JP6409025B2 - 無煙電子タバコ - Google Patents

Description

本発明は無煙電子タバコに関し、特にタバコを燃焼させずに喫煙材成分を揮発させるのに適した温度（約６０℃〜１００℃）で喫煙材を加熱し、その成分（香味成分，化合物）を所定の喫煙回数（数回から十数回）だけ放出させることで、タバコ依存性を緩和可能な無煙電子タバコ、及びその無煙電子タバコ用加熱機能を備えた無煙電子タバコユニット装置に関する。

タバコはアルコールとともに身近な依存性薬物の代表であり、喫煙をやめたくてもやめられない人は、日本には１３００万人いるといわれている。これはタバコに含まれるニコチン依存性によるためである。タバコ依存症が進むと、同じ刺激では同じ快感が得られず、大量のニコチンを求めるようになり、身近な薬物依存症が形成される。

タバコによる害は依存症に限らず、肺ガンをはじめとする様々な健康被害が報告され、国によってはタバコのコマーシャルが規制されている。さらに、タバコは喫煙者自身が吸う煙よりも、副流煙に多くの有害物質が含まれる。このため非喫煙者にとってもタバコによる健康被害は大きな課題である。一方において、イライラしているときに吸うと気分が落ち着く、あるいはゆっくり吸うことで頭をすっきりさせる等、タバコには幾つかの効能もあることが知られている。

こうしたタバコの有害な面を少なくしたタバコとして、近年、タバコを燃焼させることなく、タバコに似た喫煙成分を嗜好するための様々なタイプの電子タバコが提案されている。例えば、特許文献１には本物のタバコを吸っているように見える充電可能な電子タバコに関する技術が開示されている。特許文献１に記載の電子タバコは、先端にLEDを備え電源部を内包するケーシングと、ケーシングと連結し薬液を霧状とするヒータユニットと、ヒータユニットと連結する薬液容器と、薬液容器の他端と連結する吸口とから形成されている。電子タバコの吸口を吸い込んだり、吸い込むことを止めたりすることで、LEDがタバコの火のように、赤くなったり赤みが消えたりする。このため本物のタバコを吸っているように見える。さらに、吸い込むことを止め、咥えた電子タバコを口から離すと、口腔内に吸い出されていた霧状の薬液が口から吐き出され、あたかも本物のタバコの煙のように見える、というものである。

特許文献２には、エアロゾル（煙）を発生させることなく香味を吸引して味わうことができる無煙型香味吸引具に関する技術が開示されている。特許文献２に記載の技術は、ユーザが香味吸引具の一端に設けられた炭素熱源に着火した後、他の一端に設けられたマウスピースを咥えて吸引する。これにより、炭素熱源により加熱された空気を途中に設けられた冷却要素でタバコ原料を加熱する適温（５０℃〜２００℃）まで冷却し、その熱によりタバコ原料を加熱する。これにより揮発するタバコ原料成分を吸引する、というものである。

また、特許文献３には、タバコ煙を発生させずに化合物を放出する製品として、タバコを燃焼させずに加熱によって化合物を放出するいわゆる発熱するが燃焼しないタバコに関する技術が開示されている。この技術は、喫煙材に隣接して位置する加熱材からの熱移動によって喫煙材を加熱する。加熱材は、電磁誘導加熱工程中に抵抗加熱される。これにより喫煙材を燃焼させずに電磁誘導の効果によって加熱チェンバー内でニコチンおよび芳香族化合物などの喫煙材の成分を揮発させそれを吸い込む、というものである。

しかし、特許文献１に記載の技術は、口腔内からの吐き出される霧状の薬液が非喫煙者に副流煙を想起させるため、無煙化が完全に達成されているとはいえない。また、特許文献２に記載の技術は、本物のタバコと同じように炭素熱源に着火するため熱源の温度は数百度を超える高温となり火災の問題や、吸引する煙の温度による口腔内の低温火傷の問題がある。また、熱源で発生した高熱を冷却するための冷却部が必須となり、その構造が複雑になる、という問題がある。

これらに対して特許文献３に記載の電子タバコは、タバコを燃焼させずに加熱によって化合物を放出する、いわゆる発熱するが燃焼しないタバコである。このため、特許文献１、特許文献２のような副煙流や火災発生の懸念は少ない。しかし特許文献３に記載の技術は、香味成分を発生させる喫煙材を加熱材と共に加熱チェンバー内に設け、誘導加熱により加熱される加熱材により加熱・揮発させている。このため、喫煙材から揮発する香味成分中に加熱材の成分が混入する可能性がある。また、喫煙材の香味成分が全て揮発した場合、加熱チェンバーごと交換しなければならない、という問題がある。さらに、特許文献１から特許文献３に記載の電子タバコは、いずれも喫煙者が陥りやすいタバコ依存症を回避するための手段が講じられていない。このため、喫煙をやめたくてもやめられなくなるタバコ依存症の問題が解決されていない。

特開２０１１−８７５６９ 特開２０１３−５３２９５３ 特表２０１５−５３１６０１

そこで本発明の課題は、非喫煙者に副流煙の危惧を抱かせない、また火災の懸念の無い無煙電子タバコであって、気分を落ち着かせる、あるいは頭をスッキリさせるといったタバコの効能を活かしつつ、喫煙に伴うタバコ依存性が緩和される無煙電子タバコ、及び無煙電子タバコ用加熱機能を備えた無煙電子タバコユニット装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、喫煙材を内包し吸い口を備えた吸引部と、
前記吸引部と連通し、空気を所定の温度に加熱する蓄熱体と、前記蓄熱体の外周を覆う断熱体と、前記蓄熱体及び前記断熱体とを内包するケーシングと、前記吸い口の吸引により外部から流入する空気を前記吸引部に導く流路とを含む加熱部、とを備えた無煙電子タバコであって、
前記流路は、前記蓄熱体と前記断熱体との間の空隙であって、前記空隙には前記蓄熱体の熱量で前記空気が所望の温度となるよう前記空気の流速を制限する流路抵抗が設けられていることを特徴とする無煙電子タバコ、である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無煙電子タバコであって、前記流路は、蓄熱体の外表面には設けられた複数の突起であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無煙電子タバコ前記流路は、前記蓄熱体の外表面に彫られた複数列の溝であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の無煙電子タバコであって、前記蓄熱体は多孔質体であって、前記多孔質体の細孔が前記流路の一部を兼ねていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項５又は６に記載の無煙電子タバコであって、前記蓄熱体が、前記ヒータ又は誘導加熱体により１５０℃から２５０℃に加熱され、前記流路を流れる空気が前記蓄熱体により６０℃以上に加熱されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の無煙電子タバコであって、前記蓄熱体が、前記ヒータ又は誘導加熱体により１５０℃から２５０℃に加熱され、前記流路を流れる空気が前記蓄熱体により６０℃以上に加熱されることを特徴とする。

本発明によれば、非喫煙者に副流煙の危惧を抱かせない、また火災の懸念の無い無煙電子タバコであって、気分を落ち着かせる、あるいは頭をスッキリさせるといったタバコの効能を活かしつつ、喫煙に伴うタバコ依存性が緩和される無煙電子タバコ、及び無煙電子タバコ用加熱機能を備えた無煙電子タバコユニット装置を提供することができる。

以下、実施例の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態、実施例について説明する。図１は、本発明の第一の実施例である無煙電子タバコ１の構成を示した斜視図である。図１（ａ）に示すように無煙電子タバコ１は、加熱部１０と吸引部１１とから構成され、加熱部１０と吸引部１１とは着脱可能に構成されている。 図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す無煙電子タバコ１の分解斜視図である。図１（ｂ）に示すように、加熱部１０は、その先端部に外部から空気を取り入れる細孔が設けられたキャップ１０１、温度センサー１０２、ヒータ１０３が巻かれた蓄熱体１０６、断熱体１０４、加熱部ケーシング１０５とから構成されている。吸引部１１は、吸口ケーシング１１２、喫煙材を収納しているカートリッジ１１０とから構成されている。

図２は無煙電子タバコ１の断面を示した図である。無煙電子タバコ１の外周は、加熱部ケーシング１０５と吸口ケーシング１１２とにより覆われている。加熱部ケーシング１０５の内側には断熱体１０４と蓄熱体１０６とがあり、断熱体１０４により蓄熱体１０６は、その全周を覆われている。断熱体１０４により、蓄熱体１０６の熱は外部に伝わり難いため、喫煙者は加熱部ケーシング１０５を保持できる。また、断熱体１０４は、蓄熱体１０６の熱エネルギーを外部に伝熱させ難くしている。このため蓄熱体１０６の内部あるいは周辺を流れる空気は、効率よく所望の温度に加熱される。

喫煙者が吸口１１１を吸引すると、キャップ１０１から空気が流入する。流入した空気は、蓄熱体１０６の蓄熱により加熱され、加熱された空気は喫煙材カートリッジ１１０に収納されている喫煙材成分（香味成分、ニコチン等の化合物）を揮発させる。喫煙者は、揮発した喫煙材成分を吸口１１１から吸引する。このように本発明の一実施例である無煙電子タバコ１は、燃焼させずに加熱によって喫煙材成分を揮発させているので煙が発生せず、また火災の危険性もない。

図２（ｃ）に示すように、加熱部１０の先端に取り付けられているキャップ１０１には、吸口１１１により吸引された際に空気が内部に流入する流入孔である細孔１０１１が設けられている。また、温度センサーの外部との接続電極である温度センサー用電極１０２１、及びヒータ１０３を外部電源と接続するためのヒータ用電極１０３１が露出している。

図３（ａ）は蓄熱体１０６の外表面にヒータ１０３を巻き付けた状態を示した図である。ヒータ１０３の両端であるヒータ用電極１０３１は、上述したようにキャップ１０１を介して目立たないように外部に露出しており、図６、図７に示す電源ユニットの無煙電子タバコ挿入口５１に挿入すると、図８に示す電源供給用電極５４と接続し、図３に示すヒータ１０３が通電し蓄熱体１０６が加熱される。

図３（ｂ）は蓄熱体１０６の内部に挿入される温度センサー１０２の斜視図である。本実施例においては、蓄熱体１０６は多孔質体、例えばカーボン、二酸化ケイ素等のセラミックス、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、ベークライト等の樹脂材、金属酸化物等の材料を圧縮成形したもの等であるが、かかる多孔質体の細孔に温度センサーを埋め込み配置することは好ましい。温度センサー１０２は、加熱されている蓄熱体１０６の温度を測定し、蓄熱体１０６が所定の温度、約１５０℃〜２５０℃に達したときにヒータ電源にオフの信号を出す。

蓄熱体１０６は蓄熱容量の大きい材料、例えば、鉄、銅、アルミ、ステンレス、合金、ベークライト等の樹脂など、必ずしも多孔質体でなくても良い。蓄熱体１０６として多孔質体を用いない場合には、キャップ１０１からの空気を流す流路を蓄熱体自身及び／又はその周辺に形成することが好ましい。

図４は多孔質体ではない蓄熱体３０６と、その外周に形成される断熱体３０４との間の空隙を流路とし、蓄熱体３０６の外表面に空気の流れを阻害する流路抵抗３１０を設けた流路３０１の構成斜視図である。このような流路３０１を形成することにより、吸口１１１から吸引された空気９の流速が制限される。これにより、流路３０１を流れる空気９は、蓄熱体１０６により所定の熱量を受けることができ、所望の温度（６０℃以上）に加熱された後、吸引部１１に導入される。６０℃以上に加熱された空気により喫煙材カートリッジ１１０に収納されている喫煙材が揮発される。

図５は流路３０１−１を蓄熱体３０６の外表面に形成した場合を示した図である。本実施例においては、流路をＶ字に形成しているが、その形状はＶ字に限定されず、例えば、スネーク形状や螺旋形状であっても良い。また、流路の幅を適宜変えることで流路抵抗を制御することができ、これにより空気９の流速を所望の流速とすることができる。なお、流路形状は蓄熱体３０６の熱容量と流速とを勘案し決定することが好ましい。また、多孔質体の内部の細孔を流路として用い、かつ蓄熱体と断熱体との空隙も流路として利用しても良い。

図６、図７、図８は無煙電子タバコ１の電源ユニット５の構成を示した図である。電源ユニット５は無煙電子タバコ１の蓄熱体１０６を加熱するヒータ１０３に電気を供給する電源ユニットである。無煙電子タバコ１は挿入孔５１に挿入されることで、ヒータ用電極１０３１が電源ユニットの電極と接続し通電する。

電源ユニット５の外蓋５２の下部側面には外部からの電源供給の差込口５３が設けられている。差込口５３にＵＳＢケールを差し込むことで、図８に示す回路基板５６を介して接続されているバッテリー５５を充電するとともに、バッテリー５５、回路基板５６、電源供給部５４を介してヒータ１０３に電気を流す。また、回路基板５６は温度センサー１０２からの信号によりヒータ１０３に通電するか否かの制御を行う。

電源ユニット５は、内部にバッテリー５５を備え、その形状を通常のタバコサイズとすることで携帯利便性が確保できる。また、バッテリー５５の容量を特定することで加熱回数を制限（喫煙者の吸引回数を制限）でき、タバコ依存性を緩和させることができる。

図９は本発明の第二の実施例である無煙電子タバコ２の構成を示した斜視図である。無煙電子タバコ２は、加熱部２０と吸引部２１とからなる。加熱部２０の外周は、加熱部ケーシング２０５により覆われており、加熱部ケーシング２０５の内側には誘導加熱体２０４が蓄熱体２０６の全周を覆うように形成されている。なお、喫煙者が加熱部ケーシング２０５を保持できるよう、誘導加熱体２０４と加熱部ケーシング２０５との間には断熱体あるいは空気層を設け、誘導加熱体２０４の熱と蓄熱体２０６との熱が伝熱され難くすることが好ましい。また、断熱体や空気層を設けることにより、蓄熱体２０６の熱エネルギーが外部に放出され難くなり、流路を流れる空気を安定して所望の温度に加熱することができる。

図１０は無煙電子タバコ２の断面を示した図である。無煙電子タバコ２の外周は、加熱部ケーシング２０５と吸口ケーシング２１２とにより覆われている。加熱部ケーシング２０５の内側には誘導加熱体２０４が蓄熱体２０６の全周を覆うように配置されている。誘導加熱体２０４と加熱部ケーシング２０５の間には断熱体２０３、あるいは断熱体としての空気層を設けることが好ましい。

無煙電子タバコ２の先端にあるキャップ２０１には空気が流入する流入細孔２０１１が設けられ、温度センサー用電極２０２１が露出している。図１１は、蓄熱体２０６の外周が誘導加熱体２０４で覆われ、蓄熱体２０６の内部には温度センサー３０２が埋め込まれている様子を示した斜視図である。本実施例における温度センサー２０２は熱電対２０２２、外部電極２０２１、これらを接続する接続線とからなる。

第二の実施例で示す無煙電子タバコ２と第一の実施例で示した無煙電子タバコ１との違いは、蓄熱体の加熱方式の違いである。無煙電子タバコ１は、蓄熱体１０６の外表面に巻き付けられたヒータ１０３により加熱するのに対し、無煙電子タバコ２は誘導加熱体２０４により蓄熱体２０６を加熱する。

図１２、図１３は、無煙電子タバコ２の電源ユニット６の構成を示した図である。電源ユニット６と先に説明した電源ユニット５との違いは、電源ユニット５が無煙電子タバコ１の蓄熱体１０６を加熱するのがヒータであり、係るヒータに電気を供給する電源ユニットであったのに対し、電源ユニット６は誘導加熱により誘導加熱体２０６を通して蓄熱体を加熱するところにある。

このため、図１３に示すように電源ユニット６の挿入孔６１の下部から、ほぼ無煙電子タバコ２の加熱部２０の長さで、回路基板６６と接続する誘電回路基板６７が設けられている。

回路基板６６は温度センサー１０２からの信号により、誘電回路基板６７に通電するか否かを制御し、通電により電磁誘導により誘導加熱体２０４を所定の温度に加熱する。誘導加熱による蓄熱体の加熱以外は、第一の実施例で説明したことと同じである。

本発明の第一実施例、及び第二実施例に示す無煙電子タバコの構成を模擬したサンプルにより、蓄熱体の加熱温度と吸口の吸引により加熱される空気の温度との関係について実証実験を行った。その結果、蓄熱体を到達温度２００℃まで加熱すると、吸引を１０回まで繰り返しても喫煙材に流入する空気の温度は、６０℃から８０℃の範囲に収まることが確認できた。また、蓄熱体の加熱到達温度を１５０℃から２５０℃の範囲で可変することで、吸引可能回数（喫煙材に流入する空気の温度を６０℃以上に保持できる吸引回数）を２０％程度増減できることが確認できた。

本発明の第一実施例である無煙電子タバコ１の分解斜視図である。 本発明の第一実施例である無煙電子タバコ１の断面を示した図である。 本発明の第一実施例における蓄熱体１０６の外表面にヒータ１０３を巻き付けた状態を示した図等である 本発明の第一実施例における蓄熱体が多孔質体ではない蓄熱体３０６と、その外周に形成される断熱体３０４との間の空隙を流路とし、蓄熱体３０６の外表面に流路抵抗３１０を設けた流路３０１の斜視図である。 本発明の第一実施例における蓄熱体３０６の外表面に形成された流路３０１−１の斜視図である。 本発明の第一実施例である無煙電子タバコ１の電源ユニット５の構成を示した図である。 本発明の第一実施例である無煙電子タバコ１の電源ユニット５の構成を示した図である。 本発明の第一実施例である無煙電子タバコ１の電源ユニット５の構成を示した図である。 本発明の第二の実施例である無煙電子タバコ２の構成を示した斜視図である。 無煙電子タバコ２の断面を示した図である。 本発明の第二実施例である無煙電子タバコ２を構成する誘導加熱体２０４、蓄熱体２０６、及び温度センサー２０２の構成を示した斜視図である。 本発明の第二実施例である無煙電子タバコ２の電源ユニット６の構成を示した図である。 本発明の第二実施例である無煙電子タバコ２の電源ユニット６の構成を示した図である。

１ 無煙電子タバコ
１０ 加熱部
１１ 吸引部
１０１ キャップ
１０２ 温度センサー
１０３ ヒータ
１０４ 断熱体
１０５ ケーシング１
１０６ 蓄熱体
１１０ カートリッジ（喫煙材）
１１１ 吸口
１１２ ケーシング２
２ 無煙電子タバコ
２０ 加熱部
２１ 吸引部
２０１ キャップ
２０２ 温度センサー
２０３ 断熱体（空気層）
２０４ 誘導加熱体
２０５ 加熱部ケーシング
２０６ 蓄熱体
２１０ カートリッジ（喫煙材）
２１１ 吸口
２１２ 吸口ケーシング

Claims (6)

1. 喫煙材を内包し吸い口を備えた吸引部と、
   前記吸引部と連通し、空気を所定の温度に加熱する蓄熱体と、前記蓄熱体の外周を覆う断熱体と、前記蓄熱体及び前記断熱体とを内包するケーシングと、前記吸い口の吸引により外部から流入する空気を前記吸引部に導く流路とを含む加熱部、とを備えた無煙電子タバコであって、
   前記流路は、前記蓄熱体と前記断熱体との間の空隙であって、前記空隙には前記蓄熱体の熱量で前記空気が所望の温度となるよう前記空気の流速を制限する流路抵抗が設けられていることを特徴とする無煙電子タバコ。
2. 前記流路は、蓄熱体の外表面に設けられた複数の突起であることを特徴とする請求項１に記載の無煙電子タバコ。
3. 前記流路は、前記蓄熱体の外表面に彫られた複数列の溝であることを特徴とする請求項１に記載の無煙電子タバコ。
4. 前記蓄熱体は多孔質体であって、前記多孔質体の細孔が前記流路の一部を兼ねていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無煙電子タバコ。
5. 前記蓄熱体の外周にヒータ又は誘導加熱体を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無煙電子タバコ。
6. 前記蓄熱体が、前記ヒータ又は誘導加熱体により１５０℃から２５０℃に加熱され、前記流路を流れる空気が前記蓄熱体により６０℃以上に加熱されることを特徴とする請求項５に記載の無煙電子タバコ。