(57)【要約】気化可能な物質、代表的にはタバコを発火させることなく気化可能な物質を気化する気化装置（８０）は、気化可能な物質のための気化室（６１）、および気化室（６１）を加熱するガス作動加熱ユニット（１）を有する。加熱ユニット（１）は、第１端壁（５）および第２端壁（６）によって両側の端部を閉鎖した円筒形の主側壁（４）を有するハウジングを有し、燃料ガスを熱に変換する主室（８）を形成する。円筒形の二次側壁（６２）を、二次端壁（６）から延在させて気化室（６１）を形成し、この気化室は、タバコ製品（８１）としての、タバコ（８４）の円筒形のスリーブ（８３）を受け入れ、タバコ（８４）における気化可能な成分のエアロゾルを生成する。ハウジング（２）の主側壁（４）と同心状の円筒形隔壁（１０）を、第１端壁（５）から主室（８）内に突入させ、一次燃焼室（１１）および二次燃焼室（１２）を画定する。円筒形の一次ガス触媒燃焼素子（１３）を一次燃焼室（１１）内に配置し、二次ガス触媒燃焼素子（１４）を、二次燃焼室（１２）内に配置する。燃料ガス／空気混合物を、一次燃焼室（１１）内に第１端壁（５）に設けた燃料ガス注入口（１７）から送給し、一次ガス触媒燃焼素子（１３）によって熱に変換する。一次燃焼室（１１）からの未燃の燃料ガスを含む排ガスを、二次燃焼室（１２）内に通過させ、残存する未燃の燃料ガスを二次ガス触媒燃焼素子（１４）によって熱に変換する。主側壁（４）に貫通する排ガス出口（１８）は、二次燃焼室（１２）からの排ガスを受け入れる。
2010538235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性材料で形成したハウジングを有するガス作動加熱ユニットであり、前記ハウジングは、
第１触媒燃焼室と、
第２触媒燃焼室と、
を画定する構成とし、前記第１触媒燃焼室は燃料を受け入れるよう構成し、また前記燃料を前記第２触媒燃焼室に連通するよう構成し、燃料を熱に変換するように構成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒燃焼室は、第１触媒燃焼室の周りに延在するよう構成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス作動加熱ユニットで、第１および第２の触媒燃焼室を、互いに同心状に配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒燃焼室を、円筒形状とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、ハウジングは、さらに第２触媒燃焼室を第１触媒燃焼室に連通させる火炎燃焼室を画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒燃焼室は、第１触媒素子を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒素子は、２個の触媒表面を画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒燃焼室は、第１触媒素子の触媒表面によって形成される２個の燃料流路を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項９】
請求項６〜８のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒素子は、第１触媒燃焼室内の円筒形素子として形成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒素子は、中空素子とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１１】
請求項６〜１０のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒素子のキャリヤは、薄板金属で形成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒燃焼室は、第２触媒素子を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒素子は、２個の触媒表面を画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１５】
請求項１４に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒燃焼室は、第２触媒素子の触媒表面によって形成した２個の燃料流路を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒素子は、第２触媒燃焼室内の円筒形の素子として形成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒成分は、中空素子とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項１９】
請求項１８に記載のガス作動加熱ユニットで、第２触媒素子のキャリヤは、薄板金属で形成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２０】
請求項１〜１９のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１および第２の触媒燃焼室のうち一方は、熱的質量を有する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２１】
請求項１〜２０のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、さらに、燃料を分配する温度調整バルブを備え、ハウジングを所定温度範囲内に維持する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２２】
請求項１〜２１のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、燃料ガス入口を前記第１触媒燃焼室に設け、燃料の排ガス出口を前記第２触媒燃焼室から設け、前記燃料ガス入口および排ガス出口は、前記第１および第２の触媒燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に前記第１触媒燃焼室を通過し、燃料ガスの少なくとも一部を熱に変換し、前記第１触媒燃焼室において熱に変換した結果としての排ガスおよび前記第１触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが、前記第２触媒燃焼室を通過するよう配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２３】
請求項１〜２２のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記ハウジングは、主室の周りに延在してこの主室を画定する主側壁を有し、この主側壁内に第１および第２触媒燃焼室を形成構成とし、前記主側壁は、前記主室の一方の端部を閉じる第１端壁と前記主室の他方の端部を閉じる第２端壁との間に延在させた、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２４】
請求項２３に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第１端壁は、前記第１触媒燃焼室の上流側端部、および前記第２触媒燃焼室の下流側端部を画定する、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載のガス作動加熱ユニットで、隔壁素子を前記主室に配置して、前記主室を前記第１触媒燃焼室および第２触媒燃焼室に分割する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２６】
請求項２５に記載のガス作動加熱ユニットで、前記隔壁素子は、前記第１端壁から延在し、前記第２端壁から離れた場所で前記主室における末端部で終端し、前記第２触媒燃焼室を前記第１触媒燃焼室に連通させる構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２７】
請求項２６に記載のガス作動加熱ユニットで、前記火炎燃焼室は、前記第２端壁と前記隔壁素子の末端部との間に画定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２８】
請求項２５〜２６のいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記隔壁素子は、前記主室内で前記主側壁と同心状に延在し、かつ前記主側壁から離れた隔壁により構成し、これにより前記第１触媒燃焼室を前記隔壁内に形成し、また前記第２触媒燃焼室を前記隔壁と前記主側壁との間に形成した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項２９】
請求項２２〜２８のいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、燃料ガス入口を前記第１端壁に配置し、前記排ガス出口を、前記第１端壁に隣接して前記主側壁に配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３０】
請求項２１〜２９のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第１および第２の触媒素子のうち少なくとも一方を、前記火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に前記火炎燃焼室内で火炎として火炎燃焼するとき、前記火炎が前記第１および第２の触媒素子のうち一方をその触媒燃焼作動温度まで上昇し、前記火炎が前記第１および第２の触媒素子における前記一方によって前記燃料ガスを熱に変換する結果として消滅するように配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３１】
請求項２１〜３０のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、第１触媒素子を前記火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎が、第１触媒素子の温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させるよう配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３２】
請求項２１〜３１のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、ガス触媒材料で被覆した有孔端部キャップを、前記火炎燃焼室に隣接させて前記第１触媒素子を横切るよう延在させた、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３３】
請求項２２〜３２のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第１触媒素子を、燃料ガス注入口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から燃料ガス入口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するように配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３４】
請求項２２〜３３のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記第２触媒素子を排ガス出口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から排ガス出口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置した、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３５】
請求項１９〜３４のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記熱的質量を前記第１および第２の触媒素子のうち少なくとも一方に関連させ、前記熱的質量に関連する前記第１および第２の触媒素子のうち前記少なくとも一方の前記熱的質量に隣接する隣接部分の温度を、燃料ガス中断の短い時間にわたり触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、これにより、燃料ガスが再供給されるとき、前記熱的質量に隣接する前記第１および第２の触媒素子の前記一方が燃料ガスを熱に変換するのを再開する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３６】
請求項３５に記載のガス作動加熱ユニットで、前記熱的質量を前記第１触媒素子に関連させ、前記第１触媒素子の一部に固定する構成とした、ガス作動加熱ユニット。
【請求項３７】
請求項１〜３６のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットで、前記ハウジングは、前記加熱ユニットによって加熱すべき付属品に連結し得る構成とした、ガス加熱ユニット。
【請求項３８】
請求項１〜３７のうちいずれか一項に記載のガス作動加熱ユニットと、加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室を有する気化装置で、前記気化室は、前記加熱ユニットのハウジングと熱伝導関係を有する構成とした、気化装置。
【請求項３９】
ハウジングを有する気化装置で、前記ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第１触媒燃焼室と、
第２触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
前記第１触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、前記燃料ガスを前記第２触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とした、気化装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の気化装置で、前記第２触媒燃焼室は、前記第１触媒燃焼室の周りに延在する構成とした、気化装置。
【請求項４１】
請求項３９または４０に記載の気化装置で、前記第１および第２の触媒燃焼室を、互いに同心状にした、気化装置。
【請求項４２】
請求項３９〜４１のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１触媒燃焼室は、円筒形とした、気化装置。
【請求項４３】
請求項３８〜４２のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記ハウジングは、さらに前記第２触媒燃焼室を前記第１触媒燃焼室に連通させる火炎燃焼室を画定する構成とした、気化装置。
【請求項４４】
請求項１〜４３のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１触媒燃焼室は、第１触媒素子を有する構成とした、気化装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の気化装置で、前記第１触媒素子は、２個の触媒表面を画定する構成とした、気化装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の気化装置で、前記第１触媒燃焼室は、前記第１触媒素子の触媒表面によって形成した２個の燃料流路を有する構成とした、気化装置。
【請求項４７】
請求項４４〜４６のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１触媒素子は、前記第１触媒燃焼室内の円筒形素子として形成した、気化装置。
【請求項４８】
請求項４４〜４７のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１触媒素子は、中空素子とした、気化装置。
【請求項４９】
請求項４４〜４８のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、気化装置。
【請求項５０】
請求項４９に記載の気化装置で、前記第１触媒素子のキャリヤは、薄板金属から形成した、気化装置。
【請求項５１】
請求項３９〜５０のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第２触媒燃焼室は、第２触媒素子を有する構成とした、気化装置。
【請求項５２】
請求項５１に記載の気化装置で、前記第２触媒素子は、２個の触媒表面を画定する構成とした、気化装置。
【請求項５３】
請求項５２に記載の気化装置で、前記第２触媒燃焼室は、前記第２触媒素子の触媒表面によって形成した２個の燃料流路を有する構成とした、気化装置。
【請求項５４】
請求項５１〜５３のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第２触媒素子は、前記第２触媒燃焼室内の円筒形素子として形成した、気化装置。
【請求項５５】
請求項５１〜５４のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第２触媒素子は、中空素子とした、気化装置。
【請求項５６】
請求項５１〜５５のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第２触媒成分は、有孔金属のキャリヤを有する構成とした、気化装置。
【請求項５７】
請求項５６に記載の気化装置で、前記第２触媒成分のキャリヤは、薄板金属で形成した、気化装置。
【請求項５８】
請求項３９〜５７のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１および第２の触媒燃焼室のうち一方は、熱的質量を有する構成とした、気化装置。
【請求項５９】
請求項３９〜５８のうちいずれか一項に記載の気化装置で、さらに、燃料を分配する温度調整バルブを有し、ハウジングを所定温度範囲内に維持する構成とした、気化装置。
【請求項６０】
請求項３９〜５９のうちいずれか一項に記載の気化装置で、燃料ガス入口を前記第１触媒燃焼室に設け、燃料の排ガス出口を第２触媒燃焼室から設け、前記燃料ガス入口および排ガス出口は、前記第１および第２の触媒燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に第１触媒燃焼室を通過し、燃料ガスの少なくとも一部を熱に変換し、前記第１触媒燃焼室において変換した結果としての排ガスおよび前記第１触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが、前記第２触媒燃焼室を通過する構成とした、気化装置。
【請求項６１】
請求項３９〜５９のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記ハウジングは、主室の周りに延在してこの主室を画定する主側壁を有し、この主側壁内に第１および第２触媒燃焼室を形成構成とし、前記主側壁は、前記主室の一方の端部を閉じる第１端壁と主室の他方の端部を閉じる第２端壁との間に延在する構成とした、気化装置。
【請求項６２】
請求項６１に記載の気化装置で、前記第１端壁は前記第１触媒燃焼室の上流側端部、および前記第２触媒燃焼室の下流側端部を画定する構成とした、気化装置。
【請求項６３】
請求項６１または６２に記載の気化装置で、隔壁素子を前記主室に配置して、前記主室を前記第１触媒燃焼室および第２触媒燃焼室に分分割する構成とし、前記隔壁素子は、前記第１端壁から延在し、前記第２端壁から離れた場所で前記主室における末端部で終端し、前記第２触媒燃焼室を前記第１触媒燃焼室連通させる構成とした、気化装置。
【請求項６４】
請求項６３に記載の気化装置で、前記火炎燃焼室は、前記第２端壁と前記隔壁素子の末端部との間に画定する構成とした、気化装置。
【請求項６５】
請求項６３または６４に記載の気化装置で、前記隔壁素子は、前記主室内で前記主側壁と同心状に延在し、かつ前記主側壁から離れた隔壁により構成し、これにより前記第１触媒燃焼室を前記隔壁内に形成し、また前記第２触媒燃焼室を前記隔壁と前記主側壁との間に形成した、気化装置。
【請求項６６】
請求項６１〜６５のいずれか一項に記載の気化装置で、燃料ガス入口を前記第１端壁に配置し、前記排ガス出口を、前記第１端壁に隣接して前記主側壁において配置した、気化装置。
【請求項６７】
請求項４３〜６６のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１および第２触媒素子のうち少なくとも一方を、前記火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に前記火炎燃焼室内で火炎として火炎燃焼するとき、前記火炎が前記第１および第２の触媒素子のうち一方をその触媒燃焼作動温度まで上昇し、前記火炎が前記第１および第２の触媒素子における一方によって前記燃料ガスを熱に変換する結果として消滅するように配置した、気化装置。
【請求項６８】
請求項４３〜６７のうちいずれか一項に記載の気化装置で、ガス触媒材料で被覆した有孔端部キャップを、前記火炎燃焼室に隣接させて前記第１触媒素子を横切るよう延在させる構成とし、前記第１触媒素子を、燃料ガス入口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎が前記第１触媒素子の端部キャップの温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させるよう配置した、気化装置。
【請求項６９】
請求項４３〜６８のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記第１触媒素子を、燃料ガス入口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から燃料ガス入口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置し、前記第２触媒素子を、排ガス出口に対して相対配置し、この相対配置は、前記火炎燃焼室から排ガス出口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置した、気化装置。
【請求項７０】
請求項５８〜６９のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記熱的質量を前記第１および第２の触媒素子のうち少なくとも一方に関連させ、前記熱的質量に関連する前記第１および第２の触媒成分のうち前記少なくとも一方の前記熱的質量に隣接する隣接部分の温度を、燃料ガス中断の短い時間にわたり触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、これにより、燃料ガスが再供給されるとき、前記熱的質量に隣接する前記第１および第２の触媒素子の前記一方が燃料ガスを熱に変換するのを再開する構成とした、気化装置。
【請求項７１】
請求項３９〜７０のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記気化室は、前記第１および第２の触媒燃焼室と同軸状にした、気化装置。
【請求項７２】
請求項６１〜７０のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記気化室は、前記第２端壁から延在する二次側壁によって形成した、気化装置。
【請求項７３】
請求項７２において記載の気化装置で、前記二次側壁は、円筒形の側壁として構成した、気化装置。
【請求項７４】
請求項３９〜７３のうちいずれか一項に記載の気化装置で、熱交換スピンドルを前記気化室内に突入させた、気化装置。
【請求項７５】
請求項７４に記載の気化装置で、前記熱交換スピンドルは、前記
第２端壁から突出させた、気化装置。
【請求項７６】
請求項３９〜７５のうちいずれか一項に記載の気化装置で、さらに気化モジュールを備え、この気化モジュールは、ばらのタバコ、タバコフレーク、袋詰めタバコおよびニコチンを注入したマトリクスを有するカートリッジのうち一つとした、気化装置。
【請求項７７】
請求項３９〜７６のうちいずれか一項に記載の気化装置で、さらに、前記気化室に係合する中空円筒形のプラグ部材を備えた、気化装置。
【請求項７８】
請求項７７に記載の気化装置で、前記プラグ部材は、軸線方向のマウスピースとしての延長部を有する構成とした、気化装置。
【請求項７９】
請求項３９〜７８のうちいずれか一項に記載の気化装置で、前記気化室を、タバコで構成したタバコ製品に係合する構成とした、気化装置。
【請求項８０】
請求項７９に記載の気化装置で、前記タバコ製品は、フィルタ付きマウスピースを有する構成とした、気化装置。
【請求項８１】
請求項３９〜８０のうちいずれか一項に記載の気化装置で、非発火加熱気化装置として構成した、気化装置。
【請求項８２】
加熱可能なハウジングを有する気化装置で、前記ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第１火炎燃焼室と、
第１触媒燃焼室と、
第２触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
前記第１触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、前記燃料ガスを前記第２触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とした、気化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス作動加熱ユニット、および、とくに、以下のものに限定しないが、例えばはんだごて、接着剤ガン、気化（蒸発）可能な物質を気化（蒸発）させる気化（蒸発）器等の気化装置に用いるガス作動加熱ユニットに関し、気化可能な物質としては、１種類またはそれ以上の香り成分、および／または医薬成分、および／または例えば、タバコ、モウズイカ、トケイソウ、クローブ、ヨヒンべ、ミント、茶、ユーカリ、カモミールおよび他のこのようなハーブならびに植物等の向精神成分があるが、言うまでもなく、ガス作動加熱ユニットは、この用途に限定しない。本発明はまた、ガス作動加熱ユニット、とくに、気化可能な物質を気化する不発火燃焼加熱気化装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ガス作動加熱ユニットは既知であり、このガス作動加熱ユニットは、はんだごて、代表的には持ち運び可能な可搬式はんだごてのチップ（先端部）、接着剤ガン、気化装置等を加熱するのに概して用いる。はんだごて、接着剤ガンおよび気化装置を加熱するのに用いるこのガス作動加熱ユニットは、特許文献１（欧州特許第０，１１８，２８２号），特許文献２（国際公開第２００６／０８２５７１号），特許文献３（国際公開第２００６／０３３０９１号）および特許文献４（国際公開第０１／０７１７３号）の明細書に開示されている。しかし、はんだごて、接着剤ガン、気化装置の場合、とくに、持ち運び可能な可搬式装置であるとき、装置の小型化が重要であり、したがって、このようなはんだごて、接着剤ガンおよび気化装置のすべての部品を小型化することが大切である。したがって、このような装置のガス作動加熱ユニットは、できるだけ効率的に動作させ、それらを最大限小型化することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第０，１１８，２８２号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／０８２５７１号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００６／０３３０９１号パンフレット
【特許文献４】国際公開第０１／０７１７３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、変換効率が改善したガス作動加熱ユニットを得ることを目的とする。本発明は、さらに、気化（蒸発）装置、例えば気化（蒸発）可能な物質を気化する不発火燃焼加熱気化装置をも意図する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、熱伝導性材料で形成したハウジングを有するガス作動加熱ユニットを提供し、ハウジングは、
第１触媒燃焼室と、
第２触媒燃焼室と
を画定する構成とし、第１触媒燃焼室は、燃料を受け入れるよう構成し、また燃料を第２触媒燃焼室に連通するよう構成し、燃料を熱に変換するよう構成する。
【０００６】
好ましくは、第１触媒燃焼室は第１触媒素子を有する構成とする。有利には、第１触媒燃焼室は２個の触媒表面を画定するよう構成する。理想的には、第１触媒燃焼室は第１触媒素子の触媒表面によって形成した２個の燃料流路を有する構成とする。
【０００７】
好ましくは、第１触媒素子は、第１触媒燃焼室内の円筒形素子として形成する。有利には、第１触媒素子は中空素子とする。理想的には、第１触媒素子は、好ましい金属製のキャリヤを有する構成とする。
【０００８】
好ましくは、第１触媒素子のキャリヤを、金属薄板で形成する。
【０００９】
本発明の一実施形態において、第１触媒素子のキャリヤは、中空円筒体として形成する。
【００１０】
本発明の他の実施形態において、第１触媒素子のキャリヤは、以下の材料または合金、すなわち、
ステンレス鋼
アルミニウム
セラミック
シリカ
炭素
から選択した１個またはそれ以上の材料により構成する。
【００１１】
好ましくは、第１触媒素子のキャリヤは、触媒材料で被覆する。有利には、第１触媒素子のキャリヤに被覆する触媒材料は、貴金属とする。
【００１２】
本発明の一実施形態において、第２触媒燃焼室は第２触媒素子を有する構成とする。好ましくは、第２触媒素子は２個の触媒表面を画定するよう構成する。有利には、第２触媒燃焼室は、第２触媒素子の触媒表面によって形成した２個の燃料流路を有する。好ましくは、第２触媒素子は、第２触媒燃焼室内の円筒素子として形成する。有利には、第２触媒素子は、中空素子とする。理想的には、第２触媒素子は、有孔金属のキャリヤを有する構成とする。
【００１３】
好ましくは、第２触媒素子のキャリヤは、金属薄板で形成する。
【００１４】
本発明の一実施形態において、第２触媒素子のキャリヤは、中空円筒体として形成する。本発明の他の実施形態において、第２触媒素子のキャリヤは、以下の材料または合金、すなわち、
−ステンレス鋼
−アルミニウム
−セラミック
−シリカ
−炭素
から選択した１個またはそれ以上の材料により構成する。
【００１５】
本発明の他の実施形態において、第２触媒素子のキャリヤは、触媒材料で被覆する。有利には、第２触媒素子のキャリヤを被覆する触媒材料は、貴金属とする。
【００１６】
好ましくは、第２触媒燃焼室は、第１触媒燃焼室の周りに延在させる。
【００１７】
有利には、第１および第２の触媒燃焼室を、互いに同心状にする。好ましくは、第１触媒燃焼室を円筒形とする。
【００１８】
本発明の一実施形態において、第１および第２の触媒燃焼室のうち一方に熱的質量を設ける。
【００１９】
本発明の他の実施形態において、ガス作動加熱ユニットは、さらに燃料を分配するよう構成した温度調整バルブを備え、ハウジングを所定温度範囲内に維持する。
【００２０】
有利には、ハウジングは、さらに火炎燃焼室を画定する。好ましくは、火炎燃焼室は、第２触媒燃焼室を第１触媒燃焼室に連通させる。
【００２１】
本発明の一実施形態において、燃料ガス入口を第１触媒燃焼室に設け、燃料の排ガス出口を第２触媒燃焼室から設け、燃料ガス入口および排ガス出口は、第１および第２の触媒燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に第１触媒燃焼室を通過し、燃料ガスの少なくとも一部を熱に変換し、第１触媒燃焼室における熱に変換した結果としての排ガスおよび第１触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが、第２触媒燃焼室を通過するよう配置する。
【００２２】
好ましくは、排ガス出口は、第２触媒燃焼室に対して相対設置し、この相対配置は、第１触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスが第２触媒燃焼素子との接触が最大となるよう配置する。有利には、燃料ガス入口は、第１触媒燃焼室に対して相対設置し、この相対配置は、燃料ガスの第１触媒成分との接触が最大となるよう配置する。
【００２３】
好ましくは、ハウジングは、第１および第２の触媒燃焼室を内部に形成する主室の周りに延在し、主室を画定する主側壁を有し、主側壁は、主室の一方の端部を閉鎖する第１端壁と、主室の他方の端部を閉鎖する第２端壁との間に延在させる。
【００２４】
有利には、第１端壁は、第１触媒燃焼室の上流側端部、および第２触媒室の下流側端部を画定する。
【００２５】
理想的には、隔壁素子を主室に配置し、主室を第１触媒燃焼室および第２触媒燃焼室に分割する。
【００２６】
好ましくは、隔壁素子は、第１端壁から延在させ、また有利には、隔壁素子は、第２触媒燃焼室を第１触媒燃焼室に対する連通を促進するよう第２端壁から離れた位置で主室における末端部で終端させる。
【００２７】
本発明の一実施形態において、隔壁素子は、主室内で主側壁と同心状に延在させ、かつ主側壁から離れた隔壁により構成し、これにより、第１触媒燃焼室を隔壁内に形成し、第２触媒燃焼室を隔壁と主側壁との間に形成する。
【００２８】
好ましくは、燃料ガス入口を第１端壁に配置し、有利には、排ガス出口を第１端壁に隣接して主側壁に配置する。
【００２９】
好ましくは、火炎燃焼室を、第２端壁と隔壁素子の末端部との間に画定する。
【００３０】
本発明の一実施形態において、第１および第２の触媒燃焼素子の少なくとも一方を、火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、燃料ガスが初期的に火炎燃焼室内で火炎として火炎燃焼するとき、火炎が第１および第２の触媒素子のうち一方をその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、火炎が第１および第２の触媒素子の前記一方によって燃料ガスを熱に変換する結果として消滅するよう配置する。好ましくは、第１触媒素子を火炎燃焼室に対して相対配置し、この相対配置は、火炎が、第１触媒素子の温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させるよう配置する。有利には、ガス触媒材料で被覆した有孔端部キャップを、火炎燃焼室に隣接して第１触媒素子を横切るよう延在させる。
【００３１】
本発明の一実施形態において、第１触媒素子を、燃料ガス入口に対して相対配置しこの相対配置は、火炎燃焼室から燃料ガス入口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置する。
【００３２】
本発明の他の実施形態において、第２触媒素子を排ガス出口に対して相対配置し、この相対配置は、火炎燃焼室から排ガス出口を経る火炎のブローバックを阻止するバリヤとして作用するよう配置する。
【００３３】
好ましくは、隔壁は、円筒形の隔壁とする。有利には、ハウジングの主側壁を、円筒形側壁とする。
【００３４】
本発明の他の実施形態において、熱的質量を第１および第２の触媒素子の少なくとも一方に関連させ、第１および第２の触媒素子の少なくとも一方の前記熱的質量に隣接する隣接部分の温度を、燃料ガス中断の短い時間にわたり触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、燃料ガスが再供給されるとき、熱的質量に隣接する第１および第２の触媒素子の少なくとも一方が燃料ガスを熱に変換するのを再開する構成とする。好ましくは、熱的質量を第１触媒素子に関連させる。有利には、熱的質量は、第１触媒素子の一部に固定する。
【００３５】
本発明の他の実施形態において、ハウジングは、加熱ユニットによって加熱すべき付属品に連結しうる構成とする。付属品としては、はんだごてのはんだごて先端部、接着剤を加熱する接着剤ガンの加熱素子、衣類のアイロンプレス板、非発火加熱気化装置等の気化可能な物質を気化させる気化室がある。
【００３６】
本発明は、さらに、本発明によるガス作動加熱ユニット、および加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室を備えた、気化装置を提供し、気化室は、加熱ユニットのハウジングと熱伝達関係を有する構成とする。
【００３７】
本発明は、さらに、ハウジングを有する気化装置を提供し、ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第１触媒燃焼室と、
第２触媒燃焼室と
を画定する構成とし、第１触媒燃焼室は燃料ガスを受け入れ、燃料ガスを第２触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とする。
【００３８】
好ましくは、気化室は、第１および第２触媒室と同軸状にする。有利には、気化室は、第２端壁から延在する第２側壁によって形成する。理想的には、第２側壁は、円筒形側壁として構成する。
【００３９】
本発明の一実施形態において、熱交換スピンドルを気化室内に突入させる。好ましくは、熱交換スピンドルは、第２端壁から突出させる。
【００４０】
本発明の他の実施形態において、気化装置は、さらに気化モジュールを備え、この気化モジュールは、ルースタバコ、タバコフレーク、袋詰めタバコ、および二コチンを注入したマトリクスを有するカートリッジのうち一つの形態として構成する。
【００４１】
本発明の他の実施形態において、気化装置は、さらに、気化室に係合する中空円筒形のプラグ部材を備える。好ましくは、プラグ部材は、軸線方向に延在するマウスピースとしての延長部を設ける。
【００４２】
本発明の他の実施形態において、気化室は、タバコで構成したタバコ製品を係合するよう構成する。好ましくは、タバコ製品は、フィルタ付きマウスピース延長部を有する構成とする。
【００４３】
本発明の他の実施形態において、気化室は、非発火加熱気化装置として構成する。
【００４４】
本発明は、さらに、加熱可能なハウジングを有する気化装置を提供し、ハウジングは、
加熱時にエアロゾルを放出する気化可能な材料を保持する気化室と、
第１火炎燃焼室と、
第１触媒燃焼室と、
第２触媒燃焼室と
を画定する構成とし、
第１触媒燃焼室は、燃料ガスを受け入れ、燃料ガスを第２触媒燃焼室に連通し、熱に変換する構成とする。
【００４５】
本発明の利点は多くある。本発明のとくに重要な利点は、燃料ガスを熱に変換するとくに高い変換効率を有する高効率ガス作動加熱ユニットを提供する点である。本発明による加熱ユニットによって達成した比較的高い効率によって、加熱ユニットは、小型化にとくに適切であり、したがって、気化可能な物質を気化する気化装置、ならびにはんだごて、接着剤ガン等において用いるのに適切である。これら利点は、第１および第２の触媒燃焼室によって大きく達成でき、燃料ガスを第１触媒燃焼室が受け入れ、第１触媒燃焼室からの未燃の燃料ガスを含む排ガスは、第２触媒燃焼室を通過し、随伴される未燃の燃料ガスを熱に変換して、第１触媒燃焼室からの排ガスと一緒に排出する。燃料ガス入口および排ガス出口を配置することによって、燃料ガスと第１触媒成分および第２触媒成分との間の接触面積が最大となり、燃料ガスからの最大熱変換効率が達成される。第１および第２の触媒素子をそれぞれ第１および第２の触媒燃焼室に配置することによって、第１および第２の触媒素子が、それぞれ第１および第２の触媒燃料室を通過する２個の燃料ガス通路を画定し、燃料ガスの熱への変換効率をさらに上げる。性能特性は、さらに有孔触媒素子を実装することによって向上する。このように、燃焼ガスは、触媒素子の内側表面と外側表面との間を横切って通過するとともに、有孔触媒素子自体を通過するように流れる。
【００４６】
第１および第２触媒燃焼室を互いに同心状に配置することによって、第２触媒室は第１触媒室の周りに延在し、ガス作動加熱ユニットの小型化を達成する。このように、ガス作動加熱ユニットを、非発火加熱気化装置の熱源として用いるとき、この気化装置の大幅な小型化を達成する。
【００４７】
本発明の他の利点は、第１および第２の触媒素子における一方の隣接部分を、燃料ガスが中断する比較的短い時間にわたり触媒素子の触媒燃焼作動温度に維持する熱的質量を設けることによって達成される。第１および第２触媒素子の熱的質量に隣接する触媒部分が、燃料ガスを中断する間に触媒燃焼作動温度に維持されることによって、燃料ガスが再供給されるとき、触媒燃焼作動温度で第１および第２の触媒素子の隣接部分によって燃料ガスの熱への変換が即座に再開し、残りの第１または第２の触媒素子は、触媒素子によって燃料ガスを完全触媒変換する触媒燃焼作動温度まで容易に達することができる。第１触媒素子の下流側端部に固定した熱的質量を有する第１触媒素子の構成は、熱的質量を有する第１触媒素子のとくに有利な構成をもたらす。
【００４８】
加えて、触媒素子材料から形成した下流側端部キャップを有する第１触媒素子を設けることによって、ガス作動加熱ユニットの触媒作動を容易にし、火炎燃焼室における燃料ガスの初期的な火炎燃焼は、第１触媒素子の端部キャップの温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇し、触媒機能による燃料ガスの熱への変換は、第１触媒素子において開始し、これにより、燃料ガス不足の結果として火炎を消滅させる。
【００４９】
本発明は、添付図面につき行う幾つかの実施形態の説明から、より明らかに理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明によるガス作動加熱ユニットの一部断面とする側面図である。
【図２】図１に示すガス作動加熱ユニットのII−II線上の断面図である。
【図３】図１に示すガス作動加熱ユニットの直線III−III上の断面図である。
【図４】図１に示すガス作動加熱ユニットの直線IV−IV上の断面図である。
【図５】図１示すガス作動加熱ユニットの概略的な断面図であり、燃焼室を通る流体流路を詳細に示す。
【図６】図１に示すガス作動加熱ユニットの一部の概略的な斜視図である。
【図７】図１に示すガス作動加熱ユニットの拡大した横断面図である。
【図８】気化可能な物質を気化する本発明による気化装置の断面図であり、図１のガス作動加熱ユニットを含む。
【図９】一部を除いた、図８に示す気化装置の端面図である。
【図１０】気化可能な物質を気化する本発明の他の実施形態による気化装置の断面図であり、図１のガス作動加熱ユニットを含む。
【図１１】図１０に示す気化装置に使用する気化可能物質を含有する物品の斜視図である。
【００５１】
図面につき説明するが、まず図１〜７につき説明すると、参照符号１を付して示す、本発明によるガス作動加熱ユニットは、ガス触媒変換作用によって燃料ガスを熱に変換させるものである。加熱ユニット１は、とくに小型化に適したものであり、とくに、はんだごて、接着剤ガン、衣類のアイロンおよび気化可能な物質を気化させる不発火燃焼気化装置等の気化装置等の、持ち運び可能な手持ちの加熱ユニットに用いるのが適切である。本発明による気化装置を、図８〜１１につき以下で説明する。
【００５２】
熱伝導材料から成るハウジング２を有する加熱ユニット１は、ハウジング２により燃料ガスを熱に変換する特別に効率的なユニットであり、このハウジング２は、第１触媒燃焼室、すなわち円筒形の一次燃焼室１１と、第２触媒燃焼室、すなわち環状二次燃焼室１２と、火炎燃焼室１６とを画定する。とくに図５〜７につき説明すると、二次燃焼室１２は、一次燃焼室１１の周りに延在し、一次燃焼室１１内に導入される燃料ガス／空気の混合物は、図５および６の矢印Ａの方向に一次燃焼室１１を経て、また、つぎに炎燃焼室１６を経て二次燃焼室１２に流入する。第１触媒素子、すなわち円筒形の有孔一次ガス触媒燃焼素子１３を、一次燃焼室１１に配置し、第２触媒素子、すなわち円筒形の穴あき二次ガス触媒燃焼素子１４を、二次燃焼室１２に配置する。一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４は、以下で説明するように、一次および二次の燃焼室１１および１２を画定する壁から離し、一次燃焼室１１に導入する燃料ガス／空気の混合物が、矢印Ａの方向に一次ガス触媒燃焼素子１３の内面および外面に沿って、また、次に、矢印Ａの方向に二次ガス触媒燃焼素子１４の内面および外面に沿って流れる。一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４は、有孔材料で形成するため、以下で説明するように、燃料ガス／空気の混合物は一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４の内面と外面との間にも流れる。
【００５３】
したがって、一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４がその触媒燃焼作動温度にまで上昇するとき、燃料ガス／空気の混合物は、一次ガス触媒燃焼素子１３によって効率的に熱に変換され、一次ガス触媒燃焼室１１からの未燃焼の燃料ガスを含む排気ガスは、矢印Ａの方向に火炎燃焼室１６に流入し、また、次に二次燃焼室１２に流入し、この二次燃焼室１２内で未燃焼の燃料ガスは、二次ガス触媒燃焼素子１４によって熱に変換される。一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４のこの構成は、一次および二次燃焼室１１および１２を通過する、すべてではないかもしれないが、ほとんどすべての燃料ガスを確実に熱に変換する。
【００５４】
初期的に、一次ガス触媒燃焼素子１３の温度を上げるため、燃料ガス／空気の混合物を以下で説明するように火炎燃焼室１６における火炎で燃焼させる。火炎は、一次ガス触媒燃焼素子をその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、次に、燃料ガス／空気の混合物の熱への触媒的な変換を開始し、そして、これにより、燃料ガスの火炎を不足させ、火炎は消滅する。一次ガス触媒燃焼素子１３は、燃料ガス／空気の混合物を触媒的に熱に変換開始すると、ハウジング２の温度は上昇し、次に、二次ガス触媒燃焼素子１４は、熱伝導、対流および放射によってその触媒燃焼作動温度まで上昇し、一次燃焼室１からの排気ガスに含まれるあらゆる未燃焼の燃料ガスを熱に変換する。
【００５５】
加熱ユニット１の構成に関してより詳細に説明すると、熱伝導性材料から成るハウジング２は、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼または他の適切な熱伝導性材料から成り、第１端壁５によって一方の端部を閉鎖し、他方の端部を第２端壁６によって閉鎖した円筒形の主側壁４によって形成し、共に主室８を画定する。本発明のこの実施形態では、主側壁４の材料と同様の材料から成る円筒形の隔壁１０により構成した隔壁素子を、第１端壁から主側壁４と同心状に主室８内に延在させ、主室８を一次燃焼室１１および二次燃焼室１２に分割する。一次燃焼室１１は、隔壁１０内に形成するとともに、二次燃焼室１２は、隔壁１０と主側壁４との間に画定し、したがって、二次燃焼室１２は、一次燃焼室１１の全周にわたり延在し、この一次燃焼室１１を包囲する。一次ガス触媒燃焼素子１３を一次燃焼室１１内に配置し、燃料ガスを熱に変換するようにし、二次ガス燃焼素子１４を二次燃焼室１２内に配置し、二次燃焼室１２における燃料ガスを熱に変換するようにする。
【００５６】
隔壁１０は、第２端壁６から離れる末端部１５で終端させ、第２端壁６と共に火炎燃焼室１６を画定し、この火炎燃焼室１６内では燃料ガスを初期的に火炎として燃焼させ、一次ガス触媒燃焼素子１３の温度をその触媒燃焼作動温度まで上げ、以下で説明するように、一次ガス触媒燃焼素子１３によって、続いて二次ガス触媒燃焼素子１４によって燃料ガスの熱への触媒変換を開始する。第１端壁５において同心状に形成した燃料ガス入口１７は、燃料ガスを一次燃焼室１１内に送給する。第１端壁５に隣接した主側壁４における排ガス出口１８は、二次燃焼室１２からの排ガスを収容する。
【００５７】
一次および二次の燃焼室１１および１２は、火炎燃焼室１６を介して連通し、燃料ガス入口１７から一次燃焼室１１内に送給された燃料ガスは、二次燃焼室１２内に、図５および６のように、矢印Ａの方向に火炎燃焼室１６を経て流入する。したがって、一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４の温度が、それらの触媒燃焼作動温度まで上昇した後、燃料ガス注入口１７から一次燃焼室１１内に送給された燃料ガスは、一次ガス触媒燃焼素子１３によって熱に変換され、一次燃焼室１１からの未燃焼の燃料ガスを含む排ガスは、火炎燃焼室１６を通過し、次に二次燃焼室１２に流入し、この二次燃焼室１２内で含まれる未燃焼の燃料ガスが二次ガス触媒燃焼素子１４によって熱に変換される。一次および二次の燃焼室１１および１２双方からの排ガスは、排ガス出口１８を通過する。第１端壁５は、一次燃焼室１１の上流端および二次燃焼室１２の下流端を画定する。
【００５８】
本発明のこの実施形態において、一次ガス触媒燃焼素子１３は、有孔金属シートによって形成された中空円筒形状とし、触媒内面１９および触媒外面２０を画定する。二次ガス触媒燃焼素子１４も、中空円筒形状とし、有孔金属シートによって形成し、触媒内面２１および触媒外面２２を有する。一次ガス触媒燃焼素子１３は、隔壁に対して相対配置し、この相対配置は、触媒内面１９および触媒外面２０が、それぞれ一次燃焼室１１を経る通路２３および２４を画定し、これにより、燃料ガス入口１７から一次燃焼室１１内に送給された燃料ガスが、図５および６に示す矢印Ａの方向に一次ガス触媒燃焼素子１３の触媒内面１９および触媒外面２０双方に沿って通過し、一次ガス触媒燃焼素子１３による燃料ガスの触媒変換を容易にするように行う。
【００５９】
二次ガス触媒燃焼素子１４は二次燃焼室１２内に構成し、この構成は、触媒内面２１触媒外面２２は、二次燃焼室１２を通る通路２６および２７を画定し、一次燃焼室１１からのガスを含む排ガスが、図５および６に示す矢印Ａの方向に二次ガス触媒燃焼素子１４の触媒内面２１および触媒外面２２に沿って流れるように行う。したがって、一次燃焼室１１において熱に変換されていない燃料ガスは、二次ガス触媒燃焼素子１４の触媒内面２１および触媒外面２２上を通過するときに熱に変換され、燃料ガスからの熱抽出効率は、一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４の燃焼によって大きく増加する。
【００６０】
燃料ガスが一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４の内外面上を通過することによって、一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４の熱抽出効率は増大する。加えて、一次ガス触媒燃焼素子１３が有孔であることによって、一次燃焼室１１における通路２３および２４に沿って流れる燃料ガスも、通路２３と２４との間で一次ガス触媒燃焼素子１３を透過し、これによって、さらに一次ガス触媒燃焼素子１３の変換効率が増大する。同様に、二次ガス触媒燃焼素子１４が有孔であるため、二次燃焼室１２における通路２６および２７に沿って流れる燃料ガスも、通路２６と２７との間で二次ガス触媒燃焼素子１４を透過し、これによって、二次ガス触媒燃焼素子１４の変換効率が向上する。
【００６１】
燃料ガス入口１７において配置した拡散器（デフューザ）２５は、燃料ガスが一次燃焼室１１内に入り、隔壁１０と共に燃料ガスが通路２３および２４に沿って流れ、一次ガス触媒燃焼素子１３の触媒内面１９および触媒外面２０上を流れるように指向させる。
【００６２】
一次ガス触媒燃焼素子１３は、有孔の薄板ステンレス鋼／アルミニウム合金から成る中空円筒形のキャリヤ部材２８によって設けたキャリヤを有する。キャリヤ部材２８は、主にプラチナから成る貴金属合金で被覆する。一次ガス触媒燃焼素子１３の外径は、隔壁１０の内径よりも小さく、触媒外面２０は、隔壁１０から離して通路２４を形成し、燃料ガスが一次ガス触媒燃焼素子１３の触媒外面２０に沿って流れることができるようにする。キャリヤ部材２８を被覆する貴金属合金で被覆したキャリヤ部材２８と同様の有孔キャリヤ材料の端部キャップ２９を、キャリヤ部材２８の下流側端部を横切るよう延在させる。したがって、通路２３から端部キャップ２９を通過する未燃焼の燃料ガスは、端部キャップ２９によって熱に変換され、熱に変換されずに残ったいかなる燃料ガスも、一次燃焼室１１からの排ガスと共に、火炎燃焼室１６から二次燃焼室１２内に流入する。
【００６３】
熱的質量３０をリベットによって一次ガス触媒燃焼素子１３の端部キャップ２９に固定し、この熱的質量３０を端部キャップ２９に熱伝導係合させ、熱的質量３０に隣接する端部キャップ２９の隣接部分３２を、ハウジング２の温度調整する間における主室８への燃料ガス送給が中断する短い期間中その触媒燃焼作動温度またはそれ以上の温度に維持し、これにより、主室８への燃料ガス送給が再開するとき、端部キャップ２９の隣接部分３２は、その触媒燃焼作動温度またはそれ以上となり、燃料ガスの熱への変換を開始し、したがって、端部キャップ２９残りの部分、およびキャリヤ部材２８を触媒燃焼作動温度まで上昇させ、一次ガス触媒燃焼素子１３全体が燃料ガスを熱に変換する。
【００６４】
第２ガス触媒燃焼素子１４は、ステンレス鋼／アルミニウム合金の有孔シートから成る円筒形のキャリヤ部材３３によって形成し、主にプラチナから成る貴金属合金で被覆した中空円筒形構造のキャリヤを有する。二次ガス触媒燃焼素子１４の外径は、主側壁４の内径よりも小さく、一次ガス触媒燃焼素子１３の内径は、隔壁１０の外径よりも大きくし、二次燃焼室１２における通路２６および２７を画定し、燃料ガスが一次ガス触媒燃焼素子１３の触媒内面および触媒外面２１および２２双方の上を流れるようにする。
【００６５】
本発明の個の実施形態において、一次および二次ガスの触媒燃焼素子１３および１４を、同一材料で形成し、双方共に同じ触媒燃焼作動温度を有し、この触媒燃焼作動温度で燃料ガスを触媒作用による熱に変換することを開始する。
【００６６】
セラミック材料から成る電気絶縁ハウジング３６における電極３５は、絶縁ハウジング３６を有する火炎燃焼室１６内に突入し、電極３５を主側壁４から電気的に絶縁する。電極３５は、主側壁４から離れた先端部３７で終端させ、電圧を電極に印加するとき、先端部３７と主側壁４との間のスパークアークが、初期的に燃料ガスを火炎燃焼室１６における火炎として燃焼させ、一次ガス触媒燃焼素子１３の温度をその触媒燃焼作動温度まで上昇させる。圧電式点火装置（図示せず）を電極３５に接続し、電極３５に電圧を生成するようにする。主側壁４は、電極３５の電位に対して接地電位に保持する。
【００６７】
有孔である一次ガス触媒燃焼素子１３の端部キャップ２９によれば、燃料ガスが初期的に燃料ガス入口１５から一次燃焼室１１内に送給されるとき、燃料ガスは端部キャップ２９を経て火炎燃焼室１６に透過することができる。電極３５と主側壁４との間にスパークを発生するとき、燃料ガスは引火して、火炎燃焼室１６における火炎として燃焼する。火炎の根元は、一次ガス触媒燃焼素子１３の端部キャップ２９に存在し、火炎は、端部キャップ２９に十分近接しており、端部キャップ２９の温度を触媒燃焼作動温度にまで上昇させる。端部キャップ２９がその触媒燃焼作動温度まで上昇した後、触媒変換によってすぐに燃料ガスを熱に変換し始め、次に、一次ガス触媒燃焼素子１３の端部キャップ２９における残りの部分およびキャリヤ部材２８がその触媒燃焼作動温度まで上昇し、燃料ガスを熱に変換する。この段階で火炎は燃料ガスが不足して消滅する。その後、燃料ガスの熱への変換は、一次ガス触媒燃焼素子１３における触媒変換によって行われる。このとき、二次ガス触媒燃焼素子１４は、隔壁１０および主側壁４からの熱放射、ならびに一次燃焼室１１からに熱い排ガスによって急激に触媒燃焼作動温度まで上昇する。触媒燃焼作動温度に達すると、二次ガス触媒燃焼素子１４は、一次燃焼室１１において熱に変換されなかったいかなる燃料ガスも熱に変換する。
【００６８】
主側壁４に貫通する点検ポート４０はレンズ４１によって閉鎖し、火炎燃焼室１６を点検して、火炎状態を確認するのを容易にする。
【００６９】
ベンチュリ混合素子４２を第１端壁５の上流側に配置して、燃料ガス入口１５から主室８内に送給される前に燃料ガスを空気と混合するようにする。燃料ガスは、ベンチュリ混合素子４２内にガス噴射口４４から送給し、燃料ガスと混合するための空気は、ベンチュリ混合素子４２内に空気取込ポート４５から引き込む。
【００７０】
図示しないが、温度制御システムを、ベンチュリ混合素子４２の上流側に設けて、加熱ユニット１の温度を制御するようにする。温度制御システムは、加熱ユニット１のハウジングを熱伝導させる温度応答バルブを有する。温度応答バルブは、ハウジング２の温度に応答して、ベンチュリ混合素子４２への燃料ガス送給量を制御し、ハウジング２の温度を所定温度範囲内に維持するようにする。温度応答バルブは、加熱ユニット１の所要の作動温度に基づいて、ベンチュリ混合素子４２への燃料ガス供給を徐々に変化させる、または、周期的に短時間だけベンチュリ混合素子４２への燃料ガス供給を中断する。このような短時間のベンチュリ混合素子４２への燃料ガス中断中に、熱的質量３０は、一次ガス触媒燃焼素子１３の隣接部分３２をその触媒燃焼作動温度に維持し、一次ガス触媒燃焼素子１３による燃料ガスの熱への触媒変換を燃料ガス再供給の際に再開させる。この温度制御システムは、本願人による国際公開第０２／４８５９１号および同第２００６／０８２５７１号の明細書に記載のものと同様にすることができる。
【００７１】
使用時、燃料ガスは、ガス噴射口４４からベンチュリ混合素子４２内に送給され、燃料ガスは、空気と混合して、燃料ガス入口１７における拡散器２５を経て一次燃焼室１１内に送給する。まず、燃料ガス／空気混合物は、電極３５からの火花（スパーク）によって点火し、火炎燃焼室１６における火炎として燃焼し、一次ガス触媒燃焼素子１３の温度をその触媒燃焼作動温度まで上げ、一次ガス触媒燃焼素子１３によって燃料ガスの熱への変換を開始する。一次ガス触媒燃焼素子１３がその触媒燃焼作動温度に到達した後、一次ガス触媒燃焼素子１３は触媒的に燃料ガスを熱に変換することを開始する。その後、火炎は燃料ガスの不足により消滅する。熱は、一次ガス触媒燃焼素子１３から隔壁１０および主側壁４に伝導および放射されるため、二次ガス触媒燃焼素子１４の温度もその触媒燃焼作動温度まで上昇する。燃料ガスは一次燃焼室１１を通過するため、燃料ガスの大部分は、一次ガス触媒燃焼素子１３によって熱に変換される。未燃の燃料ガスを含む排ガスは、一次燃焼室１１から火炎燃焼室１６を経て二次燃焼室１２内に流入する。排ガスにおいて含まれる未燃の燃料ガスは、二次ガス触媒燃焼素子１４によって熱に変換される。排ガスは、二次燃焼室１２から排ガス出口１８を経て排出される。
【００７２】
火炎燃焼室１６は、点検ポート４０を通して、初期的に火炎燃焼が火炎燃焼室１６で開始し、その後、燃焼が火炎燃焼から触媒変換による触媒燃焼に確実に移行するのを点検することができる。この移行中、火炎は大きさと強度が減少し、次第に黄色に変化する。触媒変換による触媒燃焼が開始すると、一次および二次のガス触媒燃焼素子１３および１４は、赤色になり始め、こうして点検ポート４０から見える赤色グロー（赤熱）を発生する。
【００７３】
燃料ガスの短時間の中断中、加熱ユニット１の温度調整の結果、熱的質量３０が一次ガス触媒燃焼素子１３の隣接部分３２をその触媒燃焼作動温度またはそれ以上に維持し、燃料ガスの一次燃焼室１１への再供給が開始するとき、一次ガス触媒燃焼素子１３は再び燃料ガスを熱に変換し始め、その後二次ガス触媒燃焼素子１４をその触媒燃焼作動温度まで上げ、加熱ユニット１の通常運転を続ける。
【００７４】
一次ガス触媒燃焼素子１３によって、一次ガス触媒燃焼素子１３、とくに一次ガス触媒燃焼素子１３の端部キャップ２９は、火炎燃焼中に火炎燃焼室１６から一次燃焼室１１内に火炎が進入するのを阻止し、燃料ガス入口１７内およびベンチュリ混合素子４２に進入し、爆発を引き起こす火炎のブローバックを回避する。二次燃焼室１２に二次ガス触媒燃焼素子１４を設けることにより、火炎燃焼中に火炎燃焼室１６から二次燃焼室１２への火炎進入を阻止することができ、さもなければ、排ガス出口１８を経る火炎のブローバックを生じ、加熱ユニット１を用いる人の負傷または火傷を引き起こすことになる。実際、二次ガス触媒燃焼素子１４は排ガス出口１８にわたり延在させ、排ガス出口１８を通る火炎のブローバックを阻止する機能を果たす。したがって、一次および二次ガス触媒燃焼素子１３および１４の設置は、火炎燃焼中に火炎燃焼室１６における火炎を閉じ込める機能を果たす。
【００７５】
図８および９につき説明すると、本発明による気化装置を示し、この気化装置を全体的に参照符号６０で示す。気化装置６０は、例えば、タバコおよび／または他のハーブならびに植物等、気化可能な物質の気化可能成分を気化する不発火加熱気化装置である。気化可能な物質は、気化可能な物質を火炎燃焼させることなく加熱によってのみ気化させる。本発明のこの実施形態において、気化装置６０は、とくにタバコを気化させるのに適切である。気化装置６０は、図１〜７につき説明したガス作動加熱ユニット１を有する。加熱ユニットは、気化室６１内の気化可能な物質を加熱する熱源として機能し、この気化室６１は円筒形の二次側壁６２によって形成し、この二次側壁６２は加熱ユニット１の第２端壁６から延在させる。本発明のこの実施形態における加熱ユニット１は、図１〜７につき説明した加熱ユニット１と同様であり、同じ部分には、同一参照符号を付して示す。
【００７６】
二次側壁６２は、ハウジング２と同様の熱伝導性材料で形成し、気化室６１への開放した開口６３を画定する。中空円筒形のプラグ部材６５を、気化室６１に係合可能にし、これにより、開口６３、ひいては気化室６１を閉鎖できるようにする。プラグ部材６５は、端壁６６およびこの端壁６６から延在する円筒形の側壁６７を有し、この側壁６７は二次側壁６２内に比較的緊密な滑り嵌めを生ずる。出口管６９を、プラグ部材６５の端壁６６から同軸状に突出させて、マウスピース７０に終端させ、このマウスピース７０を通して気化室６１で気化可能な物質から気化した蒸気のエアロゾルを吸引できるようにする。
【００７７】
第２端壁６に隣接する二次側壁６２における１個またはそれ以上の空気取込ポート７１は、気化室６１内に引き込まれる空気を収容し、ついで気化室６１からの蒸気のエアロゾルをマウスピース７０から吸引するのを容易にする。マウスピース７０で吸引するとき、空気取込ポート７１から引き込んだ空気は、気化室６１における気化可能な物質から放出された気化可能な成分の蒸気を含有し、これにより、蒸気が出口管６９で冷却されるとき、エアロゾルが形成され、このエアロゾルをマウスピース７０から吸引する。
【００７８】
ねじ付き中心ボア７４を有する中心ボス７３を、第２端壁６と一体に形成し、かつこの第２端壁６から気化室６１内に突入させる。熱交換素子、すなわち、ねじ付き端部７６で終端する熱交換スピンドル７５を、ねじ付き中心ボア７４にねじ係合可能にし、中心ボス７３から気化室６１内に同軸状に突入させて、第２端壁６から気化室６１における気化可能な物質に熱を伝達する。熱交換スピンドル７５は、ハウジング２と同様の熱伝導性材料で形成し、二次側壁６２と同心状にする。複数の互いに離れたフィン７７を、第２端壁６から突設し、また中心ボス７３から半径方向に延在させて、金属製のガーゼ（金網）材料のガーゼディスク７８を第２端壁６から引き離すようにする。ガーゼディスク７８は、気化室６１とほぼ同じ直径とし、気化室６１における気化可能な物質を保持し、気化可能な物質が空気取込ポート７１を通過するのを阻止する。加えて、ガーゼディスク７８は、通過する空気を収容し、また空気取込ポート７１から引き込んだ空気を気化室６１における気化可能な物質の領域にわたり拡散させる。
【００７９】
気化室６１は、国際公開第２００６／０８２５７１号の明細書に記載の気化装置の気化室とほぼ同じである。
【００８０】
第１端壁５を介してハウジング２に熱伝導するベンチュリ混合素子４２の上流側に位置する温度応答制御バルブ（図示せず）は、ハウジング２の温度に応答し、次に気化室６１の温度に応答して、燃料ガスのベンチュリ混合素子４２への供給を制御し、気化室６１における気化可能な物質の温度を適切な気化温度に維持し、この気化温度は、タバコから所定成分を気化させるためには、概して、１００°Ｃ〜３５０°Ｃの範囲、より一般的には１３０°Ｃ〜２５０°Ｃの範囲、理想的には１５０°Ｃ〜２００°Ｃの範囲である。温度応答バルブは、本願人による国際公開第０２／４８５９１号および国際公開第２００６／０８２５７１号に記載されたタイプがある。加えて、安全分離バルブも、温度応答バルブの上流側に設け、加熱ユニット１が安全温度を超えるとき加熱ユニット１を燃料ガス供給源から分離させる。この安全分離バルブは、本願人による国際公開第２００６／０８２５７１号に記載されている気化装置に関連するタイプとすることができる。
【００８１】
概して、気化装置６０は、ハウジング２、および気化室６１、ならびに温度応答バルブおよび安全分離バルブを備え、この気化装置６０をケーシングにおいて収納し、このケーシングを概してプラスチック材料で形成し、再充填可能なリザーバをケーシングに設け、燃料ガスを加熱ユニット１に安全分離バルブおよび温度応答性バルブを経て供給できるようにする。
【００８２】
使用にあたり、気化させるべきタバコは、気化室６１内に配置する。タバコは、微粒子および／もしくはフレーク状、ばら状、または袋詰めの形態にすることができる。代案として、タバコを袋詰めで設ける代わりに、ニコチン注入したマトリクスを有するカートリッジを気化室６１に配置することができる。タバコは、袋に入れ、袋はいずれかの所定の形であり、特定の場合において、円筒型である。タバコまたはニコチン注入マトリクスカートリッジを気化室６１に配置した状態で、プラグ部材６５を気化室６１に係合させ、気化室６１を閉鎖する。
【００８３】
手動のオン／オフバルブ（図示せず）を操作して、リザーバ（図示せず）からの燃料ガスを加熱ユニット１に供給できるようにする。手動のオン／オフバルブ操作と同時に、圧電性点火装置（図示せず）を動作させて、高電圧を電極３５に印加し、これにより火花（スパーク）のアークを電極３５の先端部３７と加熱ユニット１のハウジングにおける主側壁４との間で発生させ、次に、ベンチュリ混合素子４２からの燃料ガス／空気の混合物を点火させて、火炎燃焼室１６において火炎燃焼させる。火炎は、一次ガス触媒燃焼素子１３の温度をその触媒燃焼作動温度まで上げ、その後、火炎は燃料ガスが不足して消滅する。その後、二次ガス触媒燃焼素子１４は、その触媒燃焼作動温度まで上がり、一次燃焼室１１からの排ガスに含まれる燃料ガスを熱に変換する。ハウジング２がその作動温度まで上昇し、気化室６１におけるタバコが気化可能な成分の蒸気を生成し始めると、マウスピース７０で吸引されることによって、気化室６１から引き込まれ、またタバコから生成した蒸気のエアロゾルを形成し、またマウスピース７０を介して吸入する。
【００８４】
タバコにおける気化可能な成分が消費し尽くされたとき、使用済みタバコは気化室６１から取り出し、新しいタバコに交換する。
【００８５】
図１０および１１につき説明すると、本発明の他の実施形態による気化装置を示し、全体的に参照符号８０で示し、この気化装置８０は、タバコ製品８１のタバコにおける気化可能な成分を気化させる。気化装置８０は、気化装置６０とほぼ同じで、類似の部分は同一参照符号を付して示す。気化装置８０と気化装置６０との間における主な違いは、気化室６１が円筒形状のタバコ製品８１を収容するよう構成し、このタバコ製品８１を気化室６１内に緊密滑り嵌めにより係合可能にして
いる点である。したがって、プラグ部材６５は、本発明のこの実施形態では省くことができる。タバコ製品８１は、適切な紙製の外側円筒形のスリーブ８３を有し、スリーブ内に微粒子またはフレーク状のタバコ８４を詰める。フィルタ素子８６を、スリーブ８３の下流側端部８７に配置する。フィルタ素子８６は、従来のシガレット端部フィルタと類似し、タバコ８４における気化可能な成分から気化した蒸気からの様々な成分を濾過するため、また、蒸気を凝縮してエアロゾルを形成させるために設ける。
【００８６】
スリーブ８３の上流側端部８８は、スリーブ８３におけるタバコ８４内に空気を収容するために開放する。スリーブ８３は、気化室の内径とほぼ同じ外径を有し、また二次側壁６２に対して緊密に滑り嵌めする。
【００８７】
気化装置８０は、熱交換スピンドル７５を有する実施形態として示すが、気化装置８０は、熱交換スピンドル７５を有しても有さなくてもよい。しかし、気化装置８０に設ける場合、スリーブ８３は気化室６１内に挿入するとき、熱交換スピンドル７５は、スリーブ８３におけるタバコ８４の中心に同軸状に貫入する。
【００８８】
本発明のこの実施形態において、タバコ８４を詰めたスリーブ８３の長さは、ガーゼディスクから二次側壁６２の下流側端部８９にいたる二次側壁６２の長さと同一長さであり、スリーブ８３におけるガーゼディスク７８に衝合する上流側端部８８を気化室６１内に挿入するとき、タバコ８４は、全体的に気化室６１内に位置し、フィルタ素子８６は気化室６１から突出した状態となり、これによってフィルタ素子に隣接するスリーブ８３に沿って吸込み易くする。
【００８９】
使用にあたり、タバコ製品８１は、スリーブ８３の上流側端部８８がガーゼディスク７８に緊密に衝合するまで気化室６１内に挿入し、熱交換スピンドル７５を気化室６１内に設ける場合、熱交換スピンドル７５は、タバコ製品を気化室６１内に挿入する際にタバコ８４内に貫入する。気化装置８０が、動作温度まで上昇してタバコ８４の気化可能な成分が気化し始めるとき、フィルタ素子８６に隣接するスリーブ８３の下流側端部８７を吸込むことによって、気化可能な成分のエアロゾルがフィルタ素子８６を通して引き込まれる。
【００９０】
加熱ユニットは、気化装置の気化室を加熱するように説明したが、当業者には本発明による加熱ユニット１を使用して、他の付属品、例えば、はんだごてのはんだごて先端部、接着剤ガン、服のアイロンのプレス板、または加熱すべき他の素子を加熱することができるのは明らかである。加熱ユニットを、はんだごてのはんだごて先端部を加熱するよう設けるとき、はんだごて先端部は気化室を形成する二次側壁６２の位置に配置し、また第２端壁６から同軸状に延在させる。加熱ユニットを、接着剤ガンを加熱するよう設けるとき、加熱ユニットを熱伝導性ハウジング内に配置し、このハウジングには溶融すべき接着剤を収容する接着剤収容ボアを設け、この溶融した接着剤を熱伝導素子から突出する接着剤ノズルから押し出すようにする。加熱ユニットを衣類アイロンのプレス板を加熱するよう設けるとき、加熱ユニットのハウジングには、衣類アイロンのプレス板に直接熱伝導するよう係合させて、衣類アイロンのプレス板を設ける。
【００９１】
加熱ユニット１は、特別な形状および燃焼室を形成する構造のハウジングを有する実施形態として説明したが、任意な他の適切な形状および構造のハウジングを用いることができるのは明らかである。
【００９２】
他の形状および構造、また他の材料から成る一次および二次のガス触媒燃焼素子を用いることができることも明らかである。特定の場合において、セラミック材料から成る一次および二次のガス触媒燃焼素子を設けることができ、特定の場合において、一次および二次ガスの触媒燃焼素子のうち一方をセラミック材料とし、他方を金属材料とすることもできる。実際、特定の場合において、一次ガス触媒燃焼素子をセラミック材料とし、多孔質ブロックまたはセラミック材料から成る円筒体によって設け、一次燃焼室に配置することができる。一次ガス触媒燃焼素子のセラミック材料は、セラミック材料内に相互に内部連通する複数の空洞を設ける、または、セラミック材料内に貫通する比較的小さい直径の複数のボアを設けることによって多孔質にする。
【００９３】
一次および二次のガス触媒燃焼素子は、互いに類似する材料で形成し、またこれに応じて類似する触媒燃焼作動温度を有する実施形態として説明したが、場合によっては、一次および二次のガス触媒燃焼素子を、互いに異ならせ、また異なる触媒燃焼作動温度を有するものとすることができる。例えば、特定の場合において、二次ガス触媒燃焼素子は一次ガス触媒燃焼成分よりも低い触媒燃焼作動温度を有するものとし、逆もまた同様に可能である。
【００９４】
気化装置はタバコを気化する実施形態として説明したが、気化装置を使用して、他の任意の気化可能な物質を気化することができ、気化可能な物質としては、ハーブ、植物等、また、医薬化合物、組成物および成分および向精神活性化合物、組成物および成分がある。
【００９５】
気化室は、気化室内に貫入する１個の熱交換スピンドルを有する実施形態として説明したが、任意の個数の熱交換スピンドルを設けることができるのは明らかである。特定の場合において、熱交換スピンドルは省くことも考えられる。
【００９６】
気化室の特定の構造を説明したが、任意な他の適当な構成とした気化室、および気化すべき気化可能な物質に対して他の任意な関係を有する気化室を設けることもできる。
【００９７】
実際、特定の場合において、加熱ユニットは使い捨て可能なユニットとして設けることができ、例えば、気化室に所定個数のタバコ製品またはタバコの袋、またはタバコ充填量で使用した後に、気化装置を廃棄する実施形態が考えられる。この場合、燃料ガスリザーバは、再充填可能でなく、使用を意図する装置に対するタバコ製品またはタバコ充填量に応じた十分な量の燃料ガスを設けておくことができる。
【００９８】
特定の場合において、加熱ユニットは、火炎燃焼室がないものとして設けることができる。この場合、二次ガス触媒燃焼素子は、燃料ガス／空気の混合物を初期的に点火し、排ガス出口から火炎として吹き出すようにすることによってその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、また二次触媒燃焼素子に根付く火炎の根元が二次触媒燃焼素子をその触媒燃焼作動温度まで上昇させ、これによって触媒機能によって燃料ガスを熱に変換し始め、このとき火炎を消滅させ、つぎに一次ガス触媒燃焼素子に対して放射によって熱伝達し、次に一次ガス触媒燃焼素子の触媒燃焼作動温度まで上昇させる。
【００９９】
言うまでもなく、任意な他の適切な点火システムを設け、燃料ガスを点火して火炎として燃焼させるようにすることができ、これによりガス触媒燃焼素子のいずれか一方の温度をそれらの触媒燃焼作動温度まで上昇させることができる。実際、火炎燃焼室を省く特定実施形態の場合、一次燃焼室および一次ガス触媒燃焼素子を設け、火炎燃焼を初期的に一次ガス触媒燃焼素子内に発生させ、その触媒燃焼作動温度まで上昇した際に燃料ガスを熱に変換し始め、このとき火炎が消滅するようにすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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