专利名称：电吸烟系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种使用电能而不是燃烧的吸烟系统。更具体地， 本文公开的吸烟系统通过由电热源对烟草进行无燃烧地传导和/或对 流加热而产生烟雾剂。发明内容将一定数量的烟草与加热系统接触放置。设置用于供空气流过加 热系统和烟草的通道。加热系统通过直接与烟草接触、通过向烟草的 对流传热和/或通过加热空气而空气又加热烟草，来将烟草的温度升高到约150'C到约220X:。被加热的烟草释放出挥发物(volatile),这些 挥发物随后冷却以形成从加热系统发出的烟雾剂。烟草可具有各种形状，包括但不限于枕状、基本上旋转对称的形状、基本上圆柱形的柱、基本上圆柱形的壳体、基本上圆形的盘、柱 状、丸状和香烟状等。加热系统也可具有各种构型。举例来说，但不是限制性地，加热 系统可包括加热元件，例如两端开放的基本上圆柱形的加热壳体、带 有一封闭端的基本上圆柱形的加热壳体、可插入式加热元件、加热盘、 一对加热盘等等。这样的加热元件可由电阻材料制成，该电阻材料在 电流从其通过时进4亍加热。这样的加热元件也可包括内部或外部加热 装置，例如金属线等。空气可沿轴向经过烟草和加热系统。替代地， 空气可沿径向进入烟草，并且基本沿轴向排出。另外，加热系统可设 置成使得空气在被引入烟草中之前经过预热。如果需要，具有或不具有过滤器的烟嘴(mouthpiece)可与加热 系统一起使用，从而既用于形成烟草挥发物的冷却区域，又用于将产 生的烟雾剂引向消费者。
附示了本发明公开的电加热吸烟系统的几个实施例。在附图 中，相同的附图标记用于相同的元件。闺l是一种电加热吸烟系统的剖视图。图2是沿图1的2-2线的电加热吸烟系统的剖视图。图3是电加热吸烟系统另一个实施例的剖视图。图4是沿图3的4-4线的剖视图。图5是包括烟嘴的图1的电加热吸烟系统的剖视图。图6是图5的电加热吸烟系统的端视图。图7是电加热吸烟系统第三实施例的剖视图。图8是图7的电加热吸烟系统的端视图。图9是使用烟草材料枕的电加热吸烟系统的剖视图。图IO是图9的电加热吸烟系统的端视图。图11是具有径向空气流入的电加热吸烟系统的剖视图。图12是图11的电加热吸烟系统的端视图。图13是具有逆流热交换的电加热吸烟系统的剖视图。图14是图13的电加热吸烟系统的端视图。图15是具有环状烟草块的电加热吸烟系统的剖视图。图16是沿图15的16-16线的剖视图。
具体实施方式
翻到图l,示出了根据本发明公开的电操作吸烟系统20。吸烟系 统20包括至少一个加热系统22和烟草块，所述烟草块可包括由去筋 烟叶构成的柱24。加热系统可以是感应加热装置、电阻加热装置、辐 射加热装置或对流加热装置。这里，电阻加热装置将作为当前优选实 施例进行描述。烟草柱24优选重量在5mg到500mg范围内。对于一 次和多次抽吸应用，重量更优选在5mg到150mg范围内。在烟草用 于多次场合的情况下，重量更优选在300mg到500mg范围内。烟草 块可由任何类型的烟草制成，或由烟草植物的任何部分制成，包括但 不限于片状产品、粉末、叶、茎及其组合。在最终形式中，烟草块可 能涉及任何类型的常见的烟草处理步骤，包括但不限于混合、加香料等。如果需要，烟草柱24可包括纸、网套或载体以便于操纵。当纸用 于烟草柱周围时，纸基底可具有根据加热室的特定形状和烟草柱24 的使用方式选择的孔隙率和重量。例如，在烟草柱24可更换的情况下， 纸需要具有足够的强度来在操纵、去除和插入过程中保持烟草柱的完 整性。而且，在纸覆盖了空气经过吸烟系统的主要运动的情况下，纸 需要具有足够的孔隙率来使空气从其经过。在选择网状材料的情况下， 网孔的尺寸应制成足够小以容纳全部或基本上大部分去筋烟叶烟草颗 粒。烟草块也可由烟草颗粒形成。无论是使用颗粒还是其他烟丝，烟 草自身可用作粘结剂来将烟草片保持为优选形状。如果需要，用于该 系统中的烟草可经过预处理来增强香味产生。类似地，如果需要，可 添加香料。烟草块可以是旋转对称形状或结构。而且，烟草块可以基 本上为圆柱形、盘形或基本上为环状。在采用圆柱形结构的情况下， 其可以是实心或中心开放的壳状。烟草块的特定形状优选地与加热装 置的形状相适应。加热系统22基本围绕或包围烟草块的大部分，使得烟草块的至少 部分表面与加热设备形状一致。与加热系统22连接的致动系统可用于 向加热系统22供给电能。致动系统可包括例如一个或多个电池37等 电能源。为了保持电池寿命并且控制加热系统22的启动，合适的开关 38可与电池37串联连接。根据应用，开关38可以是按钮开关、流量 感测装置或抽吸感测装置。适当的导体36串联连接电池37、开关38 和加热系统22。加热系统22可用于将烟草块加热到约150。C到约220"C范围内的 温度，以释放香味挥发物而没有达到烟草点燃温度，并且不产生烟和/ 或灰。而且，加热系统形成引导空气通过的传热通道或路径。如所示出，加热系统22可包括具有开放两端的基本上为圆柱形的 壳体。如图2中看得最清楚，基本上为圆柱形的壳体围绕烟草柱24 侧面。加热系统22通过供入电能而产生热。为此目的，加热系统22可连接到适当的电能源，例如民用电网、如汽车点烟器等的便携式动 力产生装置、电池和任何其他合适的传统电能源。所述能源必须能够将热从加热系统22传送到烟草柱24，以使柱中的烟草升高到约150 'C到约220"C范围内的温度。在该温度范围内，烟草释放香味挥发物， 该挥发物产生令人满意的感受，同时产生的烟在很少至看不到的范围 内。加热系统22可连续工作与正常情况下用于吸烟的时间长度相对 应的时间。通常，该时间长度为约5到10分钟。替代地，加热系统 22可根据要求间歇地工作，例如响应于系统使用者的抽吸而工作。使用中，加热系统22通过例如抽吸传感器或合适的"开-关"装 置来致动。环境空气26通过加热系统22的开放端28吸入，并且进入 烟草柱24。加热系统22与烟草柱24的外周形状紧密地一致，并且通 过传导和/或对流传热将烟草柱24加热到所需温度范围(约150匸到约 220'C)以便从烟草释放香味挥发物。当环境空气26经过烟草柱24 时，空气26夹带释放的烟草挥发物，并且通过将其冷却来使那些挥发 物蒸馏。参见箭头30，当空气与夹带的挥发物离开加热系统22的第 二端时，由于暴露于环境空气，就进一步冷却夹带的挥发物，以便形 成从加热系统22送出的烟雾剂32。如果需要，烟雾剂形成剂可添加到烟草柱24。合适的烟雾剂形成 剂包括例如甘油、丙二醇和三醋精等及其混合物。可使用在约0到25 %重量百分比浓度范围的烟雾剂形成剂浓度。烟雾剂形成剂还增强了 在烟雾剂形成中的烟草参与情况。在烟草柱24使用后，其可从加热系统22去除，并且更换新的柱 或盒。使用过的烟草柱24可扔掉。本领域技术人员应意识到，本文所描述的电吸烟系统具有很多优 点。例如，使用较小量的烟草，因此烟草供给可延长。通过使用更少 的烟草，由吸烟过程产生的用完即丟弃的废物也减少。另外，由于所 迷加热系统从烟草主要释放香味挥发物，其可比从香烟燃烧产生的侧 流烟香味令人感到更愉快。烟草柱24不经过如点燃端部的发烟制品所进行的实际燃烧。由于 本文所描述的电吸烟系统不具有闷烧烟煤，因此在被疏忽处理时其比 传统点燃端部的香烟具有更小的引发火灾的风险。由于相同原因，本 文描述的吸烟系统需要较少的清洁工作，因为基本上没有需要处理的 烟灰。而且，由于没有燃烧，确实存在的用完即丢弃的废物具有较少 的残留气味。而且，由于不存在烟雾，应当消除了不吸烟者对他人产 生的烟雾的反感。当然，电吸烟系统的各种其他实施例不仅是可能的，而且也属于 本发明公开的范围内。例如(参见图3)，烟草柱24可基本由加热系 统22包围。在该实施例中，加热系统可包括加热器40，加热器40容 纳在基本上为圆柱形的套軍42内。图3的致动系统与图1的相似，并 且包括导体36、电池37和开关38。为了在加热器40周围设置一个或多个用于空气流动的通道，加热 器40和/或套罩42可包括两个或多个径向向外延伸的肋状物44、 46 (参见图4)，肋状物44、 46用于将加热器40与套罩42分隔。肋状 物44、 46可沿加热器40的外表面纵向延伸。肋状物44、 46与套軍 42和加热器40配合形成一对预热室或通道48、 50，空气可通过所述 预热室或通道48、 50进入吸烟系统，如图3中箭头所示。至少一个肋 状物44、 46还轴向延长超出加热器40,并且用作隔离装置来使加热 器40与套罩42的端壁52保持离开。通道48、 50的横截面积可根据需要选择。例如，可能需要使提供 在加热器40周围的流动面积等于经过加热器40内部的流动面积。或 者，可能需要提供等于经过烟草柱24的流动面积的流动面积。不管所 选择的流动面积如何，加热器40优选以足够的距离与端壁52隔开， 以使加热器40内端处的流动面积至少与经过通道48、 50的流动面积 一样大。以这种方式，抽吸阻力(吸气阻力)就由烟草柱而不是由加 热器40和套罩42组件限定。利用图3和4的装置，参见箭头54，进入电吸烟系统的空气轴向 流动经过加热器40和套罩42之间的预热室或通道48、 50。在该段时间中，空气由否则的话可能将从加热器40外表面散发的热能加热。然 后所述空气从加热器端部周围经过，并且流动经过烟草柱24，在那里， 其从由加热器40加热的烟草获取香味挥发物。当空气54离开加热器 40时，空气54冷却，从而使挥发物冷凝，并且形成从加热系统22送 出的烟雾剂56。如果需要，加热器40和套軍42之间的间距可使用与上面描述的 纵向肋状物不同的结构实现。例如，根据需要，可使用不连续的肋状 物、径向延伸的销和挡板。在一些情况下，挡板可用于改进向空气的 传热。因而，图3和4的实施例改进了向空气的传热，并且比不具有套 軍42的实施例更有效。本发明公开的电吸烟系统还可包括具有与烟草块流体连通的端部 的烟嘴6(参见图5和6)。烟嘴60可构造和设置成使得其具有对应于 加热器组件22横截面的横截面构型。另外，烟嘴60可包括基本上为 圆柱形的壳体62和附装护套64。壳体62优选从烟草柱24向外延伸， 具有开放的内部，并且提供传送烟雾剂32的通道或通路。壳体62还 用于为加热器22和烟草柱24提供结构支撑。护套64优选围绕壳体 62，并且可由纸或任何其他合适的传统材料制成。护套64延伸超出壳体62的端部，并且伸入加热组件42的开口中， 所述开口可位于加热组件22和烟草块之间。通过将护套64附装到电 吸烟系统20，吸烟系统20和烟嘴60组合起来表面上看与传统香烟相 似。当将有不止一个烟嘴60与吸烟系统20 —起使用时，或当一个烟 嘴60将与不止一个吸烟系统20 —起使用时，护套可由足够硬的材料 制成，以使烟嘴可通过将护套64的延伸部插在加热组件22和烟草柱 24之间而可拆卸地附装到吸烟系统20。对于一些应用，还可能需要提 供合适的过滤器(未显示)，例如在烟嘴60排放端中的由乙酸纤维素 构成的柱。通常，这样的过滤器将放置在烟嘴的端部。图5的致动系 统与图l中的相似，并且包括导体36、电池37和开关38;但是，在图5中，开关38可以是抽吸感测装置或气流感测装置。图7和8中显示了加热组件的另一种设置方案。在该实施例中， 加热组件包括端件70和突出部72。突出部72可以是例如构造和设置 成可插入烟草柱24中并且由烟草柱24容纳的杆。突出部72的轴向长 度选择成使得其并不从头至尾延伸穿过烟草柱。端件或加热器盘70 包括空气通道或开口 74、 76，空气可通过其引入烟草柱24内。端件 70和突出部72中的至少一个可被供给能量以通过例如电阻加热或感 应加热产生热。在本例中，设想端件70和突出部72都能够产生热。 但是，如果烟草柱24具有与突出部72的横向尺寸相比小的直径，则 可由突出部72产生足够的热，因此不需要来自端件70的附加热。图 7的致动系统与图1的相似，并且包括导体36、电池37和开关38。虽然端件70图示为具有两个开口，但是开口的数量、布置和形状 可改变。例如，如果需要，可使用圆形孔的形式。在端件70被加热的 情况下，通过使用较小的开口，可增加传递到经过开口的空气的热量。如果需要，加热组件70、 72和相关的烟草柱24可封闭在其他结 构中。例如，圆柱形壳体可围绕烟草柱或围绕烟草柱与端件70。这样 的圆柱形壳体也可包括烟嘴部。上面讨论的实施例包括基本上为圆柱形的烟草柱；但是，烟草的 形状并不重要。如所示出，横截面可以是圆形。替代地，横截面可以 是均一的或不均一的，并且可具有任意所需形状，例如多边形、椭圆 形、卵形和环形等。而且，烟草可具有对本领域4支术人员显而易见的 其他合适的形状。例如，烟草可以是枕形，即，深度与横向尺寸相比 较小的单元。枕可以是圆形、矩形、多边形、具有圆角的多边形或环 形等。图9和10中示出了枕设置方案的基本上为圆形的实施例。这里， 枕80由去筋烟叶烟草形成。根据需要，枕80可包括围绕其的可渗透 膜来保持其形状并且便于手持。枕80的厚度可处于枕80标称横向尺 寸的10%-80%的范围内。在图9的范围内，标称横向尺寸应在竖直 方向测量，并且应对应于枕80的直径。枕的厚度应沿气流方向轴向地在水平方向测量。用于该实施例的加热系统82包括与烟草枕80处于传热关系的加 热板。图9的致动系统与图1的相似，并且包括导体36、电池37和 开关38。板82可以为基本上圆形的盘，并且可包括多个开口84，以 允许空气流入枕80中。那些开口 84可具有任意所需形状。在一些实 施例中，开口 84的尺寸制成适于在空气进入烟草枕80之前提供从加 热板82向空气的传热(参见箭头86)。来自板82的热能通过传导和对流应用到烟草枕80，以使枕的温 度升高来释放香味挥发物。如其他实施例，温度处于约150C到约220 。C的范围内。当空气与夹带的香味挥发物离开烟草枕时(参见箭头 88)，香味挥发物冷却形成烟雾剂(参见箭头90)。图11和12显示了具有径向空气流入和轴向流出的枕80。在该实 施例中，加热装置可包括盘形加热器92和环形加热器94。盘形加热 器92和环形加热器94以对应于枕80厚度的间距彼此间隔开，并且将 枕夹在其间。盘形加热器92和环形加热器94都与枕80具有传热关系， 因此加热器92、 94能够将枕80中的烟草升高到足以释放香味挥发物 的温度(即，约150'C到约220"C )。图11的致动系统与图1的相似， 并且包括导体36、电池37和开关38。在这种设置方案中，环境空气例如响应于吸入动作沿基本上径向 方向进入枕80。当环境空气经过枕80时，其温度通过来自加热器92、 94中的一个或两个的传热而升高，并且其夹带从烟草释放的挥发物。 具有香味烟草挥发物的空气转到轴向，并且通过环形加热器94中心的 基本上为圆形的孔或开口 96离开所述组件。当离开加热器时，具有夹 带的烟草挥发物的空气冷却，并且冷凝形成烟雾剂(箭头98)。为了提高图11和12的实施例的加热效率，烟草枕80、盘形加热 器92和环形加热器94的组件可封装在壳体100中(参见图13和14 )。 壳体IOO可包括由绝热材料制成的壁102,以减小从盘形加热器92的 热损失。优选地，绝热壁102基本与盘形加热器92共同延伸。壳体 100还包括附装到绝热壁102并且可用于将气流引入烟草块的挡板部103。挡板103径向与盘形加热器92及环形加热器94都间隔开。而且， 挡板103在环形加热器94前面轴向隔开。虽然图13中没有示意性示 出致动系统，但是用于图13的致动系统与图1的相似，并且包括导体、 电池和开关。对于所述装置，挡板103形成内部通道104,其接收经过环形开 口 106的环境空气，并且将所述环境空气径向向外引导经过形成在环 形加热器94和挡板之间的预热通道，到达基本围绕枕80外周边缘的 收集器。当空气经过通道104中的环形加热器94时，空气被加热，由 此减小从环形加热器94的能量损失或浪费。然后被加热的空气径向向 内经过盘形加热器92和环形加热器94之间的枕80，并且通过基本上 为圆形的开口 96离开。具有基本上为圆形横截面的基本上为圆柱形的连接管108装配到开口 96中，并且为具有夹带的烟草挥发物的被加热空气通过开口 96离开枕80提供通道。另外，管108与挡板103的中心开口 110配合形成环形入口 106。当空气离开管108时，所述空气冷却，并且所述夹 带的烟草挥发物形成烟雾剂。图15和16中示出了基本上为环形的烟草块的使用。这里，电烟 草加热器的结构特征与上面结合图13和14所述的那些加热器基本相 同。虽然图15中没有示意性示出致动系统，但是用于图15的致动系 统与图l的相似，并且包括导体、电池和开关。主要的区别在于所使 用的烟草块。这里的烟草块120基本上为环状，即类似于圈饼状。烟 草圏饼120夹在盘形加热器92和环形加热器94之间，以使烟草圏饼 与两个加热器都接触。以这种方式，空气被迫移动经过烟草圏饼120。 优选地，烟草圈饼并不向外延伸到接触壳体103，因此并不阻塞空气 通道。电烟草加热器(图15)显示为带有烟嘴122，烟嘴122—端附装 到管108。在另一端，烟嘴122可包括合适的过滤器124。还设想烟草块可设置成使得烟草块的多个连续部分可前进到加热 系统。单个的烟草块部分可使用的时间基本上对应于一次抽吸的时间，对应于多次抽吸的时间，或对应于与传统香烟吸烟时间相当的时间。图9-12的实施例特别适用于这样的应用。例如，连续的烟草块部分可 承载在带上，并且通过适当的分度装置相对于加热系统前进入位。替 代地，烟草块部分可由盒承载，或可包括独立包装。本文所使用的术语和短语并非以数学或几何精确意义来解释，而 是将几何术语解释为接近或类似于几何术语和概念的意思。在使用与 数字相关的术语"大约"的情况下，意味着这样的数字具有正5%或 负5%的误差。同样，如"通常"和"基本上"这样的术语意味着包 既涵盖相关术语和概念的准确意思，又涵盖与形式、功能和/或意思相 关的合理范围。现在对本领域技术人员显而易见的是，本说明书描述了 一种新的、 有用的并且非显而易见的无烟电吸烟系统。另外，对本领域的技术人 员来说还显而易见的是，对于在上述详细说明中已经描述的本发明的 不同方面，存在许多改进、变化、替换和等效方案。因此，应当清楚， 属于由后附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有这些改 进、变化、替换和等效的方案都包括于此。
权利要求
1.一种无燃烧吸烟系统，包括烟草块；和加热装置，所述加热装置基本围绕所述烟草块，进行电操作，可用于将烟草块加热到150℃到220℃范围内的温度，并形成引导空气经过的传热通道。
2. 根据权利要求l所述的无燃烧吸烟系统，其中(a) 烟草块具有旋转对称形状；和/或(b) 烟草块被围绕在载体中；和/或(c) 烟草块的至少一部分表面与加热装置的形状一致。
3. 根据权利要求2所述的无燃烧吸烟系统，其中(a) 烟草块基本上为圆柱形；和/或(b) 烟草块为盘形；和/或(c) 烟草块基本上为环状。
4. 根据权利要求3所述的无燃烧吸烟系统，其中(a) 圆柱形为实心；和/或(b) 圆柱形为中空。
5. 根据权利要求2所述的无燃烧吸烟系统，其中(a) 载体为纸；和/或(b) 载体为网状材料。
6. 根据权利要求2所述的无燃烧吸烟系统，其中(a) 加热装置包括基本圆柱形的加热元件；和/或(b) 加热器包括杆，所述杆由烟草块容纳；和/或(c) 加热器包括加热器板；和/或(d) 加热器包括环形板和盘形板，并且其中，烟草块夹在环形 板和盘形板之间。
7. 根据权利要求6所述的无燃烧吸烟系统，包括基本圆柱形的加 热元件，且还包括容纳所述基本圆柱形的加热元件的套軍。
8. 根据权利要求7所述的无燃烧吸烟系统，其中，基本圆柱形的 加热元件和套罩形成空气的预热室。
9. 根据权利要求2所述的无燃烧吸烟系统，还包括烟嘴，所述烟 嘴具有与烟草块流体连通的端部。
10. 根据权利要求9所述的无燃烧吸烟系统，其中(a) 烟嘴包括具有过滤器的第二端；和/或(b) 烟嘴附装在烟草块和加热器之间。
11. 根据权利要求6所述的无燃烧吸烟系统，其中，加热器包括 杆，其中，加热器杆具有从烟草块延伸的端部，并且其中，加热器盘 连接到加热器杆。
12. 根据权利要求11所述的无燃烧吸烟系统，其中，加热器盘包 括空气通路。
13. 根据权利要求6所述的无燃烧吸烟系统，包括加热器板，其中(a) 加热器板基本上为圆形；和/或(b) 加热器板包括从其通过的空气通路；和/或(c) 系统还包括绝热板，绝热板基本上与加热板共同延伸。
14. 根据权利要求6所述的无燃烧吸烟系统，还包括挡板，所述 挡板基本包围烟草块，并且可用于将空气流引导到烟草块内。
15. 根据权利要求14所述的无燃烧吸烟系统，包括环形加热板。
16. 根据权利要求15所述的无燃烧吸烟系统，其中，挡板和环形 加热板形成预热通路。
17. 根据权利要求13或14所述的无燃烧吸烟系统，还包括连接 管，所述连接管形成空气离开吸烟系统的气流通路。
18. 根据权利要求17所述的无燃烧吸烟系统，还包括烟嘴。
19. 根据权利要求18所述的无燃烧吸烟系统，其中，烟嘴包括过 滤器。
20. —种产生烟草烟雾剂的方法，包括 建立空气流；在将烟草块加热到"0。C到220匸的范围内的温度时，使所述烟草块与所述空气流接触，形成引导空气通过的传热通道。
全文摘要
本发明公开了一种包括烟草块(24)的电吸烟系统(20)，烟草块被加热到约150℃到约220℃范围内的温度以释放香味烟草挥发物，香味烟草挥发物由经过烟草块的空气(26)夹带在其中，并且冷凝形成可吸入的烟雾剂(32)。烟草块可具有旋转对称形状，其至少一部分表面与加热器(22)形成传热关系。加热器可以是外部壳体、内部杆或板。具有或不具有过滤器的烟嘴(60)可与烟草块流体连通设置，以将烟雾剂从该系统导出。
文档编号A24F47/00GK101277623SQ200680036169
公开日2008年10月1日 申请日期2006年10月2日 优先权日2005年9月30日
发明者B·W·史蒂文森, J·M·亚当斯, J·R·赫恩, R·E·李, R·L·里普利, S·E·雷恩, S·J·拉森, W·J·克罗, 小约翰·R·海尔费尔德, 小詹姆斯·D·巴格特, 杨祖银 申请人:菲利普莫里斯生产公司