(57)【要約】  エアロゾル発生装置のための発熱体は、発熱部分と、発熱部分と熱的に接触している炭素含有層とを含む。エアロゾル発生装置は、こうした発熱体と、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル発生物品を受容するように構成された加熱チャンバーとを備える。【選択図】図３
2022502092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生装置のための発熱体であって、発熱部分と、前記発熱部分と熱的に接触する炭素含有層とを備え、前記炭素含有層がグラフェンを含み、前記発熱体が非発熱部分をさらに備え、かつグラフェンの層が前記発熱部分から前記発熱体の前記非発熱部分に前記発生した熱を伝達するように構成されている、発熱体。
【請求項２】
前記発熱体が電気的に加熱される発熱体である、請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記発熱体が、前記発熱部分と前記炭素含有層の間に配設された電気絶縁材料の層を備える、請求項１または請求項２に記載の発熱体。
【請求項４】
前記炭素含有層が、グラフェン被覆の形態であるか、または一つ以上のグラフェンシートを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項５】
前記炭素含有層が、少なくとも二つのグラフェンシートを備え、かつ前記少なくとも二つのグラフェンシートの間に追加的な炭素含有構造が提供されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項６】
吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置であって、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル発生物品を受容するように構成された加熱チャンバーを備え、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発熱体を備える、エアロゾル発生装置。
【請求項７】
前記発熱体が、前記加熱チャンバー内に配設されている内部発熱体である、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項８】
前記発熱体が中央に配設されていて、かつ前記加熱チャンバーの長軸方向軸に沿って整列されている、請求項７に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項９】
前記発熱体が、一つ以上の加熱ブレードまたは加熱針を備える、請求項７または請求項８に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１０】
前記発熱体が、前記加熱チャンバーの側壁に隣接して配設されている外部発熱体であるか、または前記発熱体が、前記加熱チャンバーの側壁の一部を少なくとも部分的に形成する外部発熱体である、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１１】
前記炭素含有層が、前記加熱チャンバーの内側側壁を少なくとも部分的に覆って延びる、請求項１０に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１２】
コントローラと、電源と、接点とをさらに備え、前記接点が、前記発熱体の前記発熱部分に電気的に接触し、かつ前記コントローラが、前記接点を経由する前記電源から前記発熱部分への電力の供給を制御するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１３】
エアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法であって、
ｉ）発熱部分を提供する工程と、
ｉｉ）グラフェン含有層を前記発熱部分上に、かつ前記発熱部分と熱的に接触して配設する工程と、を含む、方法。
【請求項１４】
前記グラフェン含有層が、前記発熱体の前記発熱部分へのグラフェン被覆の形態で提供されている、請求項１３に記載のエアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法。
【請求項１５】
ｉｉｉ）発熱体の非発熱部分を提供する工程と、
ｉｖ）前記グラフェン含有層を、前記発熱体の前記非発熱部分上に、かつ前記発熱体の前記非発熱部分と熱的に接触して配設する工程と、をさらに含む、請求項１３または請求項１４に記載のエアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル発生装置のための被覆された発熱体、被覆された発熱体を備えるエアロゾル発生装置、およびこうしたエアロゾル発生装置の製造方法に関する。たばこなどのエアロゾル発生基体を加熱するが燃焼しないエアロゾル発生装置が周知である。これらの装置は、ユーザーによる吸入のためのエアロゾルを作り出すために十分に高い温度までエアロゾル発生基体を加熱する。
【背景技術】
【０００２】
これらのエアロゾル発生装置は典型的に加熱チャンバーを備え、発熱体は加熱チャンバー内に配設されているか、または加熱チャンバーを包囲している。エアロゾル形成基体を含むエアロゾル発生物品を、加熱チャンバーの中に挿入し、かつ発熱体によって加熱することができる。発熱体は、物品が加熱チャンバーの中に挿入されている時に、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体の中に貫通する加熱ブレードとして構成されてもよい。発熱体が均一に加熱し、かつ可能な限り速く動作温度に到達するように発熱体を構成することが望ましい。
【０００３】
エアロゾル形成物品の中への貫通、およびエアロゾル形成物品からの引き抜きに伴い、発熱体の表面は、エアロゾル形成物品との接触に起因する摩擦力に供される。それ故に、発熱体の表面の弾力性を改善することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その結果、本発明の目的は、エアロゾル形成基体の均一な加熱を可能にする発熱体を提供することである。本発明のさらなる目的は、寿命が増加した発熱体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これを解決するために、およびさらなる目的のために、本発明はエアロゾル発生装置のための発熱体を提案する。発熱体は、発熱部分と、炭素含有層とを備える。炭素含有層は、発熱部分と熱的に接触している。
【０００６】
発熱体に炭素含有層を提供することによって、発熱部分によって作り出される熱エネルギーは、発熱体の表面にわたって均等に配分されてもよい。発熱部分がわずかにより低い温度で動作されてもよいため、より均一な熱分布はまた、加熱がよりエネルギー効率的でありうるという効果を有する。
【０００７】
炭素含有層の提供は有利なことに、炭素含有層を有しない発熱体と比較して、発熱体の一つ以上の機械的特性を改善する場合がある。一つ以上の機械的特性としては、発熱体の強度、靭性、硬度、耐久性、および耐摩耗性が挙げられうるが、これらに限定されない。例えば、発熱体の全体的な強度は増大する場合がある。
【０００８】
発熱体の炭素含有層は、グラフェンの層を含んでもよい。本明細書で使用される「グラフェン」という用語は、炭素原子が規則的な六角形格子で高密度に充填されている、炭素の平面状の結晶同素体を指す。グラフェンは、単一の炭素原子のみの厚さを有する場合があり、これは単層グラフェンと呼ばれる場合がある。グラフェンは、数個の炭素原子のみの厚さを有する場合があり、これは多層グラフェンと呼ばれる場合がある。例えば、グラフェンが多層グラフェンである場合、グラフェンは５０個以下の炭素原子、２０個以下の炭素原子、または１０個以下の炭素原子の厚さを有してもよい。本明細書で使用される「グラフェン」という用語は、純粋なグラフェン、欠陥、不純物、または含有物を有するグラフェン、還元グラフェン酸化物、およびそれらの組み合わせを含む。グラフェンは、卓越した二次元特性を有することが知られている。特にグラフェンは、グラフェンの層によって画定された平面に沿って非常に高い熱伝導性および導電性を有する。その結果、グラフェンの層を提供することによって、熱エネルギーは、グラフェン層に提供されている発熱体のそれらの部分にわたって迅速かつ均等に配分される。グラフェン層は、発熱体の表面に提供されてもよい。このようにして、発熱体の均一な熱分布が達成されるだけでなく、発熱体の表面の耐久性などの機械的特性も向上する場合がある。
【０００９】
炭素含有層は、被覆の形態、好ましくはグラフェン被覆の形態で提供されてもよい。被覆は、大気圧化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）、真空蒸発、スパッタリング、従来型ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、または火炎熱分解によって形成されてもよい。別の方法として、材料は、当業者に周知の他の被覆方法を使用して施されてもよい。
【００１０】
炭素含有層は一つ以上のグラフェンシートを含んでもよい。グラフェンシートは、剥離技法、黒鉛酸化物単層膜の開裂または還元などの様々な機械的製造技法を使用して製造されてもよい。
【００１１】
炭素含有層は、グラフェンシート間に追加的な炭素含有構造を有する複数のグラフェンシートを含んでもよい。例えば、炭素含有層は、少なくとも二つのグラフェンシートを含んでもよく、また少なくとも二つのグラフェンシートの間に、追加的な炭素含有構造が提供されている。グラフェンシート間の追加的な炭素構造は、単一壁カーボンナノチューブ、多壁カーボンナノチューブ、例えばバックミンスターフラーレンなどのフラーレン、それらの組み合わせおよび部分、または他の炭素系構造であってもよい。追加的な炭素構造は、グラフェンシートの平面に垂直な方向での熱伝導性を高めるために提供されている。追加的な炭素含有構造がカーボンナノチューブである場合、カーボンナノチューブの長軸方向軸は、隣接するグラフェンシートの平面に対して実質的に垂直に配設されてもよい。これは、カーボンナノチューブの軸方向の熱伝導性が高いことに起因して、グラフェンシートの平面に対して垂直な方向での熱伝導率をさらに高める場合がある。
【００１２】
追加的な炭素含有構造は、隣接するグラフェンシートに化学的に結合されてもよい。例えば、追加的な炭素含有構造の炭素原子は、グラフェンシートの炭素原子に共有結合されてもよい。これは有利なことに、追加的な炭素含有構造とグラフェンシートの間の熱伝導性を増大させる場合がある。
【００１３】
グラフェンシート間の追加的な炭素含有構造は、グラフェンシート間で規則的なパターンで配設されてもよい。このようにして、追加的な炭素構造は、グラフェンシートを互いから離隔するための改善された機械的支持を提供する場合がある。同時に、規則的に配設された追加的な炭素構造はまた、グラフェンシートの平面に垂直な方向における熱伝達の均質性を増大させる場合がある。
【００１４】
発熱体は電気加熱式発熱体であってもよい。発熱体は電気抵抗性材料を含んでもよい。適切な電気抵抗性材料としては、ドープされたセラミックなどの半導体、「導電性」のセラミック（例えば、二ケイ化モリブデンなど）、炭素、黒鉛、金属、合金、およびセラミック材料と金属材料とでできた複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。こうした複合材料は、ドープされたセラミックまたはドープされていないセラミックを含んでもよい。適切なドープされたセラミックの例としては、ドープ炭化ケイ素が挙げられる。適切な金属の例としては、チタン、ジルコニウム、タンタル白金、金、銀が挙げられる。適切な金属合金の例としては、ステンレス鋼、ニッケル含有、コバルト含有、クロム含有、アルミニウム含有、チタン含有、ジルコニウム含有、ハフニウム含有、ニオブ含有、モリブデン含有、タンタル含有、タングステン含有、スズ含有、ガリウム含有、マンガン含有、金含有、および鉄含有合金、ならびにニッケル、鉄、コバルト、ステンレス鋼系の超合金、Ｔｉｍｅｔａｌ（登録商標）、ならびに鉄−マンガン−アルミニウム系合金が挙げられる。
【００１５】
記載の通り、本開示の態様のいずれかにおいて、発熱体はエアロゾル発生装置の一部であってもよい。エアロゾル発生装置は、内部発熱体、または外部発熱体、または内部発熱体と外部発熱体の両方を備えてもよく、ここで「内部」および「外部」は、エアロゾル形成基体を加熱するためにヒーターが使用されている時の、エアロゾル形成基体に対するヒーターの場所を指す。内部発熱体は任意の適切な形態を取ってもよい。例えば、内部発熱体は加熱ブレードの形態を取ってもよい。別の方法として、内部ヒーターは、異なる導電性部分または電気抵抗性の金属チューブを有するケーシングまたは基板の形態を取ってもよい。別の方法として、内部発熱体は、使用時にエアロゾル形成基体の中心を通り抜ける一つ以上の加熱針、ピン、またはロッドであってもよい。その他の代替としては、加熱ワイヤまたはフィラメント、例えばＮｉ−Ｃｒ（ニッケルクロム）、白金、タングステン、もしくは合金ワイヤ、または加熱プレートが挙げられる。随意に、内部発熱体は剛直な担体材料の中またはこの材料上に配置されてもよい。こうした一実施形態において、電気抵抗性のある発熱体は、温度と抵抗率の間の明確な関係を有する金属を使用して形成されてもよい。こうした例示的な装置において、金属は、セラミック材料などの適切な断熱材料上にトラックとして形成され、その後ガラスなどの別の断熱材料中に挟まれてもよい。この様態で形成されたヒーターは動作中に、発熱体の加熱と、発熱体の温度のモニターの両方に使用されてもよい。
【００１６】
内部発熱体は、エアロゾル発生物品のエアロゾル形成基体の中への発熱体の挿入を容易にするために、テーパー付きの、または尖った、または鋭くされた端を有してもよい。
【００１７】
外部発熱体は任意の適切な形態を取ってもよい。例えば、外部発熱体は、ポリイミドなどの誘電性基板上の一つ以上の可撓性の加熱箔の形態を取ってもよい。可撓性の加熱箔は、基体受容空洞の周辺部に適合する形状にすることができる。別の方法として、外部発熱体は、金属のグリッド（複数可）、可撓性プリント基板、成形回路部品（ＭＩＤ）、セラミックヒーター、可撓性炭素繊維ヒーターの形態を取ってもよく、または適切な形状の基体上にプラズマ蒸着などの被覆技法を使用して形成されてもよい。外部発熱体はまた、温度と抵抗率の間の明確な関係を有する金属を使用して形成されてもよい。こうした例示的な装置において、金属は適切な断熱材料の二つの層の間のトラックとして形成されてもよい。この様態で形成された外部発熱体は動作中に、外部発熱体の加熱と、外部発熱体の温度のモニターの両方に使用されてもよい。
【００１８】
内部発熱体または外部発熱体は、熱を吸収および貯蔵し、そしてその後、エアロゾル形成基体に熱を経時的に放出する能力を有する材料を含む、ヒートシンクまたは蓄熱体を備えてもよい。ヒートシンクは、適切な金属またはセラミック材料など、任意の適切な材料で形成されてもよい。一実施形態において、材料は、高い熱容量（顕熱貯蔵材料）を有するか、または熱を吸収し、その後可逆的なプロセス（高温相変化など）によって熱を放出する能力を有する材料である。適切な顕熱貯蔵材料としては、シリカゲル、アルミナ、炭素、ガラスマット、ガラス繊維、鉱物、金属または合金（アルミニウム、銀、または鉛など）、およびセルロース系材料（紙など）が挙げられる。可逆的な相変化によって熱を放出するその他の適切な材料としては、パラフィン、酢酸ナトリウム、ナフタレン、ろう、ポリエチレンオキシド、金属、金属塩、共晶塩の混合物、または合金が挙げられる。ヒートシンクまたは蓄熱体は、エアロゾル形成基体と直接的に接触し、かつ保存した熱を基体に直接的に伝達できるように配設されてもよい。別の方法として、ヒートシンクまたは蓄熱体の中に貯蔵された熱は、金属チューブなどの熱導体によってエアロゾル形成基体に伝達されてもよい。
【００１９】
発熱体は有利なことに、伝導によってエアロゾル形成基体を加熱する。発熱体は基体、または基体が配置されている担体と、少なくとも部分的に接触してもよい。別の方法として、内部発熱体または外部発熱体のいずれかからの熱は、熱伝導性要素によって基体に伝導されてもよい。
【００２０】
動作中、エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生装置内に完全に包含されてもよい。その場合、ユーザーはエアロゾル発生装置のマウスピースを吸煙してもよい。別の方法として、動作中、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置内に部分的に包含されてもよい。その場合、ユーザーはエアロゾル発生物品を直接吸煙してもよい。
【００２１】
発熱体は、電気絶縁材料の層を備えてもよい。電気絶縁材料が、発熱部分と発熱体の炭素含有層との間に配設されてもよい。発熱部分と炭素含有層の間に電気絶縁材料を提供することによって、炭素含有層は発熱体の電気回路から電気的に分離される。これは、炭素含有層がグラフェンを含む場合、特に重要である。グラフェンは高い導電性を有し、また電流の二次経路として作用して、発熱部分の抵抗加熱を妨げる場合がある。電気絶縁材料は、発熱部分から発熱体の炭素含有層への熱伝達を促進するために高い熱伝導性を有することが好ましい。
【００２２】
炭素含有層の少なくとも一部は、発熱体の電気絶縁材料の層上に配設されていることが好ましい。このようにして、炭素含有層は、発熱体の発熱部分に接近して、かつ発熱体の発熱部分と熱的に接触して提供されている。発熱部分と熱的に接触するが、発熱部分から電気的に絶縁された、炭素含有層を提供することによって、炭素含有層の高い熱伝導性を、発熱体にわたって迅速かつ均一に発生された熱エネルギーを配分するために効率的に使用することができる。
【００２３】
発熱体は非発熱部分をさらに備えてもよい。非発熱部分は、発熱体の発熱部分に隣接して配設されてもよい。炭素含有層は、発熱体の発熱部分から非発熱部分に、発生した熱を伝達するように構成されてもよい。このようにして、発熱部分によって発生した熱エネルギーは、発熱体全体にわたって均等に配分されてもよい。非発熱部分は、任意の適切な材料で作製されてもよい。
【００２４】
炭素含有層は、所定の空間的配設を有するように設計されてもよい。このようにして、炭素含有層の熱伝導特性は、使用時に所定の温度分布を示す発熱体を提供するように特に設計されてもよい。
【００２５】
さらなる態様によると、本発明は、吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置に関する。エアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル発生物品を受容するように構成された加熱チャンバーを備える。エアロゾル発生装置は、上述の通りの発熱体をさらに含む。
【００２６】
エアロゾル発生装置は、ハウジングと、発熱体に接続された電力供給源と、電力供給源から発熱体への電力の供給を制御するように構成された制御要素とをさらに備えてもよい。
【００２７】
ハウジングは、発熱体を包囲する、または発熱体の近くにある空洞を画定してもよい。空洞は、エアロゾル発生物品を受容するように構成されてもよい。空洞は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバーを形成してもよく、または備えてもよい。
【００２８】
エアロゾル発生装置は、ユーザーが片手の指の間に保持することが快適な、携帯型または手持ち式のエアロゾル発生装置であることが好ましい。
【００２９】
エアロゾル発生装置は実質的に円筒状の形状であってもよい。
【００３０】
エアロゾル発生装置は、およそ７０ｍｍ〜およそ１２０ｍｍの長さを有してもよい。
【００３１】
発熱体は、エアロゾル発生装置の加熱チャンバー内に配設されている内部発熱体であってもよい。発熱体は、中央に配設されていて、かつ加熱チャンバーの長軸方向軸に沿って整列されていてもよい。
【００３２】
発熱体は、加熱チャンバーの側壁に隣接して配設されている、または加熱チャンバーの側壁の一部を少なくとも部分的に形成する、外部発熱体であってもよい。発熱体は、発熱体の炭素含有層が、エアロゾル発生装置の加熱チャンバーの内側側壁を少なくとも部分的に覆って延びるように構成されてもよい。
【００３３】
エアロゾル発生装置に受容されるエアロゾル発生物品は、実質的に円筒状の形状であってもよい。エアロゾル発生物品は実質的に細長くてもよい。エアロゾル発生物品は、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す円周とを有してもよい。エアロゾル形成基体は実質的に円筒状の形状であってもよい。エアロゾル形成基体は実質的に細長くてもよい。エアロゾル形成基体はまた、長さと、その長さに対して実質的に直角を成す円周とを有してもよい。
【００３４】
エアロゾル発生物品は、およそ４５ｍｍの全長を有してもよい。エアロゾル発生物品は、およそ７．２ｍｍの外径を有してもよい。さらに、エアロゾル形成基体は、およそ１０ｍｍの長さを有してもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は、およそ１２ｍｍの長さを有してもよい。さらに、エアロゾル形成基体の直径は、およそ５ｍｍ〜およそ１２ｍｍであってもよい。エアロゾル発生物品は外側紙ラッパーを備えてもよい。さらに、エアロゾル発生物品は、エアロゾル形成基体とフィルタープラグの間に分離部を備えてもよい。分離部は、およそ１８ｍｍであってもよいが、およそ５ｍｍ〜およそ２５ｍｍの範囲であってもよい。
【００３５】
エアロゾル形成基体は、エアロゾルを形成することができる揮発性化合物を放出する能力を有する基体である。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱によって放出されてもよい。エアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、たばこを含んでもよい。エアロゾル形成基体は、加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含有するたばこ含有材料を含んでもよい。別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、均質化した植物由来材料を含んでもよい。
【００３６】
エアロゾル形成基体は、約５５重量パーセント〜約７５重量パーセントの均質化したたばこ材料と、約１５重量パーセント〜約２５重量パーセントのエアロゾル形成体と、約１０重量パーセント〜約２０重量パーセントの水とを含むことが好ましい。
【００３７】
エアロゾル形成基体は、少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に高密度の安定したエアロゾルの形成を容易にし、かつシステムの動作温度にて熱分解に対して実質的に抵抗性である任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物である。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、これには多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチル、テトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。エアロゾル形成体は、多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールおよびグリセリンなど）であってもよい。エアロゾル形成体はプロピレングリコールであってもよい。エアロゾル形成体は、グリセリンとプロピレングリコールの両方を含んでもよい。
【００３８】
エアロゾル発生装置は、制御要素、電源、接点をさらに備えてもよい。接点は、発熱体の発熱部分に電気的に接触する。制御要素は、接点を経由して電源から発熱部分への電力の供給を制御するように構成されている。
【００３９】
電源は任意の適切な電源であってもよく、例えば電池などの直流電圧源であってもよい。一実施形態において、電源はリチウムイオン電池である。別の方法として、電源は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、またはリチウム系電池（例えば、リチウムコバルト電池、リチウム鉄リン酸塩電池、チタン酸リチウム、またはリチウムポリマー電池）であってもよい。
【００４０】
制御要素は単純なスイッチであってもよい。別の方法として、制御要素は電気回路であってもよく、また一つ以上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを備えてもよい。
【００４１】
本発明の別の態様において、上記の説明によるエアロゾル発生装置と、エアロゾル発生装置の空洞の中に受容されるように構成された一つ以上のエアロゾル発生物品とを備えるエアロゾル発生システムが提供されている。
【００４２】
本発明のさらなる態様において、エアロゾル発生装置のための発熱体の製造の方法が提供されている。本方法は、本発明の発熱体を得るために、発熱部分を提供する工程と、発熱部分上に、かつ発熱部分と熱的に接触して炭素含有層を配設する工程とを含む。
【００４３】
発熱部分上に配設されている炭素含有層は、グラフェンの層を含んでもよい。炭素含有層はグラフェン含有層であってもよい。グラフェンの層を配設する方法工程は、グラフェンの層をグラフェン被覆の形態で発熱部分に堆積させることを含んでもよい。グラフェンの層はまた、発熱体の発熱部分上に機械的に配設されているグラフェンのシートも含んでもよい。
【００４４】
エアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法は、発熱部分および非発熱部分を含む発熱体を提供する工程と、発熱部分と非発熱部分の両方上にグラフェン含有層を配設し、かつその両方と熱的に接触させる工程とを含んでもよい。
【００４５】
本発明の一態様または一実施形態に関して説明される特徴はまた、その他の態様および実施形態に適用可能であってもよい。
【００４６】
例証としてのみであるが、以下の添付図面を参照しながら本発明をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明によるエアロゾル発生装置を示す。
【図２】図２は、本発明による発熱体を示す。
【図３】図３は、本発明による修正された発熱体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、エアロゾル発生物品１０とエアロゾル発生装置２０とを備えるエアロゾル発生システムの断面図を示す。エアロゾル発生物品１０の一方の端にて、エアロゾル形成基体１２が提供されている。エアロゾル発生物品１０の第二の端にて、フィルター要素１４が提供されている。
【００４９】
エアロゾル発生装置２０は、電源２４およびコントローラ回路２６が中に配設されているハウジング２２を備える。ハウジングの一方の端にて、エアロゾル発生物品１０を受容するように構成されている空洞２８が形成されている。空洞２８の中には、発熱体３０が提供されている。図示された実施形態において、発熱体３０は、中央に、かつ空洞２８の長軸方向軸に沿って配設されているブレードヒーターである。それ故に、空洞２８はまた、エアロゾル発生装置２０の加熱チャンバーを形成する。
【００５０】
制御回路２６は、電源２４から発熱体３０への電気エネルギーの流れを制御するために構成されている。図１において、エアロゾル発生物品１０はエアロゾル発生装置２０の空洞２８の中に挿入されている。使用後、エアロゾル発生物品１０は空洞２８から取り外され、廃棄されてもよい。
【００５１】
図２において、図１のエアロゾル発生装置２０で使用される通りのヒーター要素３０の拡大図が図示されている。ヒーター要素３０は発熱部分３２を備える。発熱部分３２は、制御回路２６を介して電源２４に接続されている電気接点３４を備える。発熱部分３２は、エアロゾル形成基体１２のエアロゾル形成剤を揮発するために必要とされる熱エネルギーを発生するための抵抗発熱体を備える。
【００５２】
発熱部分３２は、実質的に発熱体３０の全長にわたって延びてもよい。別の方法として、および図２の網掛け部分によって示す通り、発熱部分３２は、発熱体３０の一方の端にてのみ提供されてもよい。発熱部分３２に隣接して、非発熱部分３４が提供されている。非発熱部分３４は、熱抵抗ガラスから形成されていて、発熱部分３２に取り付けられている。発熱部分３２は電気絶縁材料によって覆われている。この場合、絶縁材料はガラスの層であり、また非発熱部分３４と同一の材料から作製されている。
【００５３】
発熱体３０は、電気絶縁材料上に、かつ発熱部分３２と非発熱部分３４の両方にわたって提供された炭素含有層３６をさらに備える。図２の実施形態において、炭素含有層３６はグラフェンの層であり、かつ発熱体３０に提供された六角形パターンによって概略的に示されている。グラフェンの層は、ガラス層によって発熱部分３２から電気的に絶縁されている。しかしながら、グラフェンの層は依然として、発熱部分３２と良好な熱的接触にある。
【００５４】
使用時に、発熱体３０の発熱部分３２で発生された熱エネルギーは、発熱体３０の表面全体にわたって、炭素含有層３６を通して迅速かつ均一に配分される。
【００５５】
図３は、本発明による発熱体３０の修正された設計を示す。発熱体３０は、図２に示す発熱体と実質的に同一である。修正は、グラフェンの第一の層３８とグラフェンの第二の層３９とを含む炭素含有層３６にある。グラフェンの第二の層３９は、グラフェンの第一の層３８の上に提供されている。グラフェンの第一の層３８は、図２の実施形態に描写された炭素含有層３６と本質的に同一である。
【００５６】
グラフェンの第二の層３９の設計は、グラフェンの第一の層３８の設計と異なる。グラフェンの第二の層３９はまた、発熱体３０の完全な発熱部分３２を覆う。このようにして、発熱部分３２へのグラフェン層３８、３９の良好な熱的接触が得られる。しかしながら、発熱体３０の非発熱部分３４の区域において、グラフェンの第二の層３９は、発熱部分３２から非発熱部分３４を横切って発熱体３０の先端に向かって延びる複数の縞を形成するように成形されている。このようにして、炭素含有層３６は、発熱体３０の表面上に好ましい熱配分チャネルを画定する。
【図１】
2022502092.tif 000003
【図２】
2022502092.tif 000004
【図３】
2022502092.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月31日(2021.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生装置のための発熱体であって、発熱部分と、前記発熱部分と熱的に接触する炭素含有層とを備え、前記炭素含有層がグラフェンを含み、前記発熱体が非発熱部分をさらに備え、かつグラフェンの層が前記発熱部分から前記発熱体の前記非発熱部分に前記発生した熱を伝達するように構成されている、発熱体。
【請求項２】
前記発熱体が電気的に加熱される発熱体である、請求項１に記載の発熱体。
【請求項３】
前記発熱体が、前記発熱部分と前記炭素含有層の間に配設された電気絶縁材料の層を備える、請求項１または請求項２に記載の発熱体。
【請求項４】
前記炭素含有層が、グラフェン被覆の形態であるか、または一つ以上のグラフェンシートを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項５】
前記炭素含有層が、少なくとも二つのグラフェンシートを備え、かつ前記少なくとも二つのグラフェンシートの間に追加的な炭素含有構造が提供されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発熱体。
【請求項６】
吸入可能なエアロゾルを発生するためのエアロゾル発生装置であって、エアロゾル形成基体を含有するエアロゾル発生物品を受容するように構成された加熱チャンバーを備え、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発熱体を備える、エアロゾル発生装置。
【請求項７】
前記発熱体が、前記加熱チャンバー内に配設されている内部発熱体である、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項８】
前記発熱体が中央に配設されていて、かつ前記加熱チャンバーの長軸方向軸に沿って整列されている、請求項７に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項９】
前記発熱体が、一つ以上の加熱ブレードまたは加熱針を備える、請求項７または請求項８に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１０】
前記発熱体が、前記加熱チャンバーの側壁に隣接して配設されている外部発熱体であるか、または前記発熱体が、前記加熱チャンバーの側壁の一部を少なくとも部分的に形成する外部発熱体である、請求項６に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１１】
前記炭素含有層が、前記加熱チャンバーの内側側壁を少なくとも部分的に覆って延びる、請求項１０に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１２】
コントローラと、電源と、接点とをさらに備え、前記接点が、前記発熱体の前記発熱部分に電気的に接触し、かつ前記コントローラが、前記接点を経由する前記電源から前記発熱部分への電力の供給を制御するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１３】
エアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法であって、
ｉ）発熱部分を提供する工程と、
ｉｉ）グラフェン含有層を前記発熱部分上に、かつ前記発熱部分と熱的に接触して配設する工程と、
ｉｉｉ）発熱体の非発熱部分を提供する工程と、
ｉｖ）前記発熱体の前記発熱部分から前記非発熱部分へと前記発生した熱を伝達するように前記グラフェン含有層を配設する工程と、をさらに含む、方法。
【請求項１４】
前記グラフェン含有層が、前記発熱体の前記発熱部分へのグラフェン被覆の形態で提供されている、請求項１３に記載のエアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法。
【請求項１５】
ｉｉｉ）発熱体の非発熱部分を提供する工程と、
ｉｖ）前記グラフェン含有層を、前記発熱体の前記非発熱部分上に、かつ前記発熱体の前記非発熱部分と熱的に接触して配設する工程と、をさらに含む、請求項１３または請求項１４に記載のエアロゾル発生装置のための発熱体を製造する方法。
【国際調査報告】
2022502092.tif 000006
2022502092.tif 000007
2022502092.tif 000008
2022502092.tif 000009