(57)【要約】  円筒状の外壁とその内部に設けられ横断面が格子をなす隔壁とを有し、前記隔壁により区画された空気流路を有する炭素質熱源と、エアロゾル発生部とを備えることを特徴とする非燃焼型喫煙物品を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の外壁とその内部に設けられ横断面が格子をなす隔壁とを有し、前記隔壁により区画された空気流路を有する炭素質熱源と、エアロゾル発生部とを備えることを特徴とする非燃焼型喫煙物品。
【請求項２】
前記炭素質熱源の空隙率が５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の非燃焼型喫煙物品。
【請求項３】
前記炭素質熱源において、前記隔壁の前記空気流路に面する長さの合計である流路周長が７０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の非燃焼型喫煙物品。
【請求項４】
前記炭素質熱源の断面積が９ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１に記載の非燃焼型喫煙物品。
【請求項５】
前記炭素質熱源の断面積当たりの流路周長が４ｍｍ／ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１に記載の非燃焼型喫煙物品。
【請求項６】
前記炭素質熱源を構成する熱源組成物中のカーボン量が１０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の非燃焼型喫煙物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質熱源を備えた非燃焼型喫煙物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シガレットに代わり、タバコを燃焼させることなく、香味を味わう非燃焼型喫煙物品が開発されている。非燃焼型喫煙物品は、先端に取付けた発熱部材である熱源部と、適当な基材に香味成分を保持させた香味発生材を含む香味発生部を備える。熱源部としては主に炭素質熱源が用いられている。【０００３】
これまでの炭素質熱源には、エアロゾル発生部が加熱される際の空気流路として機能し、初期の燃焼特性を発揮させるために設けられる複数の貫通孔が軸方向に設けられている（米国特許第４，８８１，５５６号明細書、米国特許第４，９６７，７７４号明細書、米国特許第４，９８９，６１９号明細書、米国特許第４，９９１，６０６号明細書、米国特許第５，０６７，４９９号明細書）。また、熱源部分を特殊な構造に形成している例もある（米国特許第５，１８３，０６２号明細書）。これらの多くの非燃焼型喫煙物品用の炭素質熱源は巻紙や断熱材により巻かれている。さらに、従来の炭素質熱源は、６０重量％、好ましくは８０重量％を超えるカーボンを含むことが好都合であるとされている。
【発明の開示】
【０００４】
従来の炭素質熱源は、確かに熱を効率よくエアロゾル発生部に伝えるという点において改善されている。しかし、熱源組成物の押し出し成形品からなる加熱源は、複数設けられた空気の流路以外は中実の物品であり、通常のシガレットに比べて、着火させることが困難である。また、用いるカーボン量が多いことで、燃焼中に炭素質熱源が収縮し、喫煙物品から脱落するおそれがある。さらに、熱を効率よくエアロゾル発生部に伝え、かつ脱落を防止するために、熱源部を断熱材等で覆うことが殆どである。
【０００５】
従って、本発明は、着火性が向上し、喫煙中に脱落しにくく、その周囲に断熱材等の包装材を必要としない炭素質熱源を有する非燃焼型喫煙物品を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明によれば、円筒状の外壁とその内部に設けられ横断面が格子をなす隔壁とを有し、前記隔壁により区画された空気流路を有する炭素質熱源と、エアロゾル発生部とを備えることを特徴とする非燃焼型喫煙物品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の非燃焼型喫煙物品に用いられる炭素質熱源の端面図である。
【図２】本発明の非燃焼型喫煙物品の断面図である。
【図３】本発明の一実施例における非燃焼型喫煙物品の炭素質熱源の断面積当たりの流路周長と着火率の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例における非燃焼型喫煙物品の炭素質熱源の断面積当たりの流路周長と着火率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳しく説明する。【０００９】
本発明に係る非燃焼型喫煙物品は、円筒状の外壁とその内部に設けられ横断面が格子をなす隔壁とを有し、前記隔壁により区画された空気流路を有する炭素質熱源と、エアロゾル発生部とを備える。【００１０】
上記格子はいかなる形態であってもよいが、たとえば正方格子、六角格子、三角格子を挙げることができる。図１の１は正方格子、２は三角格子、および３は六角格子、４は放射状の格子に成形された隔壁をもつ炭素質熱源の端面を示す。また、図１の５の炭素質熱源のように、炭素質熱源内に設けられた隔壁はその横断面が均一な格子となるように形成されている必要はなく、偏在化した格子を含むように成形されていてもよい。【００１１】
炭素質熱源の空隙率は５０％以上とすることができる。ここで、「炭素質熱源の空隙率」とは、熱源の横断面において、隔壁により区画されることにより生じる、熱源の断面積あたりの空間の割合を意味する。空隙率が５０％未満であると、着火時の着火性が大幅には向上しない傾向にある。空隙率の上限は、熱源組成物を押出成形する際の金型の設計により制限される。炭素質熱源の空隙率は、好ましくは５０％〜７８％、より好ましくは６０〜７８％である。このように大きな空隙率をもつ炭素質熱源を備えた本発明の非燃焼型喫煙物品は着火性が向上する。【００１２】
炭素質熱源の流路周長は７０ｍｍ以上であることが好ましい。流路周長が７０ｍｍ未満であると着火性が落ちる傾向にある。流路周長の上限も金型の設計により制限される。ここで、「流路周長」とは、たとえば図１に示す熱源の端面において格子をなす隔壁１０の空気流路に面する長さの合計を意味する。炭素質熱源の流路周長は、好ましくは１００〜１８０ｍｍである。【００１３】
炭素質熱源の断面積は９ｍｍ２以上であることが好ましい。断面積が９ｍｍ２未満であると、製品設計上好ましくない。【００１４】
炭素質熱源の断面積当たりの流路周長は、４ｍｍ／ｍｍ２以上であることが好ましい。下記に詳細に述べるが、断面積当たりの流路周長と着火率には一定の関係が認められることがわかった。断面積当たりの流路周長が４ｍｍ／ｍｍ２未満であると、通常の着火法では着火性に劣ることがわかった。【００１５】
上記炭素質熱源を構成する熱源組成物は、好ましくは、カーボンを１０〜６０重量％含む。カーボン量が１０重量％未満であると熱源の燃焼性が乏しく好ましくない。６０重量％のカーボンを含んでいれば、着火性、燃焼性ともに十分である。使用するカーボンの由来に特に制限はなく、既知のカーボンを用いることができる。本発明の非燃焼型喫煙物品に用いられる炭素質熱源を構成する熱源組成物はこのように従来と比べて低いカーボン量でも十分な着火率を有する。【００１６】
また、熱源組成物は、炭素質熱源の最高温度を低下させて一酸化炭素の発生量を減少させるための炭酸カルシウム（粒子）、その他の無機添加剤を含有することができる。無機添加剤は、カーボン１重量％に対し、一般に９８重量％までの割合で、好ましくは８．０重量％までの割合で、より好ましくは０．１００〜３．７５重量％の割合で配合することができる。【００１７】
バインダは炭酸カルシウムとカーボンを結着させるために含まれている。バインダはカーボン１重量％に対し、一般に０．０１０〜５０重量％の割合で、好ましくは０．０１７〜２．０重量％の割合で、より好ましくは０．１０〜０．７５重量％の割合で配合することができる。バインダとしては、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース又はその塩、ペクチン又はその塩、カラギーナン又はその塩、グアーガム等を用いることができる。【００１８】
熱源組成物は、初期のパフにおけるエアロゾルの発生を容易にするために、エアロゾル発生物質、例えば多価アルコール等を含有することができる。熱源組成物に含まれ得るエアロゾル発生物質はカーボン１重量％に対し、一般に９８重量％までの割合で、好ましくは３．０重量％までの割合で、より好ましくは１．５重量％の割合で配合することができる。【００１９】
さらに、熱源組成物は、パルプ、タバコ細粉などを含むこともできる。パルプ、タバコ細粉は、合計で、カーボン１重量％に対し、一般に９８重量％までの割合で、好ましくは３．０重量％までの割合で、より好ましくは０．５０重量％の割合で配合することができる。【００２０】
さらにまた、炭素質熱源には、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ゲルマニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、スズ、セリウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、それらの酸化物あるいはそれらの混合物のような一酸化炭素低減触媒を、炭素質熱源の成形前の原料に混合することができる。【００２１】
同炭素質熱源については、空気流路の軸方向の表面の一部もしくは全てに所望の物質をコーティングすることも可能である。特に、粒子の層をコーティングすることにより、炭素質熱源を実質的に空気不透過性とすることも可能である。コーティング物質は、熱伝導度が低く、熱的に安定であり、炭素質熱源が燃焼する温度においても不燃性であることが望ましい。好適なコーティング物質として、粘土や金属酸化物、例えば酸化鉄、アルミナ、チタニア、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、セリア、ゼオライト、リン酸ジルコニウム、その他セラミックスおよびこれらの組み合わせが挙げられる。これらのコーティング物質は、粘土や酸化鉄を含むことが望ましい。また、これらのコーティング物質は、一酸化炭素から二酸化炭素への酸化反応を促進する機能を有する触媒を含むこともできる。それらの触媒として、例えば白金、パラジウム、その他遷移金属およびその酸化物が挙げられる。【００２２】
空気流路の軸方向の表面の一部もしくは全てに所望の物質をコーティングするために、米国特許第５，０４０，５５１号明細書に記載されるような種々の方法を用いることができる。例えば、コーティング物質の溶液あるいは懸濁液を散布するか（ｓｐｒａｙ）、濡らすか（ｗｅｔ）、塗る（ｐａｉｎｔ）こともできる。あるいは、コーティング物質からなるライナーを空気流路の軸方向の表面の一部もしくは全てに挿入してもよい。例えば、実質的に空気不透過性の中空管を各々の空気流路の軸方向に挿入してもよい。【００２３】
本発明の非燃焼型喫煙物品に用いられる炭素質熱源は、横断面が格子をなす隔壁の形態を保ったまま燃焼する。これは上記の通り熱源組成物のカーボン量が従来よりも抑えられているためと考えられる。従って、以下の通り断熱材等により熱源が覆われていなくても、喫煙時に喫煙物品から熱源が脱落することを防ぐことができる。【００２４】
上記した炭素質熱源は、所望の格子に対応する金型を用いて、押し出し成形等の成形手段により成形することができる。本発明において用いられる炭素質熱源は、通常の非燃焼型喫煙物品のようにその周囲に断熱材や巻紙等を設ける必要がなく、むき出しのままで十分に燃焼し、また脱落しにくい。このように炭素質熱源の周囲に断熱材等を設ける工程を省くことができ、コスト的にも非常に有利である。【００２５】
本発明の非燃焼型喫煙物品には、たとえば、炭素質熱源と物理的に分離した形態で、エアロゾル発生部を設けることができる。エアロゾル発生部に含まれるエアロゾル発生物質としては、たとえば、グリセリン、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等の多価アルコール、ステアリン酸メチル、ドデカン二酸ジメチル、テトラデカン二酸ジメチル等のカルボン酸脂肪族エステルを用いることができる。エアロゾル発生物質は、通常、適当な担体に担持される。担体としては、紙、活性炭等の多孔質材料を用いることができる。エアロゾル発生物質を多孔質材料に吸収ないし吸着させてエアロゾル発生材を調整する。あるいは、担体として、特許第３１１８４６２号明細書に記載されている、カードラン等のグルカンゲルを用いることができる。すなわち、熱不可逆凝固性グルカンの水中分散液にエアロゾル発生物質を添加し、たとえばステンレス鋼製ベルト上に薄膜シート状にキャスティングした後、加熱乾燥してグルカンをゲル化させる。このエアロゾル発生物質を保持したグルカンゲルは、裁刻しまたは粉末化してエアロゾル発生材として用いることができる。【００２６】
エアロゾル発生物質を担体に保持させたエアロゾル発生材を、ガラス繊維を含有する紙シート、セラミック、金属箔で内張りされた紙シート等の不燃性材料で形成された円筒体内に収容してエアロゾル発生部を構成することができる。【００２７】
本発明の喫煙物品は、エアロゾル発生部から発生したエアロゾルに香喫味を付与するために、エアロゾル発生部の後端に香喫味発生材を含む香喫味発生部を付設することができる。香喫味発生材としては、タバコ刻、あるいは特許第３１１８４６２号明細書に記載されている香味発生媒体を用いることができる。香喫味発生材は、エアロゾル発生部の円筒体と同様の円筒体内に収容される。【００２８】
さらに、本発明の喫煙物品は、最後端部に、通常のシガレットに用いられているフィルタを有することができる。【００２９】
以下、本発明の炭素質熱源組成物からなる熱源を用いた非燃焼型喫煙物品の一例を、図２を参照して説明する。【００３０】
図２に示す喫煙物品１００は、エアロゾル発生部１１、エアロゾル発生部１１の先端に設けられた炭素質熱源１２、エアロゾル発生部１１の後端に設けられた香喫味発生部３６、および香喫味発生部３６の後端に設けられたフィルタ部１４を備える。【００３１】
エアロゾル発生部１１は、不燃性材料で形成された円筒体１１１を有し、円筒体１１１内にはエアロゾル発生物質を担持する担体からなる例えば粒子状のエアロゾル発生材１１２が収容されている。【００３２】
炭素質熱源１２は、外形が円形であり、上記した通り種々の格子の形態にあり得る。【００３３】
次に、香喫味発生部３６は、不燃性材料で形成された円筒体３６１を有し、円筒体３６１内には香喫味発生材３６２が収容されている。【００３４】
フィルタ部１４は、通常のシガレットに用いられているフィルタ部材１４１（例えば、セルロースアセテート繊維トウ）により構成され、その外周は、巻取紙１４２により巻かれている。【００３５】
エアロゾル発生部１１と香喫味発生部３６とフィルタ部１４は、エアロゾル発生部１１の後端部外周と、香喫味発生部３６およびフィルタ部１４の外周全体を覆うたとえばシガレット巻紙のような紙シート２０により接続されている。【００３６】
なお、喫煙物品１００には、主流煙成分（例えば、二酸化炭素）を希釈するために、喫煙時に空気を取り入れるための開口を有することができる。図２に示す喫煙物品１００では、フィルタ部１４において紙シート２０と巻取紙１４２を貫通して開口ＯＰが形成されている。【００３７】
このような非燃焼型喫煙物品１００は、通常のシガレットの外観を有し得る。【００３８】
以下、実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。【００３９】
実施例１
炭素質熱源の空隙率、炭素質熱源の流路周長、熱源断面積、および熱源断面積当たりの流路周長と着火性との関係を検討した。【００４０】
従来の非燃焼型喫煙物品（日本たばこ産業株式会社製；商品名エアーズ）に使用されている熱源組成物と同一の組成、すなわち５９．６重量％のカーボン粒子、１２重量％の炭酸カルシウム、８．４重量％のグラファイトおよび１０重量％のタバコ細粉を原料として熱源組成物を調製した。この熱源組成物を、種々の金型を用いて隔壁の肉厚および格子の間隔が異なるように成形し、表１に示す端面の形態を有するサンプル１〜６の炭素質熱源を作製した。
【表１】
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【００４１】
次いで、上記エアーズ製品から熱源およびこれを取り巻く断熱材を抜き取り、上記の通り作製したサンプル１〜６の炭素質熱源を挿入した。すなわち、熱源以外の喫煙物品の構成はエアーズ製品と同一である。【００４２】
従来例１
従来例１として、上記した日本たばこ産業株式会社製の商品名エアーズである非燃焼型基喫煙物品を用いた。【００４３】
着火性試験は次の通り行なった。電気式ライターで３秒間予備加熱後、３５ｍｌ／２秒で吸煙させた。次に、５８秒後に再度吸煙させ（即ち、６０秒の喫煙サイクル）、その際に熱源全体が赤熱するかを目視で確認し、赤熱したものを「着火可」、赤熱しなかったものを「着火不可」として判定した。サンプル１〜６、従来例１についてそれぞれ１０本の喫煙物品を用いて試験を行い、そのうち「着火可」と確認されたものの本数をＡとして、「着火率＝Ａ÷１０×１００（％）」より着火率を算出した。【００４４】
着火率の解析に当たり、炭素質熱源の断面積当たりの流路周長に対する着火率を検討した。その結果を図３に示す。丸印はサンプル１〜６の炭素質熱源の着火率を示し、三角印は従来例１の炭素質熱源の着火率を示している。本条件ではサンプル１〜２では、従来例１とあまり着火率について差が見られなかったが、サンプル３では着火率が約６０％と大きく向上した。つまり、着火性を向上するためには、表１に示す炭素質熱源の各パラメータの設計が重要であることがわかった。また、横断面が格子をなす隔壁により区画された空気流路を有する炭素質熱源を用いることにより、従来の開孔パターンを有する炭素質熱源に比べ、空隙率および流路周長を大幅に増加することが可能となり、結果として着火性が向上することが確認できた。【００４５】
実施例２
上記表１に示す各パラメータのうち、格子数（流路周長）の影響のみを確認するため、空隙率と熱源断面積を一定にし、流路周長を変化させて試験を行なった。【００４６】
サンプル１〜６と同様の熱源組成物を調製し、各種金型を用いて表２に示すサンプル７〜１１の炭素質熱源を作製した。即ち、熱源断面積および空隙率が一定になるように、格子の肉厚と間隔の組み合わせを変更し、流路周長を変化させた。
【表２】
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【００４７】
次に、エアーズ製品から熱源およびその周囲の断熱材を抜き取り、作製したサンプル７〜１１の熱源を挿入した。即ち、熱源以外の非燃焼型喫煙物品の構成はエアーズ製品と同一である。【００４８】
本例では、着火性試験として、電気式ライターで２秒間予備加熱後、３５ｍｌ／２秒で吸煙させた。実施例２の炭素質熱源は着火しやすく、実施例１の条件下では差が出にくいため、予備加熱時間を３秒間から２秒間に短縮して着火率に差が出るようにした。【００４９】
図４に炭素質熱源の断面積当たりの流路周長に対する着火率の関係を示す。ここで、予備加熱時間として２秒間および３秒間を用いた場合をそれぞれ示す。図４から３秒間予備加熱した場合の着火率は６０％以上と十分に高いことがわかる。また、予備加熱時間を２秒間に短縮したものについては、サンプル１〜６と同様に、「熱源断面積当たりの流路周長」の増加により着火率が向上する関係が確認された。これと共に、熱源断面積および空隙率がほぼ一定となる条件下において、隔壁の厚さを極力薄くし、格子の間隔を狭くして格子数を増やすことにより、流路周長を増加させることが、着火性の向上に対して有効であることが認められた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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