(57)【要約】エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素（１）が開示される。管状加熱要素（２）は、管状支持部（２ａ）上の変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料層（１ｂ、２ｂ）をさらに含む。管状加熱要素（１、２）は、壁厚（Ｔ）が１ミリメートル以下である。さらに、管状加熱要素（２）は、保護層（２ｃ）を含み得る。加熱層は、コバルト又はニッケルに基づく強磁性材料を含む。【選択図】  図１
2021508438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル化可能材料を加熱して、前記エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素であって、変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料を含み、壁厚が１ミリメートル以下である、管状加熱要素。
【請求項２】
前記壁厚が、０．３ミリメートル以下である、請求項１に記載の管状加熱要素。
【請求項３】
前記壁厚が、少なくとも０．０５ミリメートルである、請求項１又は２に記載の管状加熱要素。
【請求項４】
外径又は外側寸法が、０．３ミリメートル〜５ミリメートルである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の管状加熱要素。
【請求項５】
内径又は内側寸法が、０．１ミリメートル〜２．１ミリメートルである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の管状加熱要素。
【請求項６】
耐熱支持部及び前記支持部上の被膜を備え、前記被膜が、前記加熱材料を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の管状加熱要素。
【請求項７】
前記被膜が、前記支持部の半径方向外方に位置付けられた、請求項６に記載の管状加熱要素。
【請求項８】
エアロゾル化可能材料を加熱して、前記エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素であって、耐熱支持部及び前記支持部上の被膜を備え、前記被膜が、変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料を含み、前記被膜が、前記支持部の半径方向外方に位置付けられた、管状加熱要素。
【請求項９】
前記被膜の前記加熱材料が、強磁性材料である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の管状加熱要素。
【請求項１０】
前記強磁性材料が、ニッケル又はコバルトを含む、請求項９に記載の管状加熱要素。
【請求項１１】
耐熱保護被膜を備え、前記加熱材料を含む前記被膜が、前記支持部と前記耐熱保護被膜との間に位置付けられた、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の管状加熱要素。
【請求項１２】
エアロゾル化可能材料を加熱して、前記エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置であって、
エアロゾル化可能材料を含む１つ又は複数の物品を受容する加熱ゾーンと、
変動磁場の侵入による加熱によって前記加熱ゾーンを加熱可能な加熱材料を含む加熱要素であり、前記加熱ゾーンに囲まれた、加熱要素と、
使用中に前記加熱要素の各長手方向部に侵入する変動磁場を生成する磁場生成器であり、前記加熱ゾーンの長手方向軸に沿って順次、各平面において配置された導電性材料の複数の平坦螺旋コイルを備えた、磁場生成器と、
を備えた、装置。
【請求項１３】
前記加熱要素が、前記加熱ゾーンの長手方向軸と平行又は同軸に延びた、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱要素が、管状である、請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記加熱要素が、耐熱支持部及び前記支持部上の被膜を備え、前記被膜が、前記加熱材料を含む、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記被膜の前記加熱材料が、強磁性材料である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記強磁性材料が、ニッケル又はコバルトを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記加熱要素が、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の管状加熱要素を含む、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記加熱ゾーンに対して前記加熱要素を適所に保持するとともに、使用中に空気が前記加熱ゾーンに進入し得る少なくとも１つの空気入口を規定する本体を備えた、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記加熱要素が、取り外し可能である、請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記加熱要素及び前記本体の組合せが取り外し可能である、請求項１９に従属する場合の請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記平面が、互いに実質的に平行である、請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記加熱ゾーンが、前記複数の平坦螺旋コイルそれぞれの孔を通って延びた、請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記平坦螺旋コイルの前記孔にエアロゾル化可能材料を含む物品を支持する細長支持部を備えた、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記細長支持部が、管状であり、前記加熱ゾーンを囲む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記細長支持部が、非透磁性及び／又は非導電性である、請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項２７】
タバコ加熱製品である、請求項１２〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記加熱材料が、導電性材料、磁性材料、及び磁気導電性材料から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の管状加熱要素又は請求項１２〜２７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記加熱材料が、金属又は合金を含む、請求項１〜１１及び２８のいずれか一項に記載の管状加熱要素又は請求項１２〜２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記加熱材料が、アルミニウム、金、鉄、ニッケル、コバルト、導電性カーボン、グラファイト、鋼、普通炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、銅、及び青銅から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含む、請求項１〜１１、２８、及び２９のいずれか一項に記載の管状加熱要素又は請求項１２〜２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
エアロゾル化可能材料を加熱して、前記エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させるシステムであって、
請求項１２〜３０のいずれか一項に記載の装置と、
エアロゾル化可能材料を含み、前記装置の前記加熱ゾーンに存在する物品と、
を備えた、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素と、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置と、このような装置及びエアロゾル化可能材料を含む物品を備えたシステムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻タバコ、葉巻タバコ等の喫煙品は、使用中にタバコを燃焼させて、タバコ煙を生成する。燃焼なしに化合物を放出する製品の創出によって、これらの物品の代替物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は、いわゆる「非燃焼加熱式」製品又はタバコ加熱デバイス若しくは製品であり、材料を燃焼させずに加熱することによって化合物を放出する。この材料は、例えばタバコ又は他の非タバコ製品が考えられ、ニコチンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１の態様は、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素であって、変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料を含み、壁厚が１ミリメートル以下である、管状加熱要素を提供する。
【０００４】
例示的な一実施形態において、壁厚は、０．５ミリメートル以下である。例示的な一実施形態において、壁厚は、０．３ミリメートル以下である。例示的な一実施形態において、壁厚は、少なくとも０．０５ミリメートルである。
【０００５】
例示的な一実施形態において、管状加熱要素の外径又は外側寸法は、５ミリメートル以下である。例示的な一実施形態において、外径又は外側寸法は、２．４ミリメートル以下である。例示的な一実施形態において、外径又は外側寸法は、少なくとも０．３ミリメートルである。
【０００６】
例示的な一実施形態において、管状加熱要素の内径又は内側寸法は、少なくとも０．１ミリメートルである。例示的な一実施形態において、内径又は内側寸法は、少なくとも０．１９ミリメートルである。例示的な一実施形態において、内径又は内側寸法は、２．１ミリメートル以下である。
【０００７】
例示的な一実施形態において、管状加熱要素は、耐熱支持部及び支持部上の被膜を備え、被膜は、加熱材料を含む。例示的な一実施形態において、被膜は、支持部の半径方向外方に位置付けられる。
【０００８】
本発明の第２の態様は、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素であって、耐熱支持部及び支持部上の被膜を備え、被膜が、変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料を含み、被膜が、支持部の半径方向外方に位置付けられた、管状加熱要素を提供する。
【０００９】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、被膜は、厚さが５０ミクロン以下である。例示的な一実施形態において、被膜は、厚さが２０ミクロン以下である。
【００１０】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、被膜は、環状である。
【００１１】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、被膜の加熱材料は、強磁性材料である。例示的な一実施形態において、強磁性材料は、ニッケル又はコバルトを含む。
【００１２】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、管状加熱要素は、耐熱支持部の半径方向内方に加熱材料を含む被膜がない。
【００１３】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、支持部は、金属、合金、セラミック材料、及びプラスチック材料から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含む。
【００１４】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、管状加熱要素は、耐熱保護被膜を備え、加熱材料を含む被膜は、支持部と耐熱保護被膜との間に位置付けられる。
【００１５】
例示的な一実施形態において、加熱材料を含む被膜は、封入されている。例示的な一実施形態において、耐熱保護被膜及び支持部は、加熱材料を含む被膜を一体的に封入している。例示的な一実施形態において、耐熱保護被膜は、支持部及び加熱材料を含む被膜を封入している。
【００１６】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、耐熱保護被膜は、セラミック材料、金属窒化物、窒化チタン、及びダイヤモンドから成る群から選択される１つ又は複数の材料を含む。
【００１７】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、耐熱保護被膜は、厚さが５０ミクロン以下である。例示的な一実施形態において、耐熱保護被膜は、厚さが２０ミクロン以下である。
【００１８】
第１又は第２の態様の管状加熱要素の例示的な一実施形態において、管状加熱要素は、ニードルを備える。
【００１９】
本発明の第３の態様は、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置であって、エアロゾル化可能材料を含む１つ又は複数の物品を受容する加熱ゾーンと、変動磁場の侵入による加熱によって加熱ゾーンを加熱可能な加熱材料を含む加熱要素であり、加熱ゾーンに囲まれた、加熱要素と、使用中に加熱要素の各長手方向部に侵入する変動磁場を生成する磁場生成器であり、加熱ゾーンの長手方向軸に沿って順次、各平面において配置された導電性材料の複数の平坦螺旋コイルを備えた、磁場生成器と、を備えた、装置を提供する。
【００２０】
例示的な一実施形態において、加熱要素は、加熱ゾーンの長手方向軸と平行又は同軸に延びている。
【００２１】
例示的な一実施形態において、加熱要素は、管状である。
【００２２】
例示的な一実施形態において、加熱要素は、ニードルを備える。
【００２３】
例示的な一実施形態において、加熱要素は、耐熱支持部及び支持部上の被膜を備え、被膜は、加熱材料を含む。例示的な一実施形態において、被膜の加熱材料は、強磁性材料である。例示的な一実施形態において、強磁性材料は、ニッケル又はコバルトを含む。例示的な一実施形態において、被膜は、支持部の半径方向外方に位置付けられる。
【００２４】
例示的な一実施形態において、この装置の加熱要素は、本発明の第１の態様の管状加熱要素又は本発明の第２の態様の管状加熱要素を備える。
【００２５】
例示的な一実施形態において、この装置は、加熱ゾーンに対して加熱要素を適所に保持するとともに、使用中に空気が加熱ゾーンに進入し得る少なくとも１つの空気入口を規定する本体を備える。
【００２６】
例示的な一実施形態において、加熱要素は、この装置から取り外し可能である。例示的な一実施形態においては、加熱要素及び本体の組合せがこの装置から取り外し可能である。
【００２７】
例示的な一実施形態において、平面は、互いに実質的に平行である。
【００２８】
例示的な一実施形態において、加熱ゾーンは、複数の平坦螺旋コイルそれぞれの孔を通って延びている。
【００２９】
例示的な一実施形態において、この装置は、平坦螺旋コイルの孔にエアロゾル化可能材料を含む物品を支持する細長支持部を備える。例示的な一実施形態において、細長支持部は、管状であり、加熱ゾーンを囲む。例示的な一実施形態において、細長支持部は、非透磁性及び／又は非導電性である。
【００３０】
例示的な一実施形態において、この装置は、平坦螺旋コイルのうちの少なくとも１つの動作を他の少なくとも１つの平坦螺旋コイルとは独立に制御する制御装置を備える。
【００３１】
例示的な一実施形態において、この装置は、タバコ加熱製品である。
【００３２】
第１若しくは第２の態様の管状加熱要素又は第３の態様の装置の例示的な一実施形態において、加熱材料は、導電性材料、磁性材料、及び磁気導電性材料から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含む。例示的な一実施形態において、加熱材料は、金属又は合金を含む。例示的な一実施形態において、加熱材料は、アルミニウム、金、鉄、ニッケル、コバルト、導電性カーボン、グラファイト、鋼、普通炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、銅、及び青銅から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含む。
【００３３】
本発明の第４の態様は、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させるシステムであって、本発明の第３の態様の装置と、エアロゾル化可能材料を含み、装置の加熱ゾーンに存在する物品と、を備えた、システムを提供する。
【００３４】
例示的な一実施形態において、エアロゾル化可能材料は、タバコ並びに／又は１つ若しくは複数の保湿剤を含む。
【００３５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明するが、これらは一例に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる管状加熱要素の一例の模式側断面図である。
【図２】エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる別の管状加熱要素の一例の模式側断面図である。
【図３】エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられる別の管状加熱要素の一例の模式側断面図である。
【図４】エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置と、エアロゾル化可能材料を含み、装置の加熱ゾーンに存在する物品とを備えたシステムの一例の模式側断面図である。
【図５】図４に示す装置の誘導コイル構成体の模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本明細書において、用語「エアロゾル化可能材料（ａｅｒｏｓｏｌｉｓａｂｌｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」は、通常は蒸気又はエアロゾルの形態で、加熱時に揮発成分を与える材料を含む。「エアロゾル化可能材料」は、非タバコ含有材料であってもよいし、タバコ含有材料であってもよい。「エアロゾル化可能材料」としては、例えば、タバコそれ自体、タバコ派生物、拡張タバコ、再生タバコ、タバコ抽出物、均質化タバコ、及びタバコ代替品のうちの１つ又は複数が挙げられる。エアロゾル化可能材料としては、挽きタバコ、刻みラグタバコ、押出タバコ、再生タバコ、再生エアロゾル化可能材料、液体、ゲル、ゲル化シート、粉末、又は塊等の形態が可能である。また、「エアロゾル化可能材料」としては、他の非タバコ製品も挙げられ、製品によっては、ニコチンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。「エアロゾル化可能材料」には、グリセロール又はプロピレングリコール等の１つ又は複数の保湿剤を含んでいてもよい。
【００３８】
本明細書において、用語「加熱材料（ｈｅａｔｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ又はｈｅａｔｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」は、変動磁場の侵入により加熱可能な材料を表す。
【００３９】
誘導加熱は、物体への変動磁場の侵入によって導電性物体が加熱されるプロセスである。このプロセスは、ファラデーの誘導の法則及びオームの法則によって記述される。誘導加熱器は、電磁石と、交流電流等の変動電流を電磁石に通過させるデバイスとを備えていてもよい。電磁石及び加熱対象の物体が好適に、電磁石により生成される結果としての変動磁場が物体に侵入するように相対位置決めされると、物体の内側には、１つ又は複数の渦電流が生成される。物体は、電流の流れに対する抵抗を有する。したがって、物体中にこのような渦電流が生成されると、その物体の電気抵抗に対する流れによって、物体が加熱される。このプロセスは、ジュール加熱、オーム加熱、又は抵抗加熱と称する。誘導加熱可能な物体は、サセプタとして知られている。
【００４０】
サセプタが閉回路の形態である場合は、使用中のサセプタと電磁石との磁気結合が増強されて、ジュール加熱が増大又は向上することが分かっている。
【００４１】
磁気ヒステリシス加熱は、物体への変動磁場の侵入によって、磁性材料で構成された物体が加熱されるプロセスである。磁性材料は、多くの原子スケールの磁石すなわち磁気双極子を含むものと考えられ得る。磁場がこのような材料に侵入すると、磁気双極子が磁場と一致する。したがって、例えば電磁石が生成するような交番磁場等の変動磁場が磁性材料に侵入すると、変動磁場の印加に伴って、磁気双極子の配向が変化する。このような磁気双極子の再配向によって、磁性材料中に熱が発生する。
【００４２】
物体が導電性且つ磁性の両方である場合は、物体への変動磁場の侵入によって、ジュール加熱及び磁気ヒステリシス加熱の両方が物体中に生じ得る。さらに、磁性材料の使用により磁場が強くなり得るため、ジュール加熱及び磁気ヒステリシス加熱が増大され得る。
【００４３】
上記プロセスのそれぞれにおいては、外部熱源からの伝熱ではなく、物体自体の内側で熱が発生するため、特に、好適な物体材料及び形状並びに好適な変動磁場の大きさ及び物体に対する配向の選択によって、物体中の急速な昇温及びより均等な熱分布が実現され得る。さらに、誘導加熱及び磁気ヒステリシス加熱では、変動磁場源と物体との物理的な接続が不要であるため、加熱プロファイルの設計自由度及び制御が増すとともに、コストが低下する可能性がある。
【００４４】
図１を参照して、この図は、本発明の一実施形態に係る、管状加熱要素の一例の模式側断面図である。管状加熱要素１は、図４に示すとともに以下に説明する装置１００等、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられるものである。
【００４５】
管状加熱要素１は、変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料１ｂを含む。本実施形態等のいくつかの実施形態において、管状加熱要素１は、加熱材料１ｂから成る。加熱材料１ｂは、ステンレス鋼等、本明細書に記載の材料のいずれであってもよい。
【００４６】
本実施形態において、加熱要素１ｂは、実質的に円形の断面を有する実質的な円筒状であるが、他の実施形態においては、加熱要素１ｂは、長円又は楕円断面を有していてもよい。いくつかの実施形態において、加熱要素１ｂは、例えば多角形状、四角形状、長方形状、正方形状、三角形状、星形状、又は不規則な断面を有していてもよい。
【００４７】
本実施形態において、加熱要素１ｂは、細長であり、長手方向軸Ａ−Ａを有する。他の実施形態において、加熱要素１ｂは、細長でなくてもよい。このような他のいくつかの実施形態においても、加熱要素１ｂは依然として、当該加熱要素１ｂの断面に垂直な軸方向Ａ−Ａを有する。
【００４８】
加熱要素１ｂは、中空の内側領域１ｉと、当該加熱要素１ｂの内径ＩＤと外径ＯＤとの間（又は、軸方向Ａ−Ａに垂直な寸法間）で測定される壁厚Ｔとを有する。本実施形態の管状加熱要素１は、壁厚Ｔがおよそ０．１３ミリメートルである。他の実施形態において、壁厚Ｔは、これ以外であってもよい。いくつかの実施形態において、壁厚Ｔは、１ミリメートル以下、好ましくは０．５ミリメートル以下、より好ましくは０．３ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、壁厚Ｔは、少なくとも０．０５ミリメートルである。壁厚Ｔは、０．０５ミリメートル〜０．３ミリメートルであるのが最も好ましい。
【００４９】
本実施形態の管状加熱要素１は、外径又は外側寸法ＯＤがおよそ１．６５ミリメートルである。他の実施形態において、外径又は外側寸法ＯＤは、これ以外であってもよい。いくつかの実施形態において、外径又は外側寸法ＯＤは、５ミリメートル以下、好ましくは２．４ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、外径又は外側寸法ＯＤは、少なくとも０．３ミリメートルである。外径又は外側寸法ＯＤは、０．３ミリメートル〜５ミリメートルであるのが最も好ましい。
【００５０】
本実施形態の管状加熱要素１は、内径又は内側寸法ＩＤがおよそ１．３９ミリメートルである。他の実施形態において、内径又は内側寸法ＩＤは、これ以外であってもよい。いくつかの実施形態において、内径又は内側寸法ＩＤは、少なくとも０．１ミリメートル、好ましくは少なくとも０．１９ミリメートルである。いくつかの実施形態において、内径又は内側寸法ＩＤは、２．１ミリメートル以下である。内径又は内側寸法ＩＤは、０．１ミリメートル〜２．１ミリメートルであるのが最も好ましい。
【００５１】
図２は、本発明の一実施形態に係る、別の管状加熱要素の一例の模式側断面図である。この場合も、管状加熱要素２は、図４に示すとともに以下に説明する装置１００等、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられるものである。
【００５２】
図２の加熱要素２は、耐熱支持部２ａと、支持部２ａ上に位置付けられた加熱材料を含む被膜２ｂと、加熱材料を含む被膜２ｂが支持部２ａとの間に位置付けられるように配置された耐熱保護被膜２ｃとを備える。この場合も、加熱材料は、変動磁場の侵入により加熱可能である。
【００５３】
本実施形態において、加熱要素２は、実質的に円形の断面を有する実質的な円筒状であるが、他の実施形態においては、長円又は楕円断面を有していてもよい。いくつかの実施形態において、加熱要素２は、例えば多角形状、四角形状、長方形状、正方形状、三角形状、星形状、又は不規則な断面を有していてもよい。
【００５４】
本実施形態において、加熱要素２は、細長であり、長手方向軸Ａ−Ａを有する。他の実施形態において、加熱要素２は、細長でなくてもよい。このような他のいくつかの実施形態においても、加熱要素２は依然として、当該加熱要素２の断面に垂直な軸方向Ａ−Ａを有する。
【００５５】
加熱要素２は、中空の内側領域２ｉと、当該加熱要素２の内径ＩＤと外径ＯＤとの間（又は、軸方向Ａ−Ａに垂直な寸法間）で測定される壁厚Ｔとを有する。いくつかの実施形態において、壁厚Ｔは、０．５ミリメートル以下又は０．３ミリメートル以下等、１ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、外径又は外側寸法ＯＤは、０．３ミリメートル〜５ミリメートルである。いくつかの実施形態において、内径又は内側寸法ＩＤは、０．１ミリメートル〜２．１ミリメートルである。
【００５６】
本実施形態の耐熱支持部２ａは、管状である。本実施形態の耐熱支持部２ａは、鋼、より具体的にはステンレス鋼を含む。ただし、他の実施形態において、耐熱支持部２ａは、例えば金属、合金、セラミック材料、及びプラスチック材料から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、耐熱支持部２ａは、鋼、軟鋼、アルミニウム、銅、又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）若しくはカプトン等の高温ポリマーを含んでいてもよい。
【００５７】
加熱材料を含む被膜２ｂは、支持部２ａ上の層又は被膜２ｂである。本実施形態において、被膜２ｂは、コバルトを含む。ただし、他の実施形態において、被膜２ｂは、ニッケル等、コバルト以外の加熱材料を含むことも可能である。ただし、被膜２ｂの加熱材料は、強磁性材料であるのが好ましい。
【００５８】
本実施形態において、被膜２ｂは、支持部２ａの半径方向外方に位置付けられる。すなわち、被膜２ｂは、耐熱支持部２ａの外側にある。さらに、本実施形態において、耐熱支持部２ａの半径方向内方対向面には、加熱材料を含む被膜がない。他の実施形態においては、耐熱支持部２ａの半径方向外方の追加又は代替として、耐熱支持部２ａの半径方向内方に、加熱材料（強磁性材料（例えば、コバルト又はニッケル）等）を含む被膜が設けられていてもよい。ただし、このような被膜が半径方向外方の追加として半径方向内方に設けられている場合は、加熱要素２の熱質量が増大する可能性があり、使用中の所与の変動磁場によって加熱要素２を加熱可能な速度が低下し得る。
【００５９】
本実施形態において、被膜２ｂは、環状であり、支持部２ａを囲む。他の実施形態において、被膜２ｂは、非環状又は一部のみ環状で、これにより支持部２ａ全体を囲んでいなくてもよい。
【００６０】
本実施形態において、被膜２ｂは、厚さがおよそ１０ミクロンである。ただし、他の実施形態において、被膜２ｂは、厚さ５０ミクロン以下又は２０ミクロン以下等、異なる厚さを有していてもよい。例えば、被膜の強磁性材料がニッケルの場合、被膜２ｂは、厚さがおよそ１５ミクロンであってもよい。被膜２ｂは、膜又はめっきであってもよい。
【００６１】
耐熱保護被膜２ｃは、加熱材料を含む被膜２ｂ上に設けられている。より具体的に、被膜２ｂは、支持部２ａと耐熱保護被膜２ｃとの間に位置付けられる。本実施形態の耐熱保護被膜２ｃは、窒化チタンを含む。ただし、他の実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、例えばセラミック材料、金属窒化物、窒化チタン、及びダイヤモンドから成る群から選択される１つ又は複数の材料を含んでいてもよい。本実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、厚さがおよそ１０ミクロンである。ただし、他の実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、厚さ５０ミクロン以下又は２０ミクロン以下等、異なる厚さを有していてもよい。
【００６２】
本実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、耐熱支持部２ａ及び加熱材料を含む被膜２ｂの半径方向外方に位置付けられる。すなわち、耐熱保護被膜２ｃは、被膜２ｂの外側にある。さらに、本実施形態において、耐熱支持部２ａの半径方向内方対向面には、耐熱保護被膜２ｃがない。ただし、他の実施形態においては、耐熱支持部２ａの半径方向外方の追加又は代替として、耐熱支持部２ａの半径方向内方に、耐熱保護被膜２ｃが設けられていてもよい。ただし、この場合も、耐熱保護被膜２ｃが半径方向外方の追加として半径方向内方に設けられている場合は、加熱要素２の熱質量が増大する可能性がある。
【００６３】
本実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、環状であり、支持部２ａ及び加熱材料を含む被膜２ｂを囲む。他の実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、非環状又は一部のみ環状で、これにより支持部２ａ及び加熱材料を含む被膜２ｂ全体を囲んでいなくてもよい。
【００６４】
加熱材料被膜を含む被膜２ｂは、温度が高くなると、酸化の影響をさらに受けやすくなり得る。このため、未酸化面に対する相対放射率（εｒ）が高くなり、放射によりエネルギーが失われる速度が増すことによって、放射による熱損失が増大し得る。放射エネルギーが最終的に環境中へ失われる場合は、このような放射によって、システムのエネルギー効率が低下し得る。また、酸化によって、化学的腐食に対する被膜２ｂの耐性が低下し得るため、加熱要素２の耐用年数が短くなる可能性もある。したがって、図２の実施形態等のいくつかの実施形態において、加熱材料を含む被膜２ｂは、耐熱保護被膜２ｃ（上述したうちの１つ等）で被覆されている。窒化チタンは、例えば物理的気相成長法を用いて適用可能である。他の例示的な耐熱保護被膜は、セラミック材料、金属窒化物、及びダイヤモンドである。いくつかの実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、加熱材料を含む被膜２ｃを化学的に処理して、加熱材料を含む被膜２ｂ上の保護膜の成長を促進する方法又は陽極酸化等のプロセスを用いて保護酸化層を形成する方法等、異なる方法で設けることができる。下層の被膜２ｂを酸化から保護することのほか、耐熱保護被膜２ｃは、加熱材料を含む被膜２ｂを機械的摩耗から物理的に保護することにも役立ち得る。
【００６５】
図示の実施形態の変形例であるいくつかの実施形態において、加熱材料を含む被膜２ｂは、封入されている。いくつかの実施形態において、耐熱保護被膜２ｃ及び支持部２ａは、加熱材料を含む被膜２ｂを一体的に封入している。他のいくつかの実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、支持部２ａ及び加熱材料を含む被膜２ｂを封入している。
【００６６】
いくつかの実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、加熱材料を含む被膜２ｂではなく当該耐熱保護被膜２ｃ中に電流を誘導することのないように（又は、著しく誘導することのないように）低導電性又は非導電性であってもよい。
【００６７】
いくつかの実施形態において、耐熱保護被膜２ｃは、省略される。例えば、図３は、本発明の一実施形態に係る、別の管状加熱要素の一例の模式側断面図である。この場合も、図３の管状加熱要素３は、図４に示すとともに以下に説明する装置１００等、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置に用いられるものである。
【００６８】
図３の管状加熱要素３は、耐熱保護被膜２ｃが省略された点を除いて、図２のものと同一である（したがって、同じ特徴は同じ参照番号を有する）。図２の管状加熱要素２に対する本明細書に記載の変形例のいずれかが、図３の管状加熱要素３になされて、別の実施形態を構成していてもよい。いくつかの実施形態において、管状加熱要素３の壁厚Ｔは、０．５ミリメートル以下又は０．３ミリメートル以下等、１ミリメートル以下である。いくつかの実施形態において、管状加熱要素３の外径又は外側寸法ＯＤは、０．３ミリメートル〜５ミリメートルである。いくつかの実施形態において、管状加熱要素３の内径又は内側寸法ＩＤは、０．１ミリメートル〜２．１ミリメートルである。
【００６９】
いくつかの実施形態において、管状加熱要素１、２、３は、ニードルである。
本発明のいくつかの例示的な実施形態の管状加熱要素の寸法を以下の表に示す。
【００７０】
【表１】
2021508438.tif 000003
【００７１】
いくつかの実施形態において、ＯＤは、上表に示す関連数値から±０．１３ｍｍだけ変動し得る。いくつかの実施形態において、壁厚Ｔは、上表に示す関連数値から±１５％だけ変動し得る。いくつかの実施形態において、上表の複数行のうちの１つに示す寸法を有する管状加熱要素は、ステンレス鋼を含んでいてもよいし、ステンレス鋼から成っていてもよい。
【００７２】
誘導加熱中、変動磁場からのエネルギーが管状加熱要素１、２、３の加熱材料に移動して、加熱材料の温度が上昇する。加熱材料を可能な限り効率的に加熱するため、加熱材料へのエネルギーの移動は、可能な限り損失を多くして、移動エネルギーが急速に熱に変換されるようにする。管状加熱要素１、２、３の熱質量を小さくすると、所与のエネルギー入力に対する温度変化が増大する。管状加熱要素１、２、３の壁厚を１ミリメートル以下とすることにより、管状加熱要素１、２、３の熱質量を小さく保つことができる。
【００７３】
導電性（且つ、磁化可能）媒体の場合は、電磁場が侵入可能な特性深さ（「表皮深さ」）が存在する。本発明者らは、使用中の磁場生成器に対向する表面等、管状加熱要素２、３の表面が加熱材料（ニッケル、コバルト、又は別の強磁性材料等）を含む薄い（数ミクロン等）被膜２ｂで被覆されている場合、より厚い軟鋼板と同じ吸収を達成するには、被膜２ｂを極薄にしさえすればよいことを見出している。被膜２ｂは、例えば化学めっき法、電気化学めっき法によって、又は真空蒸着によって適用することも可能である。ニッケルが用いられる場合、被膜２ｂ又は層の厚さは、わずか１５ミクロンであってもよい。さらに、コバルトが用いられる場合、被膜２ｂ又は層の厚さは、約１０ミクロンまで減らすことができる。１つ又は複数の表皮深さの厚さは、利用可能なエネルギーの大部分を加熱要素２、３へと案内するのに役立つものとする。いくつかの実施形態においては、２つ前後の表皮深さの厚さが任意選択であってもよい。
【００７４】
いくつかの実施形態において、加熱材料被膜２ｂは、コバルトを含む。コバルトは、本発明の実施形態の加熱要素の通常の動作温度を十分に上回るキュリー点温度（１，１２０〜１，１２７℃前後）を有する。キュリー点温度すなわちキュリー温度は、特定の磁性材料の磁気特性が急激に変化する温度である。キュリー点温度は、それを下回る場合に外部からの磁場の印加なく自然な磁化が存在し、それを上回る場合に材料が常磁性となる温度であることが了解される。例えば、キュリー点温度は、強磁性材料の強磁性相と常磁性相との間の磁気変態温度である。このような磁性材料がそのキュリー点温度に達すると、その透磁率が低下又はゼロになって、変動磁場の侵入による材料の加熱能力も低下又はゼロになる。すなわち、磁気ヒステリシス加熱によって材料をそのキュリー点温度より高くまで加熱するのは、不可能と考えられる。コバルトは、本発明の実施形態の加熱要素の通常の動作温度を十分に上回るキュリー点温度を有するため、通常の動作においては、例えばニッケルが代わりに用いられる場合よりも、キュリー点温度の影響がはるかに抑えられることになる（或いは、いくつかの実施形態においては、識別不可能となる）。
【００７５】
加熱材料を含む被膜２ｂ又は層が設けられた支持部２ａは、印加変動磁場と相互作用して当該支持部２ａ中に熱を発生させる必要がない。すなわち、支持部２ａは、それ自体が変動磁場の侵入により加熱可能である必要がない。支持部２ａは、内部に発生した熱に耐えつつ、加熱材料被膜２ｂを支持可能でありさえすればよい。したがって、支持部２ａは、本明細書に記載のもの等、任意好適な耐熱材料で構成可能である。
【００７６】
したがって、当然のことながら、本発明の例示的な実施形態の加熱要素によれば、相対的な低コスト、材料の入手の容易性、及び製造時の構成の容易性といった利益を保ちつつ、変動磁場から加熱要素へのエネルギーの効率的な移動が可能となる。
【００７７】
図４を参照して、この図は、本発明の一実施形態に係る、システムの一例の模式断面図である。システム１０００は、エアロゾル化可能材料１２を含む物品１０と、エアロゾル化可能材料１２を加熱して、エアロゾル化可能材料１２の少なくとも１つの成分を揮発させる装置１００とを備える。本実施形態において、エアロゾル化可能材料１２は、タバコを含み、装置１００は、タバコ加熱製品（当技術分野においては、タバコ加熱デバイス又は非燃焼加熱式デバイスとしても知られる）である。
【００７８】
本実施形態において、エアロゾル化可能材料１２は、中空管の形態であり、物品１０は、エアロゾル化可能材料１２の周りのカバー１４を含む。物品１０は全体として、中空内部１０ｉを有する中空管である。本実施形態において、中空内部１０ｉは、エアロゾル化可能材料１２により規定されるが、他の実施形態において、物品１０は、中空内部１０ｉを規定する内側ラッパー等の別の構成要素を備えていてもよい。いくつかの実施形態において、物品１０は、非中空ロッドであってもよい。
【００７９】
カバー１４は、エアロゾル化可能材料１２を囲み、物品１０の輸送及び使用中の損傷からエアロゾル化可能材料１２を保護するのに役立つ。また、カバー１４は、使用中に空気の流れをエアロゾル化可能材料１２へと案内して通過させるのに役立つとともに、エアロゾルの流れをエアロゾル化可能材料１２に通過させて放出させるのに役立ち得る。本実施形態において、カバー１４は、自由端が互いに重なるようにエアロゾル化可能材料１２に巻き付けられたラッパーを含む。これにより、ラッパーは、物品１０の円周方向外面の全体又は大部分を構成する。ラッパーは、紙、再生タバコ、アルミニウム等で形成されていてもよい。また、カバー１４は、ラッパーの重なった自由端を互いに接着する接着剤（図示せず）を含む。接着剤としては、例えばアラビアガム、天然若しくは合成樹脂、デンプン、並びにワニスのうちの１つ又は複数が挙げられる。接着剤は、ラッパーの重なった自由端の分離を防止するのに役立つ。他の実施形態においては、接着剤及び／又はカバー１４が省略されてもよい。さらに他の実施形態において、物品は、上述のいずれとも異なる形態であってもよい。例えば、いくつかの実施形態において、物品１０は、使用中に当該物品１０中で生成されたエアロゾルをフィルタリングするフィルタを含んでいてもよい。
【００８０】
全般的に、装置１００は、加熱ゾーン１１０と、変動磁場の侵入による加熱によって加熱ゾーン１１０を加熱可能な加熱材料を含む加熱要素２と、使用中に加熱要素２の各長手方向部２１、２２、２３、２４、２５、２６に侵入する変動磁場を生成する磁場生成器１３０とを備える。本実施形態において、加熱要素２は、図２を参照して本明細書に記載したものである。ただし、他の実施形態において、装置１００の加熱要素は、図１若しくは図３を参照して本明細書に記載したもの、又は、本明細書に記載の加熱要素１、２、３の変形例のいずれか等、異なる形態も可能である。ただし、加熱要素は、管状であるのが好ましい。
【００８１】
加熱ゾーン１１０は、加熱要素２を囲む。本実施形態において、加熱要素２は、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈと同軸に延びている。他のいくつかの実施形態において、加熱要素２は、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈと平行、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈと垂直、又は加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈと斜めに延びている。
【００８２】
加熱ゾーン１１０は、上述の物品１０等、エアロゾル化可能材料を含む１つ又は複数の物品を受容する。すなわち、物品１０は、加熱ゾーン１１０中に存在する。本実施形態において、加熱ゾーン１１０は、物品１０を受容する凹部を含む。より具体的に、中空の物品１０は、当該物品１０の挿入時に加熱要素２が当該物品１０の中空内部１０ｉに位置付けられるように、加熱ゾーン１１０及び加熱要素２に対して移動可能である。物品１０の中空内部１０ｉは、装置１００の加熱要素２を受容するように寸法規定されている。物品１０が非中空ロッドである実施形態においては、物品１０の挿入時に加熱要素２が物品１０（物品１０のエアロゾル化可能材料１２等）に押し込まれて、加熱要素２用の空間が物品１０に形成されるようになっていてもよい。
【００８３】
物品１０は、装置１００の壁のスロットを通す様態、口金等の装置１００の部分を最初に動かして加熱ゾーン１１０にアクセスする様態等、任意好適な様態でユーザにより加熱ゾーン１１０に挿入可能であってもよい。他の実施形態において、加熱ゾーン１１０は、棚、表面、又は突起等、凹部以外であってもよく、また、物品１０との協働又は物品１０の受容のため、物品１０との機械的係合を要するものであってもよい。本実施形態において、加熱ゾーン１１０は、物品１０全体を収容するようにサイズ規定及び成形されている。他の実施形態において、加熱ゾーン１１０は、使用中に物品１０の一部のみを受容するように寸法規定されていてもよい。
【００８４】
装置１００は、加熱ゾーン１１０を装置１００の外部と流体接続する複数の空気入口１０１と、使用中に加熱ゾーン１１０から装置１００の外部への揮発材料の通過を可能にする出口１０２とを有する。ユーザは、出口１０２を通じてエアロゾル化可能材料１２の（１つ又は複数の）揮発成分を取り込むことにより、（１つ又は複数の）揮発成分を吸引可能であってもよい。（１つ又は複数の）揮発成分が加熱ゾーン１１０から取り出されると、装置１００の空気入口１０１を介して、空気が加熱ゾーン１１０に取り込まれ得る。加熱ゾーン１１０の第１の端部１１１が出口１０２に最も近く、加熱ゾーン１１０の第２の端部１１２が空気入口１０１に最も近い。他の実施形態においては、空気入口１０１が１つだけ設けられていてもよい。
【００８５】
磁場生成器１３０は、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈに沿って順次、各平面において配置された導電性材料の複数の平坦螺旋コイル３１、３２を備える。より具体的に、装置１００の磁場生成器１３０は、保持器１３１と、保持器１３１に接続又は取り付けがなされた複数の誘導コイル構成体とを備える。保持器１３１は、誘導コイル構成体を相互に対して、当該保持器１３１に対して並びに加熱ゾーン１１０及び加熱要素２に対して、固定位置に保持していてもよい。誘導コイル構成体のうちの１つの模式斜視図を図５に示す。
【００８６】
誘導コイル構成体１３２は、ボード、パネル、又はプレート３３と、銅等の導電性材料の一対の平坦螺旋コイル３１、３２とを備える。使用時は、変動（例えば、交流）電流がコイル３１、３２それぞれを通過し、加熱要素２に侵入して加熱要素２を加熱するのに使用可能な変動（例えば、交番）磁場を生成する。
【００８７】
プレート３３は、第１の面３３１及び反対の第２の面３３２を有する。プレート３３の第１及び第２の面３３１、３３２は、互いに対向していない。本実施形態において、プレート３３は、実質的に平面状であり、第１及び第２の面３３１、３３２がプレート３３の主面である。プレート３３は、コイル３１、３２を互いに絶縁するため、プラスチック材料等の非導電性材料で構成されるものとする。本実施形態において、プレート３３は、難燃性のエポキシ樹脂バインダを含むガラス繊維織布で構成された複合材であるＦＲ−４で構成されているが、他の実施形態においては、他の材料が用いられるようになっていてもよい。導電性材料の第１の平坦螺旋コイル３１は、プレート３３の第１の面３３１に搭載されており、導電性材料の第２の平坦螺旋コイル３２は、プレート３３の第２の面３３２に搭載されている。したがって、プレート３３は、コイル３１、３２間に位置付けられる。
【００８８】
コイル３１、３２は、任意好適な方法でプレート３３に固定されていてもよい。本実施形態においては、誘導コイル構成体１３２がプリント回路板（ＰＣＢ）から形成されているため、第１及び第２の平坦螺旋コイル３１、３２は、ＰＣＢの製造時に導電性材料をボード又はプレート３３の第１及び第２の各面３３１、３３２に印刷した後、第１及び第２の平坦螺旋コイル３１、３２の形態の導電性材料のパターンがプレート３３上に残るように導電性材料の一部を（エッチング等により）選択的に除去することによって形成されている。したがって、第１及び第２の平坦螺旋コイル３１、３２は、プレート３３上の導電性材料の薄膜又は被膜である。
【００８９】
したがって、本実施形態の誘導コイル構成体１３２は、（第１の平坦螺旋コイル３１を含む）第１の層、（第２の平坦螺旋コイル３２を含む）第２の層、及び第１及び第２の層の中間の第３の層（プレート３３）を有する薄板を備える。これにより、プレート３３は、第１及び第２の層を離隔する。プレート３３が非導電性材料で構成されていることから、コイル３１、３２は、互いに絶縁されている（後述の導電性コネクタの場合以外）。すなわち、コイル３１、３２は、互いに接触していない。他の実施形態において、コイル３１、３２は、コイル３２、３２間の空隙等、異なる方法で互いに絶縁されていてもよい。いくつかの実施形態において、コイル３１、３２は、予備形成した後にプレート３３に取り付ける方法等、その他任意の好適な方法でプレート３３上に設けられていてもよい。いくつかの実施形態において、プレート３３は、ＰＣＢの層以外であってもよい。例えば、樹脂又は接着剤等の材料の層又はシートであってもよく、乾燥、硬化、又は固化されていてもよい。
【００９０】
上述のように薄く印刷された導電性材料で形成されたコイルの使用により、リッツ線の必要性が低下する。リッツ線は、編み込まれた極細線の多くのストランドで構成され、高励起周波数において表皮深さを損なう影響を克服する。ＰＣＢ上のトラックは薄い（通常、１オンスのＣｕで３８μｍ厚前後、２オンスのＣｕで７６μｍ厚前後）ため、その高周波における性能は、同等の断面積のリッツ線に匹敵し得る。その上、脆弱性、リッツ線の成形、又は他の構成要素への接続に関する問題が発生しない。
【００９１】
第１及び第２の平坦螺旋コイル３１、３２は、プレート３３上に露出しており、使用中にコイル３１、３２に発生した熱の放出を可能にするのに役立つ。ただし、他の実施形態においては代替として、プレート３３を構成する材料等の材料中に第１及び第２の平坦螺旋コイル３１、３２が埋め込まれ、輸送、保管、及び使用中の損傷からコイル３１、３２を保護するのに役立ち得る。
【００９２】
本実施形態において、誘導コイル構成体１３２は、第１の平坦螺旋コイル３１を第２の平坦螺旋コイル３２に対して電気的に接続する導電性コネクタ（図示せず）を有する。より具体的に、導電性コネクタは、第１の平坦螺旋コイル３１の半径方向内端３１ａから第２の平坦螺旋コイル３２の半径方向内端まで延びて、コイル３１、３２を直列に接続する。本実施形態において、導電性コネクタは、当業者であれば理解できるように、ＰＣＢのプレート３３を通る「ビア」として形成されている。他の実施形態において、導電性コネクタは、プレート３３の内部又は外部の導電性リード又はワイヤ等、異なる形態であってもよい。
【００９３】
本実施形態において、平坦螺旋コイル３１、３２は、実質的に平行な各平面において配置されている。すなわち、平坦螺旋コイル３１、３２はそれぞれ、当該コイル３１、３２が存在する平面に直交する（変動）半径を有する。さらに、平坦螺旋コイル３１、３２は、互いに軸方向に位置合わせされている。すなわち、コイル３１、３２の一方の経路が延びる起点となる仮想点は、コイル３１、３２の他方の経路が延びる起点となる仮想点と同じ軸上にあり、この軸は、コイル３１、３２が存在する各平面とそれぞれ直交する。さらに、本実施形態において、誘導コイル構成体１３２の一方側から見た場合、第１の平坦螺旋コイル３１は、当該第１の平坦螺旋コイル３１の半径方向内端３１ａからの時計回り経路に追従し、第２の平坦螺旋コイル３２は、当該第２の平坦螺旋コイル３２の半径方向内端からの反時計回り経路に追従する。本構成において、使用中にコイル３１、３２により生成される磁場は、互いに補強し合うため、コイル３１、３２のインダクタンスが効果的に倍増するとともに、コイル軸に沿った磁場が２倍になる。
【００９４】
図５に示すように、プレート３３の第１の面３３１からプレート３３の第２の面３３２まで、プレート３３を貫通するように開口部３３３が延びている。さらに、平坦螺旋コイル３１、３２はそれぞれ、プレート３３を通る開口部３３３と実質的に位置合わせされた孔に巻回されている。すなわち、平坦螺旋コイル３１、３２それぞれの中心に孔が存在する。開口部３３３及び孔はそれぞれ、貫通孔である。以下により詳しく説明する通り、加熱ゾーン１１０及び加熱要素２は、開口部３３３及び両孔を通って延び、使用中にコイル３１、３２により生成される変動磁場が加熱要素２に侵入する。
【００９５】
第１及び第２の平坦螺旋コイル３１、３２それぞれの厚さは、プレート３３の第１及び第２の面３３１、３３２から測定して、例えばおよそ７０マイクロメートル、およそ１００マイクロメートル、又はおよそ１４０マイクロメートル等、５０マイクロメートル超且つ２００マイクロメートル未満であってもよい。他の実施形態においては、コイル３１、３２の一方又は両方の厚さが、５０マイクロメートル未満であってもよいし、２００マイクロメートル超であってもよい。選定される厚さは、コイル３１、３２の抵抗及びコイル３１、３２が使用中に自己加熱する程度を決定するのに役立つ。プレート３３の厚さは、プレート３３の第１及び第２の面３３１、３３２間で測定して、例えば１ミリメートル未満等、２ミリメートル未満であってもよい。
【００９６】
原理上は、ＰＣＢの各層に３つ以上の平坦螺旋コイルを設けることも可能であるが、伝熱のため、ＰＣＢの外側層は、ＰＣＢの任意の内側層の２〜３倍の通電容量を有する。したがって、上述のような二重コイル構造が性能と複雑さとの均衡をもたらす。さらに、本実施形態において、コイル３１、３２はそれぞれ、丸形又は円形の平坦螺旋コイルである。他の実施形態においては代替として、コイル３１、３２の一方又は両方を長方形（例えば、正方形）の平坦螺旋コイルとすることも可能である。長方形プロファイルのコイルは所与のプロファイルに対してわずかに高いインダクタンスを有するが、円形コイルであれば、より容易な交互配置及び／又はコイル間の構成要素の詰め込みが可能であるため、ＰＣＢエリアの利用が全体として向上する。また、長方形プロファイルの場合は、コイル軸に沿った所与の強度の磁場に対して、より大きなトラック長が必要となるため、同じような幅の円形コイルと比較して、抵抗が増大するとともにＱ値が低下する。
【００９７】
本実施形態の磁場生成器１３０は、それぞれが図５に示す誘導コイル構成体１３２と同一で、保持器１３１に取り付け又は接続がなされた第１〜第６の誘導コイル構成体１３２を備える。本実施形態において、保持器１３１は、３Ｄ印刷ＳＬＳ（選択的レーザ焼結）ナイロンである。他の実施形態において、保持器１３１は、ＰＣＢ又はその他任意の好適な材料等、その他任意の好適な方法で形成されていてもよい。いくつかの実施形態において、保持器１３１は基部１３１を備え、誘導コイル構成体１３２は、基部１３１の表面と直交する方向又は垂直な方向において、基部１３１から離れるように延びている。
【００９８】
本実施形態において、誘導コイル構成体１３２は、保持器１３１とは別個の構成要素であり、保持器１３１とともに組み立てられる。誘導コイル構成体１３２はそれぞれ、コイル３１、３２を回路に対して電気的に接続するとともに、誘導コイル構成体１３２を保持器１３１に固定する電気的コネクタを備える。他の実施形態において、構成体１３２はそれぞれ、コイル３１、３２を回路に接続する電気的コネクタと、誘導コイル構成体１３２を保持器１３１に固定する１つ又は複数の付加的な構造的コネクタとを備えていてもよい。本実施形態のさらに別の変形例において、保持器１３１は、誘導コイル構成体１３２のプレート３３と（場合によっては、コイル３１、３２とも）一体的に形成されていてもよい。
【００９９】
図４に示すように、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈに沿って順次、各平面において誘導コイル構成体１３２の平坦螺旋コイル３１、３２が配置されるように、保持器１３１が誘導コイル構成体１３２を互いに保持する。本実施形態において、誘導コイル構成体１３２の平坦螺旋コイル３１、３２は、それぞれが軸Ｈ−Ｈと直交する実質的に平行な各平面に存在する。さらに、平坦螺旋コイル３１、３２は互いに軸方向に、完全に位置合わせされている。コイル３１、３２の経路が延びる起点となる各仮想点がすべて、共通軸（この場合は、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈ）上に存在するためである。また、各プレート３３を通る孔３３３は互いに軸方向に、完全に位置合わせされており、すべて、コイル３１、３２の経路が延びる起点となる各仮想点と同じ軸Ｈ−Ｈ上に存在する。
【０１００】
本実施形態において、磁場生成器１３０は、平坦螺旋コイル３１、３２の動作を制御する制御装置１３３を備える。制御装置１３３は、保持器１３１に収容され、集積回路（ＩＣ）を備えるが、他の実施形態においては、制御装置は、異なる形態であってもよい。いくつかの実施形態において、制御装置は、平坦螺旋コイル３１、３２のうちの少なくとも１つの動作を他の少なくとも１つの平坦螺旋コイル３１、３２とは独立に制御する。例えば、制御装置１３３は、誘導コイル構成体１３２それぞれのコイル３１、３２に対して、その他の誘導コイル構成体１３２のコイル３１、３２とは独立に電力を供給するようにしてもよい。いくつかの実施形態において、制御装置１３３は、誘導コイル構成体１３２それぞれのコイル３１、３２に対して、電力を順次供給するようにしてもよい。或いは、少なくとも１つの動作モードにおいて、制御装置は、すべての誘導コイル構成体１３２の動作を同時に制御するようにしてもよい。
【０１０１】
保持器１３１は、基部１３１の表面に直交する方向又は垂直な方向且つ誘導コイル構成体１３２と実質的に平行な方向において、基部１３１から離れるように延びた２つのアーム１３４、１３５をさらに備える。本実施形態において、アーム１３４、１３５は、３Ｄ印刷ＳＬＳ（選択的レーザ焼結）ナイロンであり、基部１３１と一体になっている。他の実施形態において、アーム１３４、１３５は、異なる形態であってもよく、また、基部１３１とは別個の構成要素で、基部１３１とともに組み立てられるようになっていてもよい。アーム１３４、１３５はそれぞれ、開口１３４ａ、１３５ａが通っており、開口１３４ａ、１３５ａは、コイル３１、３２の経路が延びる起点となる各仮想点と同じ軸Ｈ−Ｈと軸方向に、完全に位置合わせされている。他の実施形態においては、アーム１３４、１３５の一方又は両方が省略されていてもよいし、このようなアームが３つ以上設けられていてもよい。
【０１０２】
本実施形態の装置１００は、加熱ゾーン１１０に対して加熱要素２を適所に保持する本体１５０を備える。加熱要素２の一部が加熱ゾーン１１０の外側で、本体１５０に埋め込まれる。本実施形態において、本体１５０は、一方のアーム１３５の開口１３５ａに嵌合するプラグであるが、他の実施形態においては、異なる形態も可能である。本体１５０は、耐熱材料で構成されるものとする。例えば、本体１５０は、ガラスで構成されていてもよいし、セラミックスで構成されていてもよいし、プラスチック材料（ＰＥＥＫ等）で構成されていてもよい。ただし、本体１５０に埋め込まれた加熱要素２の部分が加熱ゾーン１１０の外側であるため、加熱要素２の当該部分ひいては本体１５０は使用中、実質的には加熱され得ない。本実施形態の本体１５０は、前述の空気入口１０１を規定しており、使用中はそれを通じて、空気が加熱ゾーン１１０に進入し得る。他の実施形態において、本体１５０は、空気入口１０１を１つだけ規定していてもよいし、空気入口を規定していなくてもよい。本実施形態において、加熱要素２は、洗浄又は交換等のため、装置１００から取り外し可能である。より具体的に、本実施形態においては、アーム１３５の開口１３５ａからの本体１５０の抜き取り等によって、加熱要素２及び本体１５０の組合せが装置１００から取り外される。他の実施形態において、加熱要素２は、装置１００から取り外し不可能であってもよいし、本体１５０を伴わない方法等、異なる方法で装置１００から取り外し可能であってもよい。
【０１０３】
装置１００は、平坦螺旋コイル３１、３２の孔にエアロゾル化可能材料を含む物品１０を支持する細長支持部１４０をさらに備える。本実施形態においては、支持部１４０が管状で、加熱ゾーン１１０を囲み、軸Ｈ−Ｈと同軸の長手方向軸を有する。いくつかの実施形態において、支持部１４０の長手方向軸は、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈと同軸ではなく、平行であってもよい。いくつかの実施形態において、支持部１４０は、ロッド状又はピン状等、非管状であってもよいし、部分的又は実質的に管状となるように、長手方向に延びた円周方向間隙を内部に有していてもよい。
【０１０４】
支持部１４０は、アーム１３４、１３５によって適所に保持されており、アーム１３４、１３５の開口１３４ａ、１３５ａ、複数の平坦螺旋コイル３１、３２の孔、及びプレート３３の開口部３３３を通って延びている。本実施形態において、細長支持部１４０は、非透磁性且つ非導電性であるため、使用中にコイル３１、３２により生成される変動磁場と干渉しない。細長支持部１４０は、例えばガラスで構成されていてもよいし、セラミックスで構成されていてもよいし、プラスチック材料（ＰＥＥＫ等）で構成されていてもよい。ただし、いくつかの実施形態において、細長支持部１４０は、透磁性及び／又は導電性であってもよく、また、変動磁場の侵入により使用中に加熱されて、加熱ゾーン１１０及びその内部の物品１０の使用中の加熱を補助するようにしてもよい。さらに別の実施形態においては、細長支持部１４０が省略されてもよい。
【０１０５】
また、磁場生成器１３０は、電力源（図示せず）と、制御装置１３３のユーザ操作のためのユーザインターフェース（図示せず）とを備える。本実施形態において、電力源は、充電式バッテリである。他の実施形態において、電力源は、非充電式バッテリ、キャパシタ、又は商用電源への接続等、充電式バッテリ以外であってもよい。
【０１０６】
制御装置１３３は、電力源と誘導コイル構成体１３２のコイル３１、３２との間で電気的に接続されるとともに、装置１００の外部に位置付け可能なユーザインターフェースに対して通信可能に接続されている。本実施形態において、制御装置１３３は、ユーザインターフェースのユーザ操作によって動作する。ユーザインターフェースは、押しボタン、トグルスイッチ、ダイヤル、タッチスクリーン等を備えていてもよい。
【０１０７】
本実施形態においては、ユーザによるユーザインターフェースの操作によって、制御装置１３３が誘導コイル構成体１３２のコイル３１、３２のうちの１つ又は複数に交流電流を通過させ、一方又は両方のコイル３１、３２が交番磁場を生成する。コイル３１、３２及び加熱要素２は、（１つ又は複数の）コイル３１、３２により生成された（１つ又は複数の）交番磁場が加熱要素２の加熱材料に侵入するように、相対的に位置決めされている。これにより、加熱要素２の加熱材料が導電性材料である場合は、加熱材料中に１つ又は複数の渦電流が生成され得る。加熱材料の電気抵抗に対する加熱材料中の渦電流の流れによって、加熱材料がジュール加熱により加熱される。さらに、加熱要素２の加熱材料が磁性材料である場合、加熱材料中の磁気双極子の配向は、印加された変動磁場とともに変化するため、加熱材料中に熱が発生する。
【０１０８】
本実施形態において、物品１０は、長手方向軸Ｃ−Ｃを有する細長状である。使用中、物品１０が加熱ゾーン１１０に位置付けられている場合、この軸Ｃ−Ｃは、加熱ゾーン１１０の長手方向軸Ｈ−Ｈと同軸又は平行である。したがって、物品１０が加熱ゾーン１１０に位置付けられている場合は、加熱要素２の１つ又は複数の部分２１、２２、２３、２４、２５、２６の加熱によって、加熱ゾーン１１０の１つ又は複数の対応部分が加熱されるとともに、物品１０のエアロゾル化可能材料１２の１つ又は複数の対応部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが加熱される。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、制御装置１３３は、エアロゾル化可能材料１２の第２の部分の加熱前に、エアロゾル化可能材料１２の第１の部分を加熱させるように動作可能である。すなわち、制御装置１３３は、第２の誘導コイル構成体１３２のコイル３１、３２の一方又は両方に変動電流を通過させて、第２の誘導コイル構成体１３２に隣り合うエアロゾル化可能材料１２の第２の部分１２ｂの少なくとも１つの成分の揮発及び内部でのエアロゾルの形成を開始させる前に、第１の誘導コイル構成体１３２のコイル３１、３２の一方又は両方に変動電流を通過させて、第１の誘導コイル構成体に隣り合うエアロゾル化可能材料１２の第１の部分１２ａの少なくとも１つの成分の揮発及び内部でのエアロゾルの形成を開始させるように動作可能であってもよい。したがって、物品１０のエアロゾル化可能材料１２が時間とともに順次加熱されるようになっていてもよい。
【０１１０】
いくつかの実施形態において、第１の誘導コイル構成体１３２及びエアロゾル化可能材料１２の関連する第１の部分１２ａは、加熱ゾーン１１０の第１の端部１１１に最も近くてもよく、第２の誘導コイル構成体１３２及びエアロゾル化可能材料１２の関連する第２の部分１２ｂは、加熱ゾーン１１０の第２の端部１１２により近くてもよい。このことは、出口１０２に比較的近いエアロゾル化可能材料１２の第１の部分１２ａにおいて、エアロゾルが形成され、物品１０から比較的急速に放出されてユーザが吸引可能となるのに役立つ。その上、エアロゾルの時間に依存した放出がもたらされるため、エアロゾル化可能材料１２の第１の部分１２ａがエアロゾルを生成しなくなった後でも、エアロゾルの形成及び放出が継続する。このようなエアロゾルの生成の中断は、エアロゾル化可能材料１２の第１の部分１２ａで揮発可能な成分が使い果たされた結果として起こり得る。
【０１１１】
装置１００は、加熱ゾーン１１０、物品１０、又は加熱要素２の温度を検知する温度センサ（図示せず）を備えていてもよい。温度センサは、制御装置１３３が温度をモニタリングできるように、制御装置１３３に対して通信可能に接続されていてもよい。温度センサから受信された１つ又は複数の信号に基づいて、制御装置１３３は、コイル３１、３２を通過する変動又は交流電流の特性を必要に応じて調整することにより、エアロゾル化可能材料１２の温度が所定の温度範囲内に保たれるようにしてもよい。この特性は、例えば振幅、周波数、又はデューティサイクルであってもよい。所定の温度範囲内での使用時は、エアロゾル化可能材料１２の十分な加熱によって、エアロゾル化可能材料１２の燃焼なく、エアロゾル化可能材料１２の少なくとも１つの成分が揮発する。したがって、制御装置１３３（全体として、装置１００）は、エアロゾル化可能材料１２の加熱によって、エアロゾル化可能材料１２の燃焼なく、エアロゾル化可能材料１２の少なくとも１つの成分を揮発させるように構成されている。
【０１１２】
いくつかの実施形態において、温度範囲は、およそ１５０℃〜およそ３００℃である。温度範囲は、例えば１５０℃超であってもよいし、２００℃超であってもよいし、２５０℃超であってもよい。温度範囲は、例えば３００℃未満であってもよいし、２９０℃未満であってもよいし、２５０℃未満であってもよい。いくつかの実施形態において、温度範囲の上限としては、３００℃超も可能である。いくつかの実施形態においては、温度センサが省略されてもよい。
【０１１３】
本実施形態の変形例において、加熱要素２は、使用中に変動磁場が全体に侵入し得ない可能性もある。このようないくつかの変形例においては、加熱要素２の（１つ又は複数の）侵入部からの伝熱によって、加熱要素２の（１つ又は複数の）非侵入部が使用中に加熱されるようになっていてもよい。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、物品１０は、使用中に変動磁場のうちの１つ又は複数の侵入による加熱によって当該物品１０のエアロゾル化可能材料１２を加熱し得る加熱材料を含む少なくとも１つの加熱要素を具備していてもよい。物品１０の（１つ又は複数の）加熱要素は、物品１０のエアロゾル化可能材料１２と熱的接触（いくつかの実施形態においては、表面接触）することになる。例えば、このような物品１０の加熱要素は細長で、物品１０の第１の端部から物品１０の反対の第２の端部まで延びていてもよい。物品１０の加熱要素は、例えば管状又はロッド状であってもよい。このようないくつかの実施形態において、エアロゾル化可能材料は、物品１０の管状加熱要素の半径方向内方又は半径方向外方であってもよい。いくつかの実施形態において、物品１０は、当該物品１０のエアロゾル化可能材料１２内に分散した加熱材料を含んでいてもよい。例えば、物品１０は、エアロゾル化可能材料１２と要素との混合物を含む材料を含んでいてもよく、各要素は、変動磁場の侵入により加熱可能な加熱材料を含む。各要素は、加熱材料の閉回路を含んでいてもよい。要素の一部又は全部は、例えばリング状であってもよいし、球状であってもよいし、加熱材料の複数の離散ストランドで形成されていてもよい。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、装置１００は、当該装置１００で使用可能な物品１０とは別個に販売、供給、或いは提供される。ただし、いくつかの実施形態においては、場合により洗浄用具等の付加的な構成要素とともに、キット又はアセンブリ等のシステムとして、装置１００並びに１つ若しくは複数の物品１０が一体的に提供されるようになっていてもよい。
【０１１６】
上記実施形態それぞれにおいて、物品１０は、消耗品である。物品１０中のエアロゾル化可能材料１２の（１つ又は複数の）揮発可能な成分のすべて又は実質的にすべてが使い果たされた場合に、ユーザは、装置１００の加熱ゾーン１１０から物品１０を取り外して破棄するようにしてもよい。その後、ユーザは、別の物品１０とともに装置１００を再利用するようにしてもよい。ただし、他の各実施形態においては、物品が非消耗品であってもよく、エアロゾル化可能材料の（１つ又は複数の）揮発可能な成分が使い果たされた場合に、装置及び物品が一体的に破棄されるようになっていてもよい。
【０１１７】
上述の実施形態それぞれにおいて、加熱材料は、ステンレス鋼である。ただし、他の実施形態において、加熱材料は、導電性材料、磁性材料、及び磁気導電性材料から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、加熱材料は、金属又は合金を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、加熱材料は、アルミニウム、金、鉄、ニッケル、コバルト、導電性カーボン、グラファイト、鋼、普通炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、銅、及び青銅から成る群から選択される１つ又は複数の材料を含んでいてもよい。他の実施形態においては、（１つ又は複数の）他の加熱材料が用いられるようになっていてもよい。
【０１１８】
上記実施形態それぞれにおいて、エアロゾル化可能材料は、タバコを含む。ただし、これらの実施形態それぞれの各変形例において、エアロゾル化可能材料は、タバコから成っていてもよいし、実質的に全体がタバコから成っていてもよいし、タバコ及びタバコ以外のエアロゾル化可能材料を含んでいてもよいし、タバコ以外のエアロゾル化可能材料を含んでいてもよいし、タバコを含んでいなくてもよい。いくつかの実施形態において、エアロゾル化可能材料は、蒸気若しくはエアロゾル形成剤又はグリセロール、プロピレングリコール、トリアセチン、若しくはジエチレングリコール等の保湿剤を含んでいてもよい。
【０１１９】
様々な問題に対処するとともに技術を進歩させるため、本開示は全体として、特許請求の範囲に係る発明を実施可能であり、優れた管状加熱要素と、エアロゾル化可能材料を加熱して、エアロゾル化可能材料の少なくとも１つの成分を揮発させる装置と、このような装置及びエアロゾル化可能材料を含む物品を備えたシステムとを可能にする種々実施形態を例示的な一例として示している。本開示の利点及び特徴は、実施形態の代表的なサンプルに過ぎず、網羅的及び／又は排他的なものではない。これらは、理解の手助け及び特許請求の範囲或いは開示の特徴の教示のみを目的として提示される。本開示の利点、実施形態、例、機能、特徴、構造、及び／又は他の態様は、特許請求の範囲により規定される本開示に対する制限とも、特許請求の範囲の同等物に対する制限とも考えるべきではなく、また、本開示の範囲及び／又は主旨から逸脱することなく、他の実施形態の利用及び改良が可能であることが了解されるものとする。種々実施形態は、開示の要素、構成要素、特徴、部分、ステップ、手段等の種々組合せを好適に含んでいてもよいし、種々組合せから成っていてもよいし、種々組合せから本質的に成っていてもよい。本開示は、現時点では請求されていないものの、将来的に請求され得る他の発明を含んでいてもよい。
【図１】
2021508438.tif 000004
【図２】
2021508438.tif 000005
【図３】
2021508438.tif 000006
【図４】
2021508438.tif 000007
【図５】
2021508438.tif 000008
【国際調査報告】
2021508438.tif 000009
2021508438.tif 000010
2021508438.tif 000011
2021508438.tif 000012
2021508438.tif 000013