专利名称：无烟的香味抽吸器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无烟的香味抽吸器，其能够释放香味而不产生烟雾以允许用户抽吸和享受释放的香味。
背景技术：
吸烟物品例如香烟和雪茄是典型的香味产生产品，其将由烟叶燃烧产生的烟气(烟雾)作为媒介以允许用户通过味道和气味的感知来享受烟草的香味。同时，近年来，一直以来已经认识到吸烟物品的各种代替品，其允许用户享受烟草的香味。吸烟物品的替代品可被粗略地分为两种类型，非加热类型和加热类型。在任一类型中，烟叶没被燃烧，因此能够防止燃烧的烟叶的侧流烟气或者味道影响用户周围的人。例如，在以下列出的专利文献I中公开的非加热类型的吸烟物品替代品包括设置有进气开口和嘴件的保持器，和容纳在该保持器中的可透气的器皿。该可透气的器皿充注有浸有烟草的香味组分的烟草材料。通过专利文献I的吸烟物品替代品，用户只要通过嘴件抽吸已经穿过烟草材料的空气，而没有点燃烟草材料，以享受包含在空气中的烟草香味。吸烟物品的加热类型的替代品，另一方面，可根据热源的类型和热从该热源传递到烟草材料或香味发生源的方法进行更详细地分类。具体地说，在专利文献2到6中公开的吸烟物品替代品使用碳热源。该碳热源通过利用它的燃烧热加热空气，以产生用于加热烟草材料或香味发生源的高温气流。在该加热类型的吸烟物品替代品中，烟草的香味组分通过加热烟草材料或香味发生源而被不变地汽化和释放。在专利文献7和8中公开的吸烟物品替代品还使用碳热源。在这些替代品中，由碳热源的燃烧产生的热被传递到烟草材料或香味发生源以将其加热。在专利文献9到13中公开的吸烟物品替代品将液体或气体燃料用作热源。具体地说，在专利文献9的吸烟物品替代品中，液体燃料借助于催化剂进行燃烧，烟草材料或香味发生源通过由液体燃料的燃烧热产生的高温气流加热。专利文献10的吸烟物品替代品安装有作为附件的微型气体燃烧器，其用来加热香烟。在专利文献10到12的吸烟物品替代品中，丁烷气体借助于催化剂进行燃烧，由该气体的燃烧产生的热量被传递到烟草材料或香味发生源以将其加热。专利文献13的吸烟物品替代品设置有散热器，当所述替代品被气体打火机(外部热源)的火焰加热时所述散热器将热储存在其中。储存在散热器中的热通过热管传递到挥发性组分(香味发生源)以将其加热。在专利文献14到17中公开的吸烟物品替代品设置有利用化学反应的热量的热源。具体地说，在专利文献14和15的吸烟物品替代品中，热源通过利用两个化学品(例如，生石灰和水)之间的放热反应而产生热，以加热烟草材料或香味发生源。在专利文献16和17的吸烟物品替代品中，热源通过利用金属的氧化反应热量而产生热，以加热烟草材料或香味发生源。在专利文献18到21中公开的吸烟物品替代品都设置有利用电能的热源。即，热源将电能转化为热能，其用来加热烟草材料或香味发生源。关于在专利文献22中公开的吸烟物品替代品，要被添加到烟草材料的添加剂和用于加热该添加剂的加热条件从着眼于香味组分释放效果的角度进行。现有技术文献
专利文献1:JP H02-2331A1
专利文献2 JPS63-35468A1
专利文献3 JP H06-46818A1
专利文献4 JP H03-45658B1
专利文献5 JP3012253B1
专利文献6 JP H02-84164A1
专利文献7 JP3013914B1
专利文献8 W02009/22232
专利文献9 W02008/113420
专利文献10JP2006-504065A1
专利文献11W02007/12007
专利文献12W02009/79641
专利文献13JP2008-35742A1
专利文献14us4892109B1
专利文献15JPH02-190171A1
专利文献16JPH06-114105A1
专利文献17wo2009/92862
专利文献18us5144962B1
专利文献19us5060671B1
专利文献20wo2004/80216
专利文献21JP2006-525798A1
专利文献22JPS62-501050A
发明内容
在专利文献I的吸烟物品替代品的情况下，烟草材料没有产生烟气，但是从烟草材料释放的香味组分的量较小，以使用户不会完全满意来源于烟草材料的香味。在这一点上，在专利文献2到21的吸烟物品替代品中，烟草材料或香味发生源被加热，因而与专利文献I的吸烟物品替代品相比，允许大量香味组分从烟草材料或释放。因此认为用户将能享受到相当于当吸普通的过滤嘴香烟时用户能感受到的程度的香味。因为烟草材料或香味发生源的加热伴随着产生烟雾，然而，专利文献2到21的吸烟物品替代品不是完全无烟的。另一方面，专利文献22的吸烟物品替代品是无烟的，同时能够释放增加量的香味组分。然而，在专利文献22的吸烟物品替代品的情况下，必要的是，烟草材料中应当包含大量水。具体地说，含水量需要是每克烟草材料为O. 25-7克，优选地，1-5克。在普通的滤嘴香烟的情况下，每克烟草材料的含水量是O. 1-0. 15克，并且甚至在诸如snus (其为一种鼻烟)的具有比较高的含水量的鼻烟中，从防腐质量的角度看，每克烟草材料的上限含水量为O. 5克或上下。鉴于此，从烟草材料的防腐质量的角度看，专利文献22的吸烟物品替代品不适于商业实现。除了防腐质量外，烟草材料的含水量由于烟草材料的加热而降低。因而，当用户反复地抽吸时，从烟草材料释放的香味组分的量改变，其给用户带来不习惯的感觉。本发明的目的是要提供一种无烟的香味抽吸器，其允许在无烟和香味增强之间进行协调，并且还能够使每次用户通过香味抽吸器抽吸而释放的香味组分的量稳定。用于解决问题的技术手段为了实现上述目的，本发明提供了一种无烟的香味抽吸器，其包括具有嘴件的壳体，该壳体被配置为当用户通过嘴件抽吸时产生向着嘴件被导向穿过其中的气流；布置在壳体内且能够将香味组分释放到气流中的香味发生源；以及加热器，用于保持将香味发生源加热在50到200摄氏度的加热温度，以允许香味组分被释放，同时防止从香味发生源产生烟雾，其中，所述加热器包括具有透气性且附着到壳体的远端的碳热源，用于加热空气；以及具有透气性且布置在壳体内并且在碳热源与香味发生源之间的不燃性的冷却元件，用于冷却由碳热源加热的空气。在上述的无烟的香味抽吸器中，加热器将香味发生源的加热温度保持在50到200摄氏度的温度下。因此，当用户通过香味抽吸器抽吸时，香味发生源将香味组分释放到向着嘴件被导向的气流中，而不产生任何烟雾(烟气)。香味抽吸器因此不仅是无烟的，而且能够将香味组分送入用户的嘴中。优选地，冷却元件具有多个形成在其中的通孔，这些通孔给冷却元件提供500平方毫米或以上的热交换区域。冷却元件的存在用来缩短碳热源和香味发生源之间要求的距离，从而能够减小香味抽吸器的长度。本发明的更详细和更优选的结构将从以下与附图结合来考虑的实施例和改型的描述中变得明显。本发明的有益技术效果本发明的无烟的香味抽吸器允许香味组分从香味发生源有效地释放而不会从香味发生源产生烟雾，由此香味发生源的香味组分可被充分地传送到用户的口中。
图1是根据第一实施例的无烟的香味抽吸器的纵向剖视图；图2示例性示出碳热源的端面；图3示例性示出碳热源的另一端面；图4示例性示出碳热源的再一端面；图5是根据第一实施例的改型I (I)的热源保持器的纵向剖视图；图6是根据第一实施例的改型I (2)的香味抽吸器的纵向剖视图；图7是根据第二实施例的无烟的香味抽吸器的纵向剖视图8是根据第三实施例的无烟的香味抽吸器的纵向剖视图；图9是根据第三实施例的改型3 (I)的香味抽吸器的纵向剖视图；图10是根据第三实施例的改型3 (2)的香味抽吸器的纵向剖视图；图11是根据第四实施例的无烟的香味抽吸器的纵向剖视图；图12示意性示出第一试验装置；图13示意性地示出第二试验装置；图14示意性地示出第三试验装置；图15是在第三试验装置中使用的碳热源的端视图；图16是图15的碳热源的透视图；图17是示出使用第三试验装置获得的试验结果的图示；图18示意性示出第四试验装置；图19是在第四试验装置中使用的冷却元件的端视图；图20是在第四试验装置中使用的另一冷却元件的端视图；图21是示出使用第四试验装置获得的试验结果的图示；图22是示出热交换面积和冷却元件的出口温度之间的关系的图示。
具体实施例方式在图1中示出的根据第一实施例的无烟的香味抽吸器被分类为碳燃烧+高温气体加热+冷却类型并且形状整体上像杆。碳热源图1的抽吸器在其远端具有碳热源10。在下文中，将更详细地描述碳热源10。碳热源10为圆柱形状并且通过将高纯度碳粒子、不燃性的添加剂、有机或无机粘结剂以及水的混合物模制成形而获得。具体地说，碳热源10具有10-99重量％的碳比率或1-120毫克/毫米的碳含量。高纯度的碳粒子例如是通过将在750摄氏度或以上的高温下的碳在惰性气体环境中加热5分钟或以上而获得。该加热过程去除了挥发性组分，所述挥发性组分是碳粒子中包含的杂质。结果，从碳粒子发出的气味减小。对于不燃性的添加剂，可使用钠、钾、钙、镁和硅的碳酸盐或氧化物。不燃性的添加剂占碳热源10的40-89重量％。优选地，碳酸钙被用作不燃性的添加剂。不燃性的添加剂是任选的且可被省略掉。有机粘结剂是藻酸盐、CMC、EVA、PVA, PVAC和糖之一，或其中的两个或多个的混合物，并且占碳热源10的1-10重量％。优选的有机粘结剂是藻酸铵。对于无机粘结剂，另一方面，可使用基于矿物的粘合剂，例如精炼的斑脱土，或基于硅石的粘合剂，例如硅胶，水玻璃和硅酸钙。无机粘结剂占碳热源10的5-20重量％。无机粘结剂优于有机粘结剂，因为前者在当碳热源10燃烧时不会排出烟气。在使用有机粘结剂之处，碳热源10优选通过碳化并烘焙的工艺获得。碳化并焙烘的工艺将有机粘结剂从碳热源10移除，因此碳热源10在燃烧时不发出气味。碳化并焙烘的工艺例如在JP3024703B1中进行了详细描述。碳热源10具有至少一个在其轴向延伸的通孔12。图2到4每个都示出了碳热源I的端面的示例性的具体形状。如图2 — 4清楚所示的，相邻的通孔12由隔壁彼此分开。在此情况下，隔壁具有O.1到O. 5毫米的厚度。热源保持器碳热源10附连到热源保持器14的远端。在下文中，将更详细地描述热源保持器14。热源保持器14具有耐热性且成管状形状。优选地，热源保持器14以这样的方式保持碳热源10以使预定长度的碳热源10从热源保持器14的远端伸出。热源保持器14具有带例如层状结构的周边壁。具体地说，周边壁由包括粘合在一起的金属层和纸层的单个叠层，或由多个在热源保持器14的径向上彼此叠置的叠层，构成。周边壁的内表面必须由金属层构成。金属层由例如铝合金形成，并且包括在周边壁中的金属层的总厚度优选大于或等于30微米该纸层可从用于香烟的包装纸，用于有过滤嘴的香烟的烟嘴纸，或例如为普通纸的其他纸材料，不燃纸和耐火纸，获得。金属层具有优良的导热性。因此，当碳热源10燃烧因而纸层被来自碳热源10的热加热时，金属层保持纸层的加热温度低于纸层的燃烧温度。由于纸层的烧焦导致的气味发出因此可得到抑制。替代具有前述层状结构的周边壁，热源保持器14可具有由不燃性材料制成的周边壁，或复合材料周边壁，该复合材料周边壁包括由前述带层状结构的周边壁构成的壁部分和由不燃性材料制成的壁部分。对于不燃性材料，包括陶瓷，海泡石，玻璃和金属的无机材料之一或该无机材料的两个或更多的混合物可被使用。冷却部分热源保持器14容纳冷却元件16。冷却元件16具有透气性和耐热性且与碳热源10相邻地定位。在下文中，将更详细地描述冷却元件16。冷却元件16由例如为陶瓷，海泡石，玻璃，金属和碳酸钙，水合物，或吸水性聚合物的无机材料制成。具体地说，冷却元件16具有蜂窝结构，泡沫结构或填充物结构，该填充物结构通过将小球或粒状的或纤维的材料封装到模制件中而获得。更具体地说，冷却元件16包括内部通道。这些内部通道具有500平方毫米或以上的总内表面积或热交换面积。优选地，冷却元件16包含90-95重量％的无机材料。冷却元件16替代地可具有复合结构，该复合结构包括从以上结构中选择的两个或更多不同结构，该不同结构可被并置以便彼此紧邻，或在热源保持器14的轴向上在它们之间具有间隙。冷却元件16可包含水，芳香剂，烟草组分的萃取液体等。材料保持器材料保持器18耦接到热源保持器14的近端。材料保持器18具有耐热性且为管状形状。材料保持器18由纸，金属或合成树脂制成，或使用前述的叠层的层状结构形成。烟草材料烟草材料20，作为香味发生源，容纳在材料保持器18中。烟草材料20可以是香烟用的普通烟丝，鼻烟用的粒状的烟草，卷烟，或模制烟草。卷烟是通过将再造烟叶片形成为卷形物而获得的，并且其中具有通路。模制烟草通过将粒状的烟草模制成形而形成。烟草材料20可混合有香味形成辅助物。香味形成辅助物包含碳酸盐，碳酸氢盐，碱金属和/或碱土金属的氧化物和氢氧化物的至少一个。优选的香味显现辅助物是碳酸钾。烟草材料20可进一步地包含期望的一种或多种芳香剂。具体地说，烟草材料20的长度为5到30毫米且具有10到120mmAq的拉断抗力。在此注意到，烟草材料20具有相当于普通香烟中使用的烟丝的含水量的含水量，那就是说，10-20重量％的含水量。在该实施例中，烟早材料20被保持在如和后封堵器22f和22r之间以保持在材料保持器18内。封堵器22f和22r的形状像盘且具有透气性。具体地说，封堵器22f和22r被装入到材料保持器18的各相对端中且每个由例如为醋酸纤维和纸的过滤材料，或例如为非编织织物的膜材料，制成，或者使用具有透气性的无机模制件形成。嘴件嘴件24被连接到材料保持器18的后端。嘴件24包括管状过滤器保持器26。过滤器保持器26由纸或合成树脂制成并且具有形成嘴件的后端。过滤器28容纳在过滤器保持器26中。过滤器28为实心圆柱体形式并且由醋酸纤维，纸等制成。醋酸纤维和纸具有不容易吸收烟草材料20的香味组分的特性。过滤器28可具有至少一个轴向延伸通过其中的通孔。进一步地，过滤器28可以是各种过滤材料的组合，例如用于香烟的双过滤器等。为了使用第一实施例的香味抽吸器，用户首先点燃香味抽吸器的碳热源10，然后通过保持在他/她的嘴中的嘴件24抽吸。该抽吸产生从香味抽吸器的外部穿过碳热源10的通孔12、热源保持器14中的冷却元件16、前封堵器22f、烟草材料20、后封堵器22r、过滤器28和嘴件24到用户口腔中的气流。当穿过碳热源10中的通孔12时，气流由碳热源10的燃烧热加热。因此，刚刚离开碳热源10的气流形成高温气流。高温气流在穿过冷却元件16时在某种程度上被冷却，因而变为被加热的气流。被加热的气流在当穿过烟草材料20时加热烟草材料20，但是烟草材料20由被加热的气流加热不会导致烟草材料20的燃烧或从烟草材料20中产生烟雾(烟气)。具体地说，烟草材料20的加热温度保持在50到200摄氏度的温度范围内。该温度范围高于使用香味抽吸器的环境温度(具体地，5到35摄氏度)，但充分低于碳热源10的加热温度。即，冷却元件16具有减少从碳热源10传递到烟草材料20的热量的功能。在烟草材料20的加热温度保持在以上温度范围内之处，在烟草材料20中包含的液体，例如水，不会被雾化，烟草材料20的香味组分令人满意地释放到穿过烟草材料20的被加热的气流中。此外，前述的香味显现辅助物促进了香味组分从烟草材料20释放到被加热的气流中；另一方面，由嘴件24的过滤器28吸收的香味组分的量较小。因此，香味抽吸器允许包含大量烟草材料20的香味组分的被加热的气流被传送到用户的口腔中而没有产生烟雾，以便用户可充分地享受烟草材料20的香味。当碳热源10燃烧时，从碳热源10产生的烟气如上所述地最小化，因此，碳热源10也未构成烟雾(烟气)源。在此使用的术语“无烟的”意味着，在使用期间，由香味抽吸器产生的烟雾具有1.OX IO5颗粒子/立法厘米或更小的浓度。具有这样的浓度的烟雾基本上是看不见的且由于周围环境空气的影响，该浓度实际上是不可测量的。烟草材料20的含水量相当于普通香烟中包含的烟丝的含水量。因此，虽然烟草材料20被加热到落入前述温度范围内的温度且它的含水量因此变化，但是用户每口烟抽吸的被加热的气流中的香味组分的量几乎是恒定的。从而，用户可可靠地且稳定地享受烟草材料20的香味，即使他/她反复地抽烟。在不同于烟草特有的香味组分的一种或多种芳香剂被包含在烟草材料20中时，用户当然可同时享受一种或多种芳香剂。在如上所述的第一实施例中，热源保持器14，材料保持器18和过滤器保持器26构成香味抽吸器的壳体。在这些彼此连接的保持器14，18和26中，至少两个保持器可形成为一件式的主体，或相邻的保持器可通过烟嘴纸或等同物在之前被彼此连接。进一步地，保持器可被可拆分地彼此连接。本发明不限于前述的第一实施例且能以各种方式进行改变。在下文中，将按照顺序描述各种改型和其他实施例。在以下描述中，同一附图标记用来表示具有与以上早已解释的构件或部分的功能相同的功能的构件或部分，这样的构件和部分的描述为了简洁起见被省略。以下描述集中在不同之处。图5示出了第一实施例的香味抽吸器的改型I (I)。在改型I (I)中，这可从图5清楚看到，隔热件30布置在碳热源10和热源保持器14之间。隔热件30为管状形状，且由诸如无机纤维的无机材料制成，或者使用例如无机模制件形成。隔热件30减少了从碳热源10到热源保持器14的传热并防止由于热源保持器14的烧焦产生烟气。而且，隔热件30可被如此布置以便围绕碳热源10的整个外部周边。在该情况下，烟气，如果由于碳热源10的燃烧产生少量，被分散在隔热件30内且不会变得可见。图6示出了第一实施例的无烟的香味抽吸器的改型I (2)。在改型I (2)中，香味抽吸器具有多个形成在热源保持器14、材料保持器18和过滤器保持器26中的至少一个的进气孔32。进气孔32位于碳热源10的下游且以一定间隔布置在相应保持器的圆周方向。具体地说，在图6示出的改型I (2)中，进气孔32形成在热源保持器14、材料保持器18和过滤器保持器26的每个中。当用户通过图6的香味抽吸器的嘴件24抽吸时，外部空气通过进气孔32流入到相应的保持器中。该空气的流入减小了前述的高温气流或被加热的气流的流速，因而引入的空气与高温气流或被加热的气流混合，从而降低了高温气流或被加热的气流的温度。也就是说，穿过进气孔32引入的空气增加了冷却元件16的冷却作用并且在保持烟草材料20的加热温度在前述的温度范围内方面是非常有效的。图7示出了根据第二实施例的无烟的香味抽吸器。具体地说，图7的香味抽吸器被分类为碳燃烧+高温气体/热传导加热+冷却类型。第二实施例的香味抽吸器设置有热传导保持器50。热传导保持器50不仅充当热源保持器14和材料保持器18，而且具有将碳热源10的热传递到烟草材料20的功能。因此，热传导保持器50是由高热传导材料制成。在第二实施例中，甚至当将被加热的气流从碳热源10到烟草材料20的供给被停止在用户的一次抽烟和下次抽烟之间时，热传导保持器50允许热从碳热源10传递到烟草材料20。因而，甚至在用户的一次抽烟和下次抽烟之间的期间内，烟草材料20被连续加热以发出具有浓的味道和芳香的香味组分。
图8示出了根据第三实施例的无烟的香味抽吸器。该香味抽吸器被分类为碳燃烧+热传导加热类型。第三实施例的香味抽吸器也设置有热传导保持器50，但是使用不燃性的元件52，代替冷却元件16和前封堵器22f。不燃性的元件52具有不透气性和耐热性。具体地说，不燃性的元件52由无机纤维或无机模制件的填充物构成，如图8清楚所示的，介于碳热源10和传热保持器50内的烟草材料20之间。因为不燃性的元件52是不透气的，因此热传导保持器50具有多个形成在其外部周边中的进气孔32。在第三实施例的香味抽吸器中，由碳热源10的燃烧产生的热仅通过热传导保持器50被传递到烟草材料20，烟草材料20仅通过如此传递的热被加热到前述的温度范围内。也就是说，热传导保持器50执行类似于前述的冷却元件16的功能的功能。在该情况下，用户不太可能抽吸由碳热源10的燃烧产生的燃烧气体。在第三实施例中，碳热源10不必具有透气性。在使用的碳热源是不透气之处，不燃性的元件52可具有透气性。因而，在第三实施例的情况下，仅碳热源10或不燃性的元件52必需是不透气的，以便防止燃烧气体流入到烟草材料20中。而且，在碳热源10为透气性之处，碳热源10优选地具有圆形截面，如图2或3所示。与图4所示的碳热源10相比，图2或3所示的碳热源10相对于热传导保持器50的内周表面具有大的有效传热面积。图9示出了第三实施例的香味抽吸器的改型3 (I)。在改型3(1)中，香味抽吸器设置有热传导杆54，代替热传导保持器50。热传导杆54在碳热源10、不燃性的元件52和烟草材料20的中心延伸过它们并且具有从碳热源10伸出的外端和设置成与后封堵器22r接触的内端。因此，在改型3 (I)的情况下，碳热源10、不燃性的元件52和烟草材料部分20每个都是管状或环状形状。热传导杆54由具有高热传导性的金属，例如铝合金，制成，并且是实心构件或至少一端封闭的中空构件。与实心热传导杆相比，中空的热传导杆54具有较小的热容量因此能够将热从碳热源10令人满意和快速地传递到烟草材料20。热传导杆54在此情况下可具有I到5毫米的外径，并且烟草材料部分20的长度可以为5到50毫米。图10示出了第三实施例的香味抽吸器的改型3 (2)。在改型3 (2)中，热传导管56布置在中空的碳热源10内并与其共轴。热传导管56充当材料保持器18和热传导杆54。具体地说，热传导管56具有位于碳热源10的远端面的进气开口，前封堵器22f配合到热传导管56的远端部分中。5毫米或以上的间隙被提供在前封堵器22f和进气开口之间。该间隙用来当碳热源10被点燃时可靠地防止烟草材料20燃烧。碳热源10由外面的隔热件58围绕。外面的隔热件58为薄管的形式并且具有透气性，也就是说，是可呼吸气的。外面的隔热件58用来减少来自碳热源10的热辐射，从而能够保持用于维持碳热源10的燃烧所需要的热量，因而在确保碳热源10的燃烧维持方面是非常有效的。在热传导管56具有这样高的热传导率以使烟草材料20可能被加热到前述的温度范围之上的温度的情况下，为薄管(未示出)的形式的隔热件布置在碳热源10和热传导管56之间,和/或在热传导管56和烟草材料20之间。热传导管56具有3到8毫米的外径和2到7毫米的内径。图11示出了根据第四实施例的无烟的香味抽吸器。该香味抽吸器被分类为碳燃烧+空气加热类型。在第四实施例中，碳热源10具有形成在其中心中的进气孔60。进气孔60轴向地穿过碳热源10。进一步地，碳热源10具有盖住进气孔60的整个内表面的耐热涂层62。耐热涂层62可由粘土，或金属氧化物例如氧化铁，矾土，二氧化钛，硅石，硅石-矾土，氧化锆和沸石，或者粘土和前述的金属氧化物的两个或多个的混合物，制成。进一步地，不燃性的元件52具有形成在其中心且连接到进气孔60的通孔64。这从图11清楚地看到，不燃性的元件52具有围绕碳热源10的后端部分的延伸部。在此情况下，不燃性的元件52还充当热源保持器14。在图11中，附图标记L1表示从不燃性的元件52伸出的碳热源10的伸出长度，附图标记L2表示与碳热源10重叠的不燃性的元件52的重叠长度(延伸部的长度)。通过第四实施例的香味抽吸器，当用户在点燃碳热源10之后通过嘴件24抽吸时，气体通过碳热源10的进气孔60和不燃性的元件52的通孔64流入烟草材料20，并且空气在穿过碳热源10的过程中被加热到前述的温度范围内的温度。因而，该实施例的香味抽吸器同样允许烟草材料20的香味组分被充分地传送到用户的口腔中而没有产生烟雾。如将从以上清楚看到的，本发明的无烟的香味抽吸器要求在使用抽吸器时烟草材料20被加热到50摄氏度到200摄氏度的温度。为了证实，准备了图12所示的第一试验装置。第一试验装置设置有容纳烟草材料20的耐热管100，围绕该管100且能够加热该管100即烟草材料20到22摄氏度或50摄氏度的加热器102。经受该试验的烟草材料20包含230毫克由白肋(Burley)烟叶制成的烟草粒子和14毫克碳酸钾。烟草粒子具有的粒子直径为O. 5到1. 18毫米。第一试验装置进一步地设置有吸入源104,其通过空气采样器(impinger) 106被连接到管100。吸入源104被配置为穿过空气采样器106以55毫升/2秒的流速(相当于抽一口烟)从管100吸入空气或气体。对于被加热到22摄氏度的烟草材料20，吸入气体被吸入到吸入源104同时允许在空气采样器106中产生气泡以便包含在抽吸气体中的烟草材料的香味组分(尼古丁)可被收集在空气采样器106中。从而，发现收集到的香味组分的量为O. 7微克/ 一口烟(µ g/
puff)o进一步地，对于被加热到50摄氏度的烟草材料20，香味组分以相同的方式被收集到空气采样器106中，发现收集的香味组分的量为9. O微克/ 一 口烟。上述两个试验结果显示，当烟草材料20被加热到50摄氏度的温度时，释放的香味组分的量比当烟草材料20被加热到20摄氏度时大一个数量级。这证明烟草材料20需要被加热到50摄氏度或更高以便将足够量的香味组分传送到用户口中。图13示出了第二试验装置。第二试验装置设置有容纳烟草材料20的耐热管108。经受该试验的烟草材料20包含35毫克由白肋烟叶制成的烟草粒子，烟草粒子的粒子直径为O. 5到1. 18毫米。
管108通过透明的壳体110和质量流速控制器112被连接到吸入泵114，其能够以1650毫升/分钟的流速从管108吸入空气。借助于吸入泵114以前述流速抽吸空气被重复进行，同时逐渐升高流入管108中的空气的温度，结果，确认在透明的壳体110内没有观察到烟雾(烟气)只要空气的温度，也就是说，烟草材料20的温度为200摄氏度或更小。这确保只要烟草材料20的加热温度保持在200摄氏度或更低，烟草材料20就不产生烟气。进一步地，在本发明的无烟的香味抽吸器中，冷却元件16需要具有500平方毫米的热交换区域，如上所述。为了证实，准备了图14所示的第三试验装置。第三试验装置设置有由耐热纸制成的管116。该管116具有附连到其远端的中空的圆柱形的碳热源10a。经受该试验的碳热源IOa通过挤压模制获得并且包含80重量％的活性炭，15重量％的碳酸钙，和5重量％的羧甲基纤维素(CMC)。具体地说，如图15和16所示，碳热源IOa具有3毫米的内径，6. 8毫米的外径，10毫米的长度。管116的近端被连接到吸入源(未示出)，吸入源被配置为以30秒的间隔以55毫升/2秒的流速(对应于抽一口烟)从管116抽吸空气。进一步地，管116具有五个附连到其上的温度传感器(未示出)。温度传感器分别距离碳热源IOa的距离为5毫米，10毫米，15毫米，20毫米和50毫米，并且每个能够测量管116中的温度。当借助于吸入源的空气吸入被重复而碳热源10被点燃时，管116中的温度被各个温度传感器测量。测量结果示于图17中。如从图17清楚看到的，管116中的温度示出了随着距离碳热源IOa的距离的增加而降低的趋势，为了使管116中的温度降低到200摄氏度或更小，需要距离碳热源IOa的距离为50毫米或以上。换句话说，在第三试验装置未包括冷却元件16的情况下，需要在碳热源IOa和烟草材料20之间确保50毫米或以上的距离以便将烟草材料20的加热温度限制到不高于200摄氏度的温度，在该温度下和低于该温度，可避免烟草材料20产生烟气(烟雾)。因而，在无烟的香味抽吸器未包括冷却元件16之处，需要在碳热源IOa和烟草材料20之间设置50毫米或以上的距离。然而，这样的香味抽吸器是非常长的且是不实用的。图18示出了为了检验冷却元件16的功能而准备的第四试验装置。与第三试验装置相比，第四试验装置包括冷却元件16，其具有通气性以及耐热性且布置在管116内与碳热源IOa相邻的位置。温度传感器仅布置在冷却元件16的出口端(下游端)以测量在冷却元件16出口处管116中的温度。为了用于第四试验装置，准备了多件圆柱形的冷却元件16a和16b，分别示出在图19和20中。冷却元件16a和16b每个都是通过挤压模制获得的且包含95重量％的碳酸钙和5重量％的羧甲基纤维素(CMC)。冷却元件16a和16b的外径相同(6. 5毫米)但是它们的内部通道的开口面积不同。具体地说，冷却元件16a具有17. 2平方毫米的开口面积，其例如由每个都具有正方形(O. 57毫米X0. 57毫米)横截面的52个通孔获得。在此情况下，所有通孔的内周长的总长度是120毫米。另一方面，冷却元件16b具有24.1平方毫米的开口面积，其例如由每个都具有正方形(1. 23毫米X1. 23毫米)横截面的21个通孔获得。在该情况下，所有通孔的内周长的总长度为90. 9晕米。因为冷却元件16a和16b的热交换面积每个由以下给出内周长X长度，准备了具有不同长度的冷却元件16a和16b。通过在第四试验装置中设置的一个冷却元件16a，抽吸试验以和使用第三试验装置执行的方式相同的方式进行，该抽吸试验相对于具有不同长度的所有冷却元件16a被重复。同样地，具有不同长度的每个冷却元件16b经受该抽吸试验。图21和22示出试验结果。如图21清楚看到的，长度越长，冷却元件16的出口温度变得越低，而不管被试验的冷却元件为冷却元件16a还是冷却元件16b。关于冷却元件16a和16b的热交换面积，试验结果显示，需要500平方毫米的热交换面积以便保持冷却元件16的出口温度，也就是说，烟草材料20的加热温度，在200摄氏度或以下。在冷却元件16a的情况下，500. 4平方毫米(等于120毫米X 4. 17毫米)或以上的热交换面积可得以确保，如果冷却元件16a具有4. 17毫米或以上的长度。在冷却元件16b的情况下，另一方面，500. 5平方毫米(=91毫米X 5. 5毫米)或以上的热交换面积可得以确保，如果冷却元件16b具有5. 5毫米或以上的长度。因而，通过在无烟的香味抽吸器中包括冷却元件16a或16b，可以显著地缩短在碳热源10和烟草材料20之间需要的距离(冷却元件16a或16b的长度)，以便无烟的香味抽吸器的总长可减小为实用的水平。位于碳热源10和烟草材料20之间的冷却元件16a或16b不必设置成与碳热源10或烟草材料20直接接触。预定空间可设置在碳热源10和冷却元件16a或16b之间，或冷却元件16a或16b和烟草材料20之间。冷却元件16a或16b的存在使得不必将外部空气引入到烟草材料20的上游侧，也就是说，引入到碳热源10和烟草材料20之间的区域中，以便将烟草材料20的加热温度保持在不高于200摄氏度的温度，以及还防止碳热源10的点燃性能由于外部空气的流入而恶化。具体地说，外部空气的引入导致当点燃碳热源10时穿过碳热源10的外部空气的量的减小，从而恶化了碳热源10的点燃性能。本发明不限于如上所述的实施例和改型且可以各种其他方式改变。例如，香味发生源不限于前述的烟草材料且可以是承载在纤维素或等同物的基底材料上的液体或固态芳香剂，而不是烟草材料的香味组分。而且，本发明的香味抽吸器可通过将前述实施例和改型中的元件与通常已知的装置选择性地结合而实施，其没有背离本发
明的目的。
附图标记说明
10碳热源
12通孔(流动路径)
14热源保持器(壳体)
16冷却元件
18材料保持器
20烟草材料(香味发生源)
24嘴件
28过滤器
30隔热件
32进气孔(流动路径)
50热传导保持器(壳体)
52不燃性的元件
54热传导杆
56热传导管
60进气孔(流动路径)
权利要求
1.一种无烟的香味抽吸器，包括 具有嘴件的壳体，所述壳体被配置为当用户通过所述嘴件抽吸时产生向着所述嘴件被导向通过该壳体的气流； 布置在所述壳体内部且能够将香味组分释放到所述气流中的香味发生源；以及 加热器，该加热器用于将所述香味发生源加热保持在50到200摄氏度的加热温度，以允许香味组分释放，同时防止从所述香味发生源产生烟雾， 其中，所述加热器包括 碳热源，该碳热源具有透气性且附连到所述壳体的远端，用于加热空气，以及 不燃性的冷却元件，该不燃性的冷却元件具有透气性且布置在所述壳体内部以及在所述碳热源和所述香味发生源之间，用于冷却由所述碳热源加热的空气。
2.根据权利要求1所述的无烟的香味抽吸器，其中，所述冷却元件具有多个穿过其形成的通孔，该通孔给所述冷却元件提供500平方毫米或以上的热交换面积。
3.根据权利要求2所述的无烟的香味抽吸器，其中，所述冷却元件布置成紧邻碳热源以与其紧密接触，或在所述冷却元件与所述碳热源之间具有预定间隔。
4.根据权利要求3所述的无烟的香味抽吸器，其中，所述冷却元件包含无机物质。
5.根据权利要求4所述的无烟的香味抽吸器，其中，所述无机物质占所述冷却元件的90-95 重量 ％。
全文摘要
一种无烟的香味抽吸器，包括作为香味发生源的烟草材料(20)，和加热器，该加热器用于加热烟草材料(20)以允许香味组分从所述烟草材料(20)得以释放同时防止从烟草材料(20)产生烟气。加热器具有碳热源(10)和冷却元件(16)。碳热源(10)和冷却元件(16)协作地保持烟草材料(20)的加热温度在50到200摄氏度的温度。
文档编号A24D1/04GK103037718SQ201180037410
公开日2013年4月10日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年7月30日
发明者筱崎靖宏, 片山和彦, 秋山健, 石川悦朗, 山田学 申请人:日本烟草产业株式会社