(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置を有する、サセプタ材料（SM;300）の熱的近傍のタバコ風味媒体を喫煙するための電気式喫煙物品であって、
前記物品はタバコ風味媒体（TM）を加熱するサセプタ材料（SM;300）を誘導加熱するために交番磁界を発生する誘導ヒータ（10）を含み、
前記又は各誘導ヒータはフェライト構造体（11）及びこのフェライト構造体の回りに巻かれた励起コイル（12）を含む物品。
【請求項２】
加熱装置（10）は複数個の誘導ヒータ（11,12）を含み、各ヒータは交番磁界を発生し、ヒータはサセプタ材料（SM;300）を介してタバコ風味媒体（TM）の分離部分を加熱するように位置した第１項記載の物品。
【請求項３】
タバコ風味媒体は筒状であり、誘導データ（11,12）は筒状タバコ風味媒体の回りに円周状に配置された第２項記載の物品。
【請求項４】
前記複数個の円周状に配置された誘導データ（11,12）は同じ平面にある第３項記載の物品。
【請求項５】
前記サセプタ材料はアルミニウム、導電性炭素、黒鉛、ステンレス鋼、銅、青銅又はその組合せである第４項記載の物品。
【請求項６】
フェライト構造体（11）は二つの端脚と、同じ方向に共通区分（30）から延びた中央脚（20）とを有するＥ字形構造体を含み、前記励起コイル（12）は中央脚の周りに螺旋巻された第１項記載の物品。
【請求項７】
フェライト構造体（11）は同じ方向に共通区分（30）から延びた二つ
の端脚（32,34）を有するＣ字形構造体を含み、前記コイル（12）は共通区分の回りに螺旋巻された第１項記載の物品。
【請求項８】
前記フェライト構造体（11）は中空環状内部を画成するリング（106）を含み、前記励起コイル（12）は環状内部を通じて巻かれ、前記リングはタバコ風味媒体を包囲する第１項記載の物品。
【請求項９】
前記リング（106）の内周壁（120）にリング間隙が形成され、これにより交番磁界が前記間隙で陥没する第８項記載の物品。
【請求項１０】
前記励起コイルと前記リングとの間で中空内部に位置する透磁性のスペーサ（240）を更に含む第８項又は第９項記載の物品。
【請求項１１】
タバコ風味媒体は筒状シガレットを含み、加熱システム（10）は筒状管（100）を更に含み、前記管は離間した共軸状の内外両壁（120,110）により画成され、内壁（120）は筒状シガレット挿入のための中空筒状容器を画成し、前記複数個の誘導ヒータ（102）は離間した内外両壁間に位置する第２項記載の物品。
【請求項１２】
前記複数個の誘導ヒータの各々は離間した内外両管壁（120,110）間で且つ両管壁と共軸状に位置するフェライトリング（106）と、電気エネルギ源へ接続され各リングの回りに巻かれて各リングと共軸状の励起コイルを形成する励起ワイヤ（104）とを含む第11項記載の物品。
【請求項１３】
複数個の磁気遮蔽リング（114）を更に含み、各磁気遮蔽リングは二つの隣接フェライトリング（106）と関連励起コイル（104）との間に挿入され、前記磁気遮蔽リングは前記フェライトリングと共軸状である第12項記載の物品。
【請求項１４】
内方管状壁（120）は透磁性である第12項又は第13項記載の物品。
【請求項１５】
外方管状壁（110）は磁気遮蔽である第12項ないし第14項のいずれか一項記載の物品。
【請求項１６】
前記サセプタ材料はアルミニウム、導電性炭素、黒鉛、ステンレス鋼、銅、青銅又はその組合せである第11項ないし第15項のいずれか一項記載の物品。
【請求項１７】
前記誘導源を任意に活性化するコントローラ（611）を含む第１項記載の物品。
【請求項１８】
前記コントローラ（611）は前記誘導源を所望時に活性化し、所定時間後に前記誘導源を非活性化する手段を含む第17項記載の物品。
【請求項１９】
前記コントローラ（611）は喫煙物品における吸いに応答する第17項又は第18項記載の物品。
【請求項２０】
適正なサセプタ材料が存在するか否かを決定する手段（624）を更に含み、前記決定手段は適正なサセプタ材料が存在さえすれば前記コントローラを活性化する第17項、第18項又は第19項記載の物品。
【請求項２１】
前記コントローラ（611）は初期の交番磁界をサセプタ材料の意図される場所へ付与し、この初期磁界はサセプタ材料を誘導加熱することができず、前記コントローラが所望のサセプタ材料の存在を示す初期磁界の反射に基づいて交番磁界を付与すべきか否かを決定する第17項ないし第20項のいずれか一項記載の物品。
【請求項２２】
前記コントローラ（611）はサセプタ材料の決定された特性のずれに応答して前記誘導源を非活性化する第17項ないし第21項のいずれか一項記載の物品。
【請求項２３】
交番磁界を発生する誘導加熱源と共に使用されるシガレットであって、このシガレットは
タバコ風味媒体（TM）の管、及び
タバコ風味媒体の熱的近傍のサセプタ材料（SM;300）を含み、これにより交番磁界が前記サセプタ材料を誘導加熱し、シガレットが前記誘導加熱源とともに使用されるとき、サセプタ材料がタバコ風味媒体を加熱すること、及び
前記サセプタ材料は結合剤とこれに混ぜた充填剤との混合物を含み、この混合物は前記タバコ風味媒体へ付与されることを特徴とするシガレット。
【請求項２４】
前記管を包囲するオーバーラップ（310）を更に含む第23項記載のシガレット。
【請求項２５】
前記オーバーラップ（310）は紙を含む第24項記載のシガレット。
【請求項２６】
前記サセプタ材料は結合剤とこれに混ぜた充填剤との混合物を含み、この混合物は前記オーバーラップへ付与される第24項記載のシガレット。
【請求項２７】
交番磁界を発生する誘導加熱源を有する電気式喫煙物品と共に使用するタバコ送出システムであって、このタバコ送出システムは
タバコ風味媒体（TM）の層、及び
タバコ風味媒体の層の熱的近傍のサセプタ材料（SM;300）を含み、これにより交番磁界が前記サセプタ材料を誘導加熱し、シガレットが前記誘導加熱源とともに使用されるとき、サセプタ材料がタバコ風味媒体を加熱し、前記サセプタ材料は前記タバコ風味媒体の層に点在される充填剤を含むこと、及び
前記サセプタ材料は結合剤とこれに混ぜた充填剤との混合物を含み、この混合物は前記タバコ風味媒体へ付与されることを特徴とするタバコ送出システム。
【請求項２８】
前記タバコ風味媒体の層はウエブ（10）を含む第27項記載のタバコ送出システム。
【請求項２９】
前記タバコ風味媒体の層は供給スプールに巻かれて巻取りスプールへ延びたウエブである第27項記載のタバコ送出システム。
【請求項３０】
結合剤はハイドロコロイドである第26項又は第23項記載のシガレット、又は第27項記載のタバコ送出システム。
【請求項３１】
結合剤はペクチンである第26項又は第23項記載のシガレット、又は第27項記載のタバコ送出システム。
【請求項３２】
結合剤はコニャックである第26項又は第23項記載のシガレット、又は第27項記載のタバコ送出システム。
【請求項３３】
前記サセプタ材料は前記タバコ風味媒体の管を包囲するサセプタ材料の層を含む第23項、第24項又は第25項あるいは第30項ないし第32項のいずれか一項記載のシガレット。
【請求項３４】
前記サセプタは不連続部を有するサセプタ材料を含む第23項、第24項又は第25項あるいは第30項ないし第32項のいずれか一項記載のシガレット。
【請求項３５】
サセプタ材料はパーフォレーションを有するファイル（541）である第34項記載のシガレット。
【請求項３６】
サセプタ材料はスクリーンである第34項記載のシガレット。
【請求項３７】
タバコ風味媒体とサセプタ材料とを点在させた第34項、第35項又は第36項記載のシガレット。
【請求項３８】
タバコ風味媒体が前記サセプタ材料を包囲する第34項、第35項又は第36項記載のシガレット。
【請求項３９】
風味を発散させるべくタバコ風味媒体を加熱する方法であって、この方法は
タバコ風味媒体を設置し、
サセプタ材料をタバコ風味媒体の熱的近傍に配置し、及び
交番磁界をサセプタ材料に付与し、サセプタ材料は誘導加熱されて、その熱的近傍のタバコ風味媒体を加熱するステップを含むこと、及び
前記配置ステップはタバコ風味媒体の供給部内にサセプタ材料を点在させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項４０】
前記設置ステップはタバコ風味媒体のウエブの供給部を供給スプールから巻取りスプールへ前進させることを更に含み、交番磁界はサセプタ材料へ付与されて供給スプールと巻取りスプールとの間に延びたタバコ風味媒体を加熱する第39項記載の方法。
【請求項４１】
前記配置ステップは供給スプールから巻取りスプールへ延び且つタバコ風味媒体のウエブに熱的接触したサセプタ材料の層を設置することを含む第39項記載の方法。
【請求項４２】
前記配置ステップはサセプタ材料を供給スプールと巻取りスプールとの間に位置させることを更に含み、サセプタは前進するウエブをタバコ風味媒体に熱的に接触させる第40項記載の方法。
【請求項４３】
前記設置ステップはタバコ風味媒体の筒状ロッドを設置することを含む第39項記載の方法。
【請求項４４】
前記配置ステップはサセプタ材料の層をタバコ風味媒体のロッドに熱的に接触させて配置することを含む第39項、第40項又は第43項記載の方法。
【請求項４５】
交番磁界はタバコ風味媒体の筒状ロッドの回りに円周状に付与される第43項記載の方法。
【請求項４６】
交番磁界はタバコ風味媒体の筒状ロッドの複数個の円周部域へ順次付与される第43項記載の方法。
【請求項４７】
交番磁界はロッド円周の回りでタバコ風味媒体の筒状ロッドの縦方向延出部分へ順次付与される第43項記載の方法。
【請求項４８】
初期交番磁界をサセプタ材料の意図された場所へ付与するステップ、初期磁界はサセプタ材料を加熱することができない；反射初期磁界を表す信号を受信するステップ；及び受信信号が所望サセプタ材料の存在を示すか否かに基づいて引き続く付与ステップを継続すべきか否かを決めるステップを更に含む第39項ないし第47項のいずれか一項記載の方法。
【請求項４９】
前記又は各誘導ヒータは透磁性材料のロッド及びこのロッドを包囲する励起コイルを含む第１項ないし第５項のいずれか一項記載の物品。
【請求項５０】
サセプタ材料（SM;300）の熱的近傍のタバコ風味媒体を喫煙するための電気式喫煙物品の加熱装置（10）であって、前記加熱装置はタバコ風味媒体（TM）を加熱するサセプタ材料（300）を誘導加熱するために交番磁界を発生する誘導ヒータ（10）を含み、前記誘導ヒータは中空環状内部を画成するリング（106）を含むフェライト構造体（11）；及び前記フェライト構造体の回りに巻かれた励起コイル（12）を含み、前記リングはタバコ風味媒体を包囲する加熱装置。
【請求項５１】
前記リング（106）の内周壁（120）にリング間隙が形成され、これにより交番磁界が前記間隙で陥没する第50項記載の加熱装置。
【請求項５２】
前記励起コイルと前記リングとの間で中空内部に位置する透磁性のスペーサ（240）を更に含む第50項又は第51項記載の加熱装置。
【請求項５３】
サセプタ材料（SM;300）の熱的近傍のタバコ風味媒体を喫煙するための電気式喫煙物品の加熱装置（10）であって、前記タバコ風味媒体は筒状シガレットを含み、前記加熱装置は筒状管（100）を含み、前記管は離間した共軸状の内外両壁（120,110）により画成され、内壁（120）は筒状シガレット挿入のための中空筒状容器を画成し、前記加熱装置は離間した内外両壁間に位置する複数の誘導ヒータ（11,12）を含み、各ヒータはタバコ風味媒体（TM）を加熱するサセプタ材料（300）を誘導加熱するために交番磁界を発生し、ヒータはサセプタ材料（SM;300）によってタバコ風味媒体（TM）の別個の部分を加熱するように位置される加熱装置。
【請求項５４】
前記複数個の誘導ヒータの各々は離間した内外両管（120,110）間で且つ両管壁と共軸状に位置するフェライトリング（106）と、電気エネルギ源へ接続され各リングの回りに巻かれて各リングと共軸状の励起コイルを形成する励起ワイヤ（104）とを含む第53項記載の加熱装置。
【請求項５５】
複数個の磁気遮蔽リング（114）を更に含み、各磁気遮蔽リングは二つの隣接フェライトリング（106）と関連励起コイル（104）との間に挿入され、前記磁気遮蔽リングは前記フェライトリングと共軸状である第54項記載の加熱装置。
【請求項５６】
内方管状壁（120）は透磁性である第54項又は第55項記載の加熱装置。
【請求項５７】
外方管状壁（110）は磁気遮蔽である第54項ないし第56項のいずれか一項記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の技術分野
本発明は電気的に駆動される喫煙部品のための加熱システム、特に電気的に駆動される喫煙物品のための誘導加熱システムに関する。
関連技術の説明
先に知られた、より旧式の喫煙装置は燃焼の結果として風味と香りを使用者に放出する。可燃性材料の塊体、主としてタバコ、は燃焼され、材料の隣接部分は引き込まれる付与された熱の結果として熱分解され、より旧式のシガレットに於ける典型的な燃焼温度はパフ動作（puffing）中800℃以上である。この加熱中、可燃性材料が不十分に酸化され、各種の蒸留及び熱分解生成物を生じる。これらの生成物は喫煙装置の本体を通じて使用者の口の方へ引き込まれるときに、冷却、凝縮して消費者に喫煙に関連した風味と香りを与えるエーロゾルまたは蒸気を形成する。
従来のシガレットではこれに関連した各種の欠点が知覚されている。その中で、パフとパフ間のくすぶり中に副流煙の発生があり、これは一部の非喫煙者にとって不愉快なものである。また、シガレットは一旦火をつけると、これを完全に消費するか又は捨てなければならない。従来のシガレットを再着火することも可能であるが、明敏な喫煙者にとっては主観的な理由（風味、味、匂い）で、この予想は通常魅力がない。
このより旧式なシガレットに対する従来の代替案としては、可燃性材料自体が喫煙者に吸引されるエーロゾルに風味剤（flavorants）を直接与えないようにしたものがある。これらの喫煙物品において、可燃性加熱素子、典型的には性質が炭素質のもの、が燃焼し、空気が加熱素子にわたって、また風味のあるエーロゾルを放出する熱活性化される素子を通じて、引き込まれるときに加熱される。この型式の喫煙装置は副流煙を殆ど又は全然発生しないが、やはり燃焼生成物を発生し、一旦火をつけると従来の感覚では将来使用のために匂いをかぐのに適しない。
本発明者の米国特許第5,093,894号；第5,225,498号；第5,060,671号及び第5,095,921号には副流煙を非常に減少しながら喫煙者をして喫煙を選択的に休止したり再開したりするのを可能にする各種の加熱素子及び風味発生物品が開示されている。しかしこれら特許に開示されたシガレット物品はそれほど耐久的でなく、長時間又は乱暴に取り扱うと、陥没、引き裂き、又は破損する恐れがある。ある状況では、これらの従来型シガレット物品は電気式ライターへ挿入するときに崩れる。一旦喫煙されると、一層弱くなり、ライターから除去されるときに引き裂き又は破損する恐れがある。
1993年９月10日提出の国際特許出願第WO 94/06314号には新規な電気駆動式ライターと、ライターに協働する新規なシガレットとを含む電気式喫煙装置が記載されている。ライターの好適実施例はシガレットのタバコロッド部分を挿入により収容する態様で配置された複数個の正弦波状金属ヒータを含む。
WO 94/06314のシガレットの好適実施例は、好ましくは、タバコ装填管状キャリア、管状キャリアの回りにオーバーラップ（overwrap）されたシガレットペーパ、キャリアのマウスピース端の貫流フィルタ栓及びキャリアの反対端（末端）のフィルタ栓の構成からなり、この構成は好ましくはシガレットの軸方向に空気流を制限する。シガレットとライターはシガレットがライターへ挿入され個々のヒータが各パフのために活性化されると、各ヒータがシガレットに対接している場所でシガレットの回りのスポットで焦げが発生する。全てのヒータが一旦活性化されると、これらの焦げたスポットは相互に密接しシガレットのキャリア部分の中央部分を包囲する。ヒータで送出される最大温度及び全エネルギに依存して、焦げスポットはシガレットペーパの単なる変色以上のものを表す。殆どの応用例に於て、焦げは少なくとも小さい破損をシガレットペーパとその下のキャリア材料とに生ぜしめ、この破損はシガレットを機械的に弱くする。シガレットをライターから引き出すために、焦げスポットはヒータを少なくとも部分的に越えて滑らさなければならない。シガレットが湿潤したり、もてあそばれたり、捻れたりする悪い状況では、シガレットはライターから引き出したときに破損したり破片を残したりする恐れがある。ライター器具に残された破片はライターの適正な操作に干渉し且つ／又は次のシガレットの喫煙に異味を送出する。シガレットが引き出し中に二つに折れると、喫煙者は欠陥シガレット製品に失望するのみならず、自分がいま一つのシガレットを楽しむにはその前に詰まったライターから破片を掃除せねばならない。
WO 94/06314のシガレットの好適実施例はシガレットのマウスピース端のフィルタ栓と末端の栓との間の中空管である。この構造はエーロゾルが衝突したり付近の面に凝縮することが殆どなしにキャリアから発生できる十分な空間を与えることにより喫煙者への放出を向上するものと信じられる。しかし、中空構造は取扱により曲げ又は折り曲げ、圧壊、陥没及び／又は引き裂きを受け易い。またこの構造はシガレットの製造及び包装中に、特に近代の高速シガレット製造及び包装機械では損傷し易い。
タバコ風味媒体及び関連構造と比較的に脆弱な加熱素子との間の接触の必要性を減少又は除去して多数のタバコ媒体製品が挿入され、使用中に調節され、そして除去されるときに加熱システムの崩壊又は終止を少なくすることが望ましい。喫煙物品の相次ぐ着火のために均一な熱を提供することも重要である。またヒータ素子とタバコ風味媒体との間の熱的接触又は厳密な熱的整合を必要とする加熱システムは正確な製造公差を必要とするが、この製造公差は高い多量生産速度で達成及び／又は維持することは困難であり経済的に容易でない。尚、加熱システムの加熱効率を向上し、これにより喫煙物品の電力消費と電源の大きさを減少することは常に望ましい。紙に包装され又は紙マトリックス中に埋設されたタバコ風味媒体の伝導及び／又は対流加熱は、紙を通じる燃焼を必要とし、タバコ風味媒体からの所望のエーロゾルに加えて紙から導出された蒸気を解放し、この蒸気は感知電子装置の如き比較的に冷たい部品上で凝縮し、短絡その他の不都合な劣化及び／又は機能不全を生じる。
1991年10月29日発行の共有の米国特許第5,060,171号の第10欄第１−７行にはヒータを付勢するコンデンサを充電するのに先立ち磁気又は電磁誘導に引き続いて適当な再確認及び調整により風味発生物品へエネルギを結合することが開示されている。
本発明は電気切り替え物品のための改良された加熱装置を提供しようとするものである。
本発明によれば、サセプタ（susceptor）材料の熱的近傍のタバコ風味媒体を喫煙するための電気式喫煙物品用のヒータが提供され、このヒータは、
タバコ風味媒体を加熱するサセプタ材料を誘導加熱するために交番磁界を発生する誘導ヒータを含む。
本発明はまた交番磁界を生じる誘導加熱源を有する電気式喫煙物品と共に用いるタバコ送出システムを提供し、このタバコ送出システムは、
タバコ風味媒体の層、及び
タバコ風味媒体の熱的近傍にあるサセプタを含み、これにより交番磁界が前記サセプタを誘導加熱し、サセプタがタバコ風味媒体を加熱する。
本発明は更に交番磁界を生じる誘導加熱源と共に用いるシガレットを提供し、このシガレットは
タバコ風味媒体の管、及び
タバコ風味媒体の熱的近傍にあるサセプタを含み、これにより交番磁界が前記サセプタを誘導加熱し、サセプタがタバコ風味媒体を加熱する。
本発明は更に、タバコ風味媒体を加熱して風味を発生する方法を提供し、この方法は下記のステップを含む、
タバコ風味媒体を設け、
タバコ風味媒体の熱的近傍にサセプタを配置し、
交番磁界をサセプタに付与し、サセプタが誘導加熱されてその熱的近傍のタバコ風味媒体を加熱する。
本発明の実施例はタバコ風味媒体と加熱源との接触を減少又は除去してその間隔の公差を増すことができる。
これらの実施例は更に、タバコ風味媒体と加熱源との間の熱的接触又は厳密な熱的整合の必要性を減少又は除去し、またタバコ風味媒体と喫煙物品に対する精密な製造公差を減少する。
本発明の実施例は所望の電力消費量を有し、喫煙物品の相次ぐ作動中にタバコ風味媒体を比較的に均一に加熱できる。
本発明の実施例はタバコ風味媒体を加熱するのに紙その他の材料を通じて加熱することを回避し、凝縮を減少する。
本発明の好適実施例では、誘導源が交番電磁（EM）界を発生し、この電磁界が熱発生渦電流をサセプタに誘導する。この加熱されたサセプタはその熱的近傍に位置するタバコ風味媒体を加熱する。
好ましくは、複数個の誘導源がタバコ風味媒体の筒体の回りに円周状に位置する。サセプタはタバコ風味媒体の層内に位置するか、又はタバコ風味媒体と共に層状化されて積層体を提供するかのどちらかである。あるいは、単一の誘導源と筒体は相互に軸方向に並進される。あるいは、タバコ風味媒体を含有する可動支持体、例えばウエブ、が相対的に静止した誘導源と整合される。誘導源はタバコ風味媒体と混合され又はこれの上に層状化されたサセプタ材料を誘導加熱するか、又はタバコ風味媒体の熱的近傍に位置する個別のサセプタ素子を誘導加熱するかのどちらかである。
本発明の好適実施例を添付図面に関して例として述べる。図中；
図１は本発明を具体化した筒状形タバコ風味媒体又はシガレットと共に示されたＥ字形誘導加熱源の露出側面図である。
図２は本発明を具体化した筒状形タバコ媒体又はシガレットと共に示されたＣ字形誘導加熱源の露出側面図である。
図３は筒状形タバコ風味媒体又はシガレットと共に示された本発明を具体化した誘導加熱源の頂面図である。
図４は複数個の一般に円形の誘導加熱源を含む本発明を具体化した筒状誘導加熱源の露出側面図である。
図５は図４のＡ−Ａ線に沿ってとった露出正面図である。
図６は正方形横断面を持つ単一の一般に円形の誘導加熱源の露出側面図である。
図７は円形横断面を持つ単一の一般に円形の誘導加熱源の露出側面図である。
図８は本発明を具体化したサセプタ及びタバコ風味媒体積層体の露出側面図である。
図９は不連続なサセプタ媒体を有するタバコ風味媒体の露出側面図である。
図10Aはメッシュ状ワイヤサセプタを有するタバコ風味媒体の露出側面図である。
図10Bは図10Aのタバコ風味媒体の露出頂面図である。
図10Cはタバコ風味媒体及び不連続サセプタ積層体の露出側面図である。
図11は本発明を具体化したウエブ担持タバコ風味媒体及び誘導加熱源を採用した喫煙物品の模式図である。
図12Aはタバコ風味媒体と、所望であれば、サセプタ材料とを含むウエブの露出側面図である。
図12Bは更に支持体、任意にはサセプタ支持体を更に含む図12Aによるウエブの露出側面図である。
図12Cは更に支持ストリップを含む図12Bよるウエブの露出側面図である。
図12Dは追加の支持ストリップを更に含む図12Cによるウエブの露出側面図である。
図12Eは支持ストリップを更に含む図12Aによるウエブの露出側面図である。
図12Fは追加の支持ストリップを更に含む図12Eによるウエブの露出側面図である。
図12Gはタバコ風味媒体の個別部分と、所望であればサセプタ材料とを含むウエブの斜面図である。
図13は本発明を具体化したウエブ担持風味媒体、誘導加熱源及び比較的に永久的なサセプタを採用した喫煙物品の模式図である。
図14は本発明を具体化した装置を採用した喫煙物品のブロック図である。
図15は本発明を具体化した回路の模式図である。
好適実施例の詳細な説明
誘導加熱はファラデーの誘導法則とオームの法則とにより記述される周知の現象である。より詳細には、ファラデーの誘導法則は導体中の磁気誘導βが変化していると、変化する電界Ｅが導体中に生じると述べている。この電界Ｅは導体中に生じるから、渦電流として知られた電流がオームの法則に従って導体中を流れる。渦電流は電流密度と導体の抵抗とに比例した熱を生じる。誘導加熱されうる導体はサセプタとして知られている。本発明はLC回路の如きAC電源から交番磁界βを発生する誘導加熱源を採用する。より詳細には,EMフィールドが生じる。生じたフィールドは磁界と呼ばれるが、その理由はこの成分はサセプタの誘導加熱の元であると信じられるからである。次いで熱発生渦電流が、タバコ風味媒体送出システムの一部であるか又はこれの熱的近傍にある個別の素子であるかのいずれかであるサセプタに発生する。タバコ媒体に対するサセプタの主熱伝達機構は、効果の順に、伝導、放射、それから恐らくは対流である。伝導は主な熱伝達機構である。
本発明に使用されるタバコ風味媒体はWO 94/06314及び他の出願に詳細に規定されており、タバコ、再構成タバコ（reconstituted tabacco）、その組合せなどを含み、これらは加熱されて所望の風味を放出することができる。渦電流はかかるタバコ風味媒体に誘導できないが、その理由はタバコは誘電体であると考えられるからである。より詳細には、タバコは比抵抗が高く、透磁率が低い。故に、タバコ風味媒体との熱的近傍にあるサセプタが採用される。即ち、サセプタはタバコ風味媒体に関して位置せしめられ、適正量の熱をタバコ風味媒体へ伝達して所望の風味を放出させる。例えば、サセプタは、タバコ風味媒体へ熱を伝達するのに十分にこれに接近した個別素子、タバコ風味媒体の熱的近傍にあるサセプタ材料の層、あるいは後述の如くタバコ風味媒体に積層、点在又は包囲された不連続なサセプタ材料にすることができる。
例えば、図１、図２に示す如く、誘導加熱源10は、電流担持ワイヤ又は励起コイル12を一部の回りに巻かれてトロイドを形成したフェライト又は他の透磁性材料からなる適正な形状の極片11を含むことができる。電流担持ワイヤ12は交番電流回路LCへ接続される。誘導源は第１図に示す如くＥ字形にでき、二つの端脚の間に位置して端脚と同じ方向に延びた中央脚20の回りにワイヤ12が螺旋巻され、あるいは第２図に示す如く方形化されたＣ字形にでき、ワイヤ12は二つの垂直に延びた脚32、34間の中央区分30に沿って螺旋巻されている。あるいは、極片は励起コイルにより取り囲まれたロッドを含む。回路は後で記述する如く電池又は他の電源へ接続された適当な回路LCにできる。誘導加熱源は故に交番磁界を形成する。図１のＥ字形極片の場合、磁界βの磁力線は中央脚からそれぞれの端脚へ延び、複数個のフィールドラインからなる二つの弧を形成する。故に、磁界は脚間で自己シールする。図２のＣ字形極片の場合、磁力線は複数個のフィールドラインからなる弧として端脚間に延び、且つ自己シールされる。この発生した交番磁界は下に述べる如く、適正に位置したサセプタ内に渦電流を誘導する。
図３に最もよく見られる如く、一実施例に於て、複数個の誘導源10が採用され、タバコ風味媒体からなる筒状シガレットＣの回りに円周状に、実質的に平面関係に配置されている。６個の誘導源10が図３に示されているが、この実施例では誘導源の好適な数はシガレットを加熱することにより発生されるパフ（puff）の所望の数に等しく、例えば、６、７、８、９又はそれ以上である。各誘導源は喫煙者が物品を吸っていることを示す信号に応答して交番磁界を発生するように設計されている。それぞれの誘導源の発火（firing）は円周回りに連続した順序で、又は例えば第１誘導源を発火し、引続き反対側に配置された誘導源、次いで第１誘導源の隣の誘導源を発火する、などという様に他の任意の所望のパターンで行うことができ、加熱されるよう意図されていない、即ち、非”目標”部域であるシガレット部分への所望されない熱伝達を最小にする。結果として、タバコ風味媒体の管の縦方向延出部分は管の回りで均等に加熱される。他の実施例に於て、円周状に配置された誘導源10はシガレットの縦方向軸線に関して食い違い状にできる。例えば、誘導源10はシガレットの回りに螺旋状にすることができる。結果として、食い違い状のタバコ風味媒体の管の縦方向延出部分が加熱される。
誘導源の他の実施例は図４、図５に示される。筒状誘導源100は、それぞれ環状遮蔽114により互いに分離され磁気的に隔離された一般に円形の複数個の個別誘導源102から成る。外方遮蔽110は、全ての誘導源102と、隣接する誘導源102をそれぞれ分離する複数個の別個の遮蔽リング114とを包囲する割型ステンレス鋼磁気カラーにすることができる。個別の誘導源102の数は、好ましくは筒状誘導源100により画成される中空筒状穴に挿入されたシガレットＣから発生する所望のパフの数に等しい。各誘導源102は、挿入されたシガレットの回りに励起コイルを形成し且つ適正な交番磁界発生回路に接続される、巻線ワイヤ104を含む。各誘導源102は発生した磁界インワードβを挿入されたシガレットに向かって内方に陥没させるフェライト材料の如き材料から成るそれぞれの極片リング106を更に押し開ける。
薄手の内方筒状壁120は磁界陥没リング106及び隣接遮蔽リング114を、挿入されたシガレットＣから分離する。壁120はシガレットＣを保持し且つ空気がシガレットにポート（port）されるのを可能ならしめる。壁120は、ポリエーテル（エーテル）ケトン又は英国のインペリアル・ケミカル・インダストリから商業的に入手可能なPEEK（商標）ポリマーの如き、低い透磁率と、空気に対応する対応高磁気抵抗とを有する適当な材料にできる。筒状管100、フェライト極片リング106、励起コイル、遮蔽リング114及び挿入されたシガレットＣは同軸である。
単一誘導源102は記述される如く活性化され、それにより交流が巻線ワイヤ104により形成された励起コイル内を流れて交番磁界を発生し、この交番磁界は特定の極片リング106により内方へ及び壁120を通じて陥没せしめられ、第一極片リング106の実質的に下に位置するか、あるいはこれにより包囲された、挿入されたシガレットＣの部分へ陥没する。各励起コイルの両側に配置されたリング114は隣接する誘導源102を発生した磁界から遮蔽し、発火した誘導源102の実質的に下にある目標部分以外のシガレット部分に不都合にも衝突し過熱する磁力線を最小化し、且つ下方のシガレット部分へ陥没される磁界強度を増加させる。図示の如く、壁120と挿入されたシガレットＣとの間には間隙が存在してもよく、製造公差の厳格さが弱められる。磁力線は間隙を橋絡することができ、タバコ風味媒体と熱的接触したサセプタ材料を誘導加熱する。かかる構成により筒状シガレット上でその縦方向軸線の回りに一連の円形燃焼パターンを生じる。発火順序は任意の所望の順番にでき好ましくは喫煙者の口に関してシガレットの反対端（末端）、即ち喫煙者に関して最外部、に対応する誘導源が最初に発火される。好ましくは、発火はシガレットの縦方向軸線に沿う線形順序では生じない。結果として、タバコ風味媒体の管の周方向リングが加熱される。
かかる筒状管形状により繰り返し挿入されるシガレットを滑らかに収容する。管はシガレットと比べて相対的に強く、従って誘導加熱源はシガレットを挿入され、調節され、そして除去されるときに損傷されない。また、バリヤが管120により形成され、潜在的に構成要素を損傷する恐れのある蒸気及び悪臭が電気式喫煙物品の他の構成部分及び空気通路に漏れ出るのを防ぐ。
他の好適実施例が図６、図７に示される。誘導源235は中空中央区域を有する円形ドーナツ形の外方殻体リング222を含む。筒状シガレットＣはこの中空中央区域に挿入される。リング222は二つの半分体殻体220及び221から成り、これらの殻体はリングの内周を通るリング形の環状間隙224以外は結合され完全に閉じられる。好ましくは外方殻体リング222はフェライト材料から成り、間隙224で磁界を陥没させる。外方殻体リング222は巻かれたワイヤを包囲し、外方殻体222及び挿入されたシガレットと同心状の励起コイル230を形成する。励起コイル230は適正回路に接続され交番磁界を発生する。図示の如く半円形にできるスペーサ層240は間隙224で巻線励起コイル230と外方殻体222との間に配置される。スペーサ240は製作を容易ならしめ且つ間隙224に関して励起コイルを位置決めし、一貫した磁界間隙寸法を保証し；回転配向を維持することにより環状間隙の回りの一貫した磁界の強度を保証し；且つ励起コイルを保護する。好ましくはスペーサ240は、ポリエーテル（エーテル）ケトン又は英国のインペリアル・ケミカル・インダストリから商業的に入手可能なPEEK（商標）ポリマーの如き、低透磁率を有する材料である。
かかる構造は結果として、全磁路が外方殻体リング222と間隙224とから成っている。フェライトの比透磁率が高いとき、磁界強度は厳密には間隙特性と励起電流との関数である。この実施例は、間隙に確立された比較的強い磁界と対照したものとして間隙224からシガレットの方へ発する比較的弱いフリンジング・フィールド・ファイン（fringing field fine）に依存する。
好ましくは内方環状間隙224は殻体リング222を通じて等距離にあり、即ち間隙224を画成する殻体リング222の対向内面は並行である。もし面が殻体の外周の方へテーパ状であれば、即ち間隙の間隔が加熱されるべき物体の方へ減少するならば、相対的なフィールド・フリンジング量が増加する。しかしながら、フリンジング・フィールドの大きさは近似的に同じままであり、その理由はテーパは、磁路の磁気抵抗を増加させる有効間隙部域を減少させるからであり、なおこの磁気抵抗はβ界磁強度を減少させる。
半分体殻体220、221により画成されたリング222の内部横断面は図６では方形化され、図７では円形である。円形横断面が好ましいが、それは磁路を短くし、結果としてより低い抵抗及びより高い透過性が得られるからである。方形横断面は製造の面で好適である。
各記載の誘導源は単一ワイヤ又は多重ワイヤを含む励起コイルから成ることができる。ワイヤは一回又は複数回で巻かれる。サセプタを介してタバコ風味媒体を加熱するのに十分な磁界を発生するのに要する巻数１回当りの電流のアンペア数は、サセプタの目標に送出される適用比エネルギ量、最大所望温度、所望の温度上昇率、コイルの幾何学的形状及び選ばれたサセプタ材料に依存している。
例えば、励起コイルが活性化されるとき、交番磁界は間隙224で発生し陥没する。コンピューターモデルを行うと、界磁強度が間隙224を横切って集中すること、及び、この集中のフリンジ・フィールド効果は挿入されたシガレットＣと相互作用することが示される。逐次発火のために、リング形状誘導源235及び挿入されたシガレットＣは互いに並進されシガレットの逐次部分をフィールド集中間隙224と整合状態に位置させる。好ましくは、誘導源235は相対的に静止したシガレットに沿って軸方向に適正な機械的又は電気機械的位置決め機構により並進される。結果として、タバコ風味媒体の管の周囲リングは加熱される。
図１ないし図７に図示された前述の例に於て、筒状シガレットが採用される。好適なシガレット構造は関連特許出願第WO 94/06314号に記載される。シガレットは例えば約7.8mmの直径を有する。誘導源はシガレットと接触してエネルギを伝達する必要はないので、シガレットの外方湾曲は誘導源102、235の内周に近似する必要がなく、それにより誘導源及びシガレットＣの製造公差の厳格性を低くすることができ、またシガレットＣが挿入され、調節され、あるいは除去される時にシガレットＣ及び／又はヒータへの衝突損傷を十分に減らす。当然、シガレットＣをうまく保持することが所望され、厳格な公差により又は適当な保持機構（図示せず）により維持することができる。
エーロゾル発生タバコ風味媒体は、以下で詳述されるように、充填筒状シガレット、中空筒状シガレット又は連続ウェブの如き多くの形態を取ることができる。採用された形式にかかわらず、タバコ風味媒体は、特定の誘導源の各吸気活性化された発火を伴うより旧式のシガレットの所望のパフに本来等しい風味及びエーロゾルを発生する。例えば、中空筒状シガレットは、従来のシガレットの、７ないし８パフ、例えば８パフ、反復する。密度0.50g/cm3を有するタバコ風味媒体の10.5mm3マット帯域を0.5秒間で600℃の所要温度にまで加熱するのに要するエネルギは約1.58ジュールである。当然、誘導加熱されたサセプタの熱容量及び密度は考慮されなければならない。好ましくは、層状化されたサセプタ／マット配置に於て、サセプタ部域はマット部域に対応し、あるいはそれに関して実用上差し支えない限り大きいが、その理由はサセプタ表面からタバコ風味媒体表面の最終目標までの熱伝達効率は二つの表面間の境界面の表面部域が増すにつれて増加するからである。
上記特許出願第WO 94/06314号に記載のシガレットＣはタバコ風味媒体又はタバコ風味媒体を含む材料及びオーバーラップ紙から成る中空筒体であり、この紙は好ましくはタバコ基材紙から成るか又はタバコ風味被覆を含む。述べられる如く、サセプタが必要とされるが、その理由はタバコ風味媒体は誘導加熱することができないからである。分離した個別のサセプタ素子SEは採用できるが、これは喫煙物品のより永久的な部分であり、即ち誘導源、回路、ロジック、センサなどと共に、より永久的な部分であり、また誘導源により誘導加熱され、これの熱的近傍のタバコ風味媒体を加熱する。更に、又は代わりに、サセプタ材料は筒状シガレット又は他の形式のタバコ風味媒体の一部である。分離したサセプタ素子は挿入された筒状シガレットの回りに同軸状に配置されるワッシャから成ることができ、ワッシャの一部分は間隙以外は閉じられたトロイドリングの放射方向延出間隙と交差する。かかる個別サセプタ素子の熱質量（thermal mass）は、所望の温度上昇率を下げヒートシンクとして機能するほど高くするべきではない。
図８に関して、シガレット積層体の横断面が示されるが、これはタバコ風味材料TMの筒状層、TM層の上に位置する筒状サセプタ層300、及び紙20オーバーラップ310から成る。発生した磁界は紙オーバーラップ310を通過し、この紙オーバーラップは渦電流により加熱されないがその理由は紙は高い透磁率を有するからであり、それにより凝縮を減らすがその理由は紙は磁界により燃焼されないからである。紙オーバーラップ310は紙が加熱されたサセプタにより燃焼されないような寸法にされ作られる。発生した磁界は渦電流を下にあるサセプタ層300に誘導する。しかして、サセプタ層300は加熱され、密着した又は近接するタバコ材料層TMを主として伝導により加熱して所望の風味を発生する。
本発明により使用されるサセプタ材料は低い磁気抵抗及び相応じて高い比透磁率を有し、一定強度の交番電磁界により発生した表面渦電流を最大限に利用する。またサセプタは比較的低い電気抵抗を有してジュール熱放散を増加させるべきである。比熱と密度との積が低くなればなるほど、加熱効率が大きくなる。高い比透磁率を持つ材料を採用することができ磁気ヒステリシスに関連して追加の加熱機構を生じさせる。サセプタ層300の厚みはその特定の、励起周波数依存浸透厚さに関して比較的薄く、磁界の大部分がサセプタ内に熱生成渦電流を生じさせる。これは割型間隙構成からのフリンジング・フィールドが存在するとき特に有利である。サセプタの厚みが増加するとき、磁界は材料に十分深く浸透できず、サセプタの増加した熱質量を加熱するのに必要なパワーの望ましくない増加を必然的に伴うことになる。もしサセプタ層があまりにも薄い、例えば浸透厚さよりも遥かに薄い場合、渦電流を介する磁界の熱エネルギへの変換が少なくなる。もしサセプタ層があまりにも厚い、例えば３浸透厚さよりも大きい場合、高い変換効率が生じるが、サセプタの熱負荷、即ち質量が熱的上昇率を減らす。殆どの非透過性の金属は例えば、500KHzの励起周波数で約２ミルの厚みで約550ガウスの最大磁界に到達する。好ましくは、磁界は約400ガウスないし800ガウスである。理論上の最小所要電力は3.5ワットであり、約１秒間で室温状態から500℃の所望温度に到達する。恐らく適当なサセプタ材料は、導電性炭素例えば黒鉛、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、青銅、又はこれら組合せを含むことができ、アルミニウム単独又はその組合せが好ましい。電気抵抗及び透磁率の類似した範囲を有する材料は単独で又は組み合わせて採用できる。所望のサセプタの厚みは約0.25ミルないし0.5ミルである。
サセプタ300の上に位置する紙オーバーラップ310は十分な厚み及び／又は非通気性を有し、発生したエーロゾルの大部分を形成された筒体に対して内部に保持し最大のエーロゾルを喫煙者へ送出することを保証し且つ更に構成要素を損傷する凝縮を生じる恐れのあるエーロゾルがシガレット内部から漏れ出るのを減らす。オーバーラップ310は加熱されたサセプタ300により燃焼されることを回避するために十分な厚み及び／又は燃焼速度特性を有するべきである。上に述べたように、渦電流は誘導加熱源により紙オーバーラップ内に全く発生しない。層300及び310の順序は逆にすることができる、しかしながら、かかる構成は紙層を通して熱をタバコ風味媒体に不必要に伝導させることになり、恐らくは蒸気を生じる。サセプタ層300を紙オーバーラップ310及びタバコ支持体に接合するために適正な接着剤が採用される。サセプタ層300及びオーバーラップ310は箔積層体、例えばアルミニウム箔積層体から構成することができる。
このサセプタ／タバコ風味媒体積層体の実施例に加えて、本発明の他の実施例はタバコ風味媒体及びサセプタの組合せ層を形成する。これらの実施例は、誘導加熱された目標サセプタから、サセプタの他の部分を通り、隣接の、非目標タバコ風味媒体部分への伝導に起因するタバコ風味媒体の隣接部分の意図されない加熱を最小化する。例えば、サセプタ材料SMは、図９に示す如く、励起されたときに周囲のタバコ風味媒体を伝導加熱するのに十分な量でタバコ風味媒体TM内に分散される。サセプタ媒体SMは連続繊維、破断繊維、粒子、又はそれらの任意の組合せにできる。これらのサセプタ粒子は互いに伝導関係にはなく、近隣の、非目標サセプタ及びタバコ風味媒体部分の所望されない伝導加熱を減少させる。これらのサセプタ材料は誘導加熱されるべき目標部域を示すような様式で挿入できる。特に好適な実施例は図10A−Ｃに示される。サセプタは各種不連続部410を有する一体層400を含む。例えば、一体層400は適当なサセプタ材料のスクリーン、メッシュ、又はパーフォレーション付き箔にでき、且つタバコ風味媒体TMと噛み合い、好ましくは、図10A及び図10Bに示す如く、タバコ風味媒体TMにより封入されるか又は完全に包囲される。この構成は、サセプタとタバコ風味媒体との間の有効な境界部域を増加させるが、その理由はサセプタ部域の大部分がタバコ風味媒体と熱的接触をしてそれに熱を伝導するからである。サセプタ400の平面内の熱伝導は不連続部410により減少し、それによりタバコ風味媒体の非目標部分の加熱を減らす。かかる実施例の機械的強さ、より明確には引張強さは介挿されたサセプタ粒子を採用している実施例よりも優れており、その理由はタバコ風味媒体、特に比較的脆い加熱されたタバコ風味媒体を支持するために一体枠が提供されるからである。またこの構成は不連続部、パーフォレーション、又は開口に起因するサセプタ／タバコ風味媒体積層体よりも更に可撓性がある。また、かかる構成は個別のサセプタ層よりも低い熱質量を有し、エネルギ需要を低くする。更に、このサセプタの幾何学的形状は結果としてサセプタに対してより速い熱的反応を生じさせ、それにより有利にエーロゾル風味の発生速度が増し、タバコ風味媒体をより迅速に加熱する。不連続部410は発生したエーロゾルがサセプタ400を通り流れることができるようにし、所望の流れの向きにエーロゾル物質移動を増加させる。
図10Cに関して、タバコ風味媒体TMの積層体、サセプタ材料SMの層、及び紙オーバーラップ310から成る実施例が示される。この実施例は、サセプタ材料SMの層が間隙により分離されたサセプタ材料の個別部分から成ることを除いて図８の実施例に類似している。しかして間隙は図示の如く比較的均一にするか、あるいは紙オーバーラップ310又はタバコ風味媒体TMのどちらかヘテーパにできる。上述の個別サセプタ層300は不連続部を有することもでき、且つスクリーン、メッシュ、又はパーフォレーション付き箔の形態にできる。例えば、紙箔積層体が採用でき、箔のストリップが提供される。もし不透過性サセプタ層が採用されるなら、典型的には蒸気バリヤがサセプタ層とタバコ風味媒体TMとの間に作られる。この蒸気バリヤはサセプタ層からタバコ風味媒体への熱伝達を減少させる。不連続部が存在することにより、蒸気バリヤから成る部分がサセプタを通過することが可能になる。
この不連続部サセプタを採用して喫煙のための任意所望の幾何学的形状でタバコ風味媒体を加熱することができる。例えば、タバコ風味媒体は、出願番号第WO 94/06314号に記載の如く充填又は中空筒体の形態か、あるいは米国特許出願第08/105,346号で論じられる如きウェブの形態にできる。
上述の如く、タバコ風味媒体のそれぞれの区域を加熱してそれぞれのパフを発生させるために、誘導源がタバコ風味媒体に関して、又はその逆の態様で位置合わせされるか、あるいは両方が相互に関して動かされる。タバコ風味媒体が静止誘導加熱源に関して位置合わせされる好適実施例は譲渡された特許出願第08/105,346号に見られる。
出願番号第08/105,346号は、タバコ風味媒体のウェブを電気抵抗熱源と熱的近傍で整合させるためのシステムを記載している。ウェブの一部分は熱源の熱的近傍で支持され、加熱されてタバコ風味物質を発生し、次いでこの整合点を過ぎて進められる。もしウェブ供給部が設けられると、この進行の結果、後続のウェブ部分は電気式加熱源と整合する。
図11、図13に一般的に示す如く、喫煙物品500は適正なモーター及び歯車装置により駆動される駆動キャプスタン502及び非駆動キャプスタン504を有する。タバコ風味媒体のウェブＷの供給部は、非駆動キャプスタン504に装着されたスプール上で回転され、且つ供給スプールからアイドルガイドローラ510により案内され、アイドルガイドローラ512、514により、ISで一般的に示された誘導加熱源と整合し、動力キャプスタン502に装着され且つこれにより駆動される巻取りスプールへ案内される。整合されたウェブは、以下で詳述するが、IS源により誘導加熱されたサセプタにより加熱されて室516内にエーロゾルを発生しマウスピース518を介して喫煙者により吸引される。
誘導加熱源ISは本発明による任意の誘導加熱源にできる。より詳細には、図１及び図２のＣ字形又はＥ字形誘導加熱源10、あるいは割型リング222を有する図６及び図７の誘導加熱源を採用できる。図11、図13に於て、図２の好適なＣ字形が図示されている。十分な強さの交番β磁界を生じることが可能な任意の他の適当な幾何学形状を採用できる。
ウェブＷはタバコ風味媒体から成るか、あるいはこれを担持する。ウェブは図８ないし図10Cに関して上で述べた一般形状を有することができる。より特定の実施例を図12Aないし図12Gに関して以下で述べる。ウェブＷはタバコ風味媒体TM自体から作ることができ、これは例えば、図12Aに示す如く、再構成タバコ製品の製造に於て周知の方法により細長いシート形態に形成される。もしウェブが図11の実施例に於て使用されるならば、タバコ風味媒体は図８に関して上述したようにサセプタ材料SMと混合され、もし所望されるならば、図13の実施例は分離サセプタ素子を採用する。かかる代替案は、喫煙物品に及びウェブの進行から予想される摩擦及び張力の量にもよるが、幾つかの用途に於いて十分である。もし前記構成が、支持されないウェブが、特にウェブが弱くなっているときに加熱した後に、破損するかもしれないような構成であるならば、図12Bに示されるような代替案が使用できる。図12Bに示されるように、ウェブＷはタバコ風味媒体TM及び支持層531の積層体である。支持層531は織布又は不織布炭素繊維マットにでき、このマットにとって適当な炭素繊維は、イリノイ州、シカゴのAkzo America社の子会社である、テネシー州、ロックウッドのAkzo Fortafil社から入手可能な、FORTAFIL（商標）3Cの如き、一インチ長さに細断した炭素繊維にできる。層531は任意の他の適当な材料、例えば、適当に処理された紙にでき、この紙は層TMに強度を付加し且つ層TMが独自の異味を発生することなく加熱される温度に耐えることができる。支持層531は、もし適当な材料が選択されるならば、図９に関して上述したように、サセプタとして機能できる。もしそうであるならば、タバコ風味媒体層TMにはサセプタ支持層531に発生した渦電流が層TMを適切に加熱するのに十分であるかどうかに応じてサセプタ材料SMを設けたり設けなかったりすることができる。
支持層531により提供されるもの以外に追加の支持体が必要とされることが判明するかも知れない。図12Cに示されるように、ウェブＷは補強ストリップ541を更に含む。ストリップ541は紙、金属箔、又は箔／紙積層体にできる。図12Dに示す如く、ストリップ10541に類似した第二補強ストリップ551で更なる支持体を提供することができる。
他の代替実施例に於て、ストリップ541、あるいはストリップ541、551の組合せが連続タバコ風味媒体ストリップを支持するのに十分であることが判明しており、かかる二つの代替実施例は図12E、図12Fに示されている。
この発明による風味ウェブの他の実施例は図12Gに示される。この実施例に於て、タバコ風味媒体TMの個別の部分591はキャリヤウェブ592上に付着される。図12Bないし図12Fに示される代替構造体の何れかをこの実施例に使用できる。この実施例は、部分591が交番磁界と誘導整合するように、第一実施例よりも高度のウェブ移送精度を要求する。しかしながら、各種ウェブ材料の相対熱伝導率に依存して、両実施例はパフとパフとの間にほぼ同じ距離だけ進められなければならず、上述の如く、タバコ風味媒体の再加熱を防ぎ異味の発生を回避する。
代替実施例は図13に示され、ここに於て誘導加熱源ISは供給及び巻取りリール502、504間で、ウェブＷの近傍に配置され又はウェブＷの移行に接触するサセプタ材料SMの一つ又は二つのサセプタ素子を誘導加熱する。任意の適当なサセプタ材料SMの個別素子は、これと緊密に熱的接触したウェブＷを加熱する。図示の構成に於て、サセプタローラ515は室516内にあり、ウェブに関して固定される。ローラ515は回転してウエブを前進させることができ、またウェブと共に僅かに並進してウェブの張力を減らすことができる。ウェブＷは前述した図12Aないし図12Gの実施例の何れかにすることができ、必要であれば上述の如く追加のサセプタ材料を含むことができ、タバコ風味媒体を適当に加熱する。
タバコ風味媒体の誘導加熱用サセプタを提供する好適な実施例を次に述べる。この実施例は、筒状形、ウェブ状又は喫煙される任意の他の適当な幾何学的形状のタバコ風味媒体に適用できる。
高い透磁率と低い電気抵抗率とを有するサセプタ材料が採用でき、これは交番磁界に曝されるとき喫煙装置内にエーロゾルを送出するのに必要な温度までタバコ支持体を加熱することが可能な任意の上述の材料の如きものである。
例えば、アルミニウムインキ又は銀インキが採用される。サセプタは食品級の結合剤、例えばペクチン又はコニャック（Konjac）の如きハイドロコロイドを、他の少量の構成要素及びサセプタ充填剤に加えて、混合することにより形成される。結果として得られたインキは所望のタバコ風味媒体及び／又は紙支持体へ従来の適用方法により所望の幾何学形状で付与される。このインキは二つの一般型のサセプタを製造するのに使用できる。第一の場合に於て、インキは低温、例えば室温ぐらいで乾燥することにより硬化される。これにより、結合剤マトリックス中の伝導抵抗（透過可能）フィルター粒子から成るサセプタ素子が得られる。硬化時間及び温度は結合剤に対する充填剤の容積比率を決定し、しかして浸透（percolation）現象に従って素子の実測磁気抵抗に影響する。この型のサセプタは、高温への暴露に耐えることができない支持体、例えばタバコ又は紙の如きセルロース材料上に付着でき且つ硬化させることができる。第二の場合は、インキはアルミナの如き高温の支持体上に付着でき、十分に長い時間且つ十分に高い温度まで高めて結合剤を酸化し、サセプタ材料から構成される”フィルム”を残す。最終磁気抵抗はインキへの充填剤の原装填、充填材料、充填剤の支持体表面への拡散又は流れの均質性、及び付着フィルムの時間温度過程に依存する。これらのパラメータは、素子の抵抗、見掛け抵抗率に影響する最終粒子構造に影響する。
生成されたインキは紙及び／又はタバコ風味媒体にスクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット付与、蒸気蒸着、真空蒸着、プラズマ噴霧などにより付与される。
しかして、サセプタインキは紙及び／又はタバコ風味媒体に印刷され、あるいは他の態様で付着される。好ましくはサセプタはタバコ風味媒体と接触する。もし紙に印刷されるならば、サセプタは好ましくは、紙のタバコ風味媒体に面する側にある。紙は十分に厚くし及び／又は適当な燃焼速度特性を有するべきであり、サセプタインキが加熱されるときの燃焼を最小化する。上述の紙オーバーラップを採用できる。
この実施例は幾つかの利点を与える。タバコ材料と適合する各種従来の食品級の結合剤が使用される。インキの硬化は室温で生じ、それにより工程を簡単化し且つタバコ風味媒体に付与されるサセプタの所望されない熱的後処理を回避する。前記熱的後処理は揮発性風味構成要素の集中を変える。硬化は硬化温度を僅かに上昇させることにより加速することができる。結果として生じたサセプタパターンは、可撓性があり、あとで圧延、曲げあるいは他の態様で形成されて特殊な幾何学形状を達成するタバコ風味媒体支持体と共に使用することできる。
印刷されたサセプタは低質量であり、しかしてサセプタ質量に蓄積されたエネルギ量を減少させ、結果として支持体へのヒーター伝達能力が大きくなる。サセプタインキは上記のスクリーン又はグラビア印刷の如き従来の印刷技術を使用して付与できる。インキの印刷及び流動学的特性は結果としてヒーターフィルムを一体化しタバコ風味媒体支持体にする。この一体化の結果、サセプタ材料と支持体とが密接に接触し、しかして伝導により良好な熱的伝達が得られる。また、かかる一体化された印刷サセプタは殆ど剥離しない。
伝達される熱量は選択されたサセプタ材料の型、インキに対するサセプタ材料の相対比、及び採用されたインキの特定の幾何学的パターンに依存する。このパターンはタバコ風味媒体充填剤及び紙上に配置すべきであり、付与されたサセプタ材料は挿入及び活性時に発生した磁界と誘導的に整合される。
サセプタインキは上記実施例に記載の如く均一被覆又は層として付与できる。あるいは、パターンは、個別の区域に対して印刷でき、各区域はパフを発生するような寸法で作られたタバコ風味媒体の対応区域と一体化され且つこれと緊密に接触する。印刷されたサセプタ区域は、隣接サセプタ区域の所望されない誘導加熱を回避するために離間され、例えばサセプタ区域はタバコ風味媒体支持体上で離間される。
採用されたサセプタタバコ風味媒体構成に拘らず、サセプタはタバコ風味媒体と熱的接触しており、即ちこれらの素子は誘導加熱されたサセプタが十分な熱をタバコ風味媒体へ伝達してエーロゾルを発散させるように位置している。
本発明による誘導ヒータを採用した電気式喫煙物品の簡単化した模式図が図14に示されている。表示された電源、例えば電池600、制御回路610、センサ620、及び任意のモータ／歯車装置630はここに参照により取り入れた記載の関連出願に詳述されている。センサ620は喫煙者が特定の電気式物品を吸うことに応答して信号を発生する。この”吸い”信号は制御回路610へ送られ、制御回路は”着火”又は放出信号をLC回路640へ送る。LC回路640は電池600により駆動される。LC回路640は交流電流を単一の誘導ヒータ650又は複数個のヒータの一つ又はそれ以上へ送り、サセプタを加熱する交番磁界を発生する。モータ／歯車装置630は、出願番号第08/105,346号に記載された如く、電池600により駆動され制御回路610により活性化され、誘導ヒータ又は固定サセプタを移動するウエブに整合させる。あるいは、前述の如く、モータ／歯車装置630を用いてシガレットと誘導ヒータとを相互に関して動かす。
交番磁界へ変換するための励起コイル用の交流電流を発生する任意適当な回路を採用することができる。
典型的制御回路が図15に示され、これはPWM（パルス幅変調）制御論理集積回路ドライバ・チップの如き制御回路611から成り、これはFET（電界効果トランジスタ）ドライバ変成器615を駆動する。FET615、（４個示されている）はフルブリッジ形態で接続されている。この優先的回路トポロジーは、ソース・インピーダンスを最小ならしめ且つスイッチング・ロスを減少しながらワーク励起コイル614へのパワー伝達を最大ならしめるために使用される。入力供給電圧は回路の応用に依存するが３ないし24VDCである。電源600（図14に示す）からワークコイル614へのパワーの送出は変流器616の使用により動的（リアルタイム）に監視される。変流器616からのスケール電流（scaled current）は第１の信号調節ネットワーク618へ送られ、PWMコントローラ611へエラー信号を与える電圧に変換される。電圧調整信号はまた第２の別個の信号調節ネットワーク622へ送られ、このネットワークはシガレット内のサセプタの反射インピーダンスに関連した、及び抵抗、透磁率、幾何学的形状等の如きサセプタの特定の物理的性質に関連した、変化するDC信号を与える。この信号はシグネチャ・プロセッサ624と記された回路サブシステムへ送られる。シガレットのサセプタのインピーダンスはシガレットをライター・サブシステムへ挿入したときに監視され、この監視は、サセプタを加熱すべく発生された磁界よりも低い強度を有する磁界の”バースト”と略称される正常付与パワーの５％以下を適用することにより行われる。即ち、初期磁界はサセプタを加熱できない。シガレットのサセプタはインピーダンスを付与された周波数に応じてワークコイル614へ反射する。シグネチャ・プロセッサ624は反射された負荷インピーダンスを幾つかの任意の周波数でROMテーブルの記憶値と比較する。シガレットのサセプタの識別の精度、及び規定外のシガレット又は異物の検出は、使用試験周波数の数及び各テストレスポンスに許容される公差の窓（tolerance window）に基づく。シグネチャ・プロセッサ624は"GO/NO−go"許容信号をライターのパワー送出制御及び論理サブシステム612へ与え、このサブシステムはPWM制御論理ドライバチップ611の同期及びオンタイム操作を制御する。またシグネチャ・プロセッサ624は検出されたサセプタの物理的性質の大きいずれに起因するサセプタへの予期しないエネルギ送出を検出し、サブシステム612を介してPWMコントローラ・チップ611をオフすることによりライターの操作を中断する。
明細書及び下記の請求の範囲に記載された本発明の精神、範囲から逸脱することなく多くの置換、改変、改良を行いうることは当業者に明かである。
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１】
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【図１２Ｄ】
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【図２】
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【図１２Ｅ】
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【図３】
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【図１２Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ｇ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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