專利名稱：用于抽煙器的感應(yīng)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣泛涉及電能抽煙器，尤其涉及電能抽煙器的感應(yīng)加熱裝置。
以前大家知道的較普通的抽煙裝置都是把香氣和香味作為燃燒的結(jié)果輸送給使用者，由于在噴冒煙期間大多數(shù)常規(guī)香煙中的典型燃燒溫度都超過800℃，大量可燃性材料(主要是煙草制品)被燃燒，并且鄰近部位的材料由于受到抽吸通過的熱量而被熱分解。在這個(gè)加熱期間，會發(fā)生可燃性材料的氧化不充分并產(chǎn)生出各種餾分和熱解產(chǎn)品。隨著這些產(chǎn)品被抽吸通過抽煙器本體進(jìn)入使用者的口中，這些產(chǎn)品冷卻并凝結(jié)成帶有懸浮微粒的氣體或蒸氣，伴隨著吸煙供給消費(fèi)者香氣和香味。
常規(guī)香煙本身帶有各種看得出的缺點(diǎn)，其中有各次噴冒煙之間的陰燃產(chǎn)生的邊廢氣煙會對某些不抽煙者有害，以及一經(jīng)點(diǎn)燃，就必須抽完或者丟掉，重新點(diǎn)燃一支普通的香煙當(dāng)然是可能的，不過通常由于一些主觀的原因(香味、口味、聲譽(yù))，對一個(gè)精干的吸煙者是一個(gè)無吸引力的前景。
對較普通的香煙的一種以前的替代品包括那些在其中可燃材料本身不直接提供產(chǎn)生被抽煙者吸入的帶懸浮微粒的氣體的香味劑。在這些抽煙器中，可燃的加熱元件(實(shí)質(zhì)是典型碳素體)被燃燒加熱空氣，當(dāng)空氣被吸到加熱元件的上方并通過一個(gè)含有熱激活元件的區(qū)域時(shí)，該熱激活元件便釋放出帶香味懸浮微粒的氣體。盡管這一型式的抽煙器產(chǎn)生很少一點(diǎn)或不產(chǎn)生邊廢氣煙，但仍然產(chǎn)生燃燒產(chǎn)品，并且一經(jīng)點(diǎn)燃，它就不適合在常規(guī)的意義上作為以后的聞吸之用。
我們的美國專利NOS.5,093,894；5,225,498；5,060,671以及5,095,921發(fā)明了各種加熱元件和香味發(fā)生器，大大減少了邊廢氣煙，并讓抽煙者能夠有選擇地暫停和重新開始抽煙。但是，在這些專利中公開的香煙制品都不很堅(jiān)固耐用，并且可能會由于硬拉或不小心對待而壓壞、扯裂或折斷。在某些情形下，這些以前的香煙制品可能會由于把它們插進(jìn)電燃煙器而被碰掉。在被吸煙的情況下，這些煙制品甚至更脆弱，并且可能會在從燃煙器移開時(shí)被扯裂或折斷。
1993年9月10日申請的國際專利申請系列NO.WO94/06314敘述了一種電抽煙裝置，包括一種新穎的電能燃煙器和適于配合此燃煙器一起使用的新穎香煙，燃煙器的優(yōu)選實(shí)施例包括一組置于通過插入的方法安放香煙的煙條部位的結(jié)構(gòu)中的多個(gè)金屬正弦加熱器。
WO 94/06314的香煙的優(yōu)選實(shí)施例，這是可取的，包括一個(gè)裝煙絲的管狀載煙器，包裹管狀載煙器的香煙紙，一個(gè)位于載煙器接嘴端的無逆流濾塞裝置以及一個(gè)位于載煙器另一端(遠(yuǎn)端)的過濾塞，更可取的是此過濾塞限制空氣軸向穿過香煙。香煙和燃煙器構(gòu)造得使香煙插入燃煙器時(shí)，并且當(dāng)各個(gè)加熱器為每一次的噴冒煙而被激活時(shí)，在每一個(gè)加熱器支承香煙的地方，環(huán)繞香煙器周的各點(diǎn)出現(xiàn)局部燒焦。一挨全部加熱器都被激活過，這些燒焦點(diǎn)就會互相緊挨著并環(huán)繞香煙的載煙部位的中心區(qū)一周，依靠加熱器上的最大溫度和輸送得的總能量，燒焦點(diǎn)明白顯示出多于香煙紙的淺色部位。在大多數(shù)使用中，燒焦會在香煙紙和下面的載煙材料中造成至少是小的斷裂，這個(gè)斷裂導(dǎo)致香煙的機(jī)械強(qiáng)度減弱。為了把香煙從燃煙器拔出來，燒焦的點(diǎn)至少必須有一部分滑過加熱器，在嚴(yán)重的情形下，例如當(dāng)香煙潮濕或被盤玩過或扭曲時(shí)，在從燃煙器拔出過程中，香煙可能會容易折斷或者拉下一段來。留在燃煙器中卡住的一段能夠妨礙燃煙器的正常工作和/或?yàn)橄乱桓銦煹某槲鼰熭斔统霎惓粑兜?，如果香煙在拔出時(shí)斷為兩截，則抽煙者可能會不僅面對斷煙產(chǎn)品的打擊，而且面對著在他或她能夠享受另一根香煙之前，必須從被堵塞的燃煙器中清理殘留物的前景。
WO 94/06314的香煙的優(yōu)選實(shí)施例實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)位于香煙接嘴端的過濾塞和遠(yuǎn)端插塞之間的空心圓管。這一結(jié)構(gòu)被認(rèn)為通過提供足夠的空間讓從載煙器發(fā)出的帶懸浮微粒的氣體能以最小限度的碰撞和在任何鄰近表面上的帶懸浮微粒氣體的凝結(jié)進(jìn)入該空間，增加向抽煙者的輸送量。但是，空心的結(jié)構(gòu)易受彎曲或折損、碰碎、壓壞和/或由于不小心扯裂。這一結(jié)構(gòu)在香煙的制造與包裝，尤其是在現(xiàn)在高速度的香煙制造和包裝機(jī)械中也容易遭到損壞。
希望的是，降低或消除對煙味介質(zhì)及任何輔助構(gòu)件與相對脆弱的加熱元件之間接觸的需要，使損壞減到最少，或者在大量香煙介質(zhì)產(chǎn)品被插入、使用中的調(diào)整以及移去時(shí)停用加熱系統(tǒng)，提供均勻加熱對于抽煙器的成功點(diǎn)火也是重要的。而且，要求加熱元件與煙味介質(zhì)之間的熱接觸或密切的熱配準(zhǔn)的加熱系統(tǒng)必須要精確的制造配合公差，這對獲得和/或維持高的批量生產(chǎn)率可能是困難的或者說在經(jīng)濟(jì)上是難以行得通的。此外，改善加熱系統(tǒng)的加熱效率，從而節(jié)省抽煙器的功率消耗和大量能源永遠(yuǎn)是所希望的。還有，包裹在煙紙中或埋設(shè)在煙紙基體中的煙味介質(zhì)的傳導(dǎo)和/或?qū)α骷訜岜仨氁ㄟ^煙紙的燃燒，放出煙紙產(chǎn)生的蒸氣附加到所需要的煙味介質(zhì)的帶懸浮微粒的氣體中，它可能凝結(jié)在相對較冷的元件例如敏感的電子器件上，引起短路或其他不希望有的毀損和/或不正常動作。
1991年10月29日發(fā)布的共同擁有美國專利NO.5,060,171，在第10欄1—7行公開了通過適當(dāng)再確認(rèn)和改進(jìn)以前的電容器充電技術(shù)用磁場或電磁場對煙味發(fā)生器的耦合能量來驅(qū)動加熱器。
本發(fā)明的目的是提供用于電抽煙器的改進(jìn)型加熱裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于電抽煙器的以熱接近感受器材料的方式使煙味介質(zhì)產(chǎn)生煙味的加熱器，加熱器包括一種用于產(chǎn)生交變磁場感應(yīng)加熱感受器材料，感受器材料又轉(zhuǎn)而加熱煙味介質(zhì)的感應(yīng)加熱器。
本發(fā)明也提供一種用于和電抽煙器一起使用的香煙輸送系統(tǒng)，抽煙器有一個(gè)產(chǎn)生交變磁場的感應(yīng)加熱源，香煙輸送系統(tǒng)包括一個(gè)煙味介質(zhì)層；以及一個(gè)與煙味介質(zhì)層熱接近的感受器，交變磁場以此感應(yīng)加熱所述感受器，感受器又轉(zhuǎn)而加熱煙味介質(zhì)。
本發(fā)明還提供一種用于和產(chǎn)生交變磁場的感應(yīng)加熱源一起使用的香煙，香煙包括一個(gè)煙味介質(zhì)圓管；以及一個(gè)與煙味介質(zhì)熱接近的感受器，交變磁場以此感應(yīng)加熱所述感受器，感受器又轉(zhuǎn)而加熱煙味介質(zhì)。
本發(fā)明還提供一種加熱煙味介質(zhì)使之發(fā)出香味的方法，方法包括的步驟是提供煙味介質(zhì)；置一感受器與煙味介質(zhì)熱接近；以及將交變磁場加于感受器上，感受器在其中被加熱并加熱與之熱接近的煙味介質(zhì)。
本發(fā)明的諸實(shí)施例都可以減少或消除煙味介質(zhì)與加熱源之間的接觸，以增加它們之間的空隙公差。
這些實(shí)施例都以降低或消除對對煙味介質(zhì)與加熱源之間的熱接觸或緊密熱配準(zhǔn)的要求，以及降低對煙味介質(zhì)和抽煙器的精密制造公差。
本發(fā)明的諸實(shí)施例都可以有理想的功率消耗，并在連續(xù)不斷地激活抽煙器期向煙味介質(zhì)提供相對均勻的熱量。
本發(fā)明的諸實(shí)施例都可以避免通過煙紙或其他材料加熱煙味介質(zhì)，并減少冷凝物。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)感應(yīng)源產(chǎn)生一個(gè)交變的電磁(EM)場，電磁場則在感受器中感應(yīng)出一個(gè)產(chǎn)生熱量的渦流。這個(gè)被加熱的感受器又轉(zhuǎn)而加熱與之熱接近置放的煙味介質(zhì)。
最好，將多個(gè)感應(yīng)源環(huán)繞煙味介質(zhì)圓柱體周圍設(shè)置。感受器或者設(shè)置在煙味介質(zhì)層中，或者與煙味介質(zhì)一道鋪放成一薄層，換句話說，單個(gè)的感應(yīng)源與圓柱體沿軸向轉(zhuǎn)換相互之間的相對位置，換句話說，一個(gè)含有煙味介質(zhì)的可移動襯底例如輸煙帶與相對靜止的感應(yīng)源配準(zhǔn)。感應(yīng)源或者感應(yīng)加熱與煙味介質(zhì)混合的感受器材料或鋪放在煙味介質(zhì)之上的感受器材料，或者感應(yīng)加熱一個(gè)與煙味介質(zhì)熱接近的特殊感受器元件。
現(xiàn)在將通過實(shí)例并參照


本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是實(shí)施本發(fā)明的E形感應(yīng)加熱源的一個(gè)說明側(cè)視圖，與一個(gè)圓柱形的煙味介質(zhì)或香煙一起示出；圖2是實(shí)施本發(fā)明的C形感應(yīng)加熱源的一個(gè)說明側(cè)視圖，與一個(gè)圓柱形的煙味介質(zhì)或香煙一起示出；圖3是實(shí)施本發(fā)明的感應(yīng)加熱源的頂視圖，與一個(gè)圓柱形的煙味介質(zhì)或香煙一起示出；圖4是實(shí)施本發(fā)明的圓柱形感應(yīng)加熱源的一個(gè)說明側(cè)視圖，包括多個(gè)普通圓形感應(yīng)加熱源；圖5是沿著圖4的A—A線取看的說明正視圖；圖6是一個(gè)方截面的普通單環(huán)形感應(yīng)加熱源的說明側(cè)視圖；圖7是一個(gè)圓截面的普通單環(huán)形感應(yīng)加熱源的說明側(cè)視圖；圖8是實(shí)施本發(fā)明的一種感受器與煙味介質(zhì)的說明側(cè)視圖；圖9是一種在其中具有不連續(xù)的感受器介質(zhì)的煙味介質(zhì)的說明側(cè)視圖；圖10A是一種具有篩狀導(dǎo)或感受器的煙味介質(zhì)說明側(cè)視圖；圖10B是一個(gè)圖10A的煙味介質(zhì)的說明側(cè)視圖；圖10C是一種煙味介質(zhì)與不連續(xù)的感受器薄層的說明側(cè)視圖；圖11是一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的抽煙器的示意圖，使用一個(gè)承載煙味介質(zhì)的輸煙帶和一個(gè)感應(yīng)加熱源；圖12A是一個(gè)輸煙帶的說明側(cè)視圖，包括煙味介質(zhì)并且，如果需要，也包括感受器材料；圖12B是一個(gè)根據(jù)圖12A的輸煙帶說明側(cè)視圖，還包括一個(gè)支持的以及任選的感受器的襯底；圖12C是一個(gè)根據(jù)圖12B的輸煙帶說明側(cè)視圖，還包括一個(gè)支持帶條；圖12D是一個(gè)根據(jù)圖12C的輸煙帶說明側(cè)視圖，還包括一個(gè)附加支持帶條；圖12E是一個(gè)根據(jù)圖12A的輸煙帶說明側(cè)視圖，還包括一個(gè)支持帶條；圖12F是一個(gè)根據(jù)圖12E的輸煙帶說明側(cè)視圖，還包括一個(gè)附加支持帶條；圖12G是一個(gè)輸煙帶的透視圖，包括分立的煙味介質(zhì)區(qū)以及，如果需要的話，包括感受器材料；圖13是一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的抽煙器示意圖，使用一個(gè)承載煙味介質(zhì)的輸煙帶，一個(gè)感應(yīng)加熱源以及一個(gè)相當(dāng)耐用的感受器；圖14是一個(gè)使用實(shí)施本發(fā)明的裝置的抽煙器方框原理圖；以及圖15是一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的電路原理圖。
感應(yīng)加熱是一個(gè)由法拉第感應(yīng)定律和歐姆定律描述的眾所周知的現(xiàn)象，更具體地說，法拉第感應(yīng)定律講如果導(dǎo)體中的磁感應(yīng)密度β是變化的，則在導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)變化的電場E。由于在導(dǎo)體中產(chǎn)生了這個(gè)電場，一個(gè)叫做渦流的電流就要根據(jù)歐姆定律在導(dǎo)體中流動，渦流電流要產(chǎn)生正比于電流密度和導(dǎo)體的電阻率的熱量，一個(gè)能夠感應(yīng)生熱的導(dǎo)體就叫做感受器。本發(fā)明使用一種由AC電源例如LC電路產(chǎn)生交變磁場β的感應(yīng)加熱源，更具體地說，產(chǎn)生一個(gè)EM場，由于磁場分量被認(rèn)為是感受器感應(yīng)加熱的主要因素，故所產(chǎn)生的場將被稱作磁場。然后，在或者是煙味介質(zhì)輸送系統(tǒng)的一部分或者是熱接近煙味介質(zhì)的特殊元件的感受器中產(chǎn)生生熱的渦流。從感受器轉(zhuǎn)向香煙介質(zhì)的基本熱轉(zhuǎn)移機(jī)理，按作用排序?yàn)?，傳?dǎo)、輻射以及可能的對流，傳導(dǎo)是主要的轉(zhuǎn)移機(jī)制。
本發(fā)明中使用的煙味介質(zhì)在WO 94/06314和其他申請中已非常詳細(xì)地規(guī)定了，包括能夠被加熱發(fā)出所需氣味的香煙、再造香煙、它們的組合物等等。因?yàn)橄銦煴豢醋魇请娊橘|(zhì)，所以在這類煙味介質(zhì)中不能感應(yīng)出渦流，更具體地說，香煙具有一個(gè)高的比電阻率和一個(gè)低的磁導(dǎo)率。因而要使用與煙味介質(zhì)熱接近的感受器，即感受器要相對于煙味介質(zhì)定位，以向煙味介質(zhì)轉(zhuǎn)移足夠的熱量，使之發(fā)出所需要的氣味。例如，感受器可以是如下所述的足夠靠近要向之轉(zhuǎn)移熱量的煙味介質(zhì)的特殊元件，一個(gè)熱接近煙味介質(zhì)的感受器材料層，或者是一個(gè)鋪放在煙味介質(zhì)之上、散布在煙味介質(zhì)之中或受煙味介質(zhì)環(huán)繞包圍的不連續(xù)的感受器材料。
例如，如圖1和2所示，感應(yīng)加熱源10可以包括一個(gè)由鐵氧體或其他導(dǎo)磁材料組成的適當(dāng)形狀的磁極體11，它有一個(gè)承載電流的導(dǎo)線或勵磁線圈12纏繞在其一定部位的周圍形成一個(gè)螺環(huán)。承載電流的導(dǎo)線12連接到一個(gè)交流電路LC，感應(yīng)源可以是如圖1所示帶有導(dǎo)線12螺旋盤繞著向同一方向伸出的兩條側(cè)腿之間的中間腿20的E形，或者是如圖2所示帶有導(dǎo)線12螺旋盤繞著垂直伸出的兩條腿32和34之間的中間段30的方C形，換句話說，磁極體包括一個(gè)由勵磁線圈環(huán)繞著的磁極，電路可以是連接到電池組或其他電能電源的如下面要非常詳細(xì)敘述的任何適當(dāng)?shù)腖C電路。于是，感應(yīng)加熱源將形成一個(gè)交變磁場。在圖1的E形磁極體的情形，磁場3線將從中間腿伸出到每一相應(yīng)的側(cè)邊腿，形成二個(gè)由多條場線組成的相應(yīng)弧拱，從而，磁場自己封在各條腿之間，在圖2的C形磁極體的情形，磁場線以一個(gè)由多條場線組成的弧拱形式伸展在兩側(cè)腿之間并自封，這樣生成的交變磁場，如下所述，將在位置適當(dāng)?shù)母惺芷髦懈袘?yīng)出渦流。
如在圖3中清楚看到的，在一個(gè)實(shí)施例中使用多個(gè)感應(yīng)源10，并以基本是平面關(guān)系的方式成圓周布置在由煙味介質(zhì)組成的圓柱形香煙C的周圍，雖然圖3中示出的是6個(gè)感應(yīng)源10，但本實(shí)施例中感應(yīng)源的優(yōu)選數(shù)目應(yīng)等于加熱香煙產(chǎn)生噴冒煙所需要的數(shù)目，例如6、7、8、9或者更多些，每一個(gè)感應(yīng)源都構(gòu)造得能根據(jù)一個(gè)表明抽煙者在抽煙器上抽吸的信號產(chǎn)生一個(gè)交變磁場，感應(yīng)源的各次點(diǎn)火可以圍繞圓周周邊依次進(jìn)行，或者按任何其他所要求的方式，例如首先點(diǎn)燃位于對面的感應(yīng)源，再接下來點(diǎn)燃第一個(gè)感應(yīng)源，接下來點(diǎn)燃第二個(gè)感應(yīng)源，等等，以把轉(zhuǎn)移到?jīng)]有想要加熱的香煙部位的熱量減到最小，結(jié)果，煙味介質(zhì)圓管縱向伸展的諸部位被圍繞圓管周圍均勻加熱。在一個(gè)替換實(shí)施例中，環(huán)繞圓周布置的感應(yīng)源10可以相對于香煙的縱軸錯開排列。例如，感應(yīng)源10可以螺旋環(huán)繞香煙。結(jié)果，煙味介質(zhì)圓管縱向伸展的各部位錯開加熱。
感應(yīng)源的另一實(shí)施例示示圖4和圖5，圓柱形感應(yīng)源包括多個(gè)獨(dú)立的以相應(yīng)的圓形屏蔽環(huán)114隔開和磁屏蔽的普通圓形感應(yīng)源102，外罩110可以是一個(gè)拼合的不銹鋼磁性套管圍著所有的感應(yīng)源102和多個(gè)分別隔開相鄰感應(yīng)源102的特殊屏蔽環(huán)114。分立的感應(yīng)源數(shù)目最好等于使插入到圓柱形感應(yīng)源100所確定的空心圓柱腔內(nèi)的香煙C產(chǎn)生所需要的噴冒煙的數(shù)目。每一個(gè)感應(yīng)源102包括一個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)線繞組104，組成一個(gè)勵磁線圈環(huán)繞在插入的香煙周圍，并連接到一個(gè)相應(yīng)的交變磁場發(fā)生電路。每一個(gè)感應(yīng)源102還包括一個(gè)使用例如鐵氧體材料制成的相關(guān)磁極體環(huán)，它使所產(chǎn)生的磁場內(nèi)向β折轉(zhuǎn)向所插入的香煙內(nèi)。
一個(gè)薄的內(nèi)圓柱壁120把磁折向環(huán)106和鄰接的屏蔽環(huán)與所，插入的香煙C隔開。圓柱壁120固定住香煙C并讓空氣進(jìn)入香煙。圓柱壁120可以是一種具有一個(gè)低的磁導(dǎo)率以及一個(gè)相當(dāng)于空氣的相應(yīng)的高磁阻的適用材料，例如聚醚(乙醚)酮或者可以從英國的帝國化學(xué)工業(yè)公司貿(mào)易購買得到PEEK聚合物。圓柱形圓管100、鐵氧體磁極體環(huán)106、勵磁線圈、屏蔽環(huán)114以及所插入的香煙C都是同軸的。
單個(gè)感應(yīng)源被激活，正如已討論的，引起交流電流流過由所纏繞的導(dǎo)線組成的勵磁線圈104，從而借助特別的磁極體環(huán)106產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)折轉(zhuǎn)并穿過圓柱壁120的交變磁場，此交變磁場伸向基本置于第一磁極體環(huán)106之下或被該環(huán)圍繞的所插入香煙的部位。屏蔽環(huán)114設(shè)置在每一個(gè)勵磁線圈的兩側(cè)，把相鄰的感應(yīng)源102與所產(chǎn)生的磁場屏蔽隔開，把磁場線對基本置于點(diǎn)火感應(yīng)源102之下的目標(biāo)部位以外的香煙部位的撞擊即加熱減至最小，并增加折向下面的香煙部位的磁場強(qiáng)度，如圖所示，在圓柱壁120和所插入的香煙C之間可以存在一個(gè)縫隙以降低制造公差的嚴(yán)格性。磁場線能夠跨越這個(gè)縫隙感應(yīng)加熱熱接近煙味介質(zhì)的感受器材料。這樣的一種結(jié)構(gòu)會在圓柱形香煙上沿著縱軸方向產(chǎn)生一連串的圓形燃燒圖案。點(diǎn)火順序可按任何需要的次序，并且最好是相應(yīng)于香煙遠(yuǎn)端——相對于抽煙者的嘴而言——的感應(yīng)源，即相對于抽煙者為最遠(yuǎn)的感應(yīng)源首先點(diǎn)火。最好，點(diǎn)火不要順著香煙縱軸直線出現(xiàn)。結(jié)果就是，煙味介質(zhì)圓管的各個(gè)圓周環(huán)受到加熱。
這樣一種圓柱形管狀結(jié)構(gòu)為香煙的多次重復(fù)插入提供了一個(gè)光滑的容器。圓管相對強(qiáng)于香煙，因而感應(yīng)加熱源不致在插入、調(diào)整和移去香煙時(shí)被損壞，而且，圓管120也構(gòu)成一個(gè)阻擋層，防止可能的有害蒸氣成分和導(dǎo)臭味逸入電抽煙器通道的其他元件和空氣中。
圖6—7示出另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，感應(yīng)源235包括一個(gè)圓環(huán)形的具有一個(gè)空心中央?yún)^(qū)域的薄殼外環(huán)222。圓柱形香煙C通過這一空心中央?yún)^(qū)域插入。環(huán)222包括兩個(gè)相連的半薄殼220和221，這兩個(gè)半薄殼除了貫通環(huán)的內(nèi)圓周的環(huán)形輪狀縫隙224外完全密接閉合。薄殼外環(huán)222最好由鐵氧體材料組成，以使縫隙224處的磁場折轉(zhuǎn)方向。薄殼外環(huán)222合圍住一個(gè)線繞組成的勵磁線圈230，勵磁線圈與外薄殼222和插入的香煙同心勵磁線圈230連接到一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娐芬援a(chǎn)生一個(gè)交變磁場。襯套層240可以是如圖所示的半環(huán)形，它在縫隙224處介于線繞勵磁線圈230和外薄殼222之間。襯套240的作用是減輕制造困難并把勵磁線圈相對于縫隙224定位好，以確保均勻一致的磁縫尺寸；通過維持旋轉(zhuǎn)取向確保圍繞環(huán)縫均勻一致的磁場強(qiáng)度；以及保護(hù)勵磁線圈，襯套240最好是具有低磁導(dǎo)率的材料，例如可，以是聚醚(乙醚)酮或是可以從英國的帝國化學(xué)工業(yè)公司購買得到的PEEK聚合物。
這樣一種結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的結(jié)果是整個(gè)磁路由薄殼外環(huán)222和縫隙224組成。若鐵氧體的相對磁導(dǎo)率高，則磁場強(qiáng)度嚴(yán)格是縫隙特性和勵磁電流的一個(gè)函數(shù)。這一實(shí)施例依靠從縫隙224向香煙發(fā)出的相對較弱的邊緣磁場線，相反的是在縫隙中建立的是相對較強(qiáng)的磁場。
內(nèi)側(cè)的環(huán)形縫隙224最好是等距離貫通薄殼環(huán)222，即確定縫隙224的薄殼環(huán)222的兩個(gè)對置的內(nèi)側(cè)面平行，如果這兩個(gè)面成錐形朝向薄殼的外圓周，即縫隙的間隔朝被加熱物體的方向減小，因而場邊緣的相對量增加。但是，邊緣場的大小仍然大致相同，因?yàn)殄F度減少了縫隙的有效作用面積，增加了磁路磁阻，又反過來降低β場強(qiáng)度。
由半薄殼220和221確定的環(huán)222的里面的橫截面在圖6中為方形，在圖7中為圓形。圓形橫截面的長處是縮短了磁路，因而可得到較低的磁阻和較高的磁導(dǎo)率。方形橫截面的長處是適合于制造。
每一個(gè)上述的感應(yīng)源都可包括一個(gè)由單導(dǎo)線或多導(dǎo)線組成的勵磁線圈。單導(dǎo)線或多導(dǎo)線繞成單匝或多匝，產(chǎn)生足夠通過感受體加熱煙味介質(zhì)的磁場所要求的每一匝的電流安培數(shù)取決于輸送到感受器靶所用的能量特定數(shù)量、最大需要溫度、需要的溫升速率、線圈幾何形狀以及所選用的感受器材料。
例如，激活勵磁線圈時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)交變磁場并在縫隙224處折轉(zhuǎn)方向，計(jì)算機(jī)模擬表明，場強(qiáng)度集中跨越縫隙224并且這個(gè)集中的邊緣場的作用力與插入的香煙C交叉。為了連續(xù)點(diǎn)火，環(huán)形感應(yīng)源235和插入的香煙C要轉(zhuǎn)換互相之間的相對位置，使香煙的下一部位與場集中的縫隙224配準(zhǔn)。最好，感應(yīng)源235通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或機(jī)電定位機(jī)構(gòu)沿著相對靜止的香煙軸向平移。結(jié)果，煙味介質(zhì)圓管的諸圓周環(huán)受到加熱。
在示于圖1—7的前面實(shí)施例中，均使用一種圓柱形香煙。在有關(guān)的專利申請系列NO.WO 94/06314中，公開了一種優(yōu)選的香煙結(jié)構(gòu)。這種香煙具有一個(gè)大致為7.8mm的直徑。由于感應(yīng)源不需要接觸香煙向它轉(zhuǎn)移能量，香煙的外表面不需要密切接近感應(yīng)源102、235的內(nèi)圓周面，因而使感應(yīng)源和香煙C可以有較少精密的制造公差，并且大大減少在香煙C插入、調(diào)整和移去期間對香煙C和/或加熱器的碰撞損壞。當(dāng)然，整潔的殘留香煙是所希望的，這可以精密的公差和適當(dāng)?shù)谋４鏅C(jī)構(gòu)來維持。
產(chǎn)生帶懸浮微粒的氣體的煙味介質(zhì)可采取多種形式，例如裝滿料的圓柱形香煙、空心的圓柱形香煙、或是下面要非常詳細(xì)討論的連續(xù)輸煙帶，不管使用什么形式，煙味介質(zhì)都必須隨著每次抽吸點(diǎn)燃特定的感應(yīng)源產(chǎn)生出主觀上等效于所希望的大多數(shù)常規(guī)香煙的噴冒煙的氣味和帶有懸浮微粒的氣體。舉個(gè)例子，一個(gè)空心的圓柱形香煙必須要反復(fù)噴冒煙7—8次，例如是普通香煙的8次。在0.5秒內(nèi)加熱密度0.50g/cm3的煙味介質(zhì)塊的10.5mm3的區(qū)域至所要求的溫度600℃需要能量大約1.58焦耳。當(dāng)然，必須考慮到被感應(yīng)加熱的感受器的熱容量和密度。最好，在成層狀的感受器/煙塊結(jié)構(gòu)中，感受器的面積相當(dāng)于煙塊的面積，或者與它所面對的實(shí)際面積一樣大，因?yàn)橛筛惺芷鞅砻嫦驘熚督橘|(zhì)表面的最終靶的熱轉(zhuǎn)移效率是隨兩個(gè)表面之間的界面面積的增加而增加的。
上面的專利申請系列NO.WO94/06314中所述的香煙C是一種空心圓柱體，由煙味介質(zhì)或含有香煙氣味介質(zhì)的材料以及最好是用煙基紙或含有香煙氣味的涂料層構(gòu)成的包封紙組成。正如所討論的，感受器是必要的，因?yàn)闊熚督橘|(zhì)不能被感應(yīng)加熱。可以使用隔開的和分立的感受器元件SE，它是抽煙器中除了感應(yīng)源、線路、邏輯、傳感器等等之外的一個(gè)較耐久的部件，它受感應(yīng)源感應(yīng)加熱，以熱接近的方式加熱煙味介質(zhì)。此外，或者換一種方式，感受器材料是圓柱形香煙或其他形式的煙味介質(zhì)的一部分。分開獨(dú)立的感受器元件可以由一個(gè)同軸設(shè)置在所插入的香煙外圍的墊圈構(gòu)成，墊圈的一部分切入除一縫隙外密接閉合的螺環(huán)的徑向伸展的縫隙中，這種分立的感受器元件的熱質(zhì)量必須不能高得像熱阱作用那樣降低所需要的溫升速率。
參照圖8，示出一個(gè)香煙疊層的截面，包括一個(gè)圓柱形的煙味材料層TM，一個(gè)置于TM層之上的圓柱形感受器層，以及一個(gè)20紙包裹外層310。所產(chǎn)生的磁場通過紙包裹外層310，由于紙具有一高磁導(dǎo)率而不受渦流加熱，因而由于紙不被磁場燒穿就減少了冷凝物，紙包裹外層310的尺寸確定得與制造得使紙不被加熱的感受器燒穿。所產(chǎn)生的磁場在下面的感受器層300中感應(yīng)出渦流電流。感受器層300于是受到加熱，并主要以傳導(dǎo)方式加熱緊密接觸或貼近的香煙材料層TM使之放出所需要的氣味來。
本發(fā)明中使用的感受器材料必須具有一個(gè)低磁阻和一個(gè)相當(dāng)高的相對磁導(dǎo)率，以使一個(gè)給定強(qiáng)度的交變磁場所產(chǎn)生的表面渦流達(dá)到最佳數(shù)值。感受器也必須有一個(gè)相當(dāng)?shù)偷碾娮杪?，以增加焦耳熱消耗，產(chǎn)品的比熱和密度越低，熱效率越高?？梢允褂酶呦鄬Υ艑?dǎo)率的材料以發(fā)揮伴隨磁滯現(xiàn)象的額外加熱機(jī)制。感受器層300必須有一個(gè)相對于它的依賴于勵磁頻率的特別的集膚深度為相當(dāng)薄的厚度，以使絕大部分磁場在感受器中建立起產(chǎn)生熱量的渦流。這一點(diǎn)特別是當(dāng)存在開縫裝置的邊緣磁場時(shí)有好處。隨著感受器厚度的增加，磁場不能穿透足夠深度進(jìn)入材料，就需要一個(gè)不希望有的能量增量去加熱增加了熱質(zhì)量的感受器。如果感受器層太薄，例如大大小于集膚深度，會出現(xiàn)一個(gè)磁場通過渦流變?yōu)闊崮艿牡托兽D(zhuǎn)換；如果感受器層太厚，例如大于三倍集膚深度，高轉(zhuǎn)換效率是達(dá)到了，但感受器的熱負(fù)荷即質(zhì)量。卻降低了溫升速率，大多數(shù)非導(dǎo)磁金屬達(dá)到的最佳磁場例在500KHz的勵磁頻率，大約2密耳的厚度下接近550高斯。最好，磁場大體在400和800高斯之間。要在差不多1秒鐘內(nèi)從室溫達(dá)到一個(gè)所需要的500℃溫度，理論的最小要求功率是3.5瓦，可能適用的感受器材料包括優(yōu)選的諸如石墨這樣的導(dǎo)電碳、氧化鋁、不銹鋼、銅、青銅或是它們混合物以及純鋁或混合物，具有同樣的電阻率和磁導(dǎo)率的材料都可以單獨(dú)或組合使用，理想的感受器厚度大致在0.25和0.5密耳之間。
置于感受器300之上的紙包裹外層310有一個(gè)足夠的厚度和/不透氣性，以使絕大部分所產(chǎn)生的帶懸浮微粒的氣體留在里面組成一個(gè)圓柱，確保最大量帶懸浮微粒的氣體輸送給抽煙者，并進(jìn)而減少帶懸浮微粒的氣體從香煙內(nèi)部逃逸造成元件的損壞性凝結(jié)，包裹外層310必須有足夠的厚和/或燒毀速率特性，以避免被加熱的感受器燒毀，如上所述，感應(yīng)加熱源在紙包裹外層中不產(chǎn)生任何渦流。300層和310層的次序可以倒過來；但是，這種安排需要有不必要的熱量穿過紙層傳導(dǎo)給煙味介質(zhì)，有可能產(chǎn)生蒸氣。適當(dāng)?shù)恼澈蟿┍挥脕碚澈细惺芷鲗?00和紙包裹層310以及香煙襯底，感受器層300與包裹外層310能夠制成一個(gè)箔層例如一個(gè)鋁箔層。
除了這一感受器/煙味介質(zhì)疊層實(shí)施例之外，本發(fā)明的其他諸實(shí)施例均制成一個(gè)煙味介質(zhì)與感受器的混合層，這些實(shí)施例把由于感應(yīng)加熱的靶感受器通過感受器的其他部位向鄰近的非靶煙味介質(zhì)部位傳導(dǎo)而對煙味介質(zhì)的鄰近部位的非有意加熱減到最小，例如，感受器材料SM分散在煙味介質(zhì)TMN中，被激活時(shí)便以足夠數(shù)量的熱量傳導(dǎo)給周圍的煙味介質(zhì)，如圖9所示，感受器介質(zhì)SM可以是連續(xù)的纖維、斷開的纖維、質(zhì)點(diǎn)或是它們的任意混合物，這些感受器質(zhì)點(diǎn)相互之間沒有傳導(dǎo)關(guān)系，就減少了對鄰近的非靶感受器和煙味介質(zhì)部位的不應(yīng)有的傳導(dǎo)加熱，這些感受器材料可以放入一個(gè)圖形中間描畫出要感應(yīng)加熱的靶區(qū)。
一特別優(yōu)選的實(shí)施例示于圖10A—C，感受器包括一個(gè)具有各種非密實(shí)體410貫穿其中的整體層400，例如整體層400可以是一個(gè)屏柵、網(wǎng)篩或是一種適用感受器材料的多孔箔，并互相咬合在一起，最好用煙味介質(zhì)封閉或者完全包圍起來，就如圖10A和10B所示的那樣，這一安排由于絕大部分感受器面積熱接觸所要傳導(dǎo)熱量的煙味介質(zhì)而增加了感受器和煙味介質(zhì)之間的有效接觸面積，熱感受器400的平面內(nèi)的熱傳導(dǎo)由于非密實(shí)體410而減少，從而減少了對煙味介質(zhì)非靶部位的加熱，這種實(shí)施例的機(jī)械的，更具體地說是抗張強(qiáng)度由于整體框架被用于支持煙味介質(zhì)，特別是相對脆弱的加熱的煙味介質(zhì)而優(yōu)于使用分散的感受器質(zhì)點(diǎn)的實(shí)施例，這一結(jié)構(gòu)也由于不密實(shí)、多孔或開口而較感受器/煙味介質(zhì)疊層要脆弱一些，而且，這樣一種結(jié)構(gòu)還有一個(gè)低于分立的感受器層的熱質(zhì)量，從而降低了能量要求。此外，這種感受器的幾何形狀導(dǎo)致一個(gè)更快的感受器熱響應(yīng)速度，因而有助于更快加熱煙味介質(zhì)，提高帶懸浮微粒的氣味的析出速率，非密實(shí)體410使析出的帶懸浮微粒的氣體能流過感受器400，增加了沿所要求的流動方向轉(zhuǎn)移的帶懸浮微粒的氣體數(shù)量。
參照圖10C，一種示出的實(shí)施例包括一個(gè)煙味介質(zhì)薄片TM、一層感受器材料SM以及一層紙色裹外層310，此實(shí)施例與圖8的實(shí)施例相似，只是感受器材料層包括有用縫隙隔開的感受器材料分立部分。這樣，如所示的那樣，縫隙相對均勻，并可成錐度向紙色裹外層310或者向著煙味介質(zhì)層TM。
上面敘述的分立感受器層300也可以有不密實(shí)性并可采用屏柵、網(wǎng)篩或多孔箔的形式，例如可以使用一種在其中設(shè)有多條箔帶的紙箔薄片，如果使用一個(gè)不透氣的感受器層，典型地會在感受器層和煙味介質(zhì)層TM之間產(chǎn)生一個(gè)蒸氣屏障。這一蒸氣并障降低了由感受器向煙味介質(zhì)轉(zhuǎn)移的熱量，不密實(shí)性的存在允許此蒸氣屏障通過感受器。
這種不密實(shí)的感受器層可以用于供抽煙用的任何形需要形式的煙味介質(zhì)。例如，煙味介質(zhì)可以是填滿的或者如系列NO.WO94/06314中所述的空心圓柱體形狀，或者是如在美國專利申請系列NO.08/105,346中所討論的輸煙帶。
正如上面所討論的，為了加熱煙味介質(zhì)的相應(yīng)部位以產(chǎn)生相應(yīng)的噴冒煙，或者是感應(yīng)源轉(zhuǎn)換相對于煙味介質(zhì)的位置，或者反過來，或者兩者都互相相對運(yùn)動，其中煙味介質(zhì)相對于靜止的感應(yīng)加熱源轉(zhuǎn)換位置的優(yōu)選實(shí)施例在共同轉(zhuǎn)讓專利申請系列NO.08/105.346中能找到。
系列NO.08/105.346公開了一種用于將煙味介質(zhì)輸送帶熱接近配準(zhǔn)電阻加熱源的系統(tǒng)，輸送帶的一個(gè)部位被支持著熱接近加熱源，對產(chǎn)生香煙味的物質(zhì)加熱，隨后向前移過這個(gè)配準(zhǔn)點(diǎn)，如果配備供帶裝置，這一前移就使得輸送帶的下一個(gè)部位與電加熱源配準(zhǔn)。
如在圖11和13中大概所示，抽煙器500具有一個(gè)用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)和傳動裝置驅(qū)動的主導(dǎo)軸502以及一個(gè)被動導(dǎo)軸504，一個(gè)供應(yīng)煙味介質(zhì)的輸煙帶W卷繞在一個(gè)安裝于被動導(dǎo)軸504上的圓筒上，并被引導(dǎo)從供帶圓筒經(jīng)過中介導(dǎo)輪510，去與一般表示為IS的感應(yīng)加熱源配準(zhǔn)，再通過中介導(dǎo)輪512和514，再到一個(gè)安裝在主導(dǎo)軸上并由主導(dǎo)軸502驅(qū)動的卷帶圓筒，下面要非常詳細(xì)敘述，配準(zhǔn)的輸煙帶被IS源感應(yīng)加熱的感受器加熱產(chǎn)生一個(gè)帶懸浮微粒的氣體進(jìn)入氣味室516供抽煙者通過接嘴端抽吸。
感應(yīng)加熱源1S可以是根據(jù)本發(fā)明的任何感應(yīng)加熱源，更具體地說，圖1和2中的C形和E形感應(yīng)加熱源，或圖6和7的具有拼合環(huán)222的感應(yīng)加熱源都可使用，在圖11和13中，示出了圖2的優(yōu)選C形，任何其他能夠產(chǎn)生足夠強(qiáng)度交變磁場的適用幾何形狀都可使用。
輸煙帶W包括或承載煙味介質(zhì)，輸煙帶可有上面參照圖8—10C所敘述的一般結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在將參照圖12A—12G討論更具體的實(shí)施例，輸煙帶W可以由煙味介質(zhì)TM本身作成，例如使用在再造煙產(chǎn)品的生產(chǎn)中所熟知的方法加工成拉長的薄片形，如圖12A所示，若輸煙帶用于圖11的實(shí)施例中，則如同上面參照圖8所討論的，煙味介質(zhì)與感受器材料SM相混合，并且，如有需要，對圖13的實(shí)施例使用一個(gè)單獨(dú)的感受器元件。
這樣一種選擇在某些應(yīng)用中是足夠的，它取決于抽煙器以及對來自輸煙帶前移的預(yù)計(jì)摩擦量和張力，如果這一結(jié)構(gòu)導(dǎo)致無支持的輸煙帶斷裂，尤其是加熱之后輸煙帶變?nèi)鯐r(shí)斷裂的話，可以使用如圖12B所示的替代方案。如圖12B所示，輸煙帶W就是一薄層煙味介質(zhì)TM和一個(gè)支持層531，支持層531可以是編織的或非編織的的碳纖維塊，適合作支持層的碳纖維可以是切成一英寸長的碳纖維，這可從田納西州的洛克伍德城的Akzo Fortafil公司即伊利諾斯州芝加哥城的Akzo Amlra公司的一個(gè)子公司買到，名字叫FORT-AFIL3C。支持層531也可以是任何其他合用的材料，如增加TM層強(qiáng)度并能經(jīng)受得住TM所加熱到的溫度又不會產(chǎn)生主觀異臭味的經(jīng)過適當(dāng)處理的紙，如果選用合適的材料，支持層531能起到如上參照圖9所述的感受器的作用。果真這樣的話，煙味介質(zhì)層TM可以與感受器材料一起或不一起提供，就取決于感受器支持層531所產(chǎn)生的渦流是不是足夠滿足加熱TM層的要求。
可能會發(fā)現(xiàn)，除了支持層531所提供的支持以外，還需要有另外的支持，如圖12C所示，輸煙帶還得包括加強(qiáng)帶條541。加強(qiáng)帶條541可以是紙、金屬箔或者箔/紙疊層，如圖12D所看出的，可以通過類似于加強(qiáng)條54的第二加強(qiáng)條551提供進(jìn)一步的支持。
在另一個(gè)替換實(shí)施例中，可能會發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)條541或加強(qiáng)條541、551的組合已足以支持連續(xù)的煙味介質(zhì)條，并且兩種這樣的實(shí)施例示于圖12E和12F。
根據(jù)本發(fā)明的煙味介質(zhì)輸煙帶的另一個(gè)實(shí)施例示于圖12G，在此實(shí)施例中，煙味介質(zhì)TM各個(gè)獨(dú)立的煙段591附著在載煙輸煙帶592上，圖12B—F所示的任何一種替代結(jié)構(gòu)均可用于這一實(shí)施例中，這一實(shí)施例比第一實(shí)施例要求輸煙帶運(yùn)輸有更大準(zhǔn)確性，使煙段591與交變磁場感應(yīng)配準(zhǔn)，但是，依據(jù)各種輸帶材料的相對熱傳導(dǎo)率，兩個(gè)實(shí)施例都必須在各次噴冒煙之間，如前面所討論的，前移大致相同的距離，以防止二次加熱煙味介質(zhì)，避免產(chǎn)生異臭味。
一個(gè)替代實(shí)施例示于圖13，其中感應(yīng)加熱源IS感應(yīng)加熱位于附近或接觸運(yùn)行于供帶輪和卷帶輪502和504之間的輸煙帶W的感受器材料的一個(gè)或兩個(gè)感受器元件，任何適用的感受器材SM的分立元件加熱與之緊密接觸的輸煙帶W，在所示的結(jié)構(gòu)中，感受器輪515位于氣味室516中并且相對于輸煙帶固定，輪515能轉(zhuǎn)動使輸煙帶前移，也能隨輸煙帶稍稍移動以減少輸煙帶上的張力，輸煙帶W可以是前面討論的圖12A—12G實(shí)施例的任意一種，并且如有必要，能含有上述附加感受器材料以滿足加熱煙味介質(zhì)的要求。
現(xiàn)在討論用于提供一個(gè)感應(yīng)加熱煙味介質(zhì)的感受器的實(shí)施例，這個(gè)實(shí)施例適用于圓柱形、輸煙帶或其他任何適合于抽吸煙的煙味介質(zhì)。
感受器材料使用具有高磁導(dǎo)率和低的比電阻率的例如前面提到的任何能夠在暴露到交變磁場中時(shí)加熱香煙基體到產(chǎn)生抽煙器中輸送的帶懸浮微粒的氣體所需溫度的材料。
例如，使用鋁漿或銀漿，感受器通過混合一種食品級的膠合劑，例如像果膠和魔芋膏這樣的水解膠體以及其他輔助成分和感受器填料組成，所得的漿料然后通過一種向所需要的煙味介質(zhì)和/或紙襯底涂敷的常規(guī)方法敷到所需要的幾何形體上，這種漿料可以用來制造兩種普通形式的感受器，在第一種情形，漿料通過低溫例如在接近室溫條件下干燥凝固。這一做法在膠質(zhì)母體中產(chǎn)生一個(gè)由導(dǎo)電的/電阻的(可滲透的)滲濾質(zhì)點(diǎn)組成的感受器元件。填充料對膠合劑的容積比決定凝固的時(shí)間和溫度，因而影響根據(jù)滲濾現(xiàn)象測得的元件磁阻。這一形式的感受器能夠淀積或凝固在不容許在高溫下暴露的例如香煙和紙這樣的纖維素材料襯底上，在第二種情形，漿料能夠淀積在如像氧化鋁這樣的高溫襯底上，并把溫度升得足夠高，時(shí)間拉得足夠長，以氧化膠合劑留下一層由感受器材料組成的薄膜，最終的磁阻將取決于漿料中填料的最初載帶量、填充材料、填充材料向襯底表面擴(kuò)散或流變的親和度，以及淀積薄膜的時(shí)間溫度歷程，這些參數(shù)都影響最后的質(zhì)點(diǎn)形態(tài)，質(zhì)點(diǎn)形態(tài)又影響元件的電阻—視在電阻率。
所產(chǎn)生的漿料通過網(wǎng)板印刷、照像制版印刷、噴墨涂敷、蒸發(fā)淀積、真空淀積、等離子體濺射等等方法涂覆到紙和/或煙味介質(zhì)上。
如此，感受器漿料印刷或用另外的方式淀積在紙和或煙味介質(zhì)上感受器最好與煙味介質(zhì)接觸。如果印在紙上，感受器最好在紙面向煙味介質(zhì)的一側(cè)，紙應(yīng)當(dāng)足夠厚并/或具有相當(dāng)?shù)臒┧俾侍匦?，以把感受器漿料加熱時(shí)的燒損減至最小，上面討論的紙包裹外層可以使用。
這一實(shí)施例提供了好幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，使用與香煙材料相容的各種常規(guī)食物級膠合劑、漿料在室溫下凝結(jié)，因而簡化了工藝，并避免了所不希望的會要改變揮發(fā)性煙味成分濃度的對涂敷在煙味介質(zhì)上的感受器的熱后處理，凝結(jié)過程可以通過稍許升高凝結(jié)溫度加速，所得的感受器形式是柔韌性的，允許和以后要受滾壓，彎曲或用其他方式制造以得到到特定的幾何形狀的煙味介質(zhì)襯底一起使用。
印制的感受器有一個(gè)輕的質(zhì)量，從而減少了貯存在感受器物質(zhì)中的總能量，并產(chǎn)生出向襯底的較大的熱轉(zhuǎn)移效率，感受器材料可以用諸如所討論的網(wǎng)板或照相制版印刷這些常規(guī)印刷技術(shù)涂復(fù)，漿料的印刷和流帶特性在煙味介質(zhì)襯底上產(chǎn)生一整體加熱膜。這一整體膜形成感受器材料與襯底之間的緊密接觸，產(chǎn)生良好的傳導(dǎo)熱轉(zhuǎn)移。而且，這樣一種整體印制的感受器較少可能掉層。
熱轉(zhuǎn)移的決量取決于所感受器材料的型號、感受器材料與漿料的相對比例以及所使用的閃料的特定的幾何圖形。這個(gè)圖形應(yīng)當(dāng)要設(shè)煙味介質(zhì)填料和紙上，使所涂敷的感受器材料與插入和激活時(shí)所產(chǎn)生的磁場配準(zhǔn)。
感受器漿料可以涂敷成均勻的涂層或在上述實(shí)施例中所討論的薄層，換句話說，一個(gè)圖形可以印成幾個(gè)分開的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域構(gòu)成一個(gè)整體，并與尺寸控制得產(chǎn)生一次噴冒煙的煙味介質(zhì)的相應(yīng)區(qū)域緊密接觸，印制的感受器區(qū)域都分隔開來，以避免所不希望的對鄰接的感受器區(qū)域例如煙味介質(zhì)襯底上的隔開一間隔的感受器區(qū)域感應(yīng)加熱。
不管使用什么樣的感受器煙味介質(zhì)結(jié)構(gòu)，感受器都得熱接觸煙味介質(zhì)，即這些元件要這樣安設(shè)，使感應(yīng)加熱的感受器轉(zhuǎn)移足夠的熱量給煙味介質(zhì)，以發(fā)出帶懸浮微粒的氣體。
一種使用根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)加熱器的電抽煙器筒化示意方塊圖示于圖14，所表示的電源例如電池組600，控制線路610，傳感器620以及選用的電機(jī)/傳動裝置的630在這里作為參考所指出的有關(guān)申請中已非常詳細(xì)地?cái)⑹鲞^了，傳感器620產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)抽煙者在特定的電抽煙器上抽吸的信號。這個(gè)“抽吸”信號饋給控制線路610，控制線路送出一個(gè)“點(diǎn)火”信號或放電信號到LC電路640。LC電路640由電池組600供電，LC電路640送出一個(gè)交流電流到單個(gè)的感應(yīng)加熱器650，或是一組或一組以上的多個(gè)加熱器，以產(chǎn)生交變磁場加熱感受器，電機(jī)/傳動裝置630由電池組600供電并且，如在系列NO.08/105.346中所述，由控制線路610激活，以使感應(yīng)加熱器或固定的感受器與移動的輸煙帶配準(zhǔn)，換句話說，電機(jī)/傳動裝置630用于移動香煙和所說的感應(yīng)加熱器互相之間的相對位置。
任何適用于產(chǎn)生交流電流供給勵磁線圈轉(zhuǎn)換為交變磁場的電路都可使用。
一種示范性的控制電路示于圖15，包括一個(gè)控制線路611，例如PWM(脈寬調(diào)制)控制邏輯集成電路驅(qū)動器芯片，它推動FET(場效應(yīng)晶體管)驅(qū)動變壓器615，F(xiàn)ET(圖示為4個(gè))615連接成全橋結(jié)構(gòu)。這一優(yōu)選電路布局用于把最大的功率轉(zhuǎn)移到工作勵磁線圈614，同時(shí)把電源阻抗減到最小并降低整流損失。取決于電路選用的輸入供電電壓可在3到24VDC之間，從供電電源(示于圖14)輸送到工作線圈614的功率，用電流變換器616動態(tài)(實(shí)時(shí))監(jiān)控，來自電流變換器616的比例電流送入第一信號調(diào)整網(wǎng)絡(luò)618并轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓向PWM控制器611提供一個(gè)誤差信號，這個(gè)電壓比例信號還饋給一個(gè)第二識別信號調(diào)整網(wǎng)絡(luò)622，后者提供一個(gè)與香煙中感受器的反射阻抗以及感受器特有的物理性能如電阻、磁導(dǎo)率、幾何形狀等有關(guān)的不定DC信號，這一信號送入一個(gè)線路子系統(tǒng)示蹤正負(fù)符號處理器624，在香煙插入燃煙器子系統(tǒng)的同時(shí)，香煙感受器的阻抗受到監(jiān)控，用小于正常所加功率的5％“引發(fā)”一個(gè)具有低于加熱感受器所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度的磁場，即起始場不能加熱感受器，香煙感受器向工作線圈614反射依賴于所用頻率的負(fù)載阻抗。正負(fù)符號處理器624把反射的負(fù)載阻抗與儲存于ROM表中的幾個(gè)任意頻點(diǎn)的數(shù)值相比較，香煙感受器的判決精度，以及對超出規(guī)格范圍的香煙和不相干的物體的檢測精度都以所用的測試頻點(diǎn)的數(shù)字和對每次測試響應(yīng)所允許的公差范圍為基礎(chǔ)，正負(fù)符號處理器624提供一個(gè)“開機(jī)/不開機(jī)”容許信號給燃煙器功率輸送控制和邏輯子系統(tǒng)612，燃煙器控制和邏輯子系統(tǒng)再控制PWM控制邏輯驅(qū)動器芯片611的同步和準(zhǔn)時(shí)動作，正員符號處理器624在檢測感受器的物理性能中，還檢測由于顯著位移而輸送給感受器的不希望有的能量，并通過子系統(tǒng)612關(guān)掉PWM控制器芯片611中斷燃煙器的工作。
許多替代、改進(jìn)和完善，對于熟練的技術(shù)人員來說，沒有脫離本詳細(xì)說明和下面的權(quán)利要求所敘述的和規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于電抽煙器的加熱裝置，以熱接近感受器材料的方式使煙味介質(zhì)燃燒冒煙，加熱器包括一個(gè)用于產(chǎn)生交變磁場感應(yīng)加熱感受器材料的感應(yīng)加熱器，感受器材料轉(zhuǎn)而又加熱煙味介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱裝置，包括一組多個(gè)感應(yīng)加熱器，每個(gè)加熱器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場，加熱器定位得可通過感受器材料加熱煙味介質(zhì)的各不相連的部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱裝置，其中煙味介質(zhì)為圓柱形并且各感應(yīng)加熱器圍繞圓柱形煙味介質(zhì)周邊布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的加熱裝置，其中所述多個(gè)沿周邊布置的感應(yīng)加熱器處于同一平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一條的加熱裝置，還包括一種熱接近煙味介質(zhì)的由感受器材料制成的感受器，利用這一點(diǎn)或其他有關(guān)點(diǎn)，所產(chǎn)生的交變磁場感應(yīng)加熱所述感受器元件，所述感受器元件轉(zhuǎn)而又加熱煙味介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的加熱裝置，其中所述感受器元件是鋁、導(dǎo)電碳、石墨、不銹鋼、銅、青銅或是它們的一種混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一條的加熱裝置，其中一個(gè)或每個(gè)感應(yīng)加熱器，包括一個(gè)鐵氧體構(gòu)架；以及一個(gè)盤繞在所述鐵氧體構(gòu)架上的勵磁線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的加熱裝置，其中鐵氧體構(gòu)架是一個(gè)具有兩條邊側(cè)腿和一條中間腿從一個(gè)公共部分伸向同一方向的E形構(gòu)架，其中所述線圈螺旋盤繞在中間腿的四周。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的加熱裝置，其中鐵氧體構(gòu)架是一個(gè)具有兩條側(cè)邊腿從一個(gè)公共部分伸向同一方向的C形構(gòu)架，其中所述線圈螺旋盤繞在公共部分的四周。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的加熱裝置，其中所述鐵氧體構(gòu)架是界定了一個(gè)空心輪狀內(nèi)部的環(huán)，并且所述勵磁線圈就貫通這個(gè)輪狀內(nèi)部纏繞，所述環(huán)圍在煙味介質(zhì)的四周。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的加熱裝置，其中通過所述環(huán)的內(nèi)圓周壁界定一個(gè)環(huán)形縫隙，利用這一點(diǎn)，交變磁場在所界定的縫隙處折轉(zhuǎn)方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的加熱裝置，還包括一個(gè)放置在空心內(nèi)部所述勵磁線圈和所述環(huán)之間的導(dǎo)磁襯套。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的加熱裝置，其中煙味介質(zhì)是一個(gè)圓柱形香煙，并且加熱系統(tǒng)還包括一個(gè)圓柱管，所述圓管由間隔開的同軸的內(nèi)壁和外壁確定，內(nèi)壁確定一個(gè)空心的圓柱形容器，用來插入圓柱形的香煙，所述多個(gè)感應(yīng)加熱器置于間隔開的內(nèi)外壁之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的加熱裝置，其中所述多個(gè)感應(yīng)加熱器的每一個(gè)都包括一個(gè)置于間隔開的內(nèi)外管壁之間并與之同心的鐵氧體環(huán)，以及連接到電源的勵磁導(dǎo)線，纏繞在每個(gè)環(huán)上形成與每個(gè)環(huán)同軸的勵磁線圈。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的加熱裝置，還包括多個(gè)磁屏蔽環(huán)，每一個(gè)磁屏蔽環(huán)安插在兩個(gè)相鄰的鐵氧體環(huán)及連帶的勵磁線圈之間，所述磁屏蔽環(huán)與所述的鐵氧體環(huán)同軸。
16.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15的加熱裝置，還包括一個(gè)感受器，由此交變磁場感應(yīng)加熱所述感受器、感受器轉(zhuǎn)而又加熱圓柱形香煙的煙味介質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16的任何一條的加熱裝置，其中內(nèi)管壁是導(dǎo)磁的。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17的任何一條的加熱裝置，其中外管壁是磁屏蔽的。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18的任何一條的加熱裝置，其中所述感受器元件是鋁、導(dǎo)電碳、石墨、不銹鋼、銅、青銅或是它們的混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的加熱裝置，包括一個(gè)隨意激活所述感應(yīng)源的控制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的加熱裝置，其中所述控制器包括用于在需要時(shí)激活所述感應(yīng)源并用于在一個(gè)預(yù)定的周期后關(guān)死所述感應(yīng)源的部件。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的加熱裝置，其中所述控制器隨時(shí)響應(yīng)在抽煙器上的抽吸煙。
23.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22的加熱裝置，還包括一個(gè)用于判斷是否存在適當(dāng)?shù)母惺芷鞑牧系牟考?，所述判斷部件僅在適當(dāng)?shù)母惺芷鞑牧铣霈F(xiàn)時(shí)激活所述控制器。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23的任何一條的加熱裝置，其中所述控制器把一個(gè)起始交變磁場加到感受器材料的指定部位，起始磁場是不能感應(yīng)加熱感受器材料的。并且所述控制器決定是否根據(jù)表明存在所要求的感受器材料的起始磁場的反射加上交變磁場。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24的任何一條的加熱裝置，其中所述控制器根據(jù)判決的感受器材料特性的偏移關(guān)死所述感應(yīng)源。
26.一種和產(chǎn)生交變磁場的感應(yīng)加熱源配合使用的香煙，此香煙包括一個(gè)煙味介質(zhì)的圓管；以及一個(gè)熱接近煙味介質(zhì)的感受器，交變磁場借此感應(yīng)加熱所述感受器，感受器轉(zhuǎn)而又加熱煙味介質(zhì)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的香煙，還包括一個(gè)圍著所述圓管的包裹外層。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的香煙，其中所述包裹外層是紙。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的香煙，其中感受器元件包括一個(gè)膠合劑混合物以及一個(gè)混和在其中的感受器填料，所述混合物被涂敷到所述包裹外層上。
30.一種和電抽煙器配合使用的香煙輸送系統(tǒng)，具有一個(gè)產(chǎn)生交變磁場的感應(yīng)加熱源，香煙輸送系統(tǒng)包括一個(gè)煙味介質(zhì)層；以及一個(gè)和煙味介質(zhì)熱接近的感受器，交變磁場借此感應(yīng)加熱所述感受器。感受器轉(zhuǎn)而加熱煙味介質(zhì)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的香煙輸送系統(tǒng)，其中所述煙味介質(zhì)層包括一個(gè)輸煙帶。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的香煙輸送系統(tǒng)，其中煙味介質(zhì)層包括一個(gè)繞在供煙筒上并拉伸到卷煙筒上的輸煙帶。
33.根據(jù)權(quán)利要求30、31或32的香煙輸送系統(tǒng)，其中所述感受器是分散在所述煙味介質(zhì)層中的感受器填料。
34.根據(jù)權(quán)利要求30、31、32或33的香煙輸送系統(tǒng)，其中所述感受器(或接觸)是一層熱接近或接觸所述煙味介質(zhì)的感受器材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求的26至28的任何一條的香煙或根據(jù)權(quán)利要求30至34的任何一條的香煙輸送系統(tǒng)，其中所述感受器包括膠合劑的混合物和混合在其中的感受器填料，所述混合物涂敷在煙味介質(zhì)上。
36.根據(jù)權(quán)利要求29或35的香煙或根據(jù)權(quán)利要求35的香煙輸送系統(tǒng)，其中膠合劑是水解膠體。
37.根據(jù)權(quán)利要求29或35的香煙或根據(jù)權(quán)利要求35的香煙輸送系統(tǒng)，其中膠合劑是果膠。
38.根據(jù)權(quán)利要求29或35的香煙或根據(jù)權(quán)利要求35的香煙輸送系統(tǒng)，其中膠合劑是魔芋膏。
39.根據(jù)權(quán)利要求26、27或28或權(quán)利要求35至38的任何一條的香煙或根據(jù)權(quán)利要求35至38的任何一條的香煙輸送系統(tǒng)，其中所述感受器是一層環(huán)繞所述煙味介質(zhì)的圓管的感受器材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求26、27或28或權(quán)利要求35至38的任何一條的香煙、或根據(jù)權(quán)利要求35至38的任何一條的香煙輸送系統(tǒng)，其中所述感受器是具有非密實(shí)體貫通其中的感受器材料。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的香煙，其中感受器材料是一個(gè)多孔的箔。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的香煙，其中感受器材料是一個(gè)屏柵。
43.根據(jù)權(quán)利要求40、41或42的香煙，其中煙味介質(zhì)與感受器材料是分散開的。
44.根據(jù)權(quán)利要求40、41或42的香煙，其中煙味介質(zhì)在所述感受器材料的周圍。
45.一種加熱煙味介質(zhì)發(fā)出氣味的方法，此方法包括的步驟是提供煙味介質(zhì)；置放感受器熱接近于煙味介質(zhì)；以及向感受器施加一個(gè)交變磁場，其中感受器被感應(yīng)加熱并加熱與之熱接近的煙味介質(zhì)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中所述提供步驟還包括將煙味介質(zhì)的供應(yīng)輸煙帶從供煙筒向卷煙筒的前移，其間交變磁場施加到感受器上加熱伸展在供煙筒和卷煙筒之間的煙味介質(zhì)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述置放步驟包括提供一個(gè)從供煙筒拉伸到卷煙筒并熱接觸煙味介質(zhì)輸送帶的感受器材料的薄層。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述置放步驟包括把一個(gè)感受器定位在供煙筒和卷煙筒之間，此感受器熱接觸向前移的煙味介質(zhì)輸送帶。
49.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中所述提供步驟包括提供一個(gè)圓柱形的煙味介質(zhì)條。
50.根據(jù)權(quán)利要求45、46或49的方法，其中所述置放步驟包括把感受器材料分散在煙味介質(zhì)供給品中。
51.根據(jù)權(quán)利要求45、46和49的方法，其中所述置放步驟包括置放一薄層與煙味介質(zhì)條熱接觸的感受器材料。
52.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其中交變磁場圍繞圓柱形煙味介質(zhì)條周邊作用。
53.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其中交變磁場依次作用圓柱形香煙條的多個(gè)周邊區(qū)域。
54.根據(jù)權(quán)利要求49的方法，其中交變磁場環(huán)繞煙條圓周邊依次作用圓柱形香煙條的縱向伸展各部位。
55.根據(jù)權(quán)利要求45至54的任何一條的方法，還包括把一個(gè)起始交變磁場加到感受器的指定部位，起始磁場是不能將感受器加熱的；接收所反射的起始磁場指明的信號；并依據(jù)接收的信號是否表明存所要求的感受器而決定是否繼續(xù)后面的施加步驟。
56.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任何一條的加熱裝置，其中一個(gè)或每一個(gè)感應(yīng)加熱器包括一個(gè)導(dǎo)磁材料的桿條，以及一個(gè)環(huán)繞此桿條的勵磁線圈。
全文摘要
一種用于和電抽煙器一起使用的感應(yīng)加熱源(100)，感應(yīng)加熱源提供一個(gè)交變磁場，感應(yīng)加熱與煙味介質(zhì)熱接近的感受器以產(chǎn)生帶懸浮微粒的氣體、使用多個(gè)感應(yīng)加熱器(102)并且/或者煙味介質(zhì)相對于感應(yīng)加熱器或感受器轉(zhuǎn)移位置，煙味介質(zhì)可以與感受器作成緊密結(jié)構(gòu)并能采取圓柱香煙或輸煙帶的形成。
文檔編號A24F47/00GK1126426SQ95190279
公開日1996年7月10日 申請日期1995年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月8日
發(fā)明者約翰·M·坎普貝爾, 格里爾·S·弗雷斯切爾, 查里斯·T·海因斯, 羅伯特·L·里普利, 戴維德·E·夏普, 米切爾·L·沃特金斯, 蘇珊·E·沃林 申請人:菲利普莫里斯生產(chǎn)公司