JP6921304B2 - 非燃焼加熱型喫煙物品 - Google Patents

Description

本発明は、非燃焼加熱型喫煙物品に関する。

電気ヒータから発生する熱によって香味源（香味発生源）を加熱し、香味源の燃焼や熱分解を伴うことなく香味を吸引可能な非燃焼加熱型喫煙物品が種々提案されている（例えば、特許文献１、２等を参照）。

特表２００９−５０２１３６号公報 特表２０１７−５０１８０５号公報 国際公開第２０１３／１２０５６５号

従来の非燃焼加熱型喫煙物品は、香味源を収容する香味源収容部内に、ケーシングの通気孔から内部に取り入れた吸入空気を通気させることで、喫煙者の口腔内に香味成分を輸送する構造を採用している。このように香味源収容部を通気させる構造（以下、「収容部通気構造」という）によれば、吸入空気によって香味成分の蒸発が促進され、香味成分を容易にマウスピースの吸い口孔に輸送できるという利点がある一方、ヒータの加熱によって非常に高温となる香味源収容部内を吸入空気が通気することで、口腔内に供給される煙温度が高くなり過ぎてしまう虞がある。

更に、上述した収容部通気構造は、香味収容部を空気が通過する際に香味成分の蒸発が促進されることで、香味源中の香味成分の減少速度が大きくなり、喫煙（吸引）を重ねる中で煙量、香味の濃さが急速に減少する懸念がある。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、煙温度が過度に上昇することがなく、且つ吸引毎にデリバリーされる香味成分量が安定した非燃焼加熱型喫煙物品に関する技術を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、吸い口孔を有するマウスピースと、香味源を収容し、当該香味源が蒸発した蒸気成分を放出する蒸気放出口を有する香味源収容部と、前記香味源を加熱して蒸発させるためのヒータと、前記蒸気放出口と前記吸い口孔を連通し、前記香味源が蒸発した蒸気成分を一時的に貯留するためのチャンバー部と、前記チャンバー部の内外を連通する空気取入孔と、を備え、前記蒸気放出口は前記チャンバー部に対してのみ開放されており、吸引時に前記チャンバー部に滞留している前記蒸気成分が前記空気取入孔から前記チャンバー部に流入した取入れ空気と混合されて前記吸い口孔に輸送される、非燃焼加熱型喫煙物品である。上記構成を採用することにより、煙温度が過度に上昇することがなく、且つ吸引毎にデリバリーされる香味成分量が安定した非燃焼加熱型喫煙物品に関する技術を提供することができる。なお、本発明においてチャンバー部とは、蒸気放出口と吸い口孔との間に形成される中空空間であり、マウスピース内に形成される流路を含んでいる。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品は、前記空気取入孔から前記チャンバー部を通って前記香味源収容部内へ流入する空気量が、当該空気取入孔から流入する全空気量に対して２５％以下であっても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記香味源は、たばこ刻およびエアロゾル基材を含んでいても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品は、前記ヒータに電力を供給する電源部を備え、前記電源部は、所定の通電開始条件が成立してから所定の通電終了条件が成立するまでの通電期間に亘って常時前記ヒータに電力を供給するように構成されていても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記ヒータは、前記香味源収容部の側面を加熱する発熱体を有していても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、吸煙時における前記香味源の蒸気成分の温度が６０℃以下であっても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記チャンバー部の容積が２．１ｍＬ以上２０ｍＬ以下であっても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記チャンバー部の容積が７．９ｍＬ以上２０ｍＬ以下であり、且つ、前記蒸気放出口から吸い口孔までの長さに対する、前記蒸気放出口から前記空気取入孔までの長さの比率（空気取入孔の開孔高さ比率）が６３％以上９０％以下であっても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記チャンバー部に、前記香味源の蒸気成分を冷却するための冷却部材が配置されていなくても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記空気取入孔の直径が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であっても良い。

また、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品において、前記チャンバー部に複数の前記空気取入孔が設けられていても良い。

本発明によれば、煙温度が過度に上昇することがなく、且つ吸引毎にデリバリーされる香味成分量が安定した非燃焼加熱型喫煙物品に関する技術を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る非燃焼加熱型喫煙物品の概略図である。 図２Ａは、実施形態１に係る非燃焼加熱型喫煙物品の概略図である。 図２Ｂは、実施形態１に係る非燃焼加熱型喫煙物品の概略図である。 図３は、実施形態１に係る香味源収容ポッドを説明する図である。 図４Ａは、実施例１に係るデバイスの概略構造を示す図である。 図４Ｂは、実施例１に係るデバイスにおける取入れ空気の流れを概念的に示す図である。 図５Ａは、比較例１に係るデバイスの概略構造を示す図である。 図５Ｂは、比較例１に係るデバイスにおける取入れ空気の流れを概念的に示す図である。 図６は、煙温度上昇抑制効果の検証試験条件と香味源仕様の一覧を示す図である。 図７は、比較例１の煙温度履歴の測定結果を示す図である。 図８は、実施例１の煙温度履歴の測定結果を示す図である。 図９は、実施例１および比較例１に対する喫煙試験時に喫煙機によって吸引されたエアロゾルおよび蒸気に含まれる全粒子状物質量を示す図である。 図１０は、実施例１〜１２および比較例１の仕様一覧を示す図である。 図１１は、実施例２〜４に係るデバイスの概略構造を示す図である。 図１２は、実施例１〜４に対して喫煙試験を実施した際のTPM量の測定結果を示す図である。 図１３は、実施例１、２、５に対して喫煙試験を実施した際のTPM量の測定結果を示す図である。 図１４は、実施例１、３、６に対して喫煙試験を実施した際のTPM量の測定結果を示す図である。 図１５は、実施例１、４、７、８に対して喫煙試験を実施した際のTPM量の測定結果を示す図である。 図１６は、実施例２に係るデバイスにおける取入れ空気の流体パスラインを示す図である。 図１７は、変形例に係る非燃焼加熱型喫煙物品の空気取入孔を説明する図である。

ここで、本発明に係る非燃焼加熱型喫煙物品の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態１＞
図１、図２Ａおよび図２Ｂは、実施形態１に係る非燃焼加熱型喫煙物品１の概略図である。図１は、非燃焼加熱型喫煙物品１の側面図である。図２Ａは、非燃焼加熱型喫煙物品１の内部構造図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ−Ａ矢視断面図である。非燃焼加熱型喫煙物品１はロッド形状を有する小型携帯喫煙デバイスである。非燃焼加熱型喫煙物品１は、互いに着脱自在な第１ケーシング１１０と第２ケーシング１２０を有する。第１ケーシング１１０は有底円筒状のケーシングであり、第２ケーシング１２０の先端側にはマウスピース２０が形成されている。第１ケーシング１１０および第２ケーシング１２０はネジ方式、スナップロック方式等といった公知の接続方式によって着脱自在となっている。本明細書において、「ケーシング」との用語は、非燃焼加熱型喫煙物品１の各種部品を収容する筐体としての意味であり、例えば「シェル」、「ハウジング」等と称呼されても良い。また、第１ケーシング１１０および第２ケーシング１２０を合わせて単にケーシング１００と呼ぶ。図２Ａおよび図２Ｂに示す符号ＣＬは、非燃焼加熱型喫煙物品１（ケーシング１００）の長手軸方向に伸びる中心軸である。

以下、非燃焼加熱型喫煙物品１のうち、マウスピース２０が設けられている方を「上端」とし、反対側を「下端」として定義する。マウスピース２０は、吸い口孔２００を有する。喫煙時において、マウスピース２０を咥えると共に吸い口孔２００を通じて喫煙することができる。

符号１００aは、非燃焼加熱型喫煙物品１の後端を示す。ケーシング１００の内部には、電源部２、香味源収容ポッド３（香味源収容部）、ヒータ４、電子制御部５等が収容されている。ヒータ４は電気加熱式のヒータであり、例えばセラミックス等からなる発熱体４１を有している。電源部２は、ヒータ４に電力を供給するための電池であり、例えばリチウムイオン二次電池等といった充電式電池であっても良い。電子制御部５は、各種電子部品を制御するためのコンピュータであり、例えば、ヒータ４に対する電源部２からの電力供給を制御する。電子制御部５は、例えばプロセッサ、メモリ等を実装する回路基板（図示せず）を有するマイクロプロセッサであっても良い。

図１に示す符号６は、電源スイッチである。電源スイッチ６は、例えばプッシュボタン式のスイッチであり、電源スイッチ６が押し込まれることで、オンとオフが切り替えられる。電源スイッチ６は、電子制御部５と電気配線を介して接続され、電源スイッチ６のオン、オフの各状態を電子制御部５は検知する。電子制御部５は、電源スイッチ６がオン操作されたことを検知すると、電源部２にヒータ４への通電を開始させる。そして、電源スイッチ６がオフ操作されたことを電子制御部５が検知すると、電源部２にヒータ４への通電を停止させる。ヒータ４は、電源部２からの電力供給によって通電されることにより、発熱体４１が発熱する。

図３は、実施形態１に係る香味源収容ポッド３を説明する図である。香味源収容ポッド３は、耐熱容器３１と、この耐熱容器３１内に収容された香味源（香味発生源）３２を含む。耐熱容器３１は、カップ形状を有する金属製の容器であり、円形の平坦底面３１ａと、平坦底面３１ａから立設する側面３１ｂを有している。また、耐熱容器３１における側面３１ｂの上端側には、開口端としての蒸気放出口３１ｃが形成されている。香味源３２は、加熱されることで香味を放出する材料であれば特に限定されず、本実施形態においては例えばタバコ刻と、エアロゾル基材、および香料を練り固めたものである。本実施形態における香味源収容ポッド３は、図３に示すように、耐熱容器３１における側面３１ｂの内側に、香味源３２がへばり付いた状態で、耐熱容器３１内に収容されている。但し、耐熱容器３１内における香味源３２の収容形態は特に限定されない。なお、本実施形態において、エアロゾル基材は、加熱されることでエアロゾルを生成する液体であり、例えばプロピレングリコール溶液であっても良い。

図２Ａに示すように、ケーシング１００内における電源部２の前部には、香味源収容ポッド３を配置するための中空部７が設けられており、この中空部７に香味源収容ポッド３が配置される。中空部７への香味源収容ポッド３の設置方法は特に限定されない。なお、香味源収容ポッド３は、蒸気放出口３１ｃがマウスピース２０の吸い口孔２００に対向するように中空部７に設置される。

図２Ａに示すように、香味源収容ポッド３の蒸気放出口３１ｃと、マウスピース２０の吸い口孔２００の間には、チャンバー部８が形成されている。チャンバー部８は一定の容積を有する中空部である。チャンバー部８は、蒸気放出口３１ｃと吸い口孔２００を連通し、香味源３２がヒータ４の発熱体４１からの加熱によって蒸発した際に蒸気放出口３１ｃから放出される蒸気成分（香味成分）を一時的に貯留するための貯留空間である。本実施形態において、香味源収容ポッド３の蒸気放出口３１ｃは、チャンバー部８に対してのみ開放されている。また、本実施形態におけるチャンバー部８は、第１チャンバー部８Ａおよび第２チャンバー部８Ｂを含む。第１チャンバー部８Ａは、マウスピース２０に設けられた中空状の貯留空間であり、吸い口孔２００に面している。第２チャンバー部８Ｂは、第２ケーシング１２０の上端側に形成された中空状の貯留空間であり、蒸気放出口３１ｃに面している。本実施形態において、第１チャンバー部８Ａおよび第２チャンバー部８Ｂは円柱形状を有し、第１チャンバー部８Ａよりも第２チャンバー部８Ｂの方が拡径されているが、その形状は特に限定されない。なお、チャンバー部８を構成する第１チャンバー部８Ａと第２チャンバー部８Ｂの比率は特に限定されず、例えば第１チャンバー部８Ａと第２チャンバー部８Ｂの何れかの容積（体積）が実質的にゼロであっても良い。例えば、後述する実施例１において、チャンバー部８は実質的に第１チャンバー部８Ａのみによって形成されており、第２チャンバー部８Ｂの容積（体積）は実質的にゼロである。

図１および図２Ａ、図２Ｂに示すように、第２ケーシング１２０には、チャンバー部８の内外を連通する空気取入孔９が設けられている。本実施形態においては、２つの空気取入孔９が第２ケーシング１２０に設けられている。２つの空気取入孔９は、非燃焼加熱型喫煙物品１の長手方向（軸方向）において互いに等しい高さに設けられている。また、図２Ｂに示すように、２つの空気取入孔９は、非燃焼加熱型喫煙物品１の中心軸ＣＬを中心として周方向に１８０°ずれた位置に設けられており、互いに対向した配置関係となっている。つまり、２つの空気取入孔９は、非燃焼加熱型喫煙物品１の中心軸ＣＬを中心として互いに点対称の位置に配置されている。

上記のように構成される非燃焼加熱型喫煙物品１は、喫煙者によって電源スイッチ６がオン操作されたことを電子制御部５が検知すると、電子制御部５は電源部２に制御信号を送り、ヒータ４への通電を開始させる。その結果、発熱体４１が発熱し、香味源収容ポッド３の耐熱容器３１が加熱される。これにより、耐熱容器３１内に収容されている香味源３２が加熱されることで、香味源３２が蒸発した香味成分を含む蒸気（以下、「香味蒸気」という）が放出される。香味源３２が蒸発することで生成された香味蒸気は、香味源収容ポッド３における耐熱容器３１の蒸気放出口３１ｃからチャンバー部８へと流入し、チャンバー部８において一時的に貯留される。

上記のように、チャンバー部８内に香味蒸気が貯留されている状態で、喫煙者がマウスピース２０を咥え、吸引すると、チャンバー部８の内外を連通する各空気取入孔９を通じて外部の空気がチャンバー部８に取り込まれる。このようにして、吸引時に各空気取入孔９を通じてチャンバー部８に流入した空気は、チャンバー部８に滞留している香味蒸気と混合することでエアロゾルを形成し、当該エアロゾルがマウスピース２０の吸い口孔２００に輸送され、この吸い口孔２００を通じて喫煙者の口腔内に供給される。

本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１によれば、香味源収容ポッド３における蒸気放出口３１ｃとマウスピース２０の吸い口孔２００を連通し、香味源３２が蒸発することで生成された香味蒸気を一時的に貯留するためのチャンバー部８と、チャンバー部８の内外を連通する空気取入孔９を備え、且つ、香味源収容ポッド３の蒸気放出口３１ｃをチャンバー部８に対してのみ開放するように構成したので、空気取入孔９を通じてチャンバー部８内に取り込まれた空気を、香味源収容ポッド３の耐熱容器３１内を通過させずに、チャンバー部８に貯留されている香味蒸気と混合し、マウスピース２０の吸い口孔２００へと輸送することができる。すなわち、空気取入孔９からチャンバー部８内に流入した空気（以下、「取入れ空気」ともいう）を、発熱体４１による加熱によって非常に高温となっている耐熱容器３１内を通過させない構造（以下、「加熱部非通気構造」という）を採用することで、空気取入孔９からチャンバー部８内に流入した空気が高温に晒され、過度に温度上昇することを抑制できる。これにより、口腔内に輸送される煙温度が過度に高くなることを抑制することが可能となる。なお、ここでいう煙には、エアロゾルと蒸気が混在しているため、本明細書における「煙」とは「エアロゾル」と「蒸気」が混在する混合気として特定することができる。

また、上記のように空気取入孔９からチャンバー部８内に取り込んだ空気を、耐熱容器３１内を通気させない加熱部非通気構造を採用することで、ヒータ４の発熱体４１による加熱時において、耐熱容器３１内に収容されている香味源３２の蒸発が過剰に促進されることを抑制できる。これにより、香味源３２中の香味成分の減少速度が過度に大きくなることを防ぎ、喫煙者がパフ（吸引）を重ねる中で、煙量、香味の濃さが急速に減少することを抑制することができる。以上より、本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１によれば、煙温度（エアロゾルと蒸気の混合気温度）が過度に上昇することがなく、且つ吸引毎にデリバリーされる香味成分量を安定させることができる。

更に、本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１によれば、耐熱容器３１内に収容されている香味源３２から蒸発した香味蒸気をある適度貯留することができるだけの容積をチャンバー部８が有しているため、空気取入孔９からチャンバー部８内に取り込んだ空気に耐熱容器３１内を通気させない非通気構造を採用しつつも、香味源３２の蒸発を適度に促し、煙量を十分に確保することができる。

なお、本実施形態においては、電源部２からヒータ４への通電時において、耐熱容器３１（或いは、耐熱容器３１内の雰囲気温度）が１５０℃〜２５０℃の範囲になるように電子制御部５が電源部２を制御する。例えば、電子制御部５は、公知の温度フィードバック制御によって、耐熱容器３１（或いは、耐熱容器３１内の雰囲気温度）が１５０℃〜２５０℃の範囲に維持されるように、電源部２からヒータ４への通電を制御することができる。その際、温度センサを用いて耐熱容器３１における側面３１ｂの温度、又は耐熱容器３１内の雰囲気温度を監視しても良い。耐熱容器３１或いは耐熱容器３１内の雰囲気温度を上記適正範囲内に維持させることで、香味源３２（たばこ刻）が焦げることを抑制しつつ香味源３２を適正に霧化させることができる。

なお、本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１は、チャンバー部８に２つの空気取入孔９が設けられており、当該２つの空気取入孔９が非燃焼加熱型喫煙物品１の中心軸ＣＬを中心として互いに点対称の位置、すなわち周方向に１８０°ずれた位置に対向配置されている。このように、一組の空気取入孔９を、中心軸ＣＬを中心に対称位置に設けることで、取入れ空気がチャンバー部８の横断面中央で衝突し、その衝突によって下向き（香味源収容ポッド３方向）に向かう取入れ空気の線速度を、空気取入孔の数が1つの場合と比較して低下させることができる。その結果、空気取入孔９からチャンバー部８に流入する取入れ空気の全空気量に対して、チャンバー部８を通じて香味源収容ポッド３内に侵入する空気量の割合である空気流入量率を少なくすることができる。

また、本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１において、空気取入孔９の数は多い方が好ましい。空気取入孔９の数が多いほど、喫煙者の吸引量を一定と仮定する条件下においては、１つ当たりの空気取入孔９からチャンバー部８に流入する空気量が少なくなるため、空気取入孔９からチャンバー部８に流入する取入れ空気の線速度が遅くなる。その結果、空気取入孔９からチャンバー部８に流入する取入れ空気が、香味源収容ポッド３内に侵入し難くすることができる。これにより、煙温度が過度に上昇することがなく、且つ吸引毎にデリバリーされる香味成分量が安定した非燃焼加熱型喫煙物品１をより好適に提供することができる。

なお、非燃焼加熱型喫煙物品１は、喫煙者によって電源スイッチ６がオン操作されたことを契機に電子制御部５は電源部２に制御信号を送り、ヒータ４への通電を開始させると共に、電源スイッチ６がオフ操作されたことを契機に電子制御部５は電源部２に制御信号を送り、電源部２からヒータ４への通電を終了させる。上記の場合、電源スイッチ６のオン操作がなされることで通電開始条件が成立し、電源スイッチ６のオフ操作がなされることで通電終了条件が成立すると共に、通電開始条件が成立してから通電終了条件が成立するまでの通電期間に亘って常時、電源部２からヒータ４への電力供給が継続されるようになっている。このような常時加熱タイプの非燃焼加熱型喫煙物品１では、通電期間において香味源収容ポッド３内では常に香味源３２の霧化が起こっているため、香味源収容ポッド３で生成された香味蒸気がチャンバー部８に流入した後、チャンバー部８に一時的に貯留されている香味蒸気を吸引することが特に有用である。

また、本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１においては、ヒータ４は、香味源収容ポッド３の側面を加熱する発熱体４１を有しており、チャンバー部８にヒータ４を配置しない構造を採用したので、チャンバー部８に滞留しているエアロゾル、すなわち香味吸気を冷却することができるという利点がある。また、非燃焼加熱型喫煙物品１においては、チャンバー部８に、香味源３２の蒸気成分を冷却するための冷却部材を特段設けていない。非燃焼加熱型喫煙物品１は、上述した加熱部非通気構造を採用することで、香味蒸気の温度が過度に高くなることを抑制できるため、チャンバー部８に冷却部材を設ける必要が無く、喫煙デバイスをより低コストで製造することができる。

以下、本実施形態に係る非燃焼加熱型喫煙物品１によって実現される各種効果について検証する。
＜煙温度上昇抑制効果の検証＞
本実施形態に係る非燃焼加熱型喫煙物品１について、取入れ空気に耐熱容器３１内を通気させない加熱部非通気構造を採用することによる煙温度上昇抑制効果を検証するために、取入れ空気に耐熱容器３１内を通気させる加熱部通気構造を採用する比較例１と吸入時煙温度を比較した。

図４Ａは、実施例１に係るデバイスの概略構造を示す図である。図４Ｂは、実施例１に係るデバイスにおける取入れ空気の流れを概念的に示す図である。図５Ａ、比較例１に係るデバイスの概略構造を示す図である。図５Ｂは、比較例１デバイスにおける取入れ空気の流れを概念的に示す図である。

図４Ａおよび図４Ｂに示す実施例１は、本実施形態に係る非燃焼加熱型喫煙物品１を模した加熱部非通気型デバイスであり、底面に通気用孔が形成されていない香味源収容ポッド３を使用し、マウスピース２０には香味源収容ポッド３の上部開口端（蒸気放出口）３１ｃから７ｍｍの高さに孔径０．５ｍｍφの空気取入孔９を２箇所に設けている。実施例１において、蒸気放出口３１ｃから吸い口孔２００（第１チャンバー部８Ａの上端）までの長さに対する蒸気放出口３１ｃから前記空気取入孔９までの長さの比率（以下、「空気取入孔の開孔高さ比率」という）が２０％となっている。実施例１において、香味源収容ポッド３の上部開口端（蒸気放出口）３１ｃから空気取入孔９までの流路におけるチャンバー部８（第１チャンバー部８Ａ）の容積（体積）は０．４ｍＬとした。なお、実施例１は、チャンバー部８は、実質的に第１チャンバー部８Ａ（マウスピース２０の内部空間）のみから構成されており、第２チャンバー部８Ｂの容積（体積）は実質的にゼロである。一方、図５Ａおよび図５Ｂに示す比較例１は、香味源収容ポッド３の底部に直径２ｍｍの通気用孔が形成された加熱部通気型デバイスとして形成されており、マウスピース２０には空気取入孔９が形成されていない点で実施例１と相違する。また、香味源収容ポッド３の容積から香味源（たばこ刻およびエアロゾル基材の混合物）３２によって占有される体積を減じた空洞部の容積は、実施例１および比較例１において共に０．３ｍＬである。

図６に、煙温度上昇抑制効果の検証試験条件と香味源仕様の一覧を示す。上記のように構成された実施例１および比較例１の各デバイスに対して、喫煙機（Borgwaldt, RM-26）を用いて喫煙試験を行った。喫煙試験における吸煙流量は５５ｍＬ/２秒、喫煙間隔は３０秒とした。喫煙試験時における各デバイスの温度制御には、卓上型温度制御ユニット（株式会社チノー製 形式：SY2111-30）およびK熱電対を使用した。香味源収容ポッド３内の香味源（たばこ刻）３２の表面にK熱電対が触れるように設置し、１２０秒でヒータが目標温度域（２００℃）に到達するよう昇温プロファイルを設定し、目標温度域到達後においては、香味源（たばこ刻）３２の温度をリアルタイムで測定することでＰＩＤ制御を行った。

また、喫煙試験に際しては、実施例１および比較例１の各デバイスにシリコンチューブを繋げ、マウスピース２０の先端から３０ｍｍの位置に熱電対を挿入し、温度履歴を測定することで、喫煙機によって吸引された煙（エアロゾルおよび蒸気を含む混合気）の温度を測定した。図７は、比較例１の煙温度履歴の測定結果を示す図である。図８は、実施例１の煙温度履歴の測定結果を示す図である。加熱部通気構造を採用した比較例１においては、１パフ目で煙温度が１００℃に到達し、５パフ目以降では約６０℃で一定となった。一方、加熱部非通気構造を採用した実施例１においては、１パフ目の最高温度が５０℃以下であり、５パフ目以降においても安定的に３０℃付近を維持した。以上より、加熱部通気構造を採用する比較例１に比べて、加熱部非通気構造を採用する実施例１の方が、煙温度の上昇を抑制できることが確認できた。また、実施例１によれば、別途、煙を冷却するための煙冷却機構を設けることなく、喫煙時の煙温度を常温近傍の温度域に維持することが可能となることが確認できた。

＜香味成分デリバリー傾向の評価＞
上述した喫煙試験を行った際、実施例１および比較例１の各々において、喫煙機によって吸引されたエアロゾルおよび蒸気に含まれる全粒子状物質（ＴＰＭ：total particulate matter）の量を測定した。図９は、実施例１および比較例１に対する喫煙試験時に喫煙機によって吸引されたエアロゾルおよび蒸気に含まれる全粒子状物質量を示す図である。縦軸は全粒子状物質（TPM）量、横軸はパフ回数を示している。

なお、全粒子状物質量の測定は喫煙機を用いて実施した。所定の喫煙条件（吸煙容量は５５ｍＬ/２秒、喫煙間隔は３０秒）の下、３０パフ分を２パフ間隔でケンブリッジフィルター(CF)に捕集させ、ケンブリッジフィルターに付着したエアロゾル状物質の重量増加分を秤量することによって全粒子状物質量を定量した。初期のパフ(約１０パフまで)に関しては、加熱部非通気構造を採用した実施例１よりも加熱部通気構造を採用した比較例１の方が、相対的に全粒子状物質量が多くなる傾向がある一方、１０パフ目以降ではその傾向が逆転し、比較例１よりも実施例１の方が、全粒子状物質量が多くなる傾向が確認できた。

加熱部通気構造を採用した比較例１については、特にエアロゾル溶液が豊富に存在する喫煙初期において、喫煙機によって吸引する２秒間にヒータ４によって加熱された香味源の表面を取入れ空気が通過するため、香味成分の蒸発が促進される。これに対して、加熱部非通気構造を採用した実施例１では、ヒータ４によって加熱された香味源３２の表面を取入れ空気が通過しないため、喫煙器による吸引時においてチャンバー部に溜まった蒸気が支配的に吸引されると考えられる。その結果、香味源３２からの蒸発が加熱部通気構造を採用する比較例１程は過度に促進されず、香味源３２における香味成分の減少速度が適度に小さくなる。つまり、加熱部通気構造を採用した比較例１に比べて加熱部非通気構造を採用した実施例１の方が、香味成分を安定的にデリバリーすることができる。

ここで、喫煙時におけるエアロゾルおよび蒸気に含まれる全粒子状物質（TPM）量の減少率（以下、「TPM減少率」という）を以下の式にて定義すると、加熱部通気構造を採用した比較例１におけるTPM減少率が０．９１であったのに対し、加熱部非通気構造を採用した実施例１におけるTPM減少率は０．６１であった。ここで、TPM減少率が小さいということは１パフ目から１０パフ目までの成分デリバリー量の減少が少ないこと(安定していること)を示している。上記のように、加熱部非通気構造（実施例１）は、加熱部通気構造（比較例１）よりもTPM減少率が小さいため、加熱部非通気構造（実施例１）の方が安定的に成分をデリバリーできていると言える。

次に、実施例１に対して、チャンバー部８の容積（体積）、空気取入孔９の開孔位置、開孔数、開孔径等を変更した実施例２〜１２について説明する。図１０に、実施例１〜１２および比較例１の仕様一覧を示す。図１０には、実施例１〜１２および比較例１に関する空気流入量率R_pod 、実施例１〜８および比較例１に関する煙温度およびTPM減少率も併せて示している。空気流入量率R_podの詳細については、後述する。また、図１０中の「開孔位置（ｍｍ）」とは、香味源収容ポッド３の上部開口端（蒸気放出口）３１ｃから空気取入孔９までの離間寸法である。また、図１０中の「開孔高さ比率（％）」とは、「空気取入孔の開孔高さ比率」を意味しており、上記のように蒸気放出口３１ｃから吸い口孔２００（第１チャンバー部８Ａの上端）までの長さに対する、蒸気放出口３１ｃから空気取入孔９までの長さの比率である。また、実施例１〜８、１１、１２に関しては、２つの空気取入孔９がデバイスの中心軸を中心として周方向に１８０°ずれた位置に対向配置されている。また、実施例９に関しては、４つの空気取入孔９がデバイスの中心軸を中心として周方向に９０°ずれた位置に配置されている。

ここで、実施例２〜１２は、実施例１と同様、加熱部非通気構造を採用している。実施例２〜４は、実施例１に対してチャンバー部８の容積をパラメータとして変更している。図１１に、実施例２〜４に係るデバイスの概略構造を示す。実施例１におけるチャンバー部８の容積（第１チャンバー部８Ａと第２チャンバー部の容積の合計）が０．４ｍＬであるのに対して、実施例２〜４におけるチャンバー部８の容積（第１チャンバー部８Ａと第２チャンバー部の容積の合計）はそれぞれ２．１ｍＬ、３．５ｍＬ、７．９ｍＬである。なお、実施例２〜４における香味源収容ポッド３は、図４Ａで説明した実施例１における香味源収容ポッド３と同様である。

図１２は、実施例１〜４に対して喫煙試験を実施した際の全粒子状物質（TPM）量の測定結果を示す図である。図１２に示すように、実施例１に比べてチャンバー部の容積を増やした実施例２〜４は、エアロゾルおよび蒸気に含まれる全粒子状物質（TPM）量が、実施例１よりも増加していることが分かる。これは、チャンバー部８の容積を十分に確保したことで、喫煙間隔３０秒間にチャンバー部８内の蒸気分圧が過度に高まることがなく、香味源収容ポッド３内に収容されている香味源３２の香味成分の蒸発が阻害されることを抑制できるからと考えられる。つまり、実施例２〜４のように、チャンバー部８の容積を十分に確保することで、香味成分の蒸発が進んでもチャンバー部８内の蒸気分圧が高くなり過ぎることを抑制することができ、香味源収容ポッド３内に収容されている香味源３２からの香味成分の蒸発を円滑に促すことにより、香味成分のデリバリー量を増加できることが判った。なお、喫煙試験時における香味成分のデリバリー量について、実施例２〜４の相互間において有意差は見出されなかったため、一定容積（例えば、チャンバー部８の容積が２．１ｍＬ)以上のチャンバー部８を香味源収容ポッド３の上部に設けることで、チャンバー部８の容積に関係なく香味成分のデリバリー量を十分に確保することが可能であると言える。しなしながら喫煙デバイスの仕様上、チャンバー部８が大きすぎるものは小型喫煙デバイスとして現実的ではないため、チャンバー部８の容積は２０ｍＬ以下とすることが好ましい。

次に、空気取入孔９の開孔位置、開孔数、開孔径をパラメータとして変更したときの影響について説明する。図１３は、実施例１、２、５に対して喫煙試験を実施した際の全粒子状物質（TPM）量の測定結果を示す図である。図１４は、実施例１、３、６に対して喫煙試験を実施した際の全粒子状物質（TPM）量の測定結果を示す図である。図１５は、実施例１、４、７、８に対して喫煙試験を実施した際の全粒子状物質（TPM）量の測定結果を示す図である。

図１５に示すように、チャンバー部８の容積が７．９ｍＬであり、且つ、空気取入孔９の開孔位置が４３ｍｍ（「空気取入孔の開孔高さ比率」が６３％の位置にあたる）の実施例８においては、概ね１５パフ目まで十分な量の成分デリバリー量を維持することができた。これは、空気取入孔９の位置を香味源収容ポッド３から遠ざけることで、チャンバー部８に蓄積している香味成分の蒸気の吸引量が抑えられたことに起因すると考えられる。従って、チャンバー部８の容積を７．９ｍＬ以上とし、且つ、空気取入孔９の開孔高さ比率が６３％以上の位置に空気取入孔９を設置することが、チャンバー部８を設けない構造よりも香味成分の蒸発量を増加させ、且つ、成分デリバリー量を安定化させるために好ましいと言える。

＜流体解析＞
次に、各実施例および比較例１における香味源収容ポッド３内への空気流入量率Rpodを比較する。空気流入量率Rpodは、喫煙機によって吸煙する２秒間において、空気取入孔９からチャンバー部に流入する取入れ空気の全空気量に対して、チャンバー部８を通じて香味源収容ポッド３内に侵入する空気量の割合であり、流体解析によって算出した。なお、空気流入量率Rpodを算出した際の温度条件としては、香味源収容ポッド３（耐熱容器３１）の壁面およびポッド内部の空間部を５００ケルビンとし、他の空間は３００ケルビンの初期条件にて流体解析を実施した。流体解析はFluent version 18.0 (ANSYS) を用い、吸煙流量５５ｍＬ/２秒のサインプロファイルの下で解析を実施した。また、香味源収容ポッド３内への空気流入量率Rpod(%)は以下の式を用いて算出した。

ここで、Vpodは喫煙機によって吸煙する２秒間に香味源収容ポッド３内部に侵入した空気体積、V_inhalationは吸煙容量であり５５ｍＬの一定値とした。なお、本流体解析においては、香味源収容ポッド３内に進入（流入）する空気と、香味源収容ポッド３から流出する空気を同時にカウントし、その値から香味源収容ポッド３内に進入する空気の体積を算出しているため、空気流入量率Rpodの算出では実数値に０．５を乗じた。解析結果は、図１０に示す通りである。実施例１の空気流入量率Rpodは０．１５％であり、空気が香味源収容ポッド３内にほとんど侵入していないことが確認できた。

図１０に示したように、実施例２〜４では、他の実施例に比べて空気流入量率Rpodが１０％以上高い。これはチャンバー部８での対向位置に配置された２つの空気取入孔９から流入した取入れ空気がチャンバー部８内で衝突することで生成された下方向への気流によって、香味源収容ポッド３内に取入れ空気が侵入したことによるものと考えられる。例として、図１６に、実施例２に係るデバイスにおける取入れ空気の流体パスラインを示す。

一方、空気取入孔９の開孔位置が香味源収容ポッド３から遠い実施例５〜８においては、取入れ空気がチャンバー部８の中心部で衝突することで生成された下方向への気流が香味源収容ポッド３まで至らず、空気流入量率Rpodが１％以下という結果が得られた。また、空気取入孔９の開孔数に関しては、４つの空気取入孔９が喫煙デバイスの中心軸ＣＬを中心として周方向に９０°ずつ、ずれた位置に配置されている実施例９の空気流入量率Rpodについては、空気取入孔９の開孔数が２つの実施例１と同様の傾向が見られた。

ここで、空気取入孔９の開孔数だけが相違する実施例１および実施例１０の空気流入量率Rpodを比較すると、空気取入孔９が２個の実施例１（Rpod：０．１５％）よりも、空気取入孔９が１個の実施例１０（Rpod：１２．４％）の方が、空気流入量率Rpodが高くなる結果となった。これは、空気取入孔９が２個の実施例１よりも、空気取入孔９が１個の実施例１０の方が、吸引（パフ）時に空気取入孔９を通じて外部からチャンバー部８内に流入する空気の線速度が速くなること、また、空気取入孔９が１個の実施例１０においては空気取入孔９から流入した空気が空気取入孔９に対向するチャンバー部８の内壁面に衝突することで、下方すなわち香味源収容ポッド３方向の気流を生み出し易いことが要因として考えられる。なお、吸引（パフ）時に空気取入孔９を通じて外部からチャンバー部８内に流入する空気の線速度は、実施例１が１４６．２ｍ／秒であったのに対して、実施例１０では２５７．９ｍ／秒であった。以上より、加熱部非通気構造を採用する実施例においては、チャンバー部８に複数の空気取入孔９を設置することが好ましいと言える。

さらに空気取入孔９の開孔径（直径）を変化させた際、開孔径が０．２ｍｍの実施例１１における取入れ空気の線速度は、開孔径が０．８ｍｍの実施例１２に対して約８倍となり、香味源収容ポッド３方向への気流が顕著に形成されることで実施例１１の空気流入量率Rpodは高くなるが、Rpod自体は１％以下であるため、開口径の影響は小さいことが確認できた。

また、上記検証結果より、香味源収容ポッド３方向の後段に配置されたチャンバー部８に空気取入孔９を設置した加熱部非通気構造を採用する各実施例においては、空気流入量率Rpodが２５％以下であれば、十分に加熱部非通気構造の特徴を有していると考えることができ、より好ましくは空気流入量率Rpodが１５％以下、更に好ましくは空気流入量率Rpodが１％以下である。また、チャンバー部８の容積（第１チャンバー部８Ａおよび第２チャンバー部８Ｂの容積の合計）は２．１ｍＬ以上が好ましく、７．９ｍＬ以上がより好ましい。また、チャンバー部８に空気取入孔９を設ける高さとしては開孔位置が高いほど、すなわち空気取入孔９の開孔高さ比率（蒸気放出口３１ｃから吸い口孔２００までの長さに対する、蒸気放出口３１ｃから空気取入孔９までの長さの比率）が大きいほど好ましく、空気取入孔９の開孔高さ比率を６３％以上とすることが好ましい。喫煙具としての使用を鑑みると人が口で咥えることが可能な長さのマウスピースの設置は必須であり、また、空気取入孔９が口腔内に含まれる位置に設けられると空気流入が不可能であるため、空気取入孔９の開孔高さ比率は９０％以下とすることが妥当な範囲であると考えられる。なお、空気取入孔９の開孔径（直径）については、０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とすることが好ましい範囲として例示できる。

また、図１０に示すように、比較例１における煙温度は１００℃を超えているのに対して、実施例１〜１２における煙温度は６０℃以下に維持されている。このように、吸煙時における香味源３２の蒸気成分の温度が６０℃以下とすることで、喫煙者にとって喫煙しやすい温度域のエアロゾルを供給することができる。

なお、本実施形態における非燃焼加熱型喫煙物品１における空気取入孔９は、チャンバー部８内に空気が流入する際の流入方向（空気取入孔９の軸線方向）が中心軸ＣＬに対して直交する方向に設定されているが、図１７に示す変形例のように、チャンバー部８内に空気が流入する際の流入方向（空気取入孔９の軸線方向）がマウスピース２０の吸い口孔２００側を向くように中心軸ＣＬに対して傾斜していても良い。これにより、空気取入孔９からチャンバー部８に流入した取入れ空気が、香味源収容ポッド３内に対してより一層侵入しにくくなるため、煙温度の上昇抑制と香味成分の安定供給をより好適に実現することが可能となる。

１・・・非燃焼加熱型喫煙物品
２・・・電源部
３・・・香味源収容ポッド
４・・・ヒータ
５・・・電子制御部
６・・・電源スイッチ
７・・・中空部
８・・・チャンバー部
９・・・空気取入孔
２０・・・マウスピース
３１・・・耐熱容器
３２・・・香味源
４１・・発熱体
１００・・・ケーシング
２００・・・吸い口孔

Claims (10)

1. 吸い口孔を有するマウスピースと、
   香味源を収容し、当該香味源が蒸発した蒸気成分を放出する蒸気放出口を有する香味源収容部と、
   前記香味源を加熱して蒸発させるためのヒータと、
   前記蒸気放出口と前記吸い口孔を連通し、前記香味源が蒸発した蒸気成分を一時的に貯留するためのチャンバー部と、
   前記チャンバー部の内外を連通する空気取入孔であって、前記チャンバー部のうち、前記蒸気放出口と前記吸い口孔との間の位置に外部からの空気を流入させる空気取入孔と、
   を備え、
   前記蒸気放出口は前記チャンバー部に対してのみ開放されており、吸引時に前記チャンバー部に滞留している前記蒸気成分が前記空気取入孔から前記チャンバー部に流入した取入れ空気と混合されて前記吸い口孔に輸送される、
   非燃焼加熱型喫煙物品。
2. 前記空気取入孔から前記チャンバー部を通って前記香味源収容部内へ流入する空気量が、当該空気取入孔から流入する全空気量に対して２５％以下である、
   請求項１に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
3. 前記香味源は、たばこ刻およびエアロゾル基材を含む、
   請求項１又は２に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
4. 前記ヒータに電力を供給する電源部を備え、
   前記電源部は、所定の通電開始条件が成立してから所定の通電終了条件が成立するまでの通電期間に亘って常時前記ヒータに電力を供給する、
   請求項１から３の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
5. 前記ヒータは、前記香味源収容部の側面を加熱する発熱体を有している、
   請求項１から４の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
6. 前記チャンバー部の容積が２．１ｍＬ以上２０ｍＬ以下である、
   請求項１から５の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
7. 前記チャンバー部の容積が７．９ｍＬ以上２０ｍＬ以下であり、且つ、前記蒸気放出口から吸い口孔までの長さに対する、前記蒸気放出口から前記空気取入孔までの長さの比率が６３％以上９０％以下である、
   請求項１から６の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
8. 前記チャンバー部に、前記香味源の蒸気成分を冷却するための冷却部材が配置されていない、
   請求項１から７の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
9. 前記空気取入孔の直径が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である、
   請求項１から８の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。
10. 前記チャンバー部に複数の前記空気取入孔が設けられている、
    請求項１から９の何れか一項に記載の非燃焼加熱型喫煙物品。

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