は支持体３ａの対応する収縮に合致する。構造体の膨張が合致するという特性は、ヒーター３全体として加熱／冷却中にヒーター構造全体の同じ速度で同じ量で実質的に膨張／収縮するということを意味する。ヒーター構造体３にかかる膨張および収縮応力は小さく、ヒーターをヒーター構造体３に顕著な材料応力を及ぼすことなく、迅速、顕著かつ常習的な温度遷移を経るようにすることができる。

【0063】

支持体３ａおよび加熱エレメント３ｂはヒーター構造体３内で化学的に結合させてもよい。例えば、支持体３ａと加熱エレメント３ｂ間の化学結合を支持体３ａと加熱エレメント３ｂを熱を加えることによって融着させて中実のヒーター構造体３を製する焼結工程中に形成してもよい。

【0064】

より具体的には最初に液状の加熱エレメント材３ｂを支持体材料３ａの１つ以上の表面に塗布し、加熱エレメント材３ｂを有する支持体３ａを層状にし、層状の集合体を焼結して、結合したヒーター構造体３を形成することによって化学的に結合したヒーター構造体３を製造してもよい。これを図１に略式に示している。

【0065】

液状の加熱エレメント材３ｂの塗布は、例えば液状材料３ｂを支持体材料３ａにプリントすることによって行うことができる。支持体３ａへの液状加熱エレメント３ｂの塗布は、支持体３ａ上の加熱エレメント材３ｂの位置において例えば数ミクロメートルまたは数ナノメートル程度の低い許容差が得られるように極めて正確に行って、これにより支持体３ａの極めて特定の所望の領域に加熱エレメント３ｂを形成するようにしてもよい。好適なプリント方法は、インク状の液体３ｂを支持体材料３ａ上に印刷するスクリーンプリンターを使用するものである。

【0066】

支持体材料３ａは、焼結中の化学結合の形成前に層状のヒーター構造体３を形成しやすくする好適なバインダーおよび／または可塑剤を含んでもよい。加えてまたはそれとは別に液状の加熱エレメント材３ｂは、好適なバインダーおよび／または可塑剤を含んでもよい。これらは支持体材料３ａに含まれるバインダーおよび／または可塑剤と同じ組成であってもよい。

【0067】

加熱エレメント材３ｂが塗布される支持体材料３ａは、セラミックテープからなる予備焼結セクションなどの支持体３ａの予備焼結層を含んでもよく、これらは１枚１枚積み重なって支持体３ａと加熱エレメント材３ｂの両方を含む層状構造を形成する。１つ以上の
ビア（ｖｉａｓ）を支持体材料３ａの層に形成して、液状加熱材３ｂがビアを満たし、究極的にはヒーター３において加熱エレメントの層３ｂ間の相互接続を形成するようにしてもよい。特に加熱エレメント３ｂの各層は、支持体３ａのビアを通過する加熱エレメント３ｂのセクションによって加熱エレメント３ｂの１つ以上の他の個別の層に相互接続されてもよい。

【0068】

ビアはあらゆる好適な方法で形成してもよい。例えば、ビアは支持体３ａの層がヒーター構造体３内で重ねられて層状にされる前に支持体３ａの個々の層に穴を空けることによって形成してもよい。支持体３ａの層の穴は、層状構造において位置合わせされ、複数の加熱エレメント３ｂの層間の相互接続が焼結中に生じるようにしてもよい。層３ｂの間に形成されたビアは、三次元形状を含むあらゆる好適な形状のものであってもよい。

【0069】

必要に応じて複数の電気回路を支持体３ａにプリントして器具１のコントローラー１２へまたはコントローラー１２から制御信号または測定信号を供するようにしてもよい。例えば、１つ以上の抵抗温度検出器（ＲＴＤ）を組み込んだ温度測定回路をヒーターエレメント３ｂ上に、エレメントに隣接してまたはエレメントの下にまたは支持体３ａのどこかにプリントして、ヒーター３の温度をコントローラー１２によって監視し、調整して喫煙材５に所望の揮発または予備揮発温度が得られるようにしてもよい。

【0070】

支持体層３ａおよび加熱エレメント材３ｂからなる集合体が焼結されてヒーター３の化学結合および粘着性が得られる前に、集合体から上記のバインダーおよび／または可塑剤を除去してもよい。化学結合および合致した熱膨張係数により頑丈なヒーター構造体３が得られ、これは加熱領域４の新たに装填された喫煙材５を加熱するおよび揮発させるために繰り返し再利用可能である。

【0071】

ヒーター３は上述の層化技術を使用してあらゆる好適な形状に製造することができる。例えば、ヒーター３は喫煙材加熱領域４の周囲に位置する実質的に中空の円筒であってもよく、これにより熱がヒーター３によって半径方向内方に発せられる。この一例は図２に関連して説明されている。これとは別に喫煙材加熱領域４がヒーター３の周囲に位置してもよい。一例としてはヒーター３が径方向外方に加熱領域４内に熱を発する同軸構造が挙げられるが、以下に説明することから明らかなように他の形状も可能である。

【0072】

膨張が合致し、化学的に結合したヒーター構造体３の具体例は、加熱支持体３ａが予備焼結された窒化アルミニウムセラミックテープを含み、加熱エレメント材３ｂがセラミックテープ３ａにスクリーン印刷されるタングステン含有インクを 含むものである。セラミックテープ３ａに加熱エレメント材３ｂがプリントされ、穴が空けられて上述のビアが形成されると、セラミックテープ３ａは重ねられ、テープ３ａのビアによって互いに連結された加熱エレメント材３ｂの内部層を含む構造体を形成する。この集合体は、その後焼結されて粘着性のある化学結合したヒーター３を形成する。ヒーター３の作動中、窒化アルミニウム支持体３ａおよびタングステン加熱エレメント３ｂは、約４．５ｐｐｍ／℃の割合で膨張および収縮し、従って構造３の特定の部分に全く応力を加えることなくヒーター構造体３全体として膨張、収縮する。

【0073】

ヒーター３の厚さは２ｍｍ未満または１ｍｍ未満など薄く、他の種類のヒーターを使用した場合と比較して器具１の全体寸法を小さくすることに貢献できる。例えば、ヒーター３の厚さは、約０．３ｍｍ～約１．０ｍｍなど約０．１ｍｍ～２．０ｍｍであってもよいが、６．５ｍｍ以下の厚いヒーター３も同じように可能である。

【0074】

ヒーター３は喫煙材５を所望の温度範囲に加熱するおよび維持するために広い範囲の出力に亘って操作可能である。例えば、ヒーター３の出力は０～約２０００ｗａｔｔｓ／ｉ
ｎ^２の範囲であってもよく、喫煙材５の温度が所望の温度範囲に維持され、調整されるように器具１のコントローラー１２によって制御可能にしてもよい。コントローラー１２は、上述の温度測定回路を使用してヒーター３の周囲面および／または喫煙材５の内側でのヒーター３の内側の温度の測定に基づいてヒーター３の出力を調節してもよい。

【0075】

コントローラー１２はヒーター３またはヒーター３の個々の領域１０を所定の時間で予め設定した温度間で循環させてもよく、または加熱様式に応じてヒーター３および／またはヒーター３の個々の領域１０の温度を変えてもよい。コントローラー１２および好適な加熱様式のいくつかの例を以下により詳しく説明する。ヒーター３は、嵩が小さく、従ってこれを使用することによって装置１全体の嵩を小さくすることに役立つ。

【0076】

図２に示し、上記で大まかに触れたようにヒーター３は別々の加熱領域１０を複数備えてもよい。複数の加熱領域１０は互いに独立して作動可能で、異なる領域１０を異なる時間に起動して喫煙材５を加熱することができるようになっていてもよい。これはヒーター３の特定の領域１０に位置する加熱エレメント３ｂを異なる時間に起動させることによって行ってもよい。加熱領域１０はヒーター３の中にどのような幾何学的な配置で配置されてもよい。しかしながら、図２に示す具体例では、加熱領域１０は、その１つ１つが主に喫煙材５の異なる領域を個別に加熱できるように、ヒーター３内に幾何学的に配置されている。

【0077】

例えば図２を参照するとヒーター３は実質的に長尺の構成で複数の軸方向に整列した加熱領域１０を含んでもよい。領域１０は、それぞれ上述の結合した支持体３ａと加熱エレメント３ｂからなる構造体３の独立して温度制御可能なセクションなどのヒーター３の個別のセクションを含んでもよい。例えば複数の加熱領域１０は全てがヒーター３の長手方向軸に沿って互いに整列していて、ヒーター３の長さに沿って複数の独立した加熱区域を提供していてもよい。

【0078】

図２を参照すると、各加熱領域１０は中空の加熱筒１０を構成してもよく、この加熱筒１０はヒーター３の全体の長さより大幅に短い有限長の環１０でもよい。複数の加熱領域１０を軸方向に整列させて配置することによって加熱チェンバー４の外側が画定され、加熱領域１０が加熱チェンバー４内に置かれた喫煙材５を加熱するように構成される。上述したように熱は主に内方に加熱チェンバー４の中心長手方向軸に向かって加えられる。複数の加熱領域１０は互いにその半径方向の面すなわち横断面を向き合わせて、ヒーター３の長さに沿って配置されている。各加熱領域１０の横断面とそれらの隣り合う加熱領域１０の横断面とは、図２に示し以下に述べるように断熱部１８によって分離されていてもよく、またはその隣り合う加熱領域１０と接続または接触してもよい。

【0079】

図２および３に示すようにこれとは別にヒーター３をケーシング７の中心領域に配置してもよく、ヒーター３の長手方向表面の周りに加熱チェンバー４および喫煙材５を配置してもよい。この配列では、ヒーター３が放射する熱エネルギーはヒーター３の長手方向表面から外向きに移動し、加熱チェンバー４および喫煙材５に入る。

【0080】

加熱領域１０はそれぞれがヒーター３の独立したセクションを構成してもよい。図１～４に示すように各加熱領域１０は、ヒーター３全体の長さよりも大幅に短い有限長を有する加熱筒１０を構成してもよい。しかしながら、ヒーター３の他の構成を代わりに用いることも可能であり、つまり円筒断面をしたヒーター３を用いる必要もなくなる。複数の加熱領域１０を、それらの横断面が互いにヒーター３の長さに沿って向き合うように整列させてもよい。各領域１０の横断面がその隣の領域１０の横断面に接触していてもよい。あるいは領域１０の横断面の間に断熱部または熱反射層を存在させて、領域１０の１つ１つから放射される熱エネルギーが隣り合う領域１０を実質的に加熱せず、主に加熱チェンバ
ー４および喫煙材５に移動するようにしてもよい。各加熱領域１０は他の領域１０と実質的に同じ寸法を有してもよい。

【0081】

このようにして加熱領域１０の特定の１つを起動すると、その加熱領域１０は例えば半径方向の隣に配置された喫煙材５に熱エネルギーを供給し、残りの喫煙材５を実質的に加熱しない。図３を参照すると、喫煙材５の加熱領域は、起動されている加熱領域１０の周りに配置された環状の喫煙材５を構成してもよい。したがって喫煙材５の例えば環状または実質的に中実円筒状の複数のセクションを別々に加熱することができ、それぞれの部分は複数の加熱領域１０の特定の１つに直接隣接して配置された喫煙材５に相当し、喫煙材料体５全体よりも大幅に小さい嵩および体積を有する。

【0082】

加えてまたはそれとは別にヒーター３は、ヒーター３の中心長手方向軸周りの異なる複数の場所に配置され長手方向に延びる長尺の加熱領域１０を備えてもよい。複数の加熱領域１０は長さが異なってもまたは実質的に同じ長さでもよく、それぞれがヒーター３の実質的に全長に沿って延びるようになっている。

【0083】

喫煙材５の加熱部分は、長手方向の加熱領域１０に平行かつそれに直接隣接して位置する喫煙材５の長手方向のセクションを構成してもよい。従って先に説明したように、喫煙材５の複数のセクションを別々に加熱することができる。

【0084】

さらに以下で説明するように加熱領域１０は個別にそして選択的に作動させることができる。

【0085】

喫煙材５は加熱チェンバー４に挿入可能なカートリッジ１１内に含まれてもよい。例えば図２に示すように、カートリッジ１１はヒーター３の凹みに収まる円筒のような実質的に中実の喫煙材料体５を含有することができる。この構成では、喫煙材料体の外面がヒーター３と向かい合う。あるいは図３に示す様に、カートリッジ１１はヒーター３の周りに挿入可能な喫煙材料の管１１を構成することができ、喫煙材料の管１１の内面がヒーター３の長手方向面と向き合うようになる。喫煙材料の管１１は中空でもよい。管１１の中空中心部の直径は、管１１がヒーター３の周りにきっちり嵌るようにヒーター３の直径すなわち横断寸法と実質的に同じでもまたはそれよりも僅かに大きくてもよい。カートリッジ１１の長さはヒーター３の長さとほぼ同じでもよく、ヒーター３がカートリッジ１１をその全長に沿って加熱できるようになっている。

【0086】

器具１のハウジング７は開口部を備え、その開口部を通ってカートリッジ１１を加熱チェンバー４に挿入することができるようにしてもよい。開口部は例えば、ハウジングの第２の端部９に配置された開口部を構成し、その開口部にカートリッジ１１を挿入し加熱チェンバー４内に直接押し込むことができるようになっていてもよい。好ましくは、器具１の使用中はこの開口部は喫煙材５を加熱するために閉じられる。あるいはハウジング７の一部は第２の端部９において器具１から取り外し自在であり、喫煙材５を加熱チェンバー４に挿入することができるようになっている。必要なら使用済み喫煙材５をヒーター３からスライド式に外すおよび／または分離するように構成されたユーザーが操作可能な内部機構のような喫煙材料取り外し装置を器具１に設けてもよい。例えば使用済みの喫煙材５をハウジング７の開口部から押し戻してもよい。必要ならその後新しいカートリッジ１１を挿入することができる。

【0087】

先に述べたように、器具１は器具１の作動を制御するように構成されたコントローラー１２、例えばマイクロコントローラー１２を備えてもよい。制御器１２は器具１のエネルギー源２およびヒーター３のような他の部品に電気的に接続されており、信号の送受信によって他の部品の作動を制御できるようになっている。特にコントローラー１２はヒータ
ー３の起動を制御して喫煙材５を加熱するように構成されている。例えば、コントローラー１２はヒーター３を起動するように構成され、これにはユーザーの器具１のマウスピース６での吸引に応答して１つ以上の加熱領域１０を選択的に起動することを含んでもよい。その際、コントローラー１２はパフセンサー１３と適切な連通結合を介して連通させてもよい。パフセンサー１３はマウスピース６でパフが発生したときを検出するように構成されており、検出するとパフを示す信号をコントローラー１２に送るように構成されている。電子信号を用いてもよい。コントローラー１２はヒーター３を起動し、これにより喫煙材５を加熱することによってパフセンサー１３からの信号に対して応答してもよい。しかしながら、ヒーター３の起動にパフセンサー１３を用いることは必須ではなく、ヒーター３を起動する要因を供する他の代替手段を用いることができる。例えばコントローラー１２は別の種類の起動要因、例えばユーザーが操作できるアクチュエーターの起動に応じてヒーター３を起動してもよい。その結果、加熱中に放出された揮発した化合物をユーザーがマウスピース６から吸入することができる。コントローラー１２は、ハウジング７内の適切であればどの位置に配置してもよい。一例示的位置は図５に示すようにエネルギー源２とヒーター３／加熱チェンバー４の間である。

【0088】

ヒーター３が上記のように２つ以上の加熱領域１０を備える場合、加熱領域１０を所定の順序または様式で起動するようにコントローラー１２を構成してもよい。例えば、複数の加熱領域１０を加熱チェンバー４に沿って、または加熱チェンバー４の周りで連続的に起動するようにコントローラー１２を構成してもよい。各加熱領域１０を、パフセンサー１３が吸引を検出するのに応答して起動してもよく、または後述のような別の方法で起動してもよい。

【0089】

図６を参照すると、一例示的加熱方法は、１回目のパフのような起動要因が検知される第１の工程Ｓ１を備え、その後１回目のパフまたは他の起動要因に応じて喫煙材５の第１のセクションが加熱される第２の工程Ｓ２が続いてもよい。第３の工程Ｓ３では、封止可能な吸排気バルブ２４を開けて空気を加熱チェンバー４から引き込み、マウスピース６から器具１の外に出せるようにしてもよい。第４の工程でバルブ２４は閉じられる。これらのバルブ２４についてはこの後図３０で詳細に述べる。第５のＳ５工程、第６のＳ６工程、第７のＳ７工程、および第８のＳ８工程では、第２の起動要因、例えば２回目のパフに応じて、加熱チェンバー吸排気バルブ２４をそれに合わせて開放ならびに閉鎖することによって喫煙材５の第２のセクションを加熱してもよい。第９のＳ９工程、第１０のＳ１０工程、第１１のＳ１１工程、および第１２のＳ１２工程では、第３の起動要因、例えば３回目のパフに応じて、加熱チェンバー吸排気バルブ２４をそれに合わせて開放ならびに閉鎖することによって喫煙材５の第３のセクションを加熱してもよく、同様に続く。上記のように、パフセンサー１３以外の手段を代わりに使用することができる。例えば器具１のユーザーが制御スイッチを作動させて新規にパフしていることを示してもよい。このようにして、新規のパフごとに喫煙材５の新規のセクションを加熱してニコチンおよび芳香性化合物を揮発させてもよい。喫煙材５の加熱領域１０の数および／または別々に加熱可能なセクションの数はカートリッジ１１の予定のパフ数と一致していてもよい。あるいは別々に加熱することが可能な各喫煙材セクション５を対応した加熱領域１０によって、複数回の吸引、例えば２回、３回、または４回の吸引ごとに加熱し、前の喫煙材部分の加熱中に複数回の吸引が終了した場合のみ、喫煙材５の新規部分を加熱するようにしてもよい。

【0090】

各加熱領域１０を個々のパフに応じて起動する代わりに、マウスピース６での最初の１回のパフに応じて複数の加熱領域１０を連続的に代わる代わる起動してもよい。例えば、特定の喫煙材カートリッジ１１の予定吸引時間の間中、複数の加熱領域１０を定期的な所定の間隔で起動させてもよい。吸引時間は例えば約１～約４分でもよい。したがって図６に示す少なくとも第５の工程Ｓ５および第９の工程Ｓ９は任意である。各加熱領域１０を１回または複数回の吸引時間に相当する所定の時間作動させて、別々に加熱可能な対応す
る喫煙材セクション５をこの時間だけ加熱するようにしてもよい。あるカートリッジ１１の全ての加熱領域１０が起動したらユーザーにそのカートリッジ１１の交換の必要性を示すようにコントローラー１２を構成してもよい。コントローラー１２は例えばハウジング７の外面の表示ライトを点灯させてもよい。

【0091】

当然のことながらヒーター３全体を作動させるのではなく、個々の加熱領域１０を順番に作動させることは、喫煙材５を加熱するのに必要なエネルギーがカートリッジ１１の吸い込み時間全体に亘ってヒーター３をフルに作動させた場合に必要とされるエネルギーに比較して減少することを意味する。従ってエネルギー源２の最大限必要とされる出力も小さくなる。このことはより小さくかつ軽量なエネルギー源２を装置１に設置できることを意味する。

【0092】

コントローラー１２は、パフとパフの間にヒーター３の作動を停止する、またはヒーター３に供給される電力を減少させるように構成してもよい。これはエネルギーを節約し、エネルギー源２の寿命を延ばす。例えばユーザーが装置１のスイッチを入れる、またはユーザーが口にマウスピース６を入れたことを検知するなどのなんらかの他の要因に応答して、コントローラー１２がヒーター３または喫煙材５を加熱するために使用される次の加熱領域１０を半作動させて、喫煙材５の成分を揮発させるための準備として暖まるように構成してもよい。この半作動では、ニコチンを揮発させるほど充分な温度に喫煙材５を加熱しない。好適な温度は、１００℃以下であるが、１２０℃以下の温度でもよい。パフセンサー１３によるパフの検知または所定の時間の経過などのなんらかの他の要因に応答して、コントローラー１２は、ユーザーによって吸引されるニコチンおよび他の芳香性化合物を素早く揮発させるために当該ヒーター３または加熱領域１０で喫煙材５を加熱することができる。喫煙材５がタバコを含む場合、ニコチンおよび他の芳香性化合物を揮発させるのに好適な温度は、１５０℃～２５０℃または１３０℃～１８０℃など１２０℃超の温度である。したがって、一例示的完全作動温度は１８０℃～２５０℃である。必要なら、喫煙材５を揮発温度まで加熱するのに用いられる最大電流の供給に電気二重層コンデンサー（ｓｕｐｅｒ－ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を用いることができる。適切な加熱様式の一具体例を図８に示し、ここでは、複数の最大値はそれぞれ別の加熱領域１０の完全起動を表している。図からわかるように、喫煙材５はほぼ吸引時間、この例では２秒だけ揮発温度に維持されている。

【0093】

ヒーター３の作動モードの３つの例を以下に説明する。

【0094】

第１の作動モードにおいて、ある特定の加熱領域１０が完全に起動している間、ヒーターの他の全ての加熱領域１０の作動は停止している。従って新しい加熱領域１０が起動すると、前の加熱領域は作動を停止する。電力は、作動している領域１０にのみ供給される。

【0095】

代わって第２の作動形態では、ある特定の加熱領域１０が完全に起動している間、他の加熱領域１０の１つ以上が半起動していてもよい。他の加熱領域１０の１つ以上を半起動させることは、加熱チェンバー４内の喫煙材５から揮発したニコチンなどの成分が凝集するのを実質的に妨げるのに充分な温度にこれらの他の加熱領域１０を加熱することを含んでもよい。半起動した加熱領域１０の温度は完全に起動している加熱領域１０の温度未満である。半起動した領域１０に隣接して配置されている喫煙材５は、その成分を揮発させるほどの温度までは加熱されない。

【0096】

代わって第３の作動形態では、ある加熱領域１０が起動すると、その加熱領域１０はヒーター３のスイッチが切られるまで完全に起動したままになる。したがってカートリッジ１１からの吸引中はより多数の加熱領域１０が起動されるほどヒーター３に供給される電
力は増える。上述の第２の形態と同様に加熱領域１０を連続的に起動することによって、加熱チェンバー４内の喫煙材５から揮発したニコチンのような成分の濃縮が実質的に抑制される。

【0097】

器具１は、ヒーター３と加熱チェンバー４／喫煙材５の間に配置された遮熱部１００を備えてもよい。遮熱部１００は、熱エネルギーが遮熱部１００を通過して実質的に流れないように構成されており、したがってこの遮熱部１００を用いると、ヒーター３が起動され熱エネルギーを発しているときであっても、喫煙材５を選択的に加熱されないようにすることができる。図１５を参照すると遮熱部１００は、例えばヒーター３の周りに同軸に配置された熱反射材料からなる円筒状の層を備えてもよい。あるいは図２を参照して述べたようにヒーター３が加熱チェンバー４および喫煙材５の周りに配置されている場合は、遮熱部１００は加熱チェンバー４の周りに同軸にかつヒーター３の内部に同軸に配置された熱反射材料の円筒状の層を備えてもよい。遮熱部１００は、ヒーター３を喫煙材５から隔離するように構成された断熱層を追加的にまたは代わりに備えてもよい。

【0098】

遮熱部１００は実質的に熱透過性の窓１０１を備え、これによって熱エネルギーが窓１０１を通って加熱チェンバー４および喫煙材５に伝わるようになる。従って、喫煙材５の窓１０１と整列しているセクションは加熱され、残りの部分は加熱されない。遮熱部１００および窓１０１は喫煙材５に対して回転自在または可動式でもよいため、遮熱部１００および窓１０１を回転または移動させることによって喫煙材５の異なるセクションを選択的にかつ別々に加熱することができる。その効果は上記の加熱領域１０を選択的かつ別々に起動させることにより得られる効果と同様である。例えば、遮熱部１００および窓１０１をパフ検出器１３の信号に応じて徐々に回転または移動させてもよい。加えてまたは代わりに遮熱部１００および窓１０１を所定の加熱経過時間で徐々に回転または移動させてもよい。遮熱部１００および窓１０１の移動または回転をコントローラー１２の電子信号で制御してもよい。遮熱部１００／窓１０１と喫煙材５の相対的な回転またはその他の移動を、コントローラー１２に制御されたステッピングモーター３ｃで駆動してもよい。これを図１５に説明している。あるいは遮熱部１００および窓１０１をハウジング７のアクチュエーターのようなユーザーの制御を用いて手動で回転させてもよい。遮熱部１００は円筒状である必要はなく、必要なら適切に位置決めされた長手方向に延びる１つ以上の要素および／または板を構成してもよい。

【0099】

当然のことながらヒーター３、遮熱部１００、および窓１０１に対して喫煙材５を相対回転または相対移動させても同様の結果を得ることができる。例えば、加熱チェンバー４がヒーター３の周りで回転自在でもよい。この場合、遮熱部１００の移動に関する上記の記述を、加熱チェンバー４の遮熱部１００に対する相対移動の代わりに適用することができる。

【0100】

遮熱部１００はヒーター３の長手方向表面にコーティングを含んでもよい。この場合、ヒーター表面の一部領域はコーティングされず、熱透過窓１０１を形成している。ヒーター３を例えばコントローラー１２による制御またはユーザーによる制御によって回転または移動させて、喫煙材５の異なるセクションを加熱することができる。代わりに遮熱部１００および窓１０１は別個の遮蔽３ａを構成してもよく、これはコントローラー１２による制御またはその他のユーザーによる制御によって、ヒーター３および喫煙材５の両方に対し相対回転または相対移動することができる。

【0101】

器具１は吸気口１４を備えてもよく、これによって、吸引中に外気をハウジング７内に吸引し、加熱された喫煙材５内を通過させることができる。吸気口１４はハウジング７の開口部１４を構成してもよく、喫煙材５および加熱チェンバー４からハウジング７の第１の端部８に向かって上流に配置されてもよい。これを図２に示す。別の具体例を図７に示
す。吸気口１４を通って吸引された空気は加熱された喫煙材５内を移動し、その中で芳香蒸気のような喫煙材の蒸気が混入され、その後マウスピース６からユーザーによって吸入される。必要なら図７に示す様に器具１は、喫煙材５に入る前の空気を暖めるように、および／またはマウスピース６から吸引される前の空気を冷やすように構成された熱交換器１５を備えてもよい。例えば熱交換器１５は、マウスピース６に入る空気から抽出された熱を用いて喫煙材５に入る前の新しい空気を暖めるように構成されてもよい。

【0102】

器具１は喫煙材圧縮器１６を備えてもよく、これは起動されると喫煙材５を圧縮するように構成されている。また器具１は喫煙材膨張器１７も備えることができ、これは起動されると喫煙材５を膨張させるように構成されている。喫煙材圧縮器１６および膨張器１７は実際には以下の説明のように同一の装置として実装されてもよい。喫煙材圧縮器１６および膨張器１７はコントローラー１２による制御によって必要に応じて作動してもよい。この場合、コントローラー１２は電気信号のような信号を圧縮器１６または膨張器１７に送るように構成されており、それによって圧縮器１６または膨張器１７がそれぞれ喫煙材５を圧縮あるいは膨張させる。代わり圧縮器１６および膨張器１７を器具１のユーザーがハウジング７の手動式の制御によって起動して、喫煙材５を必要に応じて圧縮または膨張させてもよい。

【0103】

基本的に圧縮器１６は、喫煙材５を圧縮しそれによって加熱中の喫煙材５の密度を上げるように構成されている。喫煙材の圧縮により喫煙材体５の熱伝導率が大きくなり、したがってニコチンおよび他の芳香性化合物のより急速な加熱、およびその結果生じる急速な揮発をもたらす。これは、ユーザーがニコチンおよび芳香成分をパフの検出に応じて実質的な遅れなく吸入することができるようになることから好ましい。したがって、コントローラー１２はパフの検出に応じて圧縮器１６を起動して、喫煙材５を所定の加熱時間だけ、例えば１秒間圧縮してもよい。例えばコントローラー１２の制御の下で、所定の時間加熱したら喫煙材５の圧縮を緩めるように圧縮器１６を構成してもよい。あるいは、喫煙材５が所定の閾温度に達するのに応じて圧縮を緩めるか、あるいは圧縮を自動的に終了してもよい。適切な閾温度は約１２０～２５０℃の範囲でもよく、ユーザーが選択できてもよい。温度感知器を用いて喫煙材５の温度を検出してもよい。

【0104】

基本的に膨張器１７は、喫煙材５を膨張させ、それによってパフしている間の喫煙材５の密度を下げるように構成されている。喫煙材５が膨張すると、加熱チェンバー４内の喫煙材料５はゆるく配列され、気体、例えば入り口１４から喫煙材５を通過する空気が流れやすくなる。従って、この空気は、揮発したニコチンおよび芳香成分をマウスピース６にさらに運び、吸引に供することができる。コントローラー１２は、上記の圧縮時間の直後に膨張器１７を起動して喫煙材５を膨張させ、空気がより自由に喫煙材５を経由して吸引されるようにしてもよい。膨張器１７の起動と同時に可聴音を出し、あるいは他の表示をして、喫煙材５が加熱されたことおよびパフを開始できることをユーザーに示してもよい。

【0105】

図８および９を参照すると、圧縮器１６および膨張器１７は、ばね駆動のロッドを備えてもよく、これはばねが圧縮状態から開放されると加熱チェンバー４内の喫煙材５を圧縮するように構成されている。これが図８および９に概略説明されているが、当然のことながら他の実装法を用いることができる。例えば圧縮器１６は、上記の管状の加熱チェンバー４とほぼ等しい厚みを有する環を備え、この環がばねまたは他の手段によって加熱チェンバー４に押し込まれて喫煙材５を圧縮してもよい。あるいは圧縮器１６をヒーター３の一部として構成し、ヒーター３自身がコントローラー１２の制御の下で喫煙材５を圧縮および膨張させるように構成されてもよい。喫煙材５を圧縮および膨張させる一方法を図１１に示す。この方法は、加熱チェンバー４で喫煙材５を圧縮する第１工程Ｐ１と、圧縮された 喫煙材５を加熱する第２工程Ｐ２と、喫煙材５の閾温度を検出する第３の工程Ｐ３
と、例えば圧縮力を開放することによって喫煙材５を膨張させる第４工程Ｓ４と、例えば封止可能な吸排気バルブ２４を開くことによって喫煙材加熱チェンバー４に外気を入れる第５工程Ｓ５とを含む。

【0106】

ヒーター３は上述の断熱部１８と一体でもよい。例えば図２を参照すると、断熱部１８は実質的に細長い中空の本体を備え、例えば実質的に円筒状の管のような断熱部１８でもよく、これは加熱チェンバー４の周りに同軸に配置されており、これに加熱領域１０が一体化されている。断熱部１８は複数の凹みが設けられ、内向きの表面形状２１を成している層を備えてもよい。加熱領域１０はこれらの凹みに配置されているため、加熱領域１０は加熱チェンバー４内の喫煙材料５と面する。加熱チェンバー４に面する加熱領域１０の表面は、凹みがない断熱部１８の複数領域の内側表面２１と面一でもよい。

【0107】

ヒーター３と断熱部１８を一体化すると、喫煙材加熱チェンバー４の方を向いている加熱領域１０の内向きの側部を除き、加熱領域１０の全ての側部が断熱部１８で実質的に取り囲まれることになる。そのようにして、ヒーター３により放射される熱は喫煙材５に集中し、器具１の他の部分またはハウジング７の外気中に消散しない。

【0108】

またヒーター３を断熱部１８と一体にすると、ヒーター３と断熱部１８の組み合わせの厚みを減らすこともできる。このようにすると器具１の直径、具体的にはハウジング７の外径をさらに減らすことができる。あるいは、ヒーター３と断熱部１８を一体化して厚みを低減するとさらに広い喫煙材加熱チェンバー４を器具１に収容することができ、あるいはハウジング７の全幅を少しも広げることなく追加的な要素を取り入れることができる。

【0109】

これとは別にヒーター３を断熱部１８と一体にするのではなく、断熱部１８に隣接させてもよい。例えば、ヒーター３が図２に示すように加熱チェンバー４の外側に配置される場合、断熱部１８をその内方に向いた面がヒーター３に向くようにヒーター３の外側の周囲に配置してもよい。ヒーター３を加熱チェンバー４の内部に配置する場合は、ヒーター３を断熱部１８の外方に向いた面２２の周囲に位置させてもよい。

【0110】

必要なら、ヒーター３と断熱部１８の間に障壁が在ってもよい。例えばステンレス鋼の層がヒーター３と断熱部１８の間に在ってもよい。この障壁は、ヒーター３と断熱部１８の間に嵌るステンレス鋼管を備えてもよい。障壁の厚みは器具の寸法を実質的に大きくしないように薄くてもよい。一例示的厚みは約０．１～１．０ｍｍである。

【0111】

さらに複数の加熱領域１０の横断面の間に熱反射層が在していてもよい。各加熱領域１０の１つから放射される熱エネルギーが隣の加熱領域１０を実質的に加熱しないが加熱領域１０の周囲表面から主に内向きに加熱チェンバー４と喫煙材５に移動するように、複数の加熱領域１０を相対的に配置してもよい。各加熱領域１０は他の領域１０と実質的に同じ寸法を有してもよい。

【0112】

ヒーター３を器具１内に感圧接着剤を用いて接着または固定してもよい。例えばヒーター３を上記の断熱部１８または障壁に感圧接着剤を用いて接着してもよい。あるいはヒーター３をカートリッジ１１または喫煙材加熱チェンバー４の外面に接着してもよい。

【0113】

感圧接着剤を使用する代わりに、自己溶融テープを用いてヒーター３を器具１内の所定位置に固定してもよく、または所定位置に固定する締め具で固定してもよい。これらの方法の全てによってヒーター３を確実に固定することができ、ヒーター３から喫煙材５に熱を効率的に伝達することが可能になる。他の種類の固定も可能である。

【0114】

上記のように喫煙材５とハウジング７の外面１９との間に設けられている断熱部１８に
よって器具１からの熱損失が減り、したがって喫煙材５が加熱される効率が改善する。例えば図２を参照すると、ハウジング７の壁が、加熱チェンバー４の外周周りに延びている断熱部１８の層を備えてもよい。断熱層１８の長さは、実質的に加熱チェンバー４および喫煙材５の周りに同軸に配置された断熱部１８の管長でもよい。これを図２に示す。なお、断熱部１８を喫煙材料カートリッジ１１の一部として構成することができ、この場合断熱部１８は喫煙材５の外側に同軸に配置されることになる。

【0115】

図１２を参照すると、断熱部１８は真空断熱部１８を構成してもよい。例えば断熱部１８は金属材料のような壁材料１９で囲まれた層を構成してもよい。断熱部１８の内部領域すなわち中心部２０は、例えば重合体、エアロゲル、または他の適切な材料を含む連続気泡性の多孔質材料を備え、低圧に減圧されていてもよい。内部領域２０内の圧力は０．１～０．００１ミリバールの範囲でもよい。断熱部１８の壁１９は、中心部２０と壁１９の外面の間の圧力差によって壁１９に働く力に耐えるだけ十分に強く、それによって断熱部１８がつぶれないようにしている。例えば壁１９は約１００μｍの厚みを有するステンレス鋼の壁１９を備えてもよい。断熱部１８の熱伝導率は０．００４～０．００５Ｗ／ｍＫの範囲でもよい。断熱部１８の熱通過率は約１５０～約２５０℃の温度範囲で約１．１０～約１．４０Ｗ／（ｍ^２Ｋ）でもよい。断熱部１８の気体の伝導率は無視できる。壁材料１９の内面に反射コーティングを施して、断熱部１８を介した放射伝搬による熱損失を最小にしてもよい。このコーティングには例えば約０．３～１．０μｍの厚みを有するアルミニウムＩＲ反射被覆を含んでもよい。中心領域２０内が減圧状態であれば、中心領域２０の厚みが非常に薄い場合でも断熱部１８が機能することになる。この断熱特性は実質的にその厚みに影響されない。このことにより器具１全体を小さくすることが容易になる。

【0116】

図１２に示す様に、壁１９は内向きセクション２１および外向きセクション２２を備えてもよい。内向きセクション２１は実質的に喫煙材５および加熱チェンバー４と向き合う。外向きセクション２２は実質的にハウジング７の外側と向き合う。器具１の作動中、内向きセクション２１はヒーター３の熱エネルギーによってより暖かくてもよく、外向き部分２２は断熱部１８の影響によって冷える。内向きセクション２１および外向きセクション２２は、例えば実質的に平行で長手方向に延びヒーター３と少なくとも同じ長さの複数の壁１９を構成してもよい。壁の外向きセクション２２の内面すなわち減圧された中心領域２０に面している表面は中心部２０内の気体を吸収するコーティングを備えてもよい。適切なコーティングは酸化チタンコーティングである。

【0117】

断熱部１８は、米国特許第７，３７４，０６３号に記載のインスロン（登録商標）成形真空熱障壁（Ｉｎｓｕｌｏｎ Ｓｈａｐｅｄ－Ｖａｃｕｕｍ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ）のような超高真空断熱部を備え
てもよい。そのような断熱部１８の全体的な厚みは極めて薄くてもよい。一例示的厚みは約１ｍｍ～約１μｍ、例えば約０．１ｍｍであが、他のそれより厚いまたは薄い厚みも可能である。断熱部１８の断熱特性は実質的にその厚みの影響を受けず、したがって器具１からの熱損失を実質的に少しも増やすことなく薄い断熱部１８を用いることができる。非常に薄い断熱部１８によって、ハウジング７および器具１全体を先に述べた大きさより小さくできるようにしてもよく、器具１の厚み、例えば直径を紙巻きタバコ、葉巻、およびシガリロのような喫煙品とほぼ等しくすることができるようにしてもよい。また、器具１を軽量化して上記の小型化と同様の利点を提供してもよい。

【0118】

上記の断熱部１８は気体吸収材料を備えて中心領域２０内の真空の維持または真空化を容易にしてもよいが、気体吸収材料は高真空断熱部１８には用いられない。気体吸収材料がないことは断熱部１８の厚みを非常に薄く保つことの助けとなり、すなわち器具１全体を小さくすることが容易になる。

【0119】

超高断熱部１８の形状によって、断熱部の真空度を製造中に断熱部１８の中心領域２０から分子を抽出するのに用いられる真空よりも上げることができる。例えば断熱部１８の内部の高真空を、それを作る真空炉室の真空度より高くすることもできる。断熱部１８の内部の真空は例えば１０^－７トール程度でもよい。図１７を参照すると、高真空断熱部１８の中心領域２０の一端は先細りし、外向きセクション２２および内向きセクション２１が出口２５に収束するようになっており、断熱部１８の製造中に出口２５を通って中心領域２０内の気体が除去されて高真空が作られるようになっていてもよい。図１７には外向きセクション２２が内向きセクション２１の方に収束するように説明されているが、内向きセクション２１が外向きセクション２２に収束する逆の配置を代わりに用いることができる。断熱壁１９の収束端は中心領域２０内の気体分子を出口２５の外に出し、それによって中心部２０の高真空を作るように構成されている。出口２５は封止可能で、領域２０の減圧後に中心領域２０の高真空を維持する。出口２５の封止は、例えば中心部２０から気体を除去した後に出口２５のろう付け材料を加熱して出口２５にろう付け封止を作ることで封止することができる。別の密封技術を用いることもできる。

【0120】

中心領域２０を減圧するために、断熱部１８を実質的に減圧された低圧の環境内、例えば真空炉チェンバー中に置いて、中心領域２０内の気体分子が断熱部１８の外の低圧環境に流れ込むようにしてもよい。中心領域２０内の圧力が低下すると、中心領域２０の先細りした形状および具体的には上記の収束部２１、２２が、残留気体分子を出口２５経由で中心部２０から出すのに影響するようになる。特に、中心領域２０内の気体の圧力が低いときは、中心部２０内の残留気体分子を出口２５へ導き、中心部２０から気体が出ていく可能性を低圧環境の外部から気体が中心部２０に入る可能性よりも高くするのに、収束している内向き部分２１および外向き部分２２の案内効果は有効である。このようにして中心部２０の形状によって中心部２０内の圧力を断熱部１８の外の環境の圧力よりも低圧にすることができる。

【0121】

必要なら上記の様に、１種以上の低放射率コーティングが壁１９の内向きセクション２１および外向きセクション２２の内面に存在して、放射による熱損失を実質的に防止してもよい。

【0122】

断熱部１８の形状を本明細書では全体に実質的に円筒状または類似の形状であると述べたが、断熱部１８を別の形状にして、例えば種々の形状および大きさの加熱チェンバー４、ヒーター３、ハウジング７、またはエネルギー源２のような種々の構成の器具１を収容し断熱することも可能である。例えば、上記のインスロン（登録商標）成形真空熱障壁のような高真空断熱部１８の大きさおよび形状には、実質的にその製造過程による制限はない。上記の集束構造の形成に適切な材料にはセラミック、金属、半金属、およびこれらの組合せがある。

【0123】

図１３の概略説明を参照すると、断熱部１８の１つ以上の端部において熱橋２３によって壁の内向きセクション２１と壁の外向きセクション２２を接続して、低圧の中心部２０を完全に取り囲み収容してもよい。熱橋２３は内向きセクション２１および外向きセクション２２と同じ材料で形成された壁１９を備えてもよい。適切な材料は上述のようにステンレス鋼である。熱橋２３は断熱中心部２０よりも大きな熱伝導率を有し、したがって不都合なことに熱を器具１から外に伝えてしまうことがあり、その際に喫煙材５を加熱する効率が低下する。

【0124】

熱橋２３による熱損失を減らすため、熱橋２３を延長して内向きセクション２１から外向きセクション２２への熱の流れに対する抵抗を大きくしてもよい。これを図１４に概略説明する。例えば熱橋２３は壁１９の内向きセクション２１と壁１９の外向きセクション２２の間の遠回りの経路をたどってもよい。これを、長手方向のある距離に亘って断熱部
１８を設けることによって容易にしてもよく、この距離は、熱橋２３が内向きセクション２１から外向きセクション２２まで遠回りの経路に沿って徐々に延びることができるようにヒーター３、加熱チェンバー４、および喫煙材５の長さよりも長く、そうすることによって、ヒーター３、加熱チェンバー４、および喫煙材５がないハウジング７の長手方向のある場所では、中心部２０の厚みがゼロになる。

【0125】

図１６を参照すると上記のように、断熱部１８で断熱された加熱チェンバー４は閉じると加熱チェンバー４を封止する吸排気バルブ２４を備えてもよい。バルブ２４はそのようにしてチェンバー４への空気の不必要な出入りを防ぎ、喫煙材の香りがチェンバー４から出ないようにすることができる。吸排気バルブ２４を例えば断熱部１８に設けてもよい。例えばパフとパフの間はバルブ２４をコントローラー１２で閉じ、その間は揮発した物質がチェンバー４内に留まるようにしてもよい。パフとパフの間の揮発物質の分圧は飽和蒸気圧に達し、従って蒸発物質の量は加熱チェンバー４内の温度だけで決まる。これによりパフからパフまで、揮発したニコチンおよび芳香性化合物の確実な一定供給が促進される。パフしている間、コントローラー１２はバルブ２４を開けるように構成されており、空気がチェンバー４を通って流れて揮発した喫煙材料成分をマウスピース６に運ぶことができるようになっている。チェンバー４に酸素が絶対入らないようにする膜をバルブ２４内に配置することができる。バルブ２４を呼気起動式にして、マウスピース６でのパフの検出に応じてバルブ２４が開くようにしてもよい。バルブ２４はパフ終了の検出に応じて閉じてもよい。あるいはバルブ２４はその開放後に所定時間が経過したら閉じてもよい。この所定時間をコントローラー１２で計時してもよい。必要なら機械式または他の適切な開放／閉鎖手段を設けて、バルブ２４が自動的に開いたり閉じたりするようにしてもよい。例えばユーザーによるマウスピース６の吸引で生じる気体の移動を用いてバルブ２４を開けたり閉めたりしてもよい。したがってバルブ２４の起動にコントローラー１２の使用は必ずしも必要ではない。

【0126】

ヒーター３、例えば各加熱領域１０で加熱される喫煙材５の質量は０．２～１．０ｇの範囲でもよい。喫煙材料５が加熱される温度はユーザーが制御可能でもよく、その温度は例えば上記のような１５０～２５０℃の温度範囲内の任意の温度でもよい。器具１全体の質量は７０～１２５ｇの範囲でもよいが、上述の種類のヒーター３および／または高真空断熱部１８を採用する場合は軽くすることができる。容量が１０００～３０００ｍＡｈで電圧が３．７Ｖの電池２を用いることができる。加熱領域１０は、１つのカートリッジ１１の喫煙材料５の約１０～４０のセクションを別々にかつ選択的に加熱するように構成されていてもよい。

【0127】

当然のことながら、上記の選択肢の何れかを単独で用いることも、または組み合わせて用いることもできる。

【0128】

種々の問題の対処と技術の発展のため、本開示全体は種々の実施形態を例示的に示しており、これらの実施形態では特許請求された発明が実践され、優れた器具を提供することができる。本開示の利点および特徴は実施形態の単なる代表的な具体例であり、包括的でも排他的でもない。これらは特許請求された特徴の理解と教示の単なる補助に提供されている。当然だが、本開示の利点、実施形態、具体例、機能、特徴、構造、および／または他の側面は本開示を特許請求の範囲に規定されたとおりに限定するあるいは特許請求の範囲の均等物に限定すると考えるべきではなく、本開示の範囲および／または思想から乖離することなく他の実施形態を利用しても改変してもよいと考えるべきである。種々の実施形態は、開示された構成要素、成分、特徴、部品、工程、手段他の組合せを適切に備えても、これらで構成されても、基本的にこれらで構成されてもよい。また本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性がある他の発明を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】