JP-2026514572-A - エアロゾル発生システムで使用するための高分子複合材料を含むヒーター組立品

Abstract

エアロゾル発生装置用のヒーター組立品（２１２）であって、抵抗加熱のために構成された加熱本体を備え、加熱本体が、高分子マトリクスと、高分子マトリクス内に分散された黒鉛、黒鉛由来材料、および六角形窒化ホウ素のうちの少なくとも一つと、を含む、高分子複合材を含む、ヒーター組立品（２１２）が提供される。 【選択図】図１

Inventors

• ラヴァナン ローラン セルジュ
• ペルト ヤニ ミカエル
• パイネンブルク ヨハネス ペトルス マリア
• リュトルオト イルッカ ヨハンネス

Assignees

• フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム

Dates

Publication Date

20260512

Application Date

20240501

Priority Date

20230502

Claims (15)

1. エアロゾル発生装置用のヒーター組立品であって、抵抗加熱のために構成された加熱本体を備え、前記加熱本体が、高分子マトリクスと、前記高分子マトリクス内に分散された黒鉛、黒鉛由来材料、および六角窒化ホウ素のうちの少なくとも一つと、を含む、高分子複合材を含む、ヒーター組立品。
2. 前記加熱本体は、前記多孔体部分を通る気流経路を画成する通気性の本体部分を備える、請求項１に記載のヒーター組立品。
3. 前記加熱本体は、エアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受容するための開放端を有するチャンバを画成する中空管状本体部分を備え、前記気流経路が、チャンバの上流にあり、それと流体連通している、請求項２に記載のヒーター組立品。
4. 前記通気性の本体部分は、前記加熱本体の前記中空管状本体部分内に少なくとも部分的に配設される、請求項３に記載のヒーター組立品。
5. 前記通気性の本体部分は、前記加熱本体の前記中空管状本体部分と実質的に一体型である、請求項４に記載のヒーター組立品。
6. 前記通気性の本体部分は、少なくとも５０重量パーセントの前記高分子複合材を含む、請求項３～５のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
7. 前記通気性の本体部分は、前記高分子複合材の粒子を焼結することによって形成される、請求項３～６のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
8. 前記通気性の本体部分の断面空隙率は、少なくとも１５パーセントである、請求項３～７のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
9. 前記通気性の本体部分の引き出し抵抗（ＲＴＤ）は、１００ミリメートルＨ 2 Ｏ以下である、請求項３～８のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
10. 前記加熱本体は、エアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受容するための開放端を有するチャンバを画成する中空管状本体部分を備える、請求項１に記載のヒーター組立品。
11. 前記高分子マトリクスは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）および液晶ポリマー（ＬＣＰ）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のヒーター組立品。
12. エアロゾル発生装置であって、 請求項１～１１のいずれか一項に記載のヒーター組立品と、 前記加熱本体に接続され、使用時に、電流の前記加熱本体内の通過により、抵抗加熱によって、熱が発生されるように、電圧を前記加熱本体に印加するように構成された電源および制御装置と、を備える、エアロゾル発生装置。
13. エアロゾル発生システムであって、 請求項１２に記載のエアロゾル発生装置と、 エアロゾル形成基体を備えるエアロゾル発生物品と、を備え、前記エアロゾル発生装置が、前記エアロゾル発生物品の少なくとも一部分を受容するように構成される、エアロゾル発生システム。
14. 前記エアロゾル発生物品は、前記エアロゾル発生物品が、前記エアロゾル発生装置に挿入される場合、前記エアロゾル形成基体の少なくとも一部分が前記加熱本体と熱的に結合されるように、構成される、請求項１３に記載のエアロゾル発生システム。
15. 前記エアロゾル発生物品は、サセプタ要素をさらに備える、請求項１３または１４に記載のエアロゾル発生システム。

Description

本開示は、エアロゾル発生装置用のヒーター組立品に関する。本開示はまた、ヒーター組立品を備えるエアロゾル発生装置に関し、ならびにエアロゾル発生装置およびエアロゾル発生装置で使用するためのエアロゾル発生物品を備えるエアロゾル発生システムに関する。 特に、本開示は、エアロゾル発生物品のエアロゾル発生基体を加熱するように構成された電気抵抗体を備えるヒーター組立品に関する。 たばこ含有基体などのエアロゾル形成基体が燃焼されるのではなく加熱される、エアロゾル発生物品は、当技術分野で公知である。典型的に、このようなエアロゾル発生物品において、エアロゾルは、熱源からエアロゾル形成基体への熱の伝達によって発生される。 例えば、手持ち式エアロゾル発生装置などの電気的に作動するエアロゾル発生装置は、このようなエアロゾル発生物品で使用され得る。このような電気的に作動するエアロゾル発生装置は、エアロゾル形成基体を、摂氏数百度の温度に加熱するように構成された発熱体を備え得る。これにより、エアロゾル発生物品を通って吸い込まれた空気中に同伴される揮発性化合物が、エアロゾル形成基体から放出される。放出された化合物は冷却するにつれて、凝縮してまたは核をなして、エアロゾルを形成する。 エアロゾル発生物品を消費するためのエアロゾル発生装置のいくつかの実施例は、当技術分野で開示されている。このような装置としては、例えば、エアロゾル発生装置の一つ以上の電気ヒーター要素からエアロゾル発生物品のエアロゾル発生要素への熱伝達によってエアロゾルが発生される、電気加熱式のエアロゾル発生装置が挙げられる。この目的のために、エアロゾル発生物品は、エアロゾル発生装置の加熱空洞内に部分的に受容され得、その結果、エアロゾル発生物品の上流端が空洞に挿入される一方、エアロゾル発生物品の下流端が空洞から外に突出する。 例えば、エアロゾル発生物品が加熱空洞内に受容される場合に、エアロゾル発生基体に挿入されるように適合される内部ヒーターブレードを備える、電気加熱式のエアロゾル発生装置が提案されている。別の方法として、エアロゾル発生基体の加熱は、その中にエアロゾル発生物品が挿入される加熱空洞を少なくとも部分的に画成する、または加熱空洞を画成する管状要素と別様に結合される管状ヒーター要素によってなど、外部加熱を使用して、達成されている。 誘導加熱式エアロゾル発生物品は、例えば、ＷＯ２０１５／１７６８９８号などで提案されている。これらのエアロゾル発生物品は、たばこ含有基体などのエアロゾル発生基体と、エアロゾル発生基体内に配設されたサセプタと、を備える、エアロゾル発生要素を備える。サセプタとエアロゾル発生装置の誘導ヒーター要素との間の機能的結合は、エアロゾル発生物品がエアロゾル発生装置の加熱空洞内に部分的に受容される場合に、達成される。 エアロゾル発生基体を外部から加熱するためのヒーター要素を構築することは、典型的に、湾曲したまたは管状の形状を元々平坦な加熱フィルムに付与することを含むため、かなり複雑なプロセスである傾向がある。例えば、元々平坦な加熱フィルムは、マンドレルまたは比較的小さな曲率半径を有する管の周りに包装される必要があり得る。この操作は、加熱フィルムが異なる可撓性を有する材料の複数の層で形成され得るため、特に複雑であり得る。製造プロセスは、エアロゾル発生基体を加熱する異なるモードを提供する観点から、複数の別個の加熱ユニットを単一のエアロゾル発生装置内に組み込む必要性によって、さらに複雑であり得る。 固体エアロゾル発生基体は、エアロゾル種（例えば、ニコチンおよびグリセリン）の抽出を促進するのに十分な温度まで加熱される必要がある。既存のヒーターは、典型的には、固体エアロゾル発生基体が全体を通してこのような範囲内の温度に曝露されるように、熱を供給するように構成される。しかしながら、この加熱設定は、使用の電池効率が最適ではないという欠点を有し得る。さらに、この加熱設定は、固体エアロゾル発生基体の使用を、所定の吸煙回数および有限の吸煙回数、または所定の分数に制限し得る。さらに、固体エアロゾル発生基体を吸煙間にエアロゾル種の抽出を促進するのに十分な温度に維持することはまた、望ましくないことに、有害および潜在的に有害な成分（ＨＰＨＣ）を発生するリスクを増加させる場合がある。 上述の欠点のうちの少なくとも一つに少なくとも部分的に対処するように適合されたエアロゾル発生装置用のヒーター組立品を提供することは、望ましいであろう。例えば、製造がより容易であるエアロゾル発生装置用の新規で改良されたヒーター組立品を提供することは、望ましいであろう。同様に、固体エアロゾル発生基体のより効率的な外部加熱を提供するように構成され得るヒーター組立品を備える、新規で改良されたエアロゾル発生装置を提供することは、望ましいであろう。 本開示は、エアロゾル発生装置用のヒーター組立品に関する。 ヒーター組立品は、抵抗加熱のために構成された加熱本体を備えてもよい。 加熱本体は、高分子複合材を含んでもよい。 高分子複合材は、高分子マトリクスと、高分子マトリクス内に分散された黒鉛、黒鉛由来材料、および六角形窒化ホウ素のうちの少なくとも一つと、を含み得る。 本発明の第一の態様によると、エアロゾル発生装置用のヒーター組立品であって、抵抗加熱のために構成された加熱本体を備え、加熱本体が、高分子マトリクスと、高分子マトリクス内に分散された黒鉛、黒鉛由来材料、および六角形窒化ホウ素のうちの少なくとも一つと、を含む、高分子複合材を含む、ヒーター組立品が提供される。 本発明の第二の態様によると、本発明の第一の態様に係るヒーター組立品を備えるエアロゾル発生装置が提供される。 本発明の第三の態様によると、本発明の第二の態様に係るエアロゾル発生装置と、エアロゾル発生装置で使用するため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る。 エアロゾル発生装置用の既存のヒーター組立品とは対照的に、本発明に係るヒーター組立品は、抵抗加熱のために構成された加熱本体を備え、加熱本体は、高分子マトリクスと、高分子マトリクス内に分散された黒鉛、黒鉛由来材料、および六角窒化ホウ素のうちの少なくとも一つと、を備える。 発明者らは、高分子マトリクスと、高分子マトリクス内に分散された黒鉛、黒鉛由来材料、および六角形窒化ホウ素のうちの少なくとも一つのフィラー粒子と、を含む加熱本体が、エアロゾル発生装置用の既存のヒーター組立品で典型的に使用される他の導電性材料で作製された抵抗加熱のために構成された類似の加熱本体と比較して、一般的に製造がより容易であることを見出した。 より詳細には、発明者らは、高分子マトリクスの熱可塑性特性により、高分子複合材が精密かつ制御された成形に適するように、高分子複合材が都合よく展性に合わせられ得ることを観察した。特に、これにより、既存のエアロゾル発生装置のヒーター組立品で典型的に使用される導電性材料と比較して、簡潔に上述した高分子複合材が、細長い中空形状に形成されることが容易になる。 同時に、高分子マトリクス内に分散された導電性フィラー粒子の濃度および分布を制御および調整することによって、有利なことに、加熱本体であって、加熱本体と熱的に結合されたエアロゾル発生物品の固体エアロゾル発生基体を効率的に加熱するように、ジュール効果によって十分な熱を発生することができる加熱本体を提供可能である。 理論に束縛されることを望むものではないが、発明者らは、高分子マトリクスの製剤および導電性フィラー粒子の高分子マトリクス内の分散度を調整することによって、伝導率、および結果として、電圧が加熱本体に印加される場合に、ヒーター組立品によって抵抗的に発生する熱の量を制御可能であることを見出した。特に、以下でより詳細に論じるように、高分子複合材内の導電性充填剤のポリマーに対する相対的な比率を調整することによって、高分子複合材で作製された加熱本体が、非常に望ましいレベルの抵抗率を呈することを確実にすることが有利に可能であり得る。加熱本体の長さおよび断面積などの他のパラメータはまた、加熱本体全体の抵抗挙動を微調整するように変化させてもよい。一般的に、これは、ヒーター組立品からエアロゾル発生基体への熱伝達の効率を制御および改善する強化された能力を提供し、これはまた、エアロゾル種の基体自体からのより有効な抽出に有益に有利に働く場合がある。 それ故に、簡潔に上述した特徴を有するヒーター組立品は、有利なことに、次に、エアロゾル発生システムの一部を形成するエアロゾル発生装置で使用され、細長いエアロゾル発生物品は、加熱本体の加熱チャンバ内に少なくとも部分的に受容される。これにより、エアロゾル発生物品のエアロゾル発生基体が、加熱本体と熱的に結合され、熱がヒーター組立品からエアロゾル発生基体に効率的に伝達され得ることが確実になる。 さらに、発明者らは、その下で高分子複合材を含む多孔性加熱本体が、望ましい空隙率の値、平均気孔サイズ、比表面積で形成され得る、有利な処理条件を特定した。このような多孔性加熱本体は、有利なことに、使用中にエアロゾル発生基体に到達する前に、エアロゾル発生装置内に引き出され、かつ多孔体加熱を通って流れる空気に熱を対流的に供給するように構成されたエアロゾル発生装置のヒーター組立品において使用されることを見出すことができる。 実際には、このような多孔性加熱本体は、空気の流れが予熱された状態でエアロゾル発生基体に到達するように、エアロゾル発生装置の中に引き出された空気の流れに熱を対流的に伝達するように構成されてもよい。これは、エアロゾル発生基体中に存在するエアロゾル形成種が加熱に伴いより効率的に放出され得るという点で、有益であり得る。 さらに、入ってくる空気の流れへの熱の供給が、多孔性加熱本体と異なる、さらなる独立して制御された熱源からのエアロゾル発生基体への熱の供給と組み合わされ得るため、エアロゾル発生装置の使用中により効率的に熱を供給し、交換することは、一般的に可能であり得る。多孔性加熱本体およびさらなる熱源からの熱の供給を独立して作動および制御することによって、有利なことに、例えば、連続的な吸煙間の熱の消費を低減するなど、使用中にエアロゾル発生物品への全体的な熱の供給をより効率的に管理することは、可能となり得る。 理論に束縛されることを望むものではないが、空気の滞留時間、すなわち多孔体における制御容量内の流体の一群によって費やされる平均時間は、多孔体の空隙率および湾曲部、ならびにその幾何学的形状の関数であることは、理解される。空隙率、平均気孔サイズおよび空孔サイズ分布、多孔体の比表面積はまた、対流的に交換される熱量に影響を与えることになる。同時に、多孔体の空隙率および湾曲部は、多孔体および加熱本体全体の引き出し抵抗（ＲＴＤ）に影響を与える。多孔体の空隙率、長さ、直径を調整することによって、多孔体を通って流れる空気を効率的に予熱する能力と多孔体のＲＴＤとの間の満足のいくバランスをとることができる。 したがって、例えば、本発明に係るヒーター組立品の多孔体は、各吸煙で消費者によって吸入される平均容量に実質的に対応するある容量の空気を所定の温度に予熱することができるように構成され得る。このような予熱された状態で入ってくる空気の流れがエアロゾル発生基体に到達することを確実にすることによって、さらなる熱源を介して、エアロゾル発生基体に供給される熱の量を有利に低減することができる。 結果として、さらなる熱源が、使用中に平均して比較的より低い温度に達するように構成可能であり得る。そのため、全体的なエネルギー消費量が低減される。同時に、エアロゾル発生基体を吸煙間で比較的より低い温度に維持することによって、エアロゾル種の消費者へのより長い期間にわたる送達を最適化するように、エ