專利名稱：利用電能的吸煙物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及香煙及其它吸煙物品，諸如雪茄煙、煙斗之類，它們使用電阻發(fā)熱元件和電源產(chǎn)生煙草味的煙或者煙霧。
本發(fā)明的最佳吸煙物品，通過加熱但不燃燒煙草，不產(chǎn)生側(cè)向煙氣或臭味，也不產(chǎn)生一氧化碳，而能提供使用者以吸煙的感覺(例如，吸煙的味覺、觸覺、滿足、愉快等)。在這里所使用的“吸煙物品”一詞包括香煙、雪茄煙、煙斗之類，它們使用各種類型的煙草。
多年來已經(jīng)提出了許多吸煙物品來改進(jìn)或代替燃燒煙草的吸煙物品。
已經(jīng)提出了許多代替煙草的吸煙物質(zhì)，這些物質(zhì)在雷納(Rainer)等人的專利號(hào)為4，079，742的美國(guó)專利中列舉出了很多。在七十年代，商品名稱為Cytrel和NSM的代替煙草的吸煙物質(zhì)被引入歐洲作為部分煙草的代替物，但并未獲得長(zhǎng)期的商業(yè)上的成功。
許多參考文獻(xiàn)提出了產(chǎn)生有香味的蒸汽和/或看得見的煙霧的吸煙物品。這些吸煙物品大多數(shù)使用一種易燃的燃料源來提供一種煙霧和/或加熱一種煙霧，例如，可以參見在班納吉(Banerjee)等人的專利號(hào)為4，714，082的美國(guó)專利里所引證的背景技術(shù)。
然而，盡管數(shù)十年的關(guān)注和努力，沒有人成功地研制出一種能形成與吸香煙或煙斗類似的感覺，而不釋放大量不完全燃燒和高溫分解的產(chǎn)物的吸煙物品。
然而，最近轉(zhuǎn)讓給R.J雷諾茲(R.J.Reynolds)煙草公司的公告號(hào)為174，645和212，234的歐洲專利和專利號(hào)為4，708，151、4，714，082和4，756，318的美國(guó)專利中描述了一些吸煙物品，它們能通過加熱但不燃燒煙草形成與吸香煙和煙斗類似的感覺，而不釋放大量不完全燃燒的產(chǎn)物。這些吸煙物品依靠燃料元件的燃燒來產(chǎn)生熱量，因此導(dǎo)致一些燃燒物的產(chǎn)生。
這些年來，已經(jīng)提出了大量的吸煙制品、香味發(fā)生器和藥物吸入器，它們利用電能來蒸發(fā)或加熱一種揮發(fā)性物質(zhì)，或者設(shè)法不燃燒煙草而形成吸煙或煙斗的感覺。
惠特莫爾.Jr(Whittemore.Jr)的美國(guó)專利2，057，353號(hào)提出了一種蒸發(fā)單元。具體一些說是一根燈心，據(jù)說它通過毛細(xì)管作用傳送藥水到一處，在那里，通過電阻發(fā)熱元件使液體蒸發(fā)。
麥克考密克(McCormick)的美國(guó)專利2，104，266號(hào)提出了一種吸煙物品，它具有一個(gè)煙斗或煙嘴，它們包含一種電阻線圈(ⅰ)線圈繞在一種絕緣和耐熱材料上，以及(ⅱ)容納在一絕緣室里。吸煙物品使用前，煙斗裝以煙草，或者煙嘴中裝以香煙。然后，電流流過電阻線圈。由電阻線圈產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)綗煻防锘驘熥炖锏臒煵?，使煙草里的各種組分揮發(fā)。使用一個(gè)恒溫開關(guān)來使加熱煙草的溫度保持在一個(gè)預(yù)定的溫度范圍。
吉爾伯特(Gilbert)的美國(guó)專利3，200，819提出了一種具有一種有香味的芯子，諸如浸漬薄荷水的多孔基體的無煙、無煙草的香煙。該吸煙物品包括電池，它用來點(diǎn)亮一個(gè)燈管或燈泡，它們是在裝配以前點(diǎn)亮的。一燈泡放置在一管狀套筒里，套筒則放在一個(gè)具有香煙的尺寸、顏色和形狀的塑料管里。在使用中，據(jù)說點(diǎn)亮的燈泡加熱有香味的空氣，它們被吸而經(jīng)過在燈泡和管狀套筒之間形成的通路。如此，溫暖潮濕而有香味的空氣便傳送到使用者。
里博(Ribot)等人的公告號(hào)為2，128，256的法國(guó)專利提出了一種用于釋放除去菸堿的煙的吸煙物品。提出的該吸煙物品包括一個(gè)密封的安瓿，它裝有壓縮的除去菸堿的煙。一電阻浸在煙里。使用時(shí)，電阻的兩端被推到與微型電池接觸，使電阻產(chǎn)生熱量，加熱在安瓿里的煙。據(jù)說通過使用者的抽吸使溫暖的煙由吸煙物品煙嘴附近的閥門排出。
塔凱達(dá)(Takeda)等人的公告號(hào)為8231/73的日本專利提出一種雪茄形的吸入器，它包含一種電池供電的鎳鉻電熱絲以加熱空氣，熱空氣進(jìn)而蒸發(fā)香精容器里的香精。鎳鉻電熱絲是通過一手動(dòng)或吸煙啟動(dòng)的“通一斷”開關(guān)通電的。
科瓦奇(Kovacs)的西德專利申請(qǐng)2，653，133號(hào)提出了一種內(nèi)部帶有電池的吸煙模擬器，它能加速或控制釋放到使用者的芳香物質(zhì)的揮發(fā)或散發(fā)。在西德補(bǔ)充專利申請(qǐng)2，704，218號(hào)里，科瓦奇描述了使用一真空或吸動(dòng)開關(guān)用以“接通”電池供電的加熱線圈。
在奧格登(Ogden)等人的美國(guó)專利4，246，913號(hào)中描述了一種吸動(dòng)的、壓力傳感器開關(guān)。作為厭煙療法器的一部分，每當(dāng)吸煙者吸煙時(shí)，它就給吸煙者送出一個(gè)輕微的電擊。
伯勒斯(Burruss)的美國(guó)專利4，141，369號(hào)提出了一種類似于前面所討論的McCormick的吸煙物品那樣的物品。伯勒斯提出一種容器，它被通電加熱到足以使放入其中的冒煙物質(zhì)中所要求的組份揮發(fā)，在使用者吸煙時(shí)，椐說經(jīng)過容器的被加熱的空氣攜帶揮發(fā)的物質(zhì)到使用者的口內(nèi)。
伯勒斯(Burruss)的美國(guó)專利4，303，083號(hào)提出了一種煙斗，它具有一個(gè)電阻發(fā)熱元件、一個(gè)手工操縱的“通-斷”電源開關(guān)和一個(gè)位于電阻發(fā)熱元件上方的用來添加揮發(fā)劑的開口。使用時(shí)，用一石英管或滴眼管將揮發(fā)劑加到煙斗內(nèi)的發(fā)熱表面，它顯然是吸一次加一次的。據(jù)說，揮發(fā)劑蒸發(fā)，與吸入煙斗的空氣混和，然后被使用者吸入。
尼爾森(Nilsson)等人的PCT(專利合作條約)公告號(hào)86/02528提出了一種類似于麥克考密克所描述的吸煙物品。尼爾森等人提出的是一種從用碳酸鈉的水溶液處理過的煙草原料中釋放出揮發(fā)性物質(zhì)的吸煙物品。該吸煙物品類似一煙嘴，據(jù)說包括一種電池供電的加熱線圈，用來加熱插入其中的沒有過濾嘴的香煙。開啟一個(gè)開關(guān)對(duì)加熱線圈供電。據(jù)說一個(gè)溫度傳感器斷開和再接通電池，以便使由裝置所產(chǎn)生的溫度保持在一狹窄的溫度范圍內(nèi)。吸經(jīng)裝置的空氣據(jù)說加熱到低于煙草燃燒溫度的高溫，并據(jù)說從裝入其中的處理過的煙草中釋放出煙草味。
格斯(Gerth)等人的美國(guó)專利4，735，217號(hào)提出了一種“卷煙形”的藥物吸取物品，它裝有一?？烧舭l(fā)的藥片及與一個(gè)電池電源和一個(gè)吸動(dòng)開關(guān)串聯(lián)連接的一個(gè)鎳鉻合金電阻發(fā)熱元件。在它們僅有的一個(gè)工作實(shí)例中，在兩秒鐘的吸煙時(shí)間內(nèi)，鎳鉻合金發(fā)熱元件據(jù)說達(dá)到190°F至220°F(90℃至105℃)的溫度，這溫度顯然已足以使薄荷從薄荷片中揮發(fā)。在第8列第43-63行中，格斯等人接著推測(cè)，他們的吸煙物品能用于從含煙堿的片劑中蒸發(fā)煙堿，并且，他們認(rèn)為可以設(shè)法用含煙堿的化合物涂在發(fā)熱元件上來代替使用可揮發(fā)的片劑。
然而，我們認(rèn)為，不可能用足夠的可揮發(fā)的液態(tài)物質(zhì)涂在格斯特等人描述的藥物吸取物品的鎳鉻合金發(fā)熱元件上，而在一般香煙的6至10次抽吸壽命里向使用者釋放足夠的揮發(fā)性物質(zhì)。并且認(rèn)為，格斯等人的藥物吸取物品不能提供足夠的能量來(ⅰ)蒸發(fā)揮發(fā)性物質(zhì)直到接近一般的兩秒鐘抽吸的末尾，或者(ⅱ)在兩秒鐘的抽吸時(shí)間內(nèi)提供足夠高的溫度(例如150℃至350℃)來蒸發(fā)許多揮發(fā)性物質(zhì)，包括許多希望有的煙霧形成物質(zhì)和大多數(shù)揮發(fā)性煙草味組分。另外，即使僅用一個(gè)AA電池，格斯等人所描述的藥物吸取物品還是比一般的卷煙直徑大三倍以上，并重許多倍，并且它設(shè)置一個(gè)相當(dāng)不精密的吸動(dòng)控制開關(guān)，無法在抽吸時(shí)調(diào)節(jié)電流或熱量。
雖經(jīng)多年的關(guān)注和努力，上述使用電能的吸煙物品沒有一種曾獲得商業(yè)上的重大成功，并認(rèn)為沒有一種曾廣泛地銷售過。而且，人們認(rèn)為，上述使用電能的吸煙物品沒有一種能夠提供使用者以吸煙或吸煙斗的感覺。
因此，人們希望提供一種吸煙物品，它能提供吸煙或吸煙斗的感覺，它不燃燒煙草或其它物質(zhì)，并且它不產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物。
本發(fā)明涉及香煙和其它吸煙物品，它們使用一個(gè)電阻發(fā)熱元件和一個(gè)電源形成煙草味的煙或煙霧和其它的吸煙的感覺，不燃燒煙草或其它物質(zhì)，不產(chǎn)生任何燃燒或高溫分解產(chǎn)物包括一氧化碳或任何側(cè)向煙氣或臭味。最佳的吸煙物品能夠幾乎在吸煙一開始就產(chǎn)生煙霧，以及在整個(gè)吸煙過程和一般香煙的6至10次吸煙壽命里控制煙霧劑的產(chǎn)生。
本發(fā)明的一個(gè)方面，該吸煙物品包括一支香煙或一個(gè)使用一次就丟棄的部分，例如芯子，它使用一個(gè)通常在使用前承載煙霧形成物質(zhì)和/或煙草味物質(zhì)的、可透過空氣的大表面積電阻發(fā)熱元件。該電阻發(fā)熱元件一般是一種多孔物質(zhì)，用在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》第60卷第309頁(1968年)和格雷戈等人著的《吸附表面積和孔隙度》(紐約，科學(xué)出版社(1967))所描述的布呂諾弗、埃米特和特勒(BET)方法測(cè)得它的表面積大于1m2/g。發(fā)熱元件的材料最好是一種碳纖維材料，表面積最好大于約1000m2/g。(作為對(duì)比，格斯等人的鎳鉻合金金屬電阻元件的表面積僅約0.01m2/g)，這種多孔電阻發(fā)熱元件最好浸漬以液態(tài)煙霧形成物質(zhì)，諸如丙三醇，以及煙草萃取物。這種發(fā)熱元件特別有益的是它們能夠保存和釋放相當(dāng)大量的液態(tài)煙霧形成物質(zhì)和煙草味物質(zhì)。例如，這種發(fā)熱元件能附有足夠的煙霧形成物質(zhì)，為6至10次或更多次吸煙提供煙霧。
香煙或使用一次就丟棄的部分包括諸如一卷或一料截?cái)嗟奶盍闲问降臒煵?。也可用其它形式的煙草?br> 本發(fā)明的另一方面涉及一種可重復(fù)使用的控制器，它與本發(fā)明的香煙或使用一次就丟棄的部分或其它電阻發(fā)熱煙霧產(chǎn)生物品一起使用。該可重復(fù)使用的控制器通常包括一個(gè)電流啟動(dòng)裝置、一個(gè)控制發(fā)熱元件溫度的分開的電流調(diào)節(jié)裝置和一個(gè)電池電源。電源也可以與電流啟動(dòng)和電流調(diào)節(jié)裝置分開設(shè)置，例如一個(gè)分離的電池組或者通過一個(gè)合適的變壓器把家庭電源降壓使用。可重復(fù)使用的控制器可以是煙斗形式的、一可重復(fù)使用的煙嘴、或者上述使用一次即丟棄的部分能夠插入其中的手持式單元或其它便攜形式單元。本發(fā)明的這種具有香煙和使用一次即丟棄部分的可重復(fù)使用的物品的使用在下列方面特別有利(ⅰ)它許可使用相當(dāng)大的電源，能產(chǎn)生10至40瓦或更高的功率，(ⅱ)它許可使用精密的和高級(jí)的電流啟動(dòng)和調(diào)節(jié)裝置，這種裝置如果裝到用過一次就丟棄的部分中就顯得代價(jià)太昂貴了。
電流啟動(dòng)裝置最好是吸煙時(shí)啟動(dòng)的，從而電流儀在使用者抽吸期間才流過電阻發(fā)熱元件以產(chǎn)生煙霧。
電流調(diào)節(jié)裝置通常僅在電流啟動(dòng)期間起作用，它最好是時(shí)基的。即，電流調(diào)節(jié)裝置最好基于控制吸煙時(shí)電流流過電阻發(fā)熱元件的時(shí)間間隔。這樣也就控制了電阻發(fā)熱元件和煙霧形成物質(zhì)經(jīng)受的溫度。電流調(diào)節(jié)裝置通常包括一個(gè)電氣控制電路，它使電阻發(fā)熱元件的起始熱量增加到最大，直至達(dá)到煙霧形成物和煙草味物質(zhì)揮發(fā)所需要的溫度范圍，通常在約150℃和約350℃之間。其后，控制器通過調(diào)節(jié)、限制或阻斷流過電阻發(fā)熱元件的電流，通常保持發(fā)熱元件在余下的幾次吸煙時(shí)處于所要求的溫度范圍和/或保證發(fā)熱元件在吸煙時(shí)不過熱。
時(shí)基電流調(diào)節(jié)裝置最好包括一個(gè)許可不間斷的電流在電流啟動(dòng)以后的一段起始時(shí)間流過發(fā)熱元件的裝置，從而可以快速地加熱發(fā)熱元件。電流調(diào)節(jié)裝置最好包括一個(gè)用來在其后調(diào)節(jié)或阻斷流過發(fā)熱元件的電流的定時(shí)器，以便通過反復(fù)關(guān)閉-打開開關(guān)來控制在余下幾次吸煙時(shí)流過發(fā)熱元件的平均電流。這樣也就控制了發(fā)熱元件所經(jīng)受的溫度范圍。電流調(diào)節(jié)裝置最好是再包括一個(gè)防止發(fā)熱元件在快速吸煙時(shí)過熱的裝置。
本發(fā)明的最佳電流調(diào)節(jié)裝置在吸煙時(shí)幾乎能立即產(chǎn)生煙霧，最好的是在約0.5秒鐘內(nèi)，甚至在約0.1秒鐘內(nèi)，這取決于電源產(chǎn)生的瓦特?cái)?shù)和發(fā)熱元件的電阻率等因數(shù)。這種最佳調(diào)節(jié)裝置還保證保留足夠的煙霧形成和煙草味物質(zhì)以供以后幾次的吸煙之用，并保證這些物質(zhì)不因暴露在過高的溫度中而變質(zhì)。
為了使用本發(fā)明的吸煙物品，使用者只要將香煙或使用一次即丟棄的部分插入控制器，以便將發(fā)熱元件電氣連接到包括電流啟動(dòng)和電流調(diào)節(jié)裝置的電路以及連接到電池。當(dāng)使用者在吸煙物品的煙嘴端吸煙時(shí)，最佳電流啟動(dòng)和電流調(diào)節(jié)裝置許可電流不受限制地或不間斷地流過電阻發(fā)熱元件，以迅速產(chǎn)生熱量。這種加熱法使煙霧形成和/或煙草味物質(zhì)揮發(fā)，它們?cè)傩纬蔁熿F并穿過吸煙物品進(jìn)入使用者口中。同時(shí)，電流調(diào)節(jié)裝置(ⅰ)調(diào)節(jié)流過發(fā)熱元件的電流來控制電阻發(fā)熱元件的加熱和其經(jīng)受的溫度，(ⅱ)防止煙霧形成物質(zhì)過熱和變質(zhì)。當(dāng)使用者停止在吸煙物品上抽吸時(shí)，電流啟動(dòng)裝置阻止電流再流過發(fā)熱元件并使電流調(diào)節(jié)裝置停止工作。這個(gè)過程在一次接一次吸煙中繼續(xù)，直至使用者決定停止對(duì)吸煙物品抽吸為止。那時(shí)，香煙或使用一次即丟棄的部分可取下丟棄，換一個(gè)新的插入其位置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及這里描述的香煙或使用一次即丟棄部分的各種結(jié)構(gòu)。例如，在某些最佳實(shí)施例里，有利地在使用一次即丟棄的部分一端設(shè)置一個(gè)電氣連接裝置，該電氣連接裝置包括將電阻發(fā)熱元件連接到電池或者其它外部電源的裝置，最好包括一個(gè)連同最佳的吸動(dòng)電流啟動(dòng)裝置一起使用的空氣通道。在另一個(gè)最佳實(shí)施例里，使用一次即丟棄部分適宜于經(jīng)由位于可重復(fù)使用的控制器上的接插件連接到外部電源。在某些最佳實(shí)施例里，電阻發(fā)熱元件位于使用一次即丟棄部分的中心和/或不占據(jù)使用一次即丟棄部分橫截面的較大部分。在其它最佳實(shí)施例里，電阻發(fā)熱元件位于靠近用后丟棄部分的一端，和/或至少基本上充滿用后丟棄部分或通過它的空氣通道的橫截面。
本發(fā)明的另一方面是，電流啟動(dòng)裝置、電流調(diào)節(jié)裝置、和/或電源可以裝到包含電阻發(fā)熱元件的吸煙物品部分里，從而使可重復(fù)使用的控制器縮小體積，甚至省去控制器。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及電阻發(fā)熱煙霧形成物品的電流控制電路，它包括這里描述的電流調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明的最佳吸煙物品在每60秒鐘吸煙一次，每次吸煙2秒鐘、35ml的標(biāo)準(zhǔn)FTC吸煙條件下測(cè)得每次吸煙釋放的總的濕顆粒物質(zhì)平均至少為0.5mg，更好的至少為0.8mg的煙霧。本發(fā)明的最佳吸煙物品在這樣的條件下，對(duì)多次吸煙，至少約6次吸煙中，甚至在約10次吸煙中，能夠釋放這樣的煙霧，這種煙霧而且是看得見的。
本發(fā)明的吸煙物品能夠形成一種化學(xué)組分簡(jiǎn)單的煙霧。上述化學(xué)組分簡(jiǎn)單的煙霧包括空氣、煙霧形成物質(zhì)、煙草揮發(fā)物和所需的香味劑。根據(jù)埃姆斯測(cè)試，這種煙霧沒有顯著的誘變活動(dòng)性，參見埃姆斯等人的Mut.Res《誘變研究》;31∶347-364(1975);納高等人的Mut.Res《誘變研究》;42∶335(1977)在此所使用的、并且僅對(duì)本申請(qǐng)來說，“煙霧”一詞包括可見或不可見的蒸汽、氣體、微粒之類，特別是那些位于吸煙物品電阻元件上或其它地方的煙霧形成物質(zhì)和/或煙草味物質(zhì)由電阻元件加熱產(chǎn)生的，被使用者感覺為“似煙”的成分。
下面通過附圖和詳述對(duì)本發(fā)明的吸煙物品作更為詳盡的描述。


圖1是本發(fā)明吸煙物品的縱向局部剖視圖;
圖1A是圖1所示的實(shí)施例沿I-I線的部分剖視圖;
圖2是本發(fā)明吸煙物品的縱向局部剖視圖;
圖3是本發(fā)明吸煙物品的透視圖，圖中示出了可重復(fù)使用部分的露出的內(nèi)部視圖;
圖4、5和6是本發(fā)明的最佳吸煙物品的縱向局部視圖，示出了使用一次即丟棄部分以及控制器的剖視圖。
圖7和8是本發(fā)明其它的吸煙物品的縱向剖視圖;
圖9和10是用于本發(fā)明的最佳控制器的時(shí)基控制電路和有關(guān)接線的代表性的原理圖;
圖11是用本發(fā)明的最佳電流調(diào)節(jié)裝置控制加熱期間，電阻發(fā)熱元件的溫度、平均電流和平均電壓的示意圖。
參見圖1，吸煙物品10包括香煙12和一個(gè)可重復(fù)使用的手持控制器14。香煙12包括電氣插塞16，載有一種煙霧形成物質(zhì)的電阻發(fā)熱元件18，一卷煙草料20，煙嘴過濾器22，以及一個(gè)彈性的包層24。最佳的控制器14包括一殼體26，一個(gè)具有壓敏開關(guān)形式的吸煙起動(dòng)的電流啟動(dòng)機(jī)構(gòu)28，一個(gè)時(shí)基電流控制電路30，以及裝有電池電源34(圖中為電池34A和34B)的小室32。
在香煙12里所使用的電阻發(fā)熱元件18最好是一種具有大的表面積和具有吸附、多孔、可濕特性的纖維狀物質(zhì)，以便能攜帶適量的煙霧形成物質(zhì)來有效地形成煙霧。合適的發(fā)熱元件可取表面積大于約50m2/g，更好是取大于約250m2/g，最好是取大于約1000m2/g的發(fā)熱元件。
最佳的發(fā)熱元件通常具有小的質(zhì)量、低的密度、中等的電阻率，并且在使用期間經(jīng)受的溫度下是熱穩(wěn)定的。這樣的發(fā)熱元件加熱和冷卻迅速，因而為能量的有效利用提供保證。元件的快速加熱還幾乎立刻就可以揮發(fā)煙霧形成物質(zhì)?？焖倮鋮s在當(dāng)不需要生成煙霧的期間防止大量揮發(fā)(因而浪費(fèi))煙霧形成物質(zhì)。這樣的發(fā)熱元件也可以比較精確地控制煙霧形成物質(zhì)經(jīng)受的溫度范圍，特別是當(dāng)利用本發(fā)明的最佳時(shí)基電流控制裝置的時(shí)候。
最佳的電阻發(fā)熱元件包括可從美國(guó)紐約州紐約市的Kynol公司買到的商品目錄號(hào)為CFY-0204-1、CFY-0204-2和CFY-0204-3的碳絲線。這些碳絲線表面積一般約為1500m2/g，電阻率一般約為10至30毫歐-厘米，見柯克-奧斯默(Kirk-Othmer)《化學(xué)技術(shù)百科大全》16卷第三版第135頁-136頁(1981年)，這種碳線慣用的長(zhǎng)度范圍為從約15mm至約50mm，其它最佳的電阻發(fā)熱元件包括可以從美國(guó)Kynol公司買到的碳?xì)趾突钚蕴細(xì)?，其商品目錄?hào)如為CN-157(HC)、CN-210(HC)、ACN-211-10、ACN-210-10和ACN-157-10，這些氈表面積一般約為1500m2/g，電阻率一般約為5至30毫歐-厘米，正如在下面將參照附圖4-6更為詳細(xì)地描述的，這些氈能以直徑約為4至8mm的圓盤形式使用。其它適用的發(fā)熱元件包括多孔金屬絲或薄膜;碳線、織物、纖維、圓片或條帶;石墨柱狀體、纖維織物或涂料;具有中等電阻率的多孔高溫聚合物;與電阻發(fā)熱組元緊密接觸的多孔基質(zhì);等等。
電阻發(fā)熱元件18最好是浸漬或承載煙霧形成物質(zhì)，以便使煙霧形成物質(zhì)與電阻發(fā)熱元件發(fā)生熱交換關(guān)系。煙霧形成物質(zhì)可以是例如一種多元醇，比如丙三醇，丙二醇，或其混和物;水;一種煙草原料比如煙草芳香油、煙草香精、噴干的煙草萃取物、凍干的煙草萃取物、煙草粉末，等等，以便提供煙草味;或其混合。其它適用的煙霧形成物質(zhì)是本技術(shù)領(lǐng)域的人所熟知的，例如，參見美國(guó)專利4，714，092和4，756，318。裝入的煙霧形成物質(zhì)的量視不同的物質(zhì)和不同的發(fā)熱元件而不同，但使用的液態(tài)煙霧形成物質(zhì)的量一般為約大于15mg，最好是在約25mg至約50mg的范圍。
最好設(shè)置一個(gè)耐熱的一電絕緣的條帶、管子或間隔片36，為的是保持發(fā)熱元件在適當(dāng)位置，并防止發(fā)熱元件本身接觸。絕緣間隔片36可以是耐熱塑料(諸如聚酰亞胺)，經(jīng)阻燃劑處理的纖維素薄片、表面覆蓋氧化鋁的鋁箔、絕緣的陶瓷材料，等等。
電氣插塞16最好用一種有彈性的、電絕緣的材料諸如熱塑性材料制造。插塞16包括兩個(gè)經(jīng)由接插件40、41連接到發(fā)熱元件18端部的電氣插頭或插腳38、39。插腳38、39插入位于控制器14的電氣連接插座44里的電氣插口42、43。插塞16還包括一個(gè)通道46，壓力傳感開關(guān)28的管子48穿過它延伸。如圖1A所示，插腳38、39和通道46是相對(duì)于插塞16的縱軸偏置的。
電氣插塞16的長(zhǎng)度的一部分最好包以一個(gè)熱塑性管子形式的套環(huán)49，后者最好是摩擦配合在插塞長(zhǎng)度的一部分的周圍。套環(huán)49本身又借助于使用煙嘴紙52或其它合適的手段諸如粘結(jié)劑的包層24、摩擦配合等固定到香煙的其余部分。套環(huán)49最好包括一個(gè)或多個(gè)周緣的進(jìn)氣口54，在吸煙時(shí)，它們使得周圍空氣流經(jīng)香煙。進(jìn)氣口也可設(shè)置在香煙的入口端或香煙周緣的別處，使穿過香煙的吸入的周圍空氣進(jìn)入使用者口內(nèi)時(shí)經(jīng)過電阻發(fā)熱元件。
香煙可包括一個(gè)位于電阻發(fā)熱元件18和煙草卷或煙草料20之間的插塞間隔件55。該插塞間隔件55許可煙霧方便地穿過它，卻防止煙草填充物與發(fā)熱元件接觸，插塞間隔件可以是褶迭的煙紙(例如，Kimberly-Clark公司供應(yīng)的褶迭的煙紙，比如P144-185-GAPF再造煙紙)做成的柱形塞。間隔件最好用紙質(zhì)包層56包覆。
煙草料20可以是煙草填充物，諸如煙葉束或碎片，再造的煙草、體積擴(kuò)大的煙草、加工過的煙草莖，或其摻和物。壓制的煙草材料和其它形式的煙草，諸如煙草萃取物、煙草末之類也可使用。煙草料20最好包覆以紙質(zhì)的包層57。
煙草萃取物;煙味調(diào)節(jié)劑諸如乙酰丙酸和其它添味劑諸如薄荷醇、香草醛、巧克力、甘草之類可承載在發(fā)熱元件上，放置在發(fā)熱元件和間隔件之間，加到間隔件上，與煙草料摻和，或者加到煙嘴過濾器中。
煙嘴過濾器22最好是一種由熔融吹制的熱塑性塑料諸如聚丙烯制成的低效過濾器。例如，過濾器可通過褶迭一種可從Kimberly-Clack公司買到的無紡聚丙烯網(wǎng)狀物，諸如試驗(yàn)性的熔融吹制的粗纖維聚丙烯PP-100-F制成。煙嘴過濾器22還可由酯酸纖維素束之類制造。過濾材料最好用紙質(zhì)塞包層58包覆。
為了釋放最大量的煙霧和香味(否則它們會(huì)被徑向、也即外邊的空氣通過包層24滲流而稀釋)，可用一層或多層非多孔的卷煙紙包裹香煙。合適的非多孔的卷煙紙例如是Kimberly-Clark公司供應(yīng)的諸如KC-63-5;P878-5，P878-16-2和780-63-5。如果需要的話，包層可以是一種彈性紙板材料、襯箔的紙板等。并且紙板可被卷煙紙包層包圍。
可重復(fù)使用的控制器14包括一個(gè)殼體或外殼26，它為使用者提供一種方便而美觀的支座。外殼26可以具有多種形狀，并可用塑料、金屬等制造?？刂破?4包括一個(gè)絕緣的插座44，后者包括用于連接插塞16的插腳38、39的插入式插口42、43。插座44還包括管子48，它插入插塞16的通道46，與香煙內(nèi)部區(qū)域保持氣流連通，管子48的另一端處于與壓敏開關(guān)28氣流連通的位置。因而在吸煙時(shí)發(fā)生在香煙內(nèi)的空氣壓力的變化能被開關(guān)檢測(cè)出來。
控制器14最好再包括一個(gè)控制電路30，它通過導(dǎo)電金屬線(圖中未畫出)連接到一吸動(dòng)的差動(dòng)壓敏開關(guān)28，以及經(jīng)由電池接線端62連接到電池34A和34B?？刂齐娐?0最好是時(shí)基電路。即，最佳的電流控制電路最好是基于控制吸煙時(shí)電流流過電阻發(fā)熱元件的時(shí)間間隔。該時(shí)基電路又控制電阻發(fā)熱元件和煙霧形成物質(zhì)所經(jīng)受的溫度。最佳的壓敏開關(guān)和控制電路以及它們所連接的電源34和電阻發(fā)熱元件18在下面參照?qǐng)D9和10加以更為詳盡的描述。
雖然在一次吸煙期間，揮發(fā)煙霧形成物質(zhì)所需的熱量是隨物質(zhì)的不同而不同的，為了使每次吸煙時(shí)能揮發(fā)適量的煙霧形成物質(zhì)，通?？傂枰銐蚋叩臒崃?，以便加熱煙霧形成物質(zhì)到高于約120℃的溫度。一般在一次吸煙期間，揮發(fā)適量煙霧形成物質(zhì)必要的溫度約高于150℃，往往約高于200℃，有時(shí)高達(dá)約300℃至350℃。然而，最好是避免加熱煙霧形成物質(zhì)到超過約550℃，以免煙霧形成物質(zhì)變質(zhì)和/或過量的、過早的揮發(fā)。
在每一次吸煙的時(shí)候，對(duì)于一特定的電阻發(fā)熱元件和一特定的煙霧形成物質(zhì)，需要足夠大的電流來產(chǎn)生揮發(fā)足夠的煙霧形成物質(zhì)所需的熱量，從而釋放適量的煙霧。對(duì)于這里描述的最好的煙霧形成物質(zhì)和最好的碳發(fā)熱元件，一個(gè)18伏特的電池，幾乎在電流一開始啟動(dòng)，亦即在約0.5秒時(shí)間內(nèi)，甚至是在0.1秒時(shí)間內(nèi)，就可以產(chǎn)生足夠的功率(亦即約18瓦特)來加熱煙霧形成物質(zhì)到一合適的溫度，以揮發(fā)該煙霧形成物質(zhì)。18伏特的電池可用兩個(gè)充足電的9伏特二氧化錳-鋅晶體管收音機(jī)電池(如圖1所示)或3個(gè)6伏特的鉛酸電池構(gòu)成。一個(gè)使用氫氧化鉀作為電解液并具有約12至15個(gè)串接的電池的銀-鋅堿電池同樣可用。其中每一個(gè)正電極的表面積約為3.25cm2。其它電池還包括鎳-鋅或鎳-鎘電池。
在使用時(shí)，使用者將香煙12的插塞16插入控制器14的插座44里。這個(gè)動(dòng)作完成了電阻發(fā)熱元件18與開關(guān)28、控制電路30和電池34A及34B的連氣連接，這個(gè)動(dòng)作也形成了開關(guān)28和香煙內(nèi)部的氣流連通。當(dāng)使用者在香煙嘴端吸煙時(shí)，周圍空氣通過進(jìn)氣口54進(jìn)入香煙。在吸煙時(shí)，壓力起動(dòng)開關(guān)28響應(yīng)所測(cè)得的在香煙里空氣壓力的變化后，立即讓電流流過電阻發(fā)熱元件18。結(jié)果是，發(fā)熱元件的溫度升高，而這溫度又加熱煙霧形成物質(zhì)并使之揮發(fā)。揮發(fā)的煙霧形成物質(zhì)與吸入的空氣混和而形成煙霧。揮發(fā)的煙霧形成物質(zhì)(以煙霧或蒸汽形式)穿過煙草卷20，在那里，它從煙草中洗提出煙味，經(jīng)煙嘴過濾器22排出，進(jìn)入使用者口中。在吸煙時(shí)，最佳的電流控制電路(下面將詳述)調(diào)節(jié)電流的流動(dòng)，以控制發(fā)熱元件的溫度以及煙霧形成物質(zhì)的揮發(fā)量。
當(dāng)使用者停止吸煙時(shí)，壓力啟動(dòng)開關(guān)28再次響應(yīng)所檢測(cè)到的在香煙里空氣壓力的變化，使流經(jīng)發(fā)熱元件的電流立即中止。結(jié)果是，發(fā)熱元件和煙霧形成物的溫度快速下降到煙霧形成物的揮發(fā)溫度以下，便停止形成煙霧。這個(gè)過程一次接一次，通常在至少約6次吸煙中一直持續(xù)，直到煙霧的釋放下降到使用者所需的量以下。于是，使用者從控制器14中取出香煙12將其丟棄。然后，使用者可選一支新的香煙，將它插入可重復(fù)使用的控制器中，重復(fù)吸煙過程。
圖2所表示的實(shí)施例除了電阻發(fā)熱元件18是安置在一耐熱而絕緣的管子66里之外，大體上與圖1的實(shí)施例相同。絕緣管66最好是用一種高溫塑料諸如聚酰亞胺、陶瓷、耐熱纖維素、壓制的煙草材料、表面涂覆氧化鋁的鋁管、等等制造。最好用一個(gè)增塑的醋酸纖維素管子68包圍絕緣管66，而它本身又被紙質(zhì)包層24包圍。本實(shí)施例也包括在香煙嘴端周圍的粘貼包層70，為的是使過濾件22附到香煙的余下部分。
參見圖3，圖中的實(shí)施例大體上與圖2的實(shí)施例相同，只是控制器或電源組件14包括一個(gè)撓性的、電線之類的連接器72，它的末端是一個(gè)帶有插腳76，77的插塞74，用來電氣連接到位于香煙12末端的插座79上。一個(gè)針狀的管子48從開關(guān)28延伸出來，并穿過有彈性的包層24延伸，以便吸煙時(shí)香煙里空氣壓力的變化能被開關(guān)檢測(cè)。如果需要的話，可把管子48裝進(jìn)電線之類的連接器72，并通過插座79延伸到香煙里。對(duì)于這種設(shè)計(jì)，使用者可以將控制部件放在襯衣口袋里或桌子上，以通常的方式握香煙。而不必把附加的控制部件的重量持于他/她的手中。一個(gè)發(fā)光二極管81置于差動(dòng)開關(guān)28附近。該二極管81電氣連接到電路(下面將作描述)中，在吸煙時(shí)它就發(fā)光。因此，使用者就有了一個(gè)用于識(shí)別電流流過電阻發(fā)熱元件18的時(shí)間的直觀的工具。
參見圖4，它所示的實(shí)施例大體上與圖2的實(shí)施例相同，只是電阻發(fā)熱元件18是一個(gè)圓形盤或墊圈，它最好是由一種美國(guó)Kynol公司的碳?xì)中纬?。墊圈可透過氣流，并安置成?？绻茏犹篆h(huán)49里的空氣通道。因此，通過進(jìn)氣口54吸進(jìn)香煙12里的空氣便通過電阻發(fā)熱元件18。插塞74的電氣插腳85、86與發(fā)熱元件接觸，并幫助它挨著套環(huán)49固定就位。在此實(shí)施例里，套環(huán)49可以是一種熱塑性物質(zhì)、一種熱穩(wěn)定塑性物質(zhì)，一種陶瓷等等。
圖5所示實(shí)施例大體上與圖1的實(shí)施例相同，在此實(shí)施例中，發(fā)熱元件18是一個(gè)安置成橫跨穿過管子套環(huán)49而延伸的空氣通道83的碳?xì)种频膱A形盤或熱圈。墊圈借助套環(huán)49上的臺(tái)肩固定就位。另外，香煙沒有電氣插塞，代之以用于發(fā)熱元件的電氣插腳85、86從一位于控制器14上的插塞延伸。香煙12經(jīng)由一個(gè)從控制器延伸的夾子89或者其它適用的連接工具相對(duì)于控制器14固定就位。
圖6所表示的實(shí)施例與圖5的實(shí)施例大體上相同，只是壓敏管48還用作連接插腳之一(例如，代替圖5的連接插腳86)。
參見圖7，吸煙物品10呈煙斗狀，煙斗包括具有空氣通道91的柄90和插入使用一次即丟棄的吸煙部分94的斗92。斗和柄可用歐石南木之類制造。煙斗10包括電源34，諸如一個(gè)或多個(gè)電池、壓敏開關(guān)28、壓力傳感通道93、電流控制電路30、以及從斗底部延伸出來的電插腳85、86。最佳的壓敏電流控制電路及其與電源34和電阻發(fā)熱元件18的連接在下面將參照?qǐng)D9和10更詳盡地描述。
吸煙部分94包括一個(gè)連接到一套環(huán)98上的管狀外套96，而套環(huán)98又支承位于香煙一端的電阻發(fā)熱元件18和煙霧形成及煙味物質(zhì)。電阻發(fā)熱元件18可以是一個(gè)碳纖維氈墊圈，它垂直于香煙的縱軸延伸，因而吸入的空氣穿過電阻發(fā)熱元件。吸一次就丟棄的吸煙部分94設(shè)置在斗90里，而電阻發(fā)熱元件18設(shè)置在斗底部附近，因而從斗里延伸出來的電氣插腳85、86接觸電阻發(fā)熱元件。
參見圖8，它所表示的實(shí)施例大體上與圖7的實(shí)施例相同。在這個(gè)實(shí)施例中，電阻發(fā)熱元件18靠近香煙的空氣入口端設(shè)置(亦即遠(yuǎn)離斗的底部)而不是靠近香煙的空氣出口端。并且，煙草料20是設(shè)置在香煙里電阻發(fā)熱元件和香煙的空氣出口端之間。在這樣的情況下，電氣插腳85、86從斗底部延伸穿過煙草料20而接觸電阻發(fā)熱元件18。
上述各實(shí)施例最好與圖9所示意性地示出的最佳電路結(jié)合。具體地說來，圖9的電路包括一電源34、電阻發(fā)熱元件18、電流啟動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及一個(gè)用于在電流流動(dòng)期間控制流經(jīng)電阻發(fā)熱元件的電流流動(dòng)的最佳電流調(diào)節(jié)電路或裝置。
該電路的電流啟動(dòng)機(jī)構(gòu)是一吸煙啟動(dòng)開關(guān)28，或者某些其它適用的電流啟動(dòng)/斷流機(jī)構(gòu)，諸如手控啟動(dòng)通-斷開關(guān)，溫度啟動(dòng)通-斷開關(guān)，或者嘴唇壓力啟動(dòng)開關(guān)。最佳吸煙啟動(dòng)開關(guān)28能使電流僅在吸煙的時(shí)候流過電阻發(fā)熱元件18。一種典型的吸煙啟動(dòng)開關(guān)包括一種用來檢測(cè)前述香煙或使用一次即丟棄的部分的內(nèi)部區(qū)域里的空氣壓力差異的裝置和一個(gè)響應(yīng)該差異的“通-斷”開關(guān)。
最佳的吸煙啟動(dòng)開關(guān)28是一個(gè)壓力差動(dòng)開關(guān)諸如弗羅里達(dá)州Ft.勞德代爾(Ft.Lauderdale)的微型氣動(dòng)邏輯電路公司(MicroPneumaticLogic，Inc)的型號(hào)為MPL-502-V、量程A的開關(guān)。另一種適用的吸煙啟動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種靈敏的壓力傳感器(例如具有放大器或增益級(jí))，它還與一個(gè)用于檢測(cè)一個(gè)預(yù)定的閥值壓力的比較器相連接。還有另一種適用的吸煙啟動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是一種可由氣流偏轉(zhuǎn)的葉片。該葉片的運(yùn)動(dòng)由一種運(yùn)動(dòng)傳感裝置檢測(cè)。還有另一種適用的啟動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種壓電開關(guān)。還可用一種適當(dāng)連接的伊利諾斯州弗里波特的Honeywell(霍尼韋爾)公司微型開關(guān)部門霍尼韋爾微型開關(guān)微型橋式氣流傳感器，其零部件號(hào)為AWM2100V。其它適用的差動(dòng)開關(guān)、模擬壓力傳感器、流率傳感器等等對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域里的技術(shù)人員都是顯而易見的。
電流調(diào)節(jié)電路最好是時(shí)基電路。通常，這種電路包括一個(gè)使電流能在吸煙的初始時(shí)間內(nèi)不間斷地流過電阻發(fā)熱元件的裝置，以及一個(gè)用于在其后調(diào)節(jié)電流流動(dòng)直至抽吸完畢的定時(shí)器裝置。其后的電流調(diào)節(jié)最好包含電路的快速通-斷開關(guān)(例如在每次1至50毫秒的數(shù)量級(jí))以保持電阻發(fā)熱元件處于所要求的溫度范圍里?；蛘?，其后的電流調(diào)節(jié)包含調(diào)制流過電阻發(fā)熱元件的電流，以保持電阻發(fā)熱元件處于一個(gè)所要求的溫度范圍里。
一個(gè)最佳的時(shí)基電流調(diào)節(jié)電路最好包括一個(gè)晶體管110、一個(gè)定時(shí)器112、一個(gè)比較器114、以及一個(gè)電容116。合適的晶體管、定時(shí)器、比較器和電容是市場(chǎng)上都能買到、對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域里的技術(shù)人員都是顯見的。典型的定時(shí)器是那些可從NEC(日本電氣公司)買到的如C-1555C和可從Intersil電氣公司買到的如ICM7555以及各種各樣其它尺寸和構(gòu)造的所謂“555定時(shí)器”。一種典型的比較器是可從National半導(dǎo)體公司買到的如LM311比較器。
在圖9的最佳電路里，檢測(cè)不間斷的電流流動(dòng)的初始時(shí)間間隔長(zhǎng)度的裝置包括電阻器118、120、122和124;電容器116;以及比較器114。比較器114是通過連接到輸入端128和接地端130、132而通電的。電阻器122和120構(gòu)成一個(gè)分壓器，它在分壓器的中間抽頭134(亦即電阻器122和120之間的公共點(diǎn))提供一預(yù)定的參考電壓或閥值電壓。分壓器中間抽頭134連接到比較器114的負(fù)輸入端136。電容器116與電阻器124并聯(lián)連接。電容器116和電阻器124的并聯(lián)組合一端與電阻器118串聯(lián)連接，另一端連接到電源34的接地參考點(diǎn)。電阻器118的另一端經(jīng)由開關(guān)28連接到電源34，電阻器118和電容器116與電阻器124的并聯(lián)組合的公共結(jié)點(diǎn)連接到比較器114的正輸入端138。
電阻器118和124及電容器116的電容量選擇得使電容器116的充電速率接近電阻發(fā)熱元件18的加熱和冷卻速率。電阻器124的電阻對(duì)于電阻器118和124的電阻之和的比值規(guī)定了電容器116能夠充電的最大電壓。分壓器的電阻器120和122的電阻最好提供一個(gè)稍低于由電阻器118和124規(guī)定的電容器最大電壓的電壓值。
用于調(diào)節(jié)(或中止)在初始時(shí)間間隔以后的電流流動(dòng)的定時(shí)器裝置包括定時(shí)器112、二極管140、141、電阻器143、145和電容器147。該定時(shí)器裝置產(chǎn)生一個(gè)具有預(yù)置的通-斷工作周期的周期性的數(shù)字波，它用來在經(jīng)過初始時(shí)間間隔以后，在晶體管110上快速接通和關(guān)斷電流，以控電阻發(fā)熱元件所經(jīng)受的溫度范圍。
定時(shí)器112是通過輸入端149和接地端151與電源連接的。定時(shí)器112的復(fù)位端153連接到比較器114的輸出端155。結(jié)果，在不間斷的電流流動(dòng)的初始時(shí)間間隔，比較器114使定時(shí)器截止。電阻器157為定時(shí)器112的復(fù)位端153提供一種叫做“上拉”的功能。
定時(shí)器112還在放電端166處連接到二極管140、141。二極管140、141再分別連接到電阻器145和143。此外，定時(shí)器112通過觸發(fā)端168和閥值端169連接到電阻器143和145以及電容器147。設(shè)置電容器147是為了調(diào)整工作周期的總的時(shí)間周期。電容器147最好是一種快速充放電的電容器，為的是提供一種相當(dāng)快的工作周期(例如在1至50毫秒的數(shù)量級(jí))。
電阻器145決定電容器147的充電速率，從而也決定工作周期的“斷開”時(shí)間間隔，而電阻器143決定電容器147的放電速率，從而決定工作周期的“接通”時(shí)間間隔。二極管140的作用是在電容器充電期間允許電流從定時(shí)器112流經(jīng)電阻器145流到電容器147，而在電容器放電時(shí)防止電流通過電阻器145。二極管141的作用是在電容器放電期間允許電流從電容器147流經(jīng)電阻器143到定時(shí)器，而在電容器充電時(shí)防止電流通過電阻器143。因此，通過選擇電阻器143和145的電阻，能夠改變波形的接通-斷開工作周期。
定時(shí)器112的輸出端159連接到電阻器161。電阻器161又連接到晶體管110的基極，為的是限制流過晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)的“導(dǎo)通”電流。晶體管110的作用是響應(yīng)來自定時(shí)器的電流的流動(dòng)，通過“接通”和“斷開”控制從電源34流過電阻發(fā)熱元件18的較大電流。
當(dāng)吸煙開始時(shí)，吸煙啟動(dòng)開關(guān)28閉合，以使電流能流過電路。通?！敖刂埂钡木w管響應(yīng)流經(jīng)定時(shí)器112的電流轉(zhuǎn)換成“導(dǎo)通”。這就使電流能流過電阻發(fā)熱元件18。
與此同時(shí)電容器116開始充電。在電容器116充電到由電阻器120和122決定的預(yù)定閥值電壓時(shí)，(這一般發(fā)生在1秒鐘左右時(shí)間內(nèi))比較器114通過復(fù)位端153啟動(dòng)定時(shí)器112。通過轉(zhuǎn)換晶體管110到“截止”，這就使不間斷的電流停止流到晶體管110。同時(shí)，定時(shí)裝置開始在輸出端159處產(chǎn)生具有一個(gè)預(yù)定的接通-斷開工作周期的周期性數(shù)字波。定時(shí)裝置的這種作用本身又引起晶體管迅速地接通和斷開，因而能夠迅速地使電流流過和停止流過電阻發(fā)熱元件18。這種快速開關(guān)的作用是控制流過電阻發(fā)熱元件的平均電流，從而控制在一次吸煙的其余時(shí)間電阻發(fā)熱元件經(jīng)受的溫度范圍。
如上所述，電容器147的電容決定了預(yù)置工作周期的總的時(shí)間周期，而工作周期的相對(duì)“接通”和“斷開”周期是由電阻器143和145的電阻的相對(duì)值所決定的。通過改變這些電阻值，有可能嚴(yán)密地控制電阻發(fā)熱元件18所經(jīng)受的溫度范圍，以在吸煙的后階段形成一個(gè)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的溫度范圍，或者一個(gè)有控制的溫度范圍的減小或增大。
當(dāng)停止吸煙時(shí)，吸煙啟動(dòng)開關(guān)斷開而阻止電流再流過電路，因而，晶體管110轉(zhuǎn)換到其通常的“截止”位置，從而阻止電流再流過電阻發(fā)熱元件18。結(jié)果，電阻發(fā)熱元件開始冷卻，煙霧形成物質(zhì)的發(fā)揮停止。同時(shí)，電容器116開始放電。放電速率最好與電阻發(fā)熱元件的冷卻速率大致相同。
當(dāng)下一次吸煙開始時(shí)，吸煙啟動(dòng)開關(guān)又閉合，因而允許電流流過電路。如果這次吸煙是發(fā)生在電容器116放電完畢之前(亦即在發(fā)熱元件完全冷卻之前)，電容器116最好以與電阻發(fā)熱元件加熱的速率大致相同的速率重新充電到預(yù)定的閥值電壓。于是，幾乎在電阻發(fā)熱元件18達(dá)到最佳溫度范圍的同時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器112，不間斷的電流流動(dòng)的階段停止。如此，便能防止電阻發(fā)熱元件在使用者快速吸煙時(shí)間過度加熱。
本發(fā)明的控制器和吸煙物品也能與由圖10示意地示出的另一個(gè)時(shí)基電路結(jié)合。具體地說，圖10的電路包括電源34、電阻發(fā)熱元件18、電流啟動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及一個(gè)用來在電流流動(dòng)時(shí)控制流過電阻發(fā)熱元件的電流的電流調(diào)節(jié)電路或裝置。
最佳的電流啟動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種上述類型的吸煙啟動(dòng)開關(guān)28。
圖10所示電流調(diào)節(jié)電路是時(shí)基電路。該電路包括定時(shí)器112，電阻器161、176和180，電容器190和晶體管110。
典型的定時(shí)器前面已經(jīng)敘述過了。定時(shí)器112通過輸入端149和接地端151與電源連接。定時(shí)器112的輸出端159通過電阻器161連接到晶體管110的基極。定時(shí)器112通過閥值端169連接到電阻器180，通過觸發(fā)端168連接到電阻器180和178之間的結(jié)點(diǎn)，并通過放電端166連接到電阻器178和176之間的結(jié)點(diǎn)。電阻器180和178之間的結(jié)點(diǎn)又連接到電容器190，電容器190連接到電源34的接地參考點(diǎn)。
電阻器178和176的電阻之和決定了不間斷的電流流過電阻發(fā)熱元件18的時(shí)間，而電阻器176的電阻決定了阻止電流流過電阻發(fā)熱元件的時(shí)間。電阻180限制電容器190上的電壓放電速率，從而限制了電阻發(fā)熱元件在前一次吸煙后短時(shí)間內(nèi)接著發(fā)生的吸煙期間的起始加熱時(shí)間。
如果需要的話，可以使用發(fā)光二極管81和電阻器192。發(fā)光二極管81與電阻器192串聯(lián)連接。發(fā)光二極管81和電阻器192的串聯(lián)組合與電阻發(fā)熱元件18并聯(lián)連接。如此在吸煙時(shí)，發(fā)光二極管就發(fā)亮，于是使用者就有了一種知道電流流過電阻發(fā)熱元件而產(chǎn)生熱量的時(shí)段的直觀裝置。這種發(fā)光二極管也可用在圖9所示的最佳電路中。
當(dāng)開始吸煙時(shí)，吸煙啟動(dòng)開關(guān)28閉合而使電流能流過圖10的電路。通?！敖刂埂钡木w管響應(yīng)電流流過定時(shí)器112轉(zhuǎn)換到“導(dǎo)通”，而它本身又使電流能流過電阻發(fā)熱元件18。
與此同時(shí)，電容器190開始充電。當(dāng)電容器190充電到由電阻器178和176所決定的預(yù)置電壓時(shí)，定時(shí)器112的作用是轉(zhuǎn)換晶體管110，使流過電阻發(fā)熱元件18的電流截止。然而，在一個(gè)由電阻器176決定的時(shí)間間隔以后，定時(shí)器112又回到“導(dǎo)通”狀態(tài)，這個(gè)過程自身重復(fù)到吸煙停止。如此，電阻發(fā)熱元件經(jīng)受的溫度在較長(zhǎng)的吸煙期間能夠得到控制，不至過熱。例如，一個(gè)工作周期可以包括一個(gè)一吸煙就開始的不間斷電流流動(dòng)的約為1.5至2秒鐘的“導(dǎo)通”時(shí)間間隔，接下來就是約為0.5至1秒鐘的“截止”期間。
當(dāng)吸煙停止時(shí)，吸煙啟動(dòng)開關(guān)斷開而阻止電路再流過電路。因此，晶體管110回復(fù)到其通常的“截止”狀態(tài)，這樣就阻止電流再流過電阻發(fā)熱元件18。電阻發(fā)熱元件18冷卻，煙霧形成物質(zhì)的揮發(fā)就停止。同時(shí)，電容器190放電。
調(diào)制流經(jīng)發(fā)熱元件的電流的電流調(diào)節(jié)裝置可以用來代替前述通-斷時(shí)基電路。此外，通-斷和電流調(diào)制裝置可連接到溫度傳感器或其它傳感裝置上，而不是連接到時(shí)基電路，以便控制流過電阻發(fā)熱元件的電流。這樣的傳感器可以是溫度傳感器，諸如紅外傳感器、壓電膜片之類，或者是根據(jù)溫度自動(dòng)啟閉的裝置，諸如雙層金屬片。這樣的溫度傳感器可以直接探測(cè)發(fā)熱元件的溫度，或者探測(cè)通過發(fā)熱元件的空氣的溫度。另外，溫度傳感器也可以探測(cè)與承載煙霧的發(fā)熱元件的加熱和冷卻性能相近的第二或“摸擬”電阻發(fā)熱元件的溫度。另一類可用的傳感器是動(dòng)態(tài)電阻傳感器，它探測(cè)發(fā)熱元件在加熱期間的阻值的變化。
下面所提供的例子為的是進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不應(yīng)該看作是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，除非另外指出，例子中所有的幾份和百分?jǐn)?shù)都是重量，并且所有的尺寸都是近似的。
例1一種基本上如圖2所示的吸煙物品是這樣制作的A.使用一次即丟棄的部分的制作端部插塞是由一個(gè)Delrin塑料圓柱體形成的，有一段長(zhǎng)2mm、直徑8mm的部分和一段長(zhǎng)3mm、直徑7mm的部分，該插塞中有一個(gè)大小足夠的通道46，以容納18號(hào)針48，以及二個(gè)較小的通道，以容納電插腳38、39。
電阻發(fā)熱元件是由長(zhǎng)35mm的碳細(xì)絲構(gòu)成的，它可從美國(guó)Kynol公司得到，商品目錄號(hào)為CFY-0204-1。該電阻發(fā)熱元件的電阻為20.6Ω，據(jù)說表面積約為1500m2/g。該電阻發(fā)熱元件被一滴一滴地注入35mg包含31%丙二醇、62%丙三醇和7%煙草萃取物的一種混合物的液態(tài)煙霧形成物質(zhì)。
兩個(gè)15mm長(zhǎng)的包含插腳38、39的褶皺接插件40、41是從賓夕法尼亞州匹茲堡的RlackBox公司得到的。其商品目錄號(hào)為GH-FA810。褶皺插件40、41裝于電阻發(fā)熱元件18的兩端。第一接插件40的插腳38穿過插塞16中的一個(gè)較小的通道插入。接著將電阻發(fā)熱元件折疊在一長(zhǎng)20mm、寬5mm的Kapton聚酰亞胺薄膜長(zhǎng)條36上，以使它自身不接觸。然后將第二接插件41的插腳39穿過插塞16的第二個(gè)小通道插入。
一個(gè)9mm長(zhǎng)的Delrin管49由一個(gè)直徑8mm的圓筒體制成。一段為6mm長(zhǎng)，內(nèi)徑7mm，第二段3mm長(zhǎng)，內(nèi)徑4mm。單個(gè)的進(jìn)氣孔54是用64號(hào)鉆頭開在離開內(nèi)徑4mm的管端約4mm遠(yuǎn)處。管49內(nèi)徑7mm的一端則摩擦配合在插塞16的7mm一端。
一個(gè)39mm長(zhǎng)、外徑4mm的Kapton聚酰亞胺管，66在電阻發(fā)熱元件18上套入，并插入Delrin管49的4mm內(nèi)徑端4mm。來自美國(guó)Filtrona公司的一個(gè)長(zhǎng)36mm、外徑8mm的SCS-1的增塑醋酸纖維素管68套在聚酰亞胺管上。該管68再包覆一層Kimberly-Clark公司的P-850-192-2紙24。
一個(gè)10mm長(zhǎng)、低效醋酸纖維素過濾器22(每根細(xì)絲8登尼爾，總共為40，000登尼爾)用一層濾嘴紙70固定在被包裹的管子的開口端。使用一次即丟棄的部分12的總長(zhǎng)約為55mm。
B.控制器組件形成控制器的聚苯乙烯外殼，以便將壓敏開關(guān)、電流控制電路和電池電源分別放置在外殼的小室里。壓敏開關(guān)是從微型氣動(dòng)邏輯電路公司得到的型號(hào)為MPL-502V、量程A的差動(dòng)開關(guān)的開關(guān)部分。一根20mm長(zhǎng)、18號(hào)鋼針插入開關(guān)內(nèi)一合適的開口。一個(gè)長(zhǎng)26mm、高12mm、寬9mm的聚甲基丙烯酸甲酯插座44上形成一個(gè)供18號(hào)針插入的孔，并裝配兩個(gè)BlackBox公司的型號(hào)GH-FA820的插入式連接件42、43。插座套在針上，并插入殼體中一個(gè)尺寸合適的開口。
所使用的控制電路示意性地表示在圖9中。它設(shè)計(jì)成在吸煙開始后1秒提供流過發(fā)熱元件的不間斷電流。在吸煙的其余時(shí)間內(nèi)，控制電路設(shè)計(jì)得交替地?cái)嚅_5毫秒，接著接通5毫秒(50%工作周期)，直到壓力啟動(dòng)開關(guān)斷開。比較器114是從National半導(dǎo)體公司得到的型號(hào)LM-311。如圖9所示，在輸入端128、接地端130和132、負(fù)輸入端136、正輸入端138和輸出端155上進(jìn)行接線。定時(shí)器112是從NEC電氣公司得到的、型號(hào)為C-1555C。在定時(shí)器112的觸發(fā)端168、閥值端169、輸出端159、放電端166、輸入端149和接地端151上接有連接線，晶體管110是型號(hào)為MJE2955的來自Motorola半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品。二極管140和141是IN914型二極管，來自Fairchild半導(dǎo)體公司。電容器116的電容為2.2μF。電容器147的電容為0.1μF。電阻器118、120、122和124的電阻分別為1，000，000Ω、180，000Ω、1，000，000Ω和820，000Ω。電阻器157、143、145和161的電阻分別為120，000Ω、39，000Ω、100，000Ω和1000Ω。
如圖9所示地表示的那樣，控制電路連接到開關(guān)、用來插使用一次即丟棄的部分上的插塞的插座、以及電池端子。電池電源由兩個(gè)9V堿性晶體管收音機(jī)電池串聯(lián)組成。
C.使用將端部插塞16插進(jìn)插座44里，以便將使用一次即丟棄的部分與控制器電氣連接。并將針插入使用一次即丟棄的部分。接著將使用一次即丟棄的部分的過濾器端插入一標(biāo)準(zhǔn)的吸煙機(jī)構(gòu)，在快速時(shí)間控制(FTC)條件下每60秒鐘吸煙2秒鐘、35ml。吸煙物品在連續(xù)10次吸煙的所有吸煙過程中都產(chǎn)生可見的煙霧。對(duì)四種類似的使用一次即丟棄的部分也進(jìn)行了吸煙試驗(yàn)。五種取樣輸出平均為13mg總的濕顆粒物質(zhì)(WTPM)而未檢測(cè)到一氧化碳。
例2用長(zhǎng)約32mm、電阻18Ω姆的Kynol商品目錄為CFY-0204-2的碳纖維絲制作發(fā)熱的電阻元件。在絲上加以18μl丙三醇，絲的兩端電氣連接到一個(gè)18V/1A的有限電源。該結(jié)構(gòu)裝有例1所描述的控制電路。
組件啟動(dòng)后，電阻元件就在每30秒鐘內(nèi)作一次2秒鐘時(shí)間間隔的加熱。在每次吸煙時(shí)，在電流開始流經(jīng)電阻發(fā)熱元件以后1秒鐘，定時(shí)機(jī)構(gòu)便開始控制電流，定時(shí)機(jī)構(gòu)提供的工作周期是10毫秒。在工作周期的一半時(shí)間內(nèi)允許最大電流流過電阻發(fā)熱元件，在工作周期的另一半時(shí)間內(nèi)不允許電流流過電阻發(fā)熱元件。如此，在定時(shí)器一個(gè)周期的時(shí)間間隔內(nèi)，經(jīng)受的平均電流為最大電流的約1/2。
對(duì)電壓和電流的值相對(duì)于時(shí)間作了測(cè)量。電阻元件的溫度是用一個(gè)Wahl型HSM-672的紅外SPY聚焦到電阻元件上相對(duì)于時(shí)間來進(jìn)行監(jiān)測(cè)的，對(duì)測(cè)量得到的和監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，示于圖11。
如圖11所示，達(dá)到的最高溫度在第一次吸煙時(shí)約為200℃，在第二次吸煙時(shí)約為350℃，此后約為500℃。此外，在每次吸煙時(shí)，電阻發(fā)熱元件迅速地達(dá)到最高溫度，其后，在吸煙的其余時(shí)間里保持該溫度，在此以后，元件在約5秒鐘時(shí)間內(nèi)冷卻到周圍溫度。
例3一種基本上如圖1和1A所示的吸煙物品制作如下A.香煙的制備端部插塞16是由一個(gè)Delrin圓柱體形成的，有一段2mm長(zhǎng)、直徑8mm的部分和一段3mm長(zhǎng)、直徑7mm的部分。如圖1A所示，插塞中形成一個(gè)大小足夠的通道46，以容納18號(hào)針48，以及兩個(gè)較小的通道，以容納電插腳38、39。
電阻發(fā)熱元件18是由從美國(guó)Kynol公司得到的商品目錄號(hào)為CFY-0204-2的46mm長(zhǎng)碳細(xì)絲形成的。這種發(fā)熱元件的電阻為20Ω，據(jù)說表面積約為1500m2/g。該發(fā)熱元件浸漬以47mg丙三醇。兩個(gè)15mm長(zhǎng)的包含插腳38、39的褶皺接插件40，41是從賓夕法尼亞州匹茲堡的Black Box公司得到的，其商品目錄號(hào)為GH-FA810。褶皺接插件40插到發(fā)熱元件一端，插腳38通過插塞中一個(gè)較小的通道插入。發(fā)熱元件的第二端穿過一個(gè)外徑為4mm、最長(zhǎng)為20mm的聚酰亞胺管，以使它自身不接觸。發(fā)熱元件的第二端上安裝第二個(gè)褶皺接插件41。接著，第二個(gè)插腳39穿過二個(gè)小通道插入。
一個(gè)9mm長(zhǎng)的Delrin管49是由一個(gè)直徑8mm的圓筒體制成的，一段長(zhǎng)6mm，內(nèi)徑7mm，第二段長(zhǎng)3mm，內(nèi)徑4mm。單個(gè)的進(jìn)氣孔54用64號(hào)鉆頭開在離開管子4mm內(nèi)徑端約4mm處，管49的7mm內(nèi)徑端則摩擦裝配在插塞16的直徑7mm的端部。
一個(gè)10mm長(zhǎng)的煙條是由Burley煙草切割填充物包以紙形成的，它摩擦裝配到外徑8mm，長(zhǎng)75mm的有彈性的紙板管24的一端內(nèi)，緊接在煙條20的后面安置一個(gè)3mm長(zhǎng)的中等效率的酯酸纖維素過濾器22。管子24的另一端套在發(fā)熱元件上，并緊靠著管子49的4mm的內(nèi)徑端。膠帶52用來使這些管子固定就位。發(fā)熱元件18被安置得不接觸紙板管，伸進(jìn)管內(nèi)25mm，并離開煙草料最近端5mm(亦即與煙草料空間上隔開)。
C.使用端部插塞16插進(jìn)插座44里，以使香煙與控制器電氣連接，并使針插入香煙。接著將香煙端部的過濾器插入一標(biāo)準(zhǔn)的吸煙機(jī)構(gòu)，每30秒鐘吸煙2秒鐘，50ml)。香煙在接連10次吸煙的速個(gè)吸煙過程中都產(chǎn)生可見的煙霧，給出12mg總的濕顆粒物質(zhì)(WTPM)，沒有釋放出可檢測(cè)到的一氧化碳。當(dāng)使用Filtrona公司的、型號(hào)為FTS-300壓降測(cè)試器檢測(cè)時(shí)，該香煙呈現(xiàn)88mm水壓降的吸阻。
制作和抽吸了一類似的香煙，它產(chǎn)生了煙味和可見的煙霧。
例4一種基本上如圖3所示的吸煙物品制作如下A.使用一次即丟棄的部分的制作陶瓷插座79是由一段7mm長(zhǎng)、4mm直徑的陶瓷圓柱體形成的，帶有兩個(gè)縱向的1.5mm直徑的通道。
電阻發(fā)熱元件18是由從美國(guó)Kynol公司得到的商品目錄號(hào)為CFY-0204-2的一段碳細(xì)絲形成的。當(dāng)它置于使用一次即丟棄的部分里面時(shí)，足以提供測(cè)得為18Ω的電阻。該元件浸漬以38mg包含多元醇和煙草萃取物的一種混合物的液態(tài)煙霧形成物質(zhì)。多元醇混合物主要包括丙三醇，還包括一些丙二醇。發(fā)熱元件的兩端插入并穿過插座79的通道形成一個(gè)環(huán)，發(fā)熱元件的兩端在插座上折返。一個(gè)聚酰亞胺薄膜長(zhǎng)條36設(shè)置在環(huán)中，以防止發(fā)熱元件自身接觸。
在電阻發(fā)熱元件環(huán)和插座79上面摩擦配合一4mm外徑、長(zhǎng)80mm的Kapton管。然后，在聚酰亞胺管的整個(gè)長(zhǎng)度上用從俄亥俄州，托萊多的OwensCorning公司得到的玻璃號(hào)為6437的絕緣玻璃纖維68包封到直徑約8mm。玻璃纖維68被一種非多孔的卷煙紙包層24，例如可從Kimberly-Clark公司得到的P-850-192-2紙包封，最后形成的棒狀物的直徑為8mm。
在棒狀物遠(yuǎn)離陶瓷插座的一端安置一個(gè)長(zhǎng)約10mm、直徑約8mm的低效醋酸纖維束(每根細(xì)絲為8登尼爾，總共為40，000登尼爾)過濾件22。棒狀物和過濾件用濾嘴紙固定在一起。
在絕緣插座79后面約1mm處穿刺幾個(gè)穿過紙包層24和聚酰亞胺管66的孔54，以便為煙霧形成提供空氣進(jìn)入口?？籽鄣闹睆郊s為0.8mm，它足以為使用一次即丟棄的部分提供使用Filtrona公司的型號(hào)為FTS-300壓降測(cè)試器檢測(cè)得為約100mm水壓降的吸阻。
B.控制器組件控制器包括一個(gè)壓敏開關(guān)28，一個(gè)控制電路30，一個(gè)電池電源34A、34B，以及一根末端有一柱型插塞74的軟電線72。
電線72是一根50mm長(zhǎng)的絕緣銅線。插塞74包括一個(gè)長(zhǎng)10mm、直徑4mm的、帶有兩個(gè)縱向地穿過它而延伸的小通道的陶瓷圓柱體;以及一個(gè)由來自佐治亞州，奧古斯塔的DartcoMfg公司的齊達(dá)(Zydar)制造的裝配在圓柱體上的耐熱套筒。圓柱形插塞的直徑約為8mm。連接到電線72上的銅插腳76、77穿過陶瓷圓柱體中的通道插入并延伸到離插塞表面10mm以外。
壓敏開關(guān)28是從微型氣動(dòng)邏輯電路公司得到的、型號(hào)MPL-502-V、量程A的差動(dòng)開關(guān)。一根12mm長(zhǎng)的18號(hào)鋼針插入開關(guān)里適合的開口中。
所使用的控制電路如圖10所示，它設(shè)計(jì)成在吸煙開始后向發(fā)熱元件提供2秒鐘的不間斷的電流。在該次吸煙的其余時(shí)間里，控制電路設(shè)計(jì)成交替地?cái)嚅_1秒鐘，再接通2秒鐘，直到壓力啟動(dòng)控制開關(guān)斷開。定時(shí)器112是來自NEC日本電氣公司的C-1555C型定時(shí)器。定時(shí)器112的觸發(fā)端168、閥值端169、輸出端159、放電端166、輸入端149和接地端151分別接有連接線。晶體管110是來自Motorola半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品MJE2955。電容器190的電容為22μF。電阻器176、178和180的電阻分別為20，000Ω、120，000Ω和68，000Ω，電阻器161和192的電阻均為1，000Ω。
如圖10所示意地表示的那樣，控制電路連接到開關(guān)、電線72和電池端子上。電池電源由兩個(gè)串聯(lián)連接的9V堿性晶體管收音機(jī)電池組成。
C.使用將插塞74的插腳76、77插入插座79以接觸電阻發(fā)熱元件18，從而通過與電阻發(fā)熱元件18的每一端接觸使使用一次即丟棄的部分連接到控制器。針48穿過使用一次即丟棄部分的外部包層24和聚酰亞胺管66。為了測(cè)試，將過濾件22從使用一次即丟棄的部分取走。對(duì)吸煙物品如例1所描述的那樣進(jìn)行抽吸。在連續(xù)12次吸煙的整個(gè)吸煙過程中都產(chǎn)生可見的煙霧。在每次吸煙期間，指示燈發(fā)亮。
例5制備與例4的使用一次即丟棄的部分類似的5個(gè)使用一次即丟棄的部分，并使用如前面所描述的控制器在FTC吸煙條件下進(jìn)行抽吸。吸煙物品在整個(gè)10次吸煙過程中都產(chǎn)生可見的煙霧，WTPM平均13mg，且未發(fā)現(xiàn)一氧化碳。
例6一種基本上如圖4所示的吸煙物品制作如下A.使用一次即丟棄的部分的制備電氣絕緣的插塞16由-Delrin圓柱體形成，有一段2mm長(zhǎng)、8mm直徑的部分和一段3mm長(zhǎng)、7mm直徑的部分。插塞中形成一個(gè)大小足夠的通道46，以容納18號(hào)針48，以及兩個(gè)較小的通道，以容納電氣插腳85、86。
插腳85、86是鍍金銅插腳，它穿過插塞內(nèi)的通道延伸到插塞8mm的外徑端以外，并延伸到離插塞7mm外徑端3mm以外。在插腳延伸到7mm外徑端外的端頭上加一個(gè)銀釬料的扁的焊道。
一個(gè)絕緣套環(huán)49是用長(zhǎng)9mm、直徑8mm的Delrin圓柱體形成的，形成的套環(huán)一段長(zhǎng)3mm、內(nèi)徑4.5mm，另一段長(zhǎng)6mm、內(nèi)徑6mm。單個(gè)的進(jìn)氣孔54開在離開套環(huán)的6mm內(nèi)徑端約4mm遠(yuǎn)處。
電阻發(fā)熱元件18是從美國(guó)Kynol公司得到的6mm直徑的碳細(xì)絲氈圓盤如Kynol活性碳?xì)諥CN-211-10構(gòu)成的。電阻發(fā)熱元件的重量約為8mg，據(jù)說電阻率為20-30Ω/cm。用滴入法將約39.5mg液態(tài)煙霧形成物質(zhì)加到氈里。煙霧形成物質(zhì)是9份丙三醇和1份粘性的煙草精。煙草精是通過水提Burley煙草，噴干含水的提取物，用乙醇提取噴干的提取物，最后濃縮用乙醇提取所得到的煙草組份而獲得的。
將電阻發(fā)熱元件18插到套環(huán)49的6mm內(nèi)徑端里，緊靠套環(huán)的4.5mm內(nèi)徑部分。
接著將套環(huán)49的6mm內(nèi)徑端裝配在插塞16的細(xì)端，從而使插腳85、86的扁平的銀纖料端各自接觸電阻發(fā)熱元件18。
一個(gè)外徑8mm、長(zhǎng)75mm的有彈性的紙板管緊靠套環(huán)49的端部，與插塞16相對(duì)置，兩個(gè)管子都用膠帶52固定就位。
B.使用插塞16貼著例1里所描述的控制器的插座74安置，以使使用一次即丟棄的部分與控制器電氣連接，并且將針48插入使用一次即丟棄的部分。對(duì)吸煙物品如例1所述那樣進(jìn)行抽吸。該吸煙物品在所測(cè)量的整個(gè)10次吸煙過程中產(chǎn)生可見的煙霧，產(chǎn)生WTPM8.1mg，未釋放可檢測(cè)到的一氧化碳。
以同樣的方式制備和抽吸一類似的使用一次即丟棄的部分，它在每次吸煙時(shí)都產(chǎn)生煙味和可見的煙霧。
權(quán)利要求
1.一種與電源一起使用的香煙，其特征在于，它包括(a)一個(gè)表面積大于1m2/g的電阻發(fā)熱元件；(b)由上述發(fā)熱元件在使用前所承載的煙霧形成物質(zhì)；以及(c)煙草。
2.按照權(quán)利要求1所述的香煙，其特征在于，發(fā)熱元件的表面積大于50m2/g。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的香煙，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)包括一種煙草萃取物和至少一種多元醇。
4.一種與電源一起使用的吸煙物品的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，它包括(a)一種表面積大于1m2/g的電阻發(fā)熱元件;(b)由上述發(fā)熱元件在使用前所承載的煙霧形成物質(zhì)。
5.按照權(quán)利要求4所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，發(fā)熱元件的表面積大于50m2/g。
6.按照權(quán)利要求4所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，上述使用一次即丟棄的部分包括一個(gè)至少局部地穿過它的空氣通道，并且電阻發(fā)熱元件由一個(gè)置于通道里的可透過空氣的發(fā)熱元件組成。
7.按照權(quán)利要求6所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，發(fā)熱元件安置成與空氣通道的縱軸大致垂直。
8.按照權(quán)利要求4所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，它包括用于將發(fā)熱元件與外部電源連接的裝置。
9.按照權(quán)利要求4所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，它包括一個(gè)輸出煙霧給使用者的出氣口和位于發(fā)熱元件與出氣口之間的煙草料。
10.按照權(quán)利要求4所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)包括一種煙草萃取物。
11.一種與電源一起使用的吸煙物品的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，它包括(a)一個(gè)至少局部地穿過使用一次即丟棄的部分的空氣通道;(b)一個(gè)位于空氣通道里的可透過空氣的電阻發(fā)熱元件;(c)一種煙霧形成物質(zhì)。
12.按照權(quán)利要求11所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)是由上述發(fā)熱元件在使用前承載的。
13.按照權(quán)利要求11所述的使用一次即丟棄的部分，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)包括一種煙草萃取物。
14.一種與電源一起使用的吸煙物品，其特征在于，它包括(a)一個(gè)表面積大于1m2/g的電阻發(fā)熱元件;(b)由上述發(fā)熱元件在使用前承載的煙霧形成物質(zhì);(c)使電流能在使用者抽吸期間流過發(fā)熱元件的吸煙啟動(dòng)控制裝置。
15.按照權(quán)利要求14所述的吸煙物品，其特征在于，它還包括用于調(diào)節(jié)在抽吸時(shí)流過發(fā)熱元件的電流的裝置。
16.按照權(quán)利要求14或15所述的吸煙物品，其特征在于，它還包括一個(gè)電源。
17.按照權(quán)利要求14或15所述的吸煙物品，其特征在于，發(fā)熱元件的表面積大于50m2/g。
18.按照權(quán)利要求14或15所述的吸煙物品，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)包括一種煙草萃取物和至少一種多元醇。
19.按照權(quán)利要求15所述的吸煙物品，其特征在于，用于調(diào)節(jié)吸煙時(shí)電流流動(dòng)的裝置包括一定時(shí)器。
20.按照權(quán)利要求15所述的吸煙物品，其特征在于，它還包括在前一次吸煙未充分冷卻前再次吸煙時(shí)用來限制發(fā)熱元件的溫度的裝置。
21.按照權(quán)利要求15所述的吸煙物品，其特征在于，吸煙啟動(dòng)控制裝置包括用來檢測(cè)吸煙物品內(nèi)空氣壓力變化的裝置。
22.一種與電源一起使用的吸煙物品，其特征在于，它包括(a)一個(gè)電阻發(fā)熱元件;(b)煙霧形成物質(zhì);(c)用于啟動(dòng)和停止電流流過發(fā)熱元件的開關(guān)裝置;以及(d)在電流啟動(dòng)的一個(gè)起始時(shí)間間隔使不受限制的電流能流過發(fā)熱元件的裝置，以及在其后調(diào)節(jié)電流流動(dòng)直到電流停止流動(dòng)的裝置。
23.按照權(quán)利要求22所述的吸煙物品，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)是由上述發(fā)熱元件在使用前承載的。
24.按照權(quán)利要求23所述的吸煙物品，其特征在于，發(fā)熱元件的表面積大于1m2/g。
25.按照權(quán)利要求22所述的吸煙物品，其特征在于，它還包括一個(gè)電源。
26.按照權(quán)利要求22或23所述的吸煙物品，其特征在于，煙霧形成裝置包括一種煙草萃取物。
27.一種與電源一起使用的吸煙物品，其特征在于，它包括(a)一個(gè)至少局部地穿過吸煙物品的空氣通道;(b)一個(gè)位于空氣通道里的可透過空氣的電阻發(fā)熱元件;(c)一種煙霧形成物質(zhì);以及(d)使電流能在使用者抽吸期間流過發(fā)熱元件的吸煙啟動(dòng)控制裝置。
28.按照權(quán)利要求27所述的吸煙物品，其特征在于，煙霧形成物質(zhì)是由發(fā)熱元件所承載的。
29.按照權(quán)利要求27或28所述的吸煙物品，其特征在于，它還包括用于調(diào)節(jié)在抽吸時(shí)流過發(fā)熱元件的電流。
30.一個(gè)與使用一次即丟棄的部分一起使用的控制器，使用一次即丟棄部分具有一種煙霧形成物質(zhì)和一個(gè)電阻發(fā)熱元件，控制器的特征在于，它包括(a)用于將控制器電氣連接到電阻發(fā)熱元件的裝置;(b)用于將控制器電氣連接到電源的裝置;(c)使電流在使用者抽吸時(shí)能流過發(fā)熱元件的吸煙啟動(dòng)控制裝置;以及(d)用于調(diào)節(jié)在抽吸時(shí)流過加熱元件的電流的裝置。
31.按照權(quán)利要求30所述的控制器，其特征在于，用于調(diào)節(jié)抽吸時(shí)的電流流動(dòng)的裝置包括一定時(shí)器。
32.按照權(quán)利要求31所述的控制器，其特征在于，用于調(diào)節(jié)抽吸時(shí)的電流流動(dòng)的裝置包括(ⅰ)在一個(gè)起始時(shí)間間隔內(nèi)使電流能不間斷地通過發(fā)熱元件的裝置，(ⅱ)在起始時(shí)間間隔以后控制通過發(fā)熱元件的平均電流的裝置。
33.按照權(quán)利要求31所述的控制器，其特征在于，它還包括在前一次吸煙未充分冷卻前再次吸煙時(shí)用來限制發(fā)熱元件的溫度的裝置。
34.按照權(quán)利要求31所述的控制器，其特征在于，吸煙啟動(dòng)控制裝置包括用于檢測(cè)使用一次即丟棄的部分里空氣壓力變化的裝置。
35.按照權(quán)利要求31所述的控制器，其特征在于，吸煙啟動(dòng)控制裝置包括一個(gè)空氣壓力差動(dòng)開關(guān)。
36.按照權(quán)利要求31所述的控制器，其特征在于，用于將控制器連接到電源的電氣連接裝置包括連接到電池的裝置。
37.一個(gè)與一個(gè)使用一次即丟棄的部分一起使用的控制器，使用一次即丟棄的部分具有一種煙霧形成物質(zhì)和一個(gè)電阻發(fā)熱元件，控制器的特征在于，它包括(a)用于將控制器電氣連接到電阻發(fā)熱元件的裝置;(b)用于將控制器電氣連接到電源的裝置;(c)電流啟動(dòng)和停止流動(dòng)的裝置;以及(d)在電流啟動(dòng)的一個(gè)起始時(shí)間間隔內(nèi)使不受限制的電流能流過發(fā)熱元件的裝置，以及在其后用來連續(xù)調(diào)節(jié)電流流動(dòng)直到電流停止流動(dòng)的裝置。
38.按照權(quán)利要求37所述的控制器，其特征在于，電流啟動(dòng)和停止流動(dòng)裝置是一個(gè)使電流在使用者抽吸時(shí)能流過發(fā)熱元件的吸煙啟動(dòng)控制開關(guān)。
39.按照權(quán)利要求37所述的控制器，其特征在于，用于使電流能在起始時(shí)間間隔內(nèi)不間斷地流動(dòng)和其后用于調(diào)節(jié)電流流動(dòng)直到電流停止流動(dòng)的裝置，包括控制抽吸時(shí)加熱發(fā)熱元件的溫度范圍的裝置。
40.一個(gè)具有一種煙霧形成物質(zhì)和對(duì)煙霧形成物質(zhì)加熱以產(chǎn)生煙霧的、能產(chǎn)生熱量的電阻元件的吸煙物品的電流控制電路，其特征在于，上述控制電路包括(ⅰ)使電流能在一個(gè)起始時(shí)間間隔流過電阻元件的裝置，(ⅱ)用于在其后調(diào)節(jié)流過電阻元件的電流的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供的吸煙物品使用電阻發(fā)熱元件和電源以產(chǎn)生有煙草味的煙或煙霧和其它吸煙的感覺。它有利地包括一個(gè)使用一次即丟棄的部分和一個(gè)可重復(fù)使用的控制器。使用一次即丟棄部分可以是一支煙，它通常包括(i)表面積大于1m
文檔編號(hào)A24D1/00GK1045691SQ89107128
公開日1990年10月3日 申請(qǐng)日期1989年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月8日
發(fā)明者約翰尼·李·布魯克, 唐納德·勒魯瓦·羅伯茲, 杰里·斯科特·西蒙斯, 卡爾·克里斯托弗·莫里森 申請(qǐng)人:R.J.雷諾茲煙草公司