Курительное изделие, содержащее элемент для направления потока воздуха
Настоящее изобретение относится к курительному изделию, содержащему источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат. Курительное изделие, содержащее конец, подносимый ко рту, и дальний конец, при этом курительное изделие содержит источник теплоты; образующий аэрозоль субстрат; элемент для направления потока воздуха, содержащий воздухопроницаемый сегмент ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата, при этом элемент для направления потока воздуха ограничивает проход для потока воздуха и по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха для втягивания воздуха в воздухопроницаемый сегмент, при этом проход для потока воздуха содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть прохода для потока воздуха проходит от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к образующему аэрозоль субстрату и вторая часть прохода для потока воздуха проходит от образующего аэрозоль субстрата к концу подносимому ко рту курительного изделия, где первая часть прохода для потока воздуха ограничена частью с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента, проходящего от области вблизи от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и воздухопроницаемый сегмент дополнительно содержит часть с высоким сопротивлением затяжке, проходящую от области вблизи от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и соотношение сопротивления затяжке части с высоким сопротивлением затяжке к сопротивлению затяжке части с низким сопротивлением затяжке больше чем 1:1 и меньше чем 50:1. Техническими результатами изобретения являются создание нагреваемого курительного изделия, в котором температура образующего аэрозоль субстрата и, следовательно, состав аэрозоля существенно не зависят от режимов совершения затяжек пользователем и в котором, по существу, не происходит горение или пиролиз образующего аэрозоль субстрата в самом широком диапазоне условий курения, которые в реальности могут реализовываться пользователем. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к курительному изделию, содержащему источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат.
В области техники, к которой относится изобретение, известен ряд курительных изделий, в которых табак нагревается, а не сгорает. Такие «нагреваемые» курительные изделия имеют целью уменьшение содержания известных вредных составляющих дыма, которые образуются в результате сгорания и пиролитического разложения табака в обычных сигаретах. В нагреваемом курительном изделии одного известного типа аэрозоль образуется в результате передачи теплоты от горючего источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату, расположенному внутри горючего источника теплоты, вокруг него или ниже по потоку относительно него. Во время курения летучие соединения выделяются из образующего аэрозоль субстрата в результате теплопередачи от горючего источника теплоты и вовлекаются в поток воздуха, втягиваемый через курительное изделие. Когда происходит охлаждение выделенных соединений, они конденсируются с образованием аэрозоля, вдыхаемого пользователем. Обычно воздух втягивается в такие известные нагреваемые курительные изделия через один или несколько каналов для потока воздуха, расположенных в горючем источнике теплоты, и теплопередача от горючего источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату происходит путем принудительной конвекции (т.е. выполнения затяжки) и проводимости.
Например, в документе WO-A2-2009/022232 описано курительное изделие, содержащее горючий источник теплоты, образующий аэрозоль субстрат, расположенный ниже по потоку относительно горючего источника теплоты, и теплопроводный элемент, расположенный вокруг задней части горючего источника теплоты и соседней передней части образующего аэрозоль субстрата в непосредственном контакте с ними. Для обеспечения регулируемого количества принудительного конвекционного нагрева образующего аэрозоль субстрата по меньшей мере один продольный канал для потока воздуха расположен в горючем источнике теплоты.
В известных нагреваемых курительных изделиях, в которых теплопередача от источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату происходит в основном путем принудительной конвекции, конвекционная теплопередача и, следовательно, температура в образующем аэрозоль субстрате может существенно изменяться в зависимости от способа курения пользователя. В результате состав и, следовательно, воздействие на органы чувств основной струей аэрозоля, вдыхаемого пользователем, неблагоприятным образом могут слишком сильно зависеть от режима совершения затяжек пользователем.
В известных нагреваемых курительных изделиях, в которых воздух, втягиваемый через нагреваемое курительное изделие, вступает в непосредственный контакт с горючим источником теплоты нагреваемого курительного изделия, затяжка, выполняемая пользователем, приводит к активации горения горючего источника теплоты. Следовательно интенсивные режимы совершения затяжек могут приводить к высокой конвекционной теплопередаче, достаточной для создания скачков температуры образующего аэрозоль субстрата, неблагоприятным образом приводя к пиролизу и потенциально даже к локализованному горению образующего аэрозоль субстрата. В данном описании изобретения термин «скачок» используется для описания кратковременного повышения температуры образующего аэрозоль субстрата.
Уровни нежелательных побочных продуктов пиролиза и горения в основных струях аэрозоля, созданных подобными известными нагреваемыми курительными изделиями, также могут неблагоприятным образом изменяться в зависимости от конкретного режима совершения затяжек, используемого пользователем.
Остается потребность в нагреваемом курительном изделии, содержащем источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат, расположенный ниже по потоку относительно источника теплоты, в котором температура образующего аэрозоль субстрата и, следовательно, состав аэрозоля существенно не зависят от режимов совершения затяжек пользователем. В частности, остается потребность в нагреваемом курительном изделии, содержащем источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат, расположенный ниже по потоку относительно источника теплоты, в котором по существу не происходит горение или пиролиз образующего аэрозоль субстрата в самом широком диапазоне условий курения, которые в реальности могут реализовываться пользователем.
Согласно изобретению предоставлено курительное изделие, содержащее конец, подносимый ко рту, и дальний конец. Курительное изделие содержит: источник теплоты; образующий аэрозоль субстрат; элемент для направления потока воздуха, содержащий воздухопроницаемый сегмент, расположенный ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата, при этом элемент для направления потока воздуха образует проход для потока воздуха; и по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха для втягивания воздуха в воздухопроницаемый сегмент. Проход для потока воздуха содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть прохода для потока воздуха проходит от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к образующему аэрозоль субстрату, и вторая часть прохода для потока воздуха проходит от образующего аэрозоль субстрата к концу, подносимому ко рту, курительного изделия. Первая часть прохода для потока воздуха ограничена частью с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента, проходящего от области вблизи от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха, к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и воздухопроницаемый сегмент дополнительно содержит часть с высоким сопротивлением затяжке, проходящую от области вблизи от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента. Соотношение сопротивления затяжке части с высоким сопротивлением затяжке к сопротивлению затяжке части с низким сопротивлением затяжке больше чем 1:1 и меньше чем 50:1. Предпочтительно вторая часть прохода для потока воздуха ограничена по существу полой трубкой.
При эксплуатации воздух втягивается в элемент для направления потока воздуха сквозь по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха. По меньшей мере часть втянутого воздуха течет вверх по потоку вдоль первой части прохода для потока воздуха, сквозь часть с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента к образующему аэрозоль субстрату. Воздух течет через образующий аэрозоль субстрат и далее вниз по потоку вдоль второй части прохода для потока воздуха к концу, подносимому ко рту, курительного изделия. В предпочтительном варианте осуществления большая часть воздуха течет сквозь часть с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента.
В данном описании изобретения термин «воздухопроницаемый сегмент» относится к сегменту, который не заблокирован, закупорен или уплотнен таким образом, чтобы полностью препятствовать прохождению воздуха сквозь воздухопроницаемый сегмент. Таким образом, каждая часть воздухопроницаемого сегмента имеет конечное сопротивление затяжке. Изготовление воздухопроницаемого сегмента без такой пробки или уплотнения преимущественно уменьшает сложность изготовления. Дополнительно изготовление воздухопроницаемого сегмента без такой пробки или уплотнения преимущественно может уменьшить или устранить потребность в выполнении обременительной процедуры выбора и испытания материалов для использования при формировании уплотнения для определения их пригодности для использования в курительных изделиях. В определенных предпочтительных вариантах осуществления воздухопроницаемый сегмент является сквозным для того, чтобы позволить воздуху проходить сквозь него от расположенного выше по потоку конца к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента.
В данном описании изобретения термин «проход для потока воздуха» используется для описания маршрута, вдоль которого воздух может втягиваться сквозь курительное изделие для вдыхания пользователем.
В данном описании изобретения термин «вблизи» используется для компонентов, расположенных очень близко или плотно друг к другу.
Сопротивление затяжке измеряется в соответствии с ISO 6565:2011 и обычно выражается в мм H2O. Сопротивление затяжке воздухопроницаемого сегмента может измеряться путем втягивания воздуха с одного конца элемента для направления потока воздуха, в то время как вторая часть прохода для потока воздуха герметично закрыта таким образом, что воздух течет лишь сквозь воздухопроницаемый сегмент элемента для направления потока воздуха. Предпочтительно сопротивление затяжке воздухопроницаемого сегмента является однородным по всей длине сегмента. В таких вариантах осуществления сопротивление затяжке части с низким сопротивлением затяжке и части с высоким сопротивлением затяжке соответственно будут пропорциональны их соответствующей длине в воздухопроницаемом сегменте. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха расположено напротив расположенного выше по потоку конца элемента для направления потока воздуха. Таким образом, сопротивление затяжке части воздухопроницаемого сегмента выше по потоку относительно по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха должно быть ниже сопротивления затяжке части воздухопроницаемого сегмента ниже по потоку относительно по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха.
В других вариантах осуществления, где сопротивление затяжке воздухопроницаемого сегмента не является однородным по всей длине сегмента, сопротивление затяжке части с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента может быть измерено путем поперечного разреза элемента для направления потока воздуха в области, соответствующей по меньшей мере одному впускному отверстию для воздуха, ближайшему к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, для отделения части с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента от остальной части воздухопроницаемого сегмента, и втягивания воздуха с одного конца отрезанной части с низким сопротивлением затяжке при герметично закрытой второй части прохода для потока воздуха, так что воздух проходит лишь сквозь часть с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента. Подобным образом сопротивление затяжке части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента может быть измерено путем поперечного разреза элемента для направления потока воздуха в области, соответствующей по меньшей мере одному впускному отверстию для воздуха, ближайшему к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, для отделения части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента от остальной части воздухопроницаемого сегмента, и втягивания воздуха с одного конца отрезанной части с высоким сопротивлением затяжке при герметично закрытой второй части прохода для потока воздуха, так что воздух проходит лишь сквозь часть с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента.
Курительное изделие может содержать множество рядов впускных отверстий для воздуха, при этом каждый ряд содержит множество впускных отверстий для воздуха. В данном варианте осуществления ряды предпочтительно окружают элемент для направления потока воздуха. Ряды впускных отверстий для воздуха могут быть расположены на расстоянии от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 5,0 мм вдоль продольной длины элемента для направления потока воздуха. Предпочтительно ряды впускных отверстий расположены на расстоянии приблизительно 1,0 мм. Как видно из вышеописанного, в данном варианте осуществления часть с низким сопротивлением затяжке проходит от ряда впускных отверстий для воздуха, ближайшего к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и часть с высоким сопротивлением затяжке проходит от ряда впускных отверстий для воздуха, ближайшего к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента. Таким образом, часть воздухопроницаемого сегмента между рядами впускных отверстий для воздуха не включена в измерения сопротивления затяжке любой из двух частей.
Предоставление курительного изделия, содержащего такой элемент для направления потока воздуха, приводит к втягиванию холодного воздуха сквозь по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и его прохождению преимущественно вверх по потоку сквозь часть с низким сопротивлением затяжке элемента для направления потока воздуха к образующему аэрозоль субстрату. Преимущественно, холодный воздух, втянутый сквозь образующий аэрозоль субстрат, уменьшает температуру образующего аэрозоль субстрата курительного изделия. Это может существенно предотвратить или сдержать скачки температуры образующего аэрозоль субстрата, корда пользователь затягивается, и таким образом преимущественно предотвращает или уменьшает горение или пиролиз образующего аэрозоль субстрата. Кроме этого, преимущественно холодный воздух, втянутый сквозь образующий аэрозоль субстрат, может уменьшить влияние режима совершения затяжек пользователем на состав основной струи аэрозоля.
В данном описании изобретения термин «холодный воздух» используется для описания окружающего воздуха, не нагретого существенно источником теплоты, когда пользователя затягивается.
В определенных особенно предпочтительных вариантах осуществления источник теплоты может быть изолирован от прохода для потока воздуха. Это преимущественно по существу предотвращает или замедляет перемещение образующего аэрозоль средства от образующего аэрозоль субстрата к источнику теплоты при хранении курительных изделий. Если источник теплоты представляет собой горючий источник теплоты, это также преимущественно по существу предотвращает или замедляет попадание продуктов горения и разложения, образованных при воспламенении и горении горючего источника теплоты, в воздух, втягиваемый сквозь курительное изделие. Кроме того, это по существу предотвращает или замедляет усиление горения горючего источника теплоты при затяжке и таким образом преимущественно по существу предотвращает или замедляет скачки температуры образующего аэрозоль субстрата при затяжке. Это уменьшает воздействие режима совершения затяжек пользователем на состав аэрозоля. Разложение по меньшей мере одного образующего аэрозоль средства при использовании курительных изделий также преимущественно по существу предотвращается или уменьшается.
В предпочтительных вариантах осуществления горючий источник теплоты является «сплошным» (т.е. не содержит никаких каналов для потока воздуха), и нагрев образующего аэрозоль субстрата происходит в основном посредством проводимости, и нагрев образующего аэрозоль субстрата посредством принудительной конвекции (т.е. из-за затяжки) минимизирован. Это также дополнительно уменьшает воздействие режима совершения затяжек пользователем на состав аэрозоля.
В данном описании изобретения термин «образующий аэрозоль субстрат» употребляется для описания субстрата, обладающего способностью к выделению в результате нагревания летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоли, получаемые из образующих аэрозоль субстратов курительных изделий согласно изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, мелкозернистые частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
В данном описании изобретения термины «выше по потоку» и «передний» и «ниже по потоку» и «задний» употребляются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов курительных изделий согласно изобретению относительно направления, в котором пользователь затягивается курительным изделием во время его использования. Курительные изделия согласно изобретению содержат конец, подносимый ко рту, и противолежащий дальний конец. При использовании пользователь делает затяжку через конец, подносимый ко рту, курительного изделия. Конец, подносимый ко рту, находится ниже по потоку, чем дальний конец. Источник теплоты расположен на дальнем конце курительного изделия или вблизи него. Источник теплоты расположен на дальнем конце курительного изделия или вблизи него.
В предпочтительном варианте осуществления образующий аэрозоль субстрат расположен ниже по потоку относительно источника теплоты.
В данном описании изобретения термин «длина» используется для описания размера в продольном направлении курительного изделия.
В данном описании изобретения термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольной оси курительного изделия.
В данном описании изобретения термин «изолированный источник теплоты» используется для описания источника теплоты, не вступающего в непосредственный контакт с воздухом, втягиваемым сквозь курительное изделие по проходу для потока воздуха.
В данном описании изобретения термин «непосредственный контакт» используется для описания контакта между воздухом, втягиваемым сквозь курительное изделие по проходу для потока воздуха, и поверхностью источника теплоты.
В данном описании изобретения термин «сплошной» употребляется для описания источника теплоты курительного изделия согласно изобретению, в котором воздух, втягиваемый пользователем через курительное изделие для вдыхания, не проходит ни через какие каналы для потока воздуха вдоль источника теплоты.
В данном описании изобретения термин «несплошной» употребляется для описания источника теплоты курительного изделия согласно изобретению, в котором воздух, втягиваемый через курительное изделие для вдыхания пользователем, проходит через один или несколько каналов для потока воздуха вдоль источника теплоты.
В данном описании изобретения термин «канал для потока воздуха» употребляется для описания канала, проходящего вдоль длины источника теплоты, через который воздух может втягиваться пользователем в направлении ниже по потоку для вдыхания.
Сопротивление затяжке части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента больше сопротивления затяжке части с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента. Другими словами, сопротивление затяжке между расположенным ниже по потоку концом воздухопроницаемого сегмента и по меньшей мере одним впускным отверстием для воздуха больше сопротивления затяжке между расположенным выше по потоку концом воздухопроницаемого сегмента и по меньшей мере одним впускным отверстием для воздуха. Как описано выше, соотношение сопротивления затяжке между частью с высоким сопротивлением затяжке и частью с низким сопротивлением затяжке больше чем 1:1 и меньше чем 50:1. Предпочтительнее соотношение сопротивления затяжке больше чем приблизительно 2:1 и меньше чем приблизительно 50:1, еще предпочтительнее от приблизительно 4:1 до приблизительно 50:1. В особенно предпочтительном варианте осуществления соотношение составляет от приблизительно 8:1 до приблизительно 12:1. Было обнаружено, что соотношение, равное приблизительно 10:1, является особенно преимущественным.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха находится на расстоянии от приблизительно 2 мм до приблизительно 5 мм от расположенного выше по потоку конца элемента для направления потока воздуха, и длина элемента для направления потока воздуха составляет от приблизительно 20 мм до приблизительно 50 мм. В особенно предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха находится на расстоянии приблизительно 5 мм от расположенного выше по потоку конца элемента для направления потока воздуха, и длина элемента для направления потока воздуха составляет от приблизительно 26 до приблизительно 28 мм.
Неожиданно было обнаружено, что размещение по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха слишком близко к расположенному выше по потоку концу элемента для направления потока воздуха является неблагоприятным. По меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха помогает уменьшить давление в накапливаемых летучих соединениях, высвобожденных из образующего аэрозоль субстрата в результате теплопередачи от горючего источника теплоты. Размещение по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха слишком близко к расположенному выше по потоку концу элемента для направления потока воздуха может позволить побочной струе аэрозоля выходить через по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха, что может быть нежелательно. По этой причине в определенных вариантах осуществления размещение по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха ближе приблизительно 2 мм от расположенного выше по потоку конца элемента для направления потока воздуха является нежелательным.
В определенных предпочтительных вариантах осуществления воздухопроницаемый сегмент содержит по существу однородный воздухопроницаемый пористый материал, такой как ацетатцеллюлозное волокно, бумага, пористая керамика, табак, элемент из пористого пластика, элемент из пористого углерода, пористый металл и т.д. Дополнительно или альтернативно часть с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента имеет уменьшенное поперечное сечение воздушного потока по сравнению с частью с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента. В этом варианте осуществления воздухопроницаемый сегмент предпочтительно содержит материал для уменьшения поперечного сечения воздушного потока по меньшей мере фрагмента части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента. Уменьшение поперечного сечения по меньшей мере фрагмента части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента может быть единственным или дополнительным способом увеличения сопротивления затяжке части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента относительно части с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента. Подходящий материал может включать в себя, например, термоклей, силикон, пластиковую крошку или любой другой материал, подходящий для использования в курительном изделии. В одном варианте осуществления, например, слой термоклея может быть нанесен на область внутри части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента для сужения поперечного сечения воздушного потока части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента.
В данном описании изобретения термин «поперечное сечение воздушного потока» относится к поперечной части воздухопроницаемого сегмента, сквозь которую может проходить воздух.
Воздухопроницаемый сегмент может представлять собой рассеиватель или по меньшей мере содержит рассеиватель, предназначенный для рассеивания холодного воздуха, втягиваемого сквозь по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха. Рассеиватель предпочтительно предназначен для рассеивания воздуха по мере его течения сквозь первую часть прохода для потока воздуха. В предпочтительном варианте осуществления воздухопроницаемый сегмент содержит по существу равномерно распределенное ацетатцеллюлозное волокно. В альтернативном варианте осуществления плотность ацетатцеллюлозного волокна, расположенного в воздухопроницаемом сегменте, может быть использована для регулировки сопротивления затяжке частей воздухопроницаемого сегмента.
В альтернативном варианте осуществления воздухопроницаемый сегмент выполнен из гофрированной бумаги. Гофрированная бумага предпочтительно содержит первую область, проходящую от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному выше по потоку концу сегмента, соответствующего по меньшей мере фрагменту части с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента, и вторую область, проходящую от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному ниже по потоку концу сегмента, соответствующего по меньшей мере фрагменту части с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента. Предпочтительнее первая область проходит от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и вторая область проходит от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента. Предпочтительно первая область имеет меньшее сопротивление затяжке, чем вторая область. Гофрированная бумага может содержать третью область, проходящую от второй области к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента. В одном предпочтительном варианте осуществления третья область имеет по существу такое же сопротивление затяжке, что и первая область. В данном варианте осуществления вторая и третья области вместе обладают объединенным сопротивлением затяжке, превышающим сопротивление затяжке первой области. Предпочтительно сопротивление затяжке части с низким сопротивлением затяжке составляет от приблизительно 6 мм H2O до приблизительно 10 мм H2O на 1 мм длины, и сопротивление затяжке части с высоким сопротивлением затяжке составляет от приблизительно 10 мм H2O до приблизительно 18 мм H2O на 1 мм длины. В особенно предпочтительном варианте осуществления сопротивление затяжке части воздухопроницаемого сегмента выше по потоку относительно по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха составляет приблизительно 10 мм H2O и сопротивление затяжке воздухопроницаемого сегмента ниже по потоку относительно по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха составляет приблизительно 20 мм H2O.
Элемент для направления потока воздуха предпочтительно содержит сквозное полое тело, окруженное по окружности по существу воздухонепроницаемым оберточным материалом, при этом вторая часть прохода для потока воздуха определена объемом, ограниченным внутренней частью сквозного по существу воздухонепроницаемого полого тела. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения сквозное по существу воздухонепроницаемое полое тело представляет собой прямой круговой цилиндр. Поперечное сечение по существу воздухонепроницаемого полого тела может иметь любую форму, включая, но без исключения, круглую, овальную, квадратную, треугольную и прямоугольную. Воздухопроницаемый сегмент предпочтительно окружает по меньшей мере часть сквозного по существу воздухонепроницаемого полого тела.
Первая часть прохода для потока воздуха может проходить в продольном направлении вверх по потоку от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к области по меньшей мере вблизи образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительно первая часть прохода для потока воздуха проходит в продольном направлении вверх по потоку от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к образующему аэрозоль субстрату.
Вторая часть прохода для потока воздуха может проходить в продольном направлении вниз по потоку от области по меньшей мере вблизи от образующего аэрозоль субстрата к концу, подносимому ко рту, курительного изделия. Предпочтительно вторая часть прохода для потока воздуха проходит в продольном направлении вниз по потоку от образующего аэрозоль субстрата к концу, подносимому ко рту, курительного изделия.
В определенных вариантах осуществления вторая часть прохода для потока воздуха может проходить в продольном направлении вниз по потоку от области внутри образующего аэрозоль субстрата к концу, подносимому ко рту, курительного изделия.
В одном предпочтительном варианте осуществления первая часть прохода для потока воздуха проходит в продольном направлении вверх по потоку от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к образующему аэрозоль субстрату, и вторая часть прохода для потока воздуха проходит в продольном направлении вниз по потоку от области внутри образующего аэрозоль субстрата к концу, подносимому ко рту, курительного изделия.
При эксплуатации аэрозоль вырабатывается путем передачи тепла от источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату курительных изделий согласно изобретению. Путем регулировки положения расположенного выше по потоку конца второй части прохода для потока воздуха относительно образующего аэрозоль субстрата можно управлять местоположением выхода аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата. Это преимущественно позволяет изготавливать курительные изделия согласно изобретению, обладающие желаемыми величинами подачи аэрозоля.
В предпочтительных вариантах осуществления холодный воздух, втягиваемый в первую часть прохода для потока воздуха через по меньшей мере одно впускное отверстие, проходит вверх по потоку через первую часть прохода для потока воздуха к образующему аэрозоль субстрату, сквозь образующий аэрозоль субстрат, а затем проходит вниз по потоку к концу, подносимому ко рту, курительного изделия через вторую часть прохода для потока воздуха.
В предпочтительном варианте осуществления первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха расположены концентрично. Тем не менее, следует понимать, что в других вариантах осуществления первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха могут быть расположены неконцентрично. Например, первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха могут располагаться параллельно и неконцентрично.
Если первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха расположены концентрично, предпочтительно первая часть прохода для потока воздуха окружает вторую часть прохода для потока воздуха. Тем не менее, следует понимать, что в других вариантах осуществления вторая часть прохода для потока воздуха может окружать первую часть прохода для потока воздуха.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха расположены концентрично, при этом вторая часть прохода для потока воздуха расположена по существу по центру внутри курительного изделия и первая часть прохода для потока воздуха окружает вторую часть прохода для потока воздуха. Данная конструкция является особенно преимущественной, если курительные изделия согласно изобретению дополнительно содержат теплопроводный элемент вокруг задней части источника теплоты и соседней передней части образующего аэрозоль субстрата и в непосредственном контакте с ними.
Первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха могут иметь по существу постоянное поперечное сечение. Например, если первая часть прохода для потока воздуха и вторая часть прохода для потока воздуха расположены концентрично, одна из первой части прохода для потока воздуха и второй части прохода для потока воздуха может иметь по существу постоянное круглое поперечное сечение и другая из первой части прохода для потока воздуха и второй части прохода для потока воздуха может иметь по существу постоянное кольцевое поперечное сечение.
По существу воздухонепроницаемое полое тело может быть образовано из одного или нескольких подходящих воздухонепроницаемых материалов, которые являются по существу термически стабильными при температуре аэрозоля, образующегося за счет передачи теплоты от источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату. Подходящие материалы известны в области техники, к которой относится изобретение, и включают, без ограничения, плотную бумагу, пластик, керамический материал, материал, углерод и их комбинации.
Если сквозное по существу воздухонепроницаемое полое тело представляет собой цилиндр, при этом цилиндр может иметь диаметр от приблизительно 2 мм до приблизительно 5 мм, например диаметр от приблизительно 2,5 мм до приблизительно 4,5 мм. Цилиндр может иметь другие диаметры в зависимости от желаемого общего диаметра курительного изделия.
Предпочтительно курительные изделия согласно изобретению содержат наружную обертку, которая окружает, по меньшей мере, заднюю часть источника теплоты, образующий аэрозоль субстрат и любые другие компоненты курительного изделия, расположенные ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительно наружная обертка является по существу воздухонепроницаемой. Курительные изделия согласно изобретению могут содержать наружные обертки, выполненные из любого подходящего материала или комбинации материалов. Подходящие материалы хорошо известны в области техники, к которой относится изобретение, и включают, но без ограничения, сигаретную бумагу. Наружная обертка должна обхватывать источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат курительного изделия, когда курительное изделие собрано.
По меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата для втягивания воздуха в первую часть прохода для потока воздуха выполнено в наружной обертке и любых других материалах, окружающих компоненты курительных изделий согласно изобретению, сквозь которое воздух может втягиваться в первую часть прохода для потока воздуха. В данном описании изобретения термин «впускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или нескольких отверстий, щелей, прорезей или других отверстий в наружной обертке и любых других материалах, окружающих компоненты курительных изделий согласно изобретению ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата, сквозь которые воздух может втягиваться в первую часть прохода для потока воздуха.
Количество, форма, размер и местоположение впускных отверстий для воздуха могут быть подходящим образом отрегулированы для обеспечения удовлетворительного качества курения.
При эксплуатации, когда пользователь делает затяжку через конец, подносимый ко рту, наиболее предпочтительного курительного изделия согласно изобретению, холодный воздух втягивается в курительное изделие через по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата. Втянутый воздух главным образом проходит вверх по потоку к образующему аэрозоль субстрату вдоль воздухопроницаемого сегмента между наружной частью полой трубки и наружной оберткой курительного изделия или внутренней оберткой элемента для направления потока воздуха. Втянутый воздух проходит через образующий аэрозоль субстрат и далее проходит вниз по потоку через внутреннюю часть полой трубки к концу, подносимому ко рту, курительного изделия для вдыхания пользователем.
Источник теплоты может представлять собой горючий источник теплоты, химический источник теплоты, электрический источник теплоты, теплоотвод или любую их комбинацию.
Предпочтительно источник теплоты представляет собой горючий источник теплоты. Предпочтительнее горючий источник теплоты представляет собой углеродсодержащий источник теплоты. В данном описании изобретения термин «углеродсодержащий» употребляется для описания горючего источника теплоты, содержащего углерод.
Предпочтительно горючие углеродсодержащие источники теплоты для применения в курительных изделиях согласно изобретению обладают содержанием углерода, составляющим по меньшей мере приблизительно 35 процентов, предпочтительнее по меньшей мере приблизительно 40 процентов, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 45 процентов по сухому весу горючего источника теплоты.
В некоторых вариантах осуществления горючие источники теплоты согласно изобретению представляют собой горючие источники теплоты на основе углерода. В данном описании изобретения термин «источник теплоты на основе углерода» употребляется для описания источника теплоты, состоящего в основном из углерода.
Горючие источники теплоты на основе углерода для применения в курительных изделиях согласно изобретению могут обладать содержанием углерода, составляющим по меньшей мере приблизительно 50 процентов, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 60 процентов, предпочтительнее по меньшей мере приблизительно 70 процентов, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80 процентов по сухому весу горючего источника теплоты на основе углерода.
Курительные изделия согласно изобретению могут содержать горючие углеродсодержащие источники теплоты, образованные из одного или нескольких подходящих углеродсодержащих материалов.
При желании один или несколько связующих материалов могут быть объединены с одним или несколькими углеродсодержащими материалами. Предпочтительно один или несколько связующих материалов представляют собой органические связующие материалы. Подходящие известные органические связующие материалы включают, без ограничения, камеди (например, гуаровую камедь), модифицированные целлюлозы и производные целлюлоз (например, метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу и гидроксипропилметилцеллюлозу), муку, крахмалы, сахара, растительные масла и их комбинации.
Вместо или в дополнение к одному или нескольким связующим материалам горючие источники теплоты для применения в курительных изделиях согласно изобретению могут содержать одну или несколько добавок для улучшения свойств горючего источника теплоты. Подходящие добавки включают, без ограничения, добавки для улучшения затвердевания горючего источника теплоты (например, спекающие добавки), добавки для улучшения воспламенения горючего источника теплоты (например, окислители, такие как перхлораты, хлораты, нитраты, пероксиды, перманганаты, цирконий и их комбинации), добавки для улучшения горения горючего источника теплоты (например, калий и соли калия, такие как лимоннокислый калий) и добавки для улучшения разложения одного или нескольких газов, образованных сгоранием горючего источника теплоты (например катализаторы, такие как CuO, Fe2O3 и Al2O3).
В одном предпочтительном варианте осуществления горючий источник теплоты представляет собой цилиндрический горючий источник теплоты, содержащий углерод и по меньшей мере одно средство воспламенения, при этом цилиндрический горючий источник теплоты имеет переднюю торцевую поверхность (то есть расположенную выше по потоку торцевую поверхность) и противоположную заднюю поверхность (то есть расположенную ниже по потоку торцевую поверхность), где по меньшей мере часть цилиндрического горючего источника теплоты между передней поверхностью и задней поверхностью завернута в обертку, устойчивую к горению, и при этом при воспламенении передней поверхности цилиндрического горючего источника теплоты температура задней поверхности цилиндрического горючего источника теплоты повышается до первой температуры, и при этом в ходе последующего горения цилиндрического горючего источника теплоты задняя поверхность цилиндрического горючего источника теплоты сохраняет вторую температуру, которая ниже первой температуры. В данном описании изобретения термин «средство воспламенения» употребляется для описания материала, выделяющего одно или оба из энергии и кислорода во время воспламенения горючего источника теплоты, причем скорость выделения материалом одного или обоих из энергии и кислорода не ограничена диффузией кислорода, содержащегося в окружающем воздухе. Другими словами, скорость выделения одного или обоих из энергии и кислорода материалом во время воспламенения горючего источника теплоты в значительной степени не зависит от скорости поступления к материалу кислорода из окружающего воздуха. В данном описании изобретения термин «средство воспламенения» также употребляется для описания элементарного металла, выделяющего энергию во время воспламенения горючего источника теплоты, причем температура воспламенения элементарного металла ниже приблизительно 500°С и теплота сгорания элементарного металла по меньшей мере приблизительно равна 5 кДж/г.
В данном описании изобретения термин «средство воспламенения» не распространяется на соли щелочных металлов карбоновых кислот (таких как цитратные соли щелочных, ацетатные соли щелочных металлов и сукцинатные соли щелочных металлов), галогенидные соли щелочных металлов (такие как хлоридные соли щелочных металлов), карбонатные соли щелочных металлов или фосфатные соли щелочных металлов, которые, как считается, модифицируют горение водорода.
Примеры подходящих окисляющих веществ включают, но без ограничения: нитраты, такие как, например, нитрат калия, нитрат кальция, нитрат стронция, нитрат натрия, нитрат бария, нитрат лития, нитрат алюминия и нитрат железа; нитриты; другие органические и неорганические нитросоединения; хлораты, такие как, например, хлорат натрия и хлорат калия; перхлораты, такие, например, как перхлорат натрия; хлориты; броматы, такие, например, как бромат натрия и бромат калия; перброматы; бромиты; бораты, такие как, например, борат натрия и борат калия; ферраты, такие как, например, феррат бария; ферриты; манганаты, такие как, например, манганат калия; перманганаты, такие как, например, перманганат калия; органические пероксиды, такие как, например, пероксид бензоила и пероксид ацетона; неорганические пероксиды, такие как, например, пероксид водорода, пероксид стронция, пероксид магния, пероксид кальция, пероксид бария, пероксид цинка и пероксид лития; супероксиды, такие как, например, супероксид калия и супероксид натрия; иодаты; периодаты; иодиты; сульфаты; сульфиты; другие сульфоксиды; фосфаты; фосфинаты; фосфиты и фосфаниты.
В курительных изделиях согласно изобретению источник теплоты предпочтительно изолирован от всех проходов для потока воздуха, по которым воздух может втягиваться сквозь курительное изделие для вдыхания пользователем, так что при эксплуатации воздух, втягиваемый сквозь курительное изделие, не вступает в непосредственный контакт с источником теплоты.
В вариантах осуществления, где источник теплоты представляет собой горючий источник теплоты, изоляция горючего источника теплоты от воздуха, втягиваемого сквозь курительное изделие, преимущественно по существу предотвращает или замедляет попадание продуктов горения и разложения и других материалов, образованных при воспламенении и горении горючего источника теплоты курительных изделий согласно изобретению, в воздух, втягиваемый сквозь курительные изделия.
Изоляция горючего источника теплоты от воздуха, втягиваемого сквозь курительное изделие, также преимущественно по существу предотвращает или замедляет активацию горения горючего источника теплоты курительных изделий согласно изобретению во время затяжки, выполняемой пользователем. Это по существу предотвращает или замедляет скачки температуры образующего аэрозоль субстрата во время затяжки, выполняемой пользователем.
Благодаря предотвращению или замедлению активации горения горючего источника теплоты и, таким образом, предотвращению или замедлению излишних повышений температуры в образующем аэрозоль субстрате, горение или пиролиз образующего аэрозоль субстрата курительных изделий согласно изобретению при интенсивных режимах совершения затяжек можно преимущественным образом предотвратить. Кроме этого, воздействие режима совершения затяжек пользователем на состав основной струи аэрозоля курительных изделий согласно изобретению можно преимущественно минимизировать или уменьшить.
Изоляция источника теплоты от воздуха, втягиваемого сквозь курительное изделие, изолирует источник теплоты от образующего аэрозоль субстрата. Изоляция источника теплоты от образующего аэрозоль субстрата может преимущественно по существу предотвращать или замедлять перемещение компонентов образующего аэрозоль субстрата курительных изделий согласно изобретению к источнику теплоты при хранении курительных изделий.
В качестве альтернативы или дополнения изоляция источника теплоты от воздуха, втягиваемого сквозь курительное изделие, может преимущественно по существу предотвращать или замедлять перемещение компонентов образующего аэрозоль субстрата курительных изделий согласно изобретению к источнику теплоты при использовании курительных изделий.
Как дополнительно описано ниже, изоляция источника теплоты от воздуха, втягиваемого сквозь курительное изделие, и образующего аэрозоль субстрата особенно преимущественна в случаях, когда образующий аэрозоль субстрат содержит по меньшей мере одно образующее аэрозоль средство.
В вариантах осуществления, где источник теплоты представляет собой горючий источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат расположен ниже по потоку относительно горючего источника теплоты, для изоляции горючего источника теплоты от воздуха, втягиваемого сквозь курительное изделие, курительные изделия согласно изобретению могут содержать негорючую, по существу воздухонепроницаемую перегородку между расположенным ниже по потоку концом горючего источника теплоты и расположенным выше по потоку концом образующего аэрозоль субстрата.
В данном описании изобретения термин «негорючий» употребляется для описания перегородки, являющейся по существу негорючей при температурах, достигаемых горючим источником теплоты во время его горения или воспламенения.
Перегородка может примыкать к одному или обоим из расположенного ниже по потоку конца горючего источника теплоты и расположенного выше по потоку конца образующего аэрозоль субстрата.
Перегородка может быть приклеена или иным образом прикреплена к одному или обоим из расположенного ниже по потоку конца горючего источника теплоты и расположенного выше по потоку конца образующего аэрозоль субстрата.
В некоторых вариантах осуществления перегородка содержит барьерное покрытие, предусмотренное на задней поверхности горючего источника теплоты. В таких вариантах осуществления первая перегородка предпочтительно содержит барьерное покрытие, предусмотренное, по меньшей мере, по существу на всей задней поверхности горючего источника теплоты. Предпочтительнее перегородка содержит барьерное покрытие, предусмотренное на всей задней поверхности горючего источника теплоты.
В данном описании изобретения термин «покрытие» употребляется для описания слоя материала, который покрывает горючий источник теплоты и приклеен к нему.
Перегородка может преимущественно ограничивать температуру, действию которой подвергается образующий аэрозоль субстрат во время воспламенения или горения горючего источника теплоты, и таким образом способствует предотвращению или уменьшению термического разложения или горения образующего аэрозоль субстрата во время использования курительного изделия. Это особенно преимущественно в ситуациях, когда горючий источник теплоты содержит одну или несколько добавок, способствующих воспламенению горючего источника теплоты
В зависимости от требуемых характеристик и качества курительного изделия перегородка может иметь низкую проводимость или высокую проводимость. В определенных вариантах осуществления материал, содержащий перегородку, может обладать объемной проводимостью, составляющей от приблизительно 0,1 Вт/м.К до приблизительно 200 Вт/м.К при 23°C и относительной влажности 50%, как измерено способом модифицированного нестационарного плоского источника (MTPS).
Толщина перегородки может быть соответствующим образом отрегулирована для обеспечения удовлетворительного качества курения. В некоторых вариантах осуществления изобретения перегородка может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 10 микрон до приблизительно 500 микрон.
Перегородка может быть образована из одного или нескольких подходящих материалов, по существу являющихся термически стабильными и негорючими при температурах, достигаемых горючим источником теплоты во время воспламенения и горения. Подходящие материалы известны в области техники, к которой относится изобретение, и включают, но без ограничения, глины (такие, например, как бентонит и каолинит), стекла, минералы, керамические материалы, смолы, металлы и их комбинации.
Предпочтительные материалы, из которых может быть образована перегородка, включают глины и стекла. Более предпочтительные материалы, из которых может быть образована перегородка, включают медь, алюминий, нержавеющую сталь, сплавы, оксид алюминия (Al2O3), смолы и минеральные клеи.
В одном варианте осуществления перегородка содержит глиняное покрытие, содержащее смесь в соотношении 50/50 бентонита и каолинита, предусмотренную на задней поверхности горючего источника теплоты. В одном более предпочтительном варианте осуществления перегородка содержит алюминиевое покрытие, предусмотренное на задней поверхности горючего источника теплоты. В еще одном предпочтительном варианте осуществления перегородка содержит стеклянное покрытие, предпочтительнее покрытие из спеченного стекла, предусмотренное на задней поверхности горючего источника теплоты.
Предпочтительно толщина перегородки составляет по меньшей мере приблизительно 10 микрон. Из-за небольшой воздухопроницаемости глин в вариантах осуществления, где перегородка содержит глиняное покрытие, предусмотренное на задней поверхности горючего источника теплоты, толщина глиняного покрытия предпочтительнее составляет по меньшей мере приблизительно 50 микрон и наиболее предпочтительно составляет от приблизительно 50 микрон до приблизительно 350 микрон. Для уменьшения воздухопроницаемости перегородка может быть спечена согласно способам, известным специалистам в данной области техники, включая, например, лазерную вспышку. В вариантах осуществления, где перегородка выполнена из одного или нескольких материалов, менее проницаемых для воздуха, таких как алюминий, перегородка может быть тоньше, и в общем ее толщина предпочтительно будет составлять приблизительно менее 100 микрон и предпочтительнее составлять приблизительно 20 микрон. В вариантах осуществления, где перегородка содержит стеклянное покрытие, предусмотренное на задней поверхности горючего источника теплоты, толщина стеклянного покрытия предпочтительно составляет приблизительно менее 200 микрон. Толщина перегородки может быть измерена микроскопом, растровым электронным микроскопом (SEM) или любыми другими способами измерения, известными в данной области техники.
Если перегородка содержит барьерное покрытие, предусмотренное на задней поверхности горючего источника теплоты, барьерное покрытие может быть нанесено таким образом, чтобы оно покрывало заднюю поверхность горючего источника теплоты и приклеивалось к ней, посредством любых подходящих способов, известных в данной области техники, включая, но без исключения, напыление, осаждение из паровой фазы, погружение, передачу материала (например, нанесение щеткой или склеивание), электростатическое осаждение или любую их комбинацию.
Например, барьерное покрытие может быть выполнено путем предварительного формирования перегородки с приблизительным размером и формой задней поверхности горючего источника теплоты, и нанесения его на заднюю поверхность горючего источника теплоты для покрытия по меньшей мере по существу всей задней поверхности горючего источника теплоты и приклеивания к ней. Альтернативно первое барьерное покрытие может быть отрезано или подвергнуто другой машинной обработке после его нанесения на заднюю поверхность горючего источника теплоты. В одном предпочтительном варианте осуществления алюминиевая фольга нанесена на заднюю поверхность горючего источника теплоты путем приклеивания или прессования к горючему источнику теплоты и отрезана или подвергнута другой машинной обработке, так что алюминиевая фольга покрывает и приклеена по меньшей мере по существу ко всей задней поверхности горючего источника теплоты, предпочтительно ко всей задней поверхности горючего источника теплоты.
В другом предпочтительном варианте осуществления барьерное покрытие выполнено путем нанесения раствора или суспензии одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты. Например, барьерное покрытие может быть нанесено на заднюю поверхность горючего источника теплоты путем погружения задней поверхности горючего источника теплоты в раствор или суспензию одного или нескольких подходящих покровных материалов, или путем нанесения щеткой или напыления раствора или суспензии, или путем электростатического осаждения порошка или порошковой смеси одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты. Если барьерное покрытие нанесено на заднюю поверхность горючего источника теплоты путем электростатического осаждения порошка или порошковой смеси одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты, задняя поверхность горючего источника теплоты предпочтительно предварительно обработана жидким стеклом перед электростатическим осаждением. Предпочтительно барьерное покрытие нанесено напылением.
Барьерное покрытие может быть выполнено посредством одного нанесения раствора или суспензии одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты. Альтернативно барьерное покрытие может быть выполнено посредством нескольких нанесений раствора или суспензии одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты. Например, барьерное покрытие может быть выполнено посредством одного, двух, трех, четырех, пяти, шести, семи или восьми последовательных нанесений раствора или суспензии одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты.
Предпочтительно барьерное покрытие выполнено посредством от одного до десяти нанесений раствора или суспензии одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты.
После нанесения раствора или суспензии одного или нескольких покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты он может быть высушен для формирования барьерного покрытия.
Если барьерное покрытие выполнено посредством нескольких нанесений раствора или суспензии одного или нескольких подходящих покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты, он может нуждаться в сушке между последовательными нанесениями раствора или суспензии.
В качестве альтернативы или дополнения сушке после нанесения раствора или суспензии одного или нескольких покровных материалов на заднюю поверхность горючего источника теплоты покровный материал на горючем источнике теплоты может быть спечен для образования барьерного покрытия. Спекание барьерного покрытия является особенно предпочтительным, если барьерное покрытие представляет собой стеклянное или керамическое покрытие. Предпочтительно барьерное покрытие спекается при температуре от приблизительно 500°C до приблизительно 900°C, и предпочтительнее при температуре, приблизительно равной 700°C.
В некоторых вариантах осуществления курительные изделия согласно изобретению могут содержать источники теплоты, не содержащие каналы для потока воздуха. Источники теплоты курительных изделий согласно таким вариантам осуществления называются в данном описании сплошными источниками теплоты.
В курительных изделиях согласно изобретению, содержащих сплошные источники теплоты, передача теплоты от источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату происходит в основном за счет проводимости, и нагревание образующего аэрозоль субстрата за счет принудительной конвекции сведено к минимуму или уменьшено. Это предпочтительно помогает свести к минимуму или уменьшить влияние режима совершения затяжек пользователем на состав основного потока аэрозоля курительных изделий согласно изобретению, содержащих сплошные источники теплоты согласно изобретению.
Следует иметь в виду, что курительные изделия согласно изобретению могут содержать сплошные источники теплоты, содержащие одно или несколько закрытых или блокированных проходных отверстий, через которые не может быть втянут воздух пользователем для вдыхания. Например, курительные изделия согласно изобретению могут содержать сплошные горючие источники теплоты, содержащие одно или несколько закрытых проходных отверстий, проходящих от поверхности расположенного выше по потоку конца источника теплоты только вдоль части длины горючего источника теплоты.
В таких вариантах осуществления изобретения введение одного или нескольких закрытых проходных отверстий для воздуха ведет к увеличению площади поверхности источника теплоты, на которую воздействует кислород из воздуха, и может предпочтительно способствовать воспламенению и непрерывному горению горючего источника теплоты.
В других вариантах осуществления курительные изделия согласно изобретению могут содержать источники теплоты, содержащие один или несколько каналов для потока воздуха. Источники теплоты курительных изделий согласно таким вариантам осуществления называются в данном описании несплошными источниками теплоты.
В курительных изделиях согласно изобретению, содержащих несплошные источники теплоты, нагревание образующего аэрозоль субстрата происходит посредством проводимости и принудительной конвекции. При использовании, когда пользователь совершает затяжку курительным изделием согласно изобретению, содержащим несплошной источник теплоты, воздух втягивается вниз по потоку через один или несколько каналов для потока воздуха вдоль источника теплоты. Втянутый воздух проходит через образующий аэрозоль субстрат и далее проходит вниз по потоку к концу, подносимому ко рту, курительного изделия через вторую часть прохода для потока воздуха.
Курительные изделия согласно изобретению могут содержать несплошные источники теплоты, содержащие один или несколько закрытых каналов для потока воздуха вдоль источника теплоты.
В данном описании изобретения термин «закрытый» употребляется для описания каналов для потока воздуха, которые окружены источником теплоты вдоль их длины.
Например, курительные изделия согласно изобретению могут содержать несплошные горючие источники теплоты, содержащие один или несколько закрытых каналов для потока воздуха, проходящих через внутреннюю часть горючего источника теплоты вдоль всей длины горючего источника теплоты.
Альтернативно или дополнительно курительные изделия согласно изобретению могут содержать несплошные источники теплоты, содержащие один или несколько незакрытых каналов для потока воздуха вдоль горючего источника теплоты.
Например, курительные изделия согласно изобретению могут содержать несплошные горючие источники теплоты, содержащие один или несколько незакрытых каналов для потока воздуха, проходящих вдоль наружной стороны горючего источника теплоты вдоль, по меньшей мере, расположенной ниже по потоку части длины горючего источника теплоты.
В некоторых вариантах осуществления изобретения курительные изделия согласно изобретению могут содержать несплошные источники теплоты, содержащие один, два или три канала для потока воздуха. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления курительные изделия согласно изобретению содержат несплошные горючие источники теплоты, содержащие один канал для потока воздуха, проходящий через внутреннюю часть горючего источника теплоты. В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления курительные изделия согласно изобретению содержат несплошные горючие источники теплоты, содержащие один по существу центральный или осевой канал для потока воздуха, проходящий через внутреннюю часть горючего источника теплоты. В таких вариантах осуществления изобретения диаметр одного канала для потока воздуха предпочтительно находится в диапазоне от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 3 мм.
В случае если курительные изделия согласно изобретению содержат перегородку, содержащую барьерное покрытие, предусмотренное на задней поверхности несплошного горючего источника теплоты, содержащего один или несколько каналов для потока воздуха, расположенных вдоль горючего источника теплоты, барьерное покрытие должно обеспечивать возможность втягивания воздуха вниз по потоку через один или несколько каналов для потока воздуха.
В тех случаях, когда курительные изделия согласно изобретению содержат несплошные горючие источники теплоты, курительные изделия могут дополнительно содержать негорючую по существу воздухонепроницаемую перегородку между горючим источником теплоты и одним и несколькими каналами для потока воздуха для изоляции несплошного горючего источника теплоты от воздуха, втягиваемого через курительное изделие.
В некоторых вариантах осуществления изобретения перегородка может быть приклеена или иным образом прикреплена к горючему источнику теплоты.
Предпочтительно перегородка содержит барьерное покрытие, предусмотренное на внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха. Предпочтительнее перегородка содержит барьерное покрытие, предусмотренное, по меньшей мере, по существу на всей внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха. Наиболее предпочтительно перегородка содержит барьерное покрытие, предусмотренное на всей внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха.
Альтернативно барьерное покрытие может быть обеспечено путем введения вставки в один или несколько каналов для потока воздуха. Например, в тех случаях, когда курительные изделия согласно изобретению содержат несплошные горючие источники теплоты, содержащие один или несколько каналов для потока воздуха, проходящие через внутреннюю часть горючего источника теплоты, в каждый из одного или нескольких каналов для потока воздуха может быть вставлена негорючая по существу воздухонепроницаемая полая трубка.
Преимущественно перегородка может по существу предотвращать или замедлять поступление в воздух, втягиваемый ниже по потоку вдоль одного или нескольких каналов для потока воздуха, продуктов горения и разложения, образующихся во время воспламенения и горения горючего источника теплоты курительных изделий.
Преимущественно перегородка может также по существу предотвращать или замедлять активацию горения горючего источника теплоты курительных изделий согласно изобретению во время выполнения затяжек пользователем.
В зависимости от требуемых характеристик и качества курительного изделия перегородка может иметь низкую проводимость или высокую проводимость. Предпочтительно перегородка имеет низкую проводимость.
Толщина перегородки может быть соответствующим образом отрегулирована для обеспечения удовлетворительного качества курения. В некоторых вариантах осуществления перегородка может иметь толщину в диапазоне приблизительно от 30 микрон приблизительно до 200 микрон. В предпочтительном варианте осуществления изобретения перегородка имеет толщину в диапазоне приблизительно от 30 микрон приблизительно до 100 микрон.
Перегородка может быть образована из одного или нескольких подходящих материалов, по существу являющихся термически стабильными и негорючими при температурах, достигаемых горючим источником теплоты во время воспламенения и горения. Подходящие материалы известны в данной области техники и включают, без ограничения, например: глины; оксиды металлов, такие как оксид железа, оксид алюминия, диоксид титана, диоксид кремния, алюмосиликат, диоксид циркония и оксид церия; цеолиты; фосфат циркония; и другие керамические материалы или их комбинации.
Предпочтительные материалы, из которых может быть образована перегородка, включают глины, стекла, алюминий, оксид железа и их комбинации. При необходимости в состав перегородки могут быть включены каталитические ингредиенты, такие как ингредиенты, которые способствуют окислению монооксида углерода до диоксида углерода. Подходящие ингредиенты включают, но без ограничения, например, платину, палладий, переходные металлы и их оксиды.
В тех случаях, когда курительные изделия согласно изобретению содержат перегородку между расположенным ниже по потоку концом горючего источника теплоты и расположенным выше по потоку концом образующего аэрозоль субстрата и перегородку между горючим источником теплоты и одним или несколькими каналами для потока воздуха вдоль горючего источника теплоты, при этом две перегородки могут быть образованы из одного и того же или отличающегося материала или материалов.
Если перегородка между горючим источником теплоты и одним или несколькими каналами для потока воздуха содержит барьерное покрытие, предусмотренное на внутренней поверхности одного или нескольких каналов для потока воздуха, барьерное покрытие может быть нанесено на внутреннюю поверхность одного или нескольких каналов для потока воздуха любым подходящим способом, таким как способы, описанные в документе US-A-5040551. Например, внутренняя поверхность одного или нескольких каналов для потока воздуха может быть покрыта раствором или суспензией барьерного покрытия путем напыления, смачивания или окрашивания. В предпочтительном варианте осуществления барьерное покрытие нанесено на внутреннюю поверхность одного или нескольких каналов для потока воздуха с помощью процесса, описанного в документе WO-A2-2009/074870, во время экструзии горючего источника теплоты.
Горючие углеродсодержащие источники теплоты для использования в курительных изделиях согласно изобретению предпочтительно выполнены путем смешивания одного или нескольких углеродсодержащих материалов с одним или несколькими связующими материалами и другими добавками, при их наличии, и предварительного формирования смеси в желаемую форму. Смесь одного или нескольких углеродсодержащих материалов, одного или нескольких связующих материалов и необязательных других добавок может быть предварительно сформирована с получением требуемой формы с помощью любых подходящих способов формирования керамики, таких, например, как шликерное литье, экструзия, литье в форме методом впрыска и уплотнение путем штампования. В определенных предпочтительных вариантах осуществления смесь предварительно сформирована в желаемую форму путем экструзии.
Предпочтительно смесь одного или нескольких углеродсодержащих материалов, одного или нескольких связующих материалов и других добавок предварительно сформирована в удлиненный стержень. Тем не менее, следует понимать, что смесь одного или нескольких углеродсодержащих материалов, одного или нескольких связующих материалов и других добавок может быть предварительно сформирована в другие желаемые формы.
После формирования, в частности после экструзии, удлиненный стержень или другую желаемую форму предпочтительно высушивают для уменьшения содержания влаги и затем подвергают пиролизу в неокисляющей атмосфере при температуре, достаточной для карбонизации одного или нескольких связующих материалов, при их наличии, и по существу устранения любых летучих веществ в удлиненном стержне или другой форме. Удлиненный стержень или другую желаемую форму подвергают пиролизу предпочтительно в атмосфере азота при температуре, равной от приблизительно 700°C до приблизительно 900°C.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одна нитратная соль металла внедрена в горючий источник теплоты путем включения по меньшей мере одного предшественника нитрата металла в смесь одного или нескольких углеродсодержащих материалов, одного или нескольких связующих материалов и других добавок. По меньшей мере один предшественник нитрата металла впоследствии преобразуется на месте в по меньшей мере одну нитратную соль металла путем обработки пиролизованного предварительно сформированного цилиндрического стержня или другой формы водным раствором азотной кислоты. В одном варианте осуществления сгораемый источник теплоты содержит по меньшей мере одну нитратную соль металла с температурой термического разложения менее приблизительно 600°С, предпочтительнее менее приблизительно 400°С. Предпочтительно температура разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла находится в диапазоне от приблизительно 150°С до приблизительно 600°С, предпочтительнее в диапазоне от приблизительно 200°С до приблизительно 400°С.
При эксплуатации воздействие на сгораемый источник теплоты обычного желтого пламени зажигалки или другого устройства для воспламенения должно привести к разложению по меньшей мере одной нитратной соли металла с выделением кислорода и энергии. Это разложение вызывает начальное повышение температуры горючего источника теплоты, а также способствует воспламенению горючего источника теплоты. После разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла горючий источник теплоты предпочтительно продолжает гореть при более низкой температуре.
Введение по меньшей мере одной нитратной соли металла преимущественно приводит к инициированию воспламенения горючего источника теплоты не только в месте, находящемся на его поверхности, но и внутри. Предпочтительно по меньшей мере одна нитратная соль металла присутствует в горючем источнике теплоты в количестве от приблизительно 20 процентов по сухому весу до приблизительно 50 процентов по сухому весу горючего источника теплоты.
В другом варианте осуществления горючий источник теплоты содержит по меньшей мере один пероксид или супероксид, активно выделяющий кислород при температуре ниже приблизительно 600°С, предпочтительнее при температуре ниже приблизительно 400°С.
Предпочтительно по меньшей мере один пероксид или супероксид активно выделяет кислород при температуре в диапазоне от приблизительно 150°С до приблизительно 600°С, предпочтительнее в диапазоне от приблизительно 200°С до приблизительно 400°С, наиболее предпочтительно при температуре приблизительно 350°С.
При эксплуатации воздействие на сгораемый источник теплоты обычного желтого пламени зажигалки или другого устройства для воспламенения должно привести к разложению по меньшей мере одного пероксида или супероксида с выделением кислорода. Это вызывает начальное повышение температуры горючего источника теплоты, а также способствует воспламенению горючего источника теплоты. После разложения по меньшей мере одного пероксида или супероксида горючий источник теплоты предпочтительно продолжает гореть при более низкой температуре.
Введение по меньшей мере одного пероксида или супероксида преимущественно приводит к воспламенению горючего источника теплоты не только в месте, находящемся на его поверхности, но и внутри.
Горючий источник теплоты предпочтительно обладает пористостью от приблизительно 20 процентов до приблизительно 80 процентов, предпочтительнее от приблизительно 20 процентов до 60 процентов. Если горючий источник теплоты содержит по меньшей мере одну нитратную соль металла, это преимущественно позволяет кислороду рассеиваться в массе горючего источника теплоты со скоростью, достаточной для поддержания горения по мере разложения по меньшей мере одной нитратной соли металла и продолжения горения. Еще предпочтительнее горючий источник теплоты обладает пористостью от приблизительно 50 процентов до приблизительно 70 процентов, предпочтительнее от приблизительно 50 процентов до приблизительно 60 процентов, как измерено, например, ртутной порометрией или гелиевой пикнометрией. Требуемая пористость может быть легко достигнута в ходе изготовления горючего источника теплоты с помощью традиционных способов и технологии.
Преимущественно горючие углеродсодержащие источники теплоты для использования в курительных изделиях согласно изобретению обладают теоретической плотностью от приблизительно 0,6 г/см3 до приблизительно 1 г/см3.
Предпочтительно горючий источник теплоты обладает массой от приблизительно 300 мг до приблизительно 500 мг, предпочтительнее от приблизительно 400 мг до приблизительно 450 мг.
Предпочтительно горючие источники теплоты согласно изобретению имеют длину в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 17 мм, предпочтительнее в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм и наиболее предпочтительно в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 13 мм.
Предпочтительно диаметр горючего источника теплоты находится в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 9 мм, предпочтительнее в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 8 мм.
Предпочтительно источник теплоты имеет по существу постоянный диаметр. Тем не менее, источник теплоты в качестве альтернативы может быть коническим, так что диаметр задней части источника теплоты больше диаметра его передней части. Особенно предпочтительными являются источники теплоты, имеющие по существу цилиндрическую форму. Источник теплоты может представлять собой, например, цилиндр или конический цилиндр по существу с круглым поперечным сечением или цилиндр или конический цилиндр по существу с эллиптическим поперечным сечением.
Предпочтительно курительные изделия согласно изобретению содержат образующие аэрозоль субстраты, содержащие материал, способный выделять летучие соединения при нагревании. Предпочтительно материал, способный выделять летучие соединения при нагревании, представляет собой наполнитель из материала растительного происхождения, предпочтительнее наполнитель из гомогенизированного материала растительного происхождения. Например, образующий аэрозоль субстрат может содержать один или несколько материалов, произведенных из растений, включая, без ограничения: табак, чай, например зеленый чай, перечную мяту, лавр, эвкалипт, базилик, чабрец, вербену и полынь эстрагон. Материал растительного происхождения может содержать добавки, включая, но без ограничения, увлажнители, ароматизаторы, связующие и их смеси. Предпочтительно материал растительного происхождения в основном состоит из табачного материала, наиболее предпочтительно из гомогенизированного табачного материала.
Предпочтительнее курительные изделия согласно изобретению содержат образующий аэрозоль субстрат, содержащий по меньшей мере одно образующее аэрозоль средство. Указанное по меньшей мере одно образующее аэрозоль средство может представлять собой любые подходящие известные соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и которые при рабочей температуре курительного изделия по существу обладают стойкостью к термическому разложению. Подходящие образующие аэрозоль средства хорошо известны в области техники, к которой относится изобретение, и включают, например, многоатомные спирты, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицеролмоно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными образующими аэрозоль средствами для использования в курительных изделиях согласно изобретению являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.
Источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат курительных изделий согласно изобретению могут по существу примыкать друг к другу. Альтернативно источник теплоты и образующий аэрозоль субстрат курительных изделий согласно изобретению могут быть удалены друг от друга в продольном направлении.
Предпочтительно курительные изделия согласно изобретению дополнительно содержат теплопроводный элемент вокруг задней части источника теплоты и соседней передней части образующего аэрозоль субстрата и в непосредственном контакте с ними. Предпочтительно теплопроводный элемент является и теплопроводным и ограничивающим поступление кислорода.
Теплопроводный элемент расположен вокруг задней части горючего источника теплоты и передней части образующего аэрозоль субстрата и находится в непосредственном контакте с ними. Теплопроводный элемент обеспечивает тепловую связь между этими двумя компонентами курительных изделий согласно изобретению.
Подходящие теплопроводные элементы для применения в курительных изделиях согласно изобретению включают, без ограничения: обертки из металлической фольги, такие, например, как обертки из алюминиевой фольги, обертки из материала на основе стали, обертки из железной фольги и обертки из медной фольги; и обертки из фольги из металлических сплавов.
В вариантах осуществления, где источник теплоты представляет собой горючий источник теплоты, длина задней части горючего источника теплоты, окруженной теплопроводным элементом, составляет предпочтительно от приблизительно 2 мм до приблизительно 8 мм, предпочтительнее от приблизительно 3 мм до приблизительно 5 мм.
Предпочтительно передняя часть горючего источника теплоты, не окруженная теплопроводным элементом, имеет длину в диапазоне от приблизительно 4 мм до приблизительно 15 мм, предпочтительнее в диапазоне от приблизительно 4 мм до приблизительно 8 мм.
Предпочтительно образующий аэрозоль субстрат имеет длину в диапазоне приблизительно от 5 мм приблизительно до 20 мм, предпочтительнее в диапазоне приблизительно от 8 мм приблизительно до 12 мм.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изобретения образующий аэрозоль субстрат проходит по меньшей мере приблизительно на 3 мм ниже по потоку за пределы теплопроводного элемента.
Предпочтительно передняя часть образующего аэрозоль субстрата, окруженная теплопроводным элементом, имеет длину в диапазоне от приблизительно 2 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительнее длину в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 8 мм, наиболее предпочтительно длину в диапазоне от приблизительно 4 мм до приблизительно 6 мм. Предпочтительно задняя часть образующего аэрозоль субстрата, не окруженная теплопроводным элементом, имеет длину в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм. Другими словами, образующий аэрозоль субстрат предпочтительно проходит ниже по потоку за пределы теплопроводного элемента в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм. Предпочтительнее образующий аэрозоль субстрат проходит ниже по потоку за пределы теплопроводного элемента по меньшей мере приблизительно на 4 мм.
В других вариантах осуществления изобретения образующий аэрозоль субстрат может проходить менее чем на 3 мм ниже по потоку за пределы теплопроводного элемента.
В других вариантах осуществления вся длина образующего аэрозоль субстрата может быть окружена теплопроводным элементом.
Курительные изделия согласно изобретению предпочтительно дополнительно содержат камеру расширения ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата и элемента для направления потока воздуха. Введение камеры расширения преимущественно обеспечивает возможность дополнительного охлаждения аэрозоля, образуемого за счет теплопередачи от горючего источника теплоты к образующему аэрозоль субстрату. Камера расширения также предпочтительно обеспечивает возможность регулирования до требуемого значения общей длины курительных изделий согласно изобретению, например, до длины, аналогичной длине обычных сигарет, посредством соответствующего выбора длины камеры расширения. Предпочтительно камера расширения представляет собой удлиненную полую трубку.
В качестве альтернативы или дополнения курительное изделие может дополнительно содержать сегмент фильтра, предназначенный для дальнейшего охлаждения аэрозоля. Сегмент фильтра может быть изготовлен из PLA и предпочтительно обладает сопротивлением затяжке, равным приблизительно 10 мм H2O.
Курительные изделия согласно изобретению могут дополнительно содержать мундштук ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата и элемента для направления потока воздуха и, в случае ее наличия, ниже по потоку относительно камеры расширения. Предпочтительно мундштук имеет низкий показатель фильтрации, предпочтительнее очень низкий показатель фильтрации. Мундштук может представлять собой односегментный или однокомпонентный мундштук. Альтернативно мундштук может представлять собой многосегментный или многокомпонентный мундштук.
Мундштук может содержать, например, фильтр, изготовленный из ацетата целлюлозы, бумаги или других подходящих фильтрующих материалов. Альтернативно или дополнительно мундштук может содержать один или несколько сегментов, содержащих абсорбенты, адсорбенты, ароматизаторы и другие модификаторы аэрозолей и добавки или их комбинации.
Признаки, описанные применительно к одной особенности изобретения, могут быть применены также к другим особенностям изобретения. В частности, признаки, описанные применительно к курительным изделиям и горючим источникам теплоты согласно изобретению, также могут быть применены к способам согласно изобретению.
Вариант осуществления курительного изделия будет описан далее лишь на примере со ссылками на сопровождающие графические материалы, на которых:
на фиг. 1 изображен схематический вид в продольном сечении курительного изделия согласно настоящему изобретению; и
на фиг. 2 изображен схематический вид в продольном сечении альтернативного элемента для направления потока воздуха, содержащего части с разным сопротивлением затяжке.
Курительное изделие 100 согласно первому варианту осуществления, изображенному на фиг. 1, содержит сплошной горючий углеродсодержащий источник 102 теплоты, образующий аэрозоль субстрат 104, элемент 106 для направления потока воздуха, камеру 108 расширения и мундштук 110, примыкающие друг к другу с соосным выравниванием. Горючий углеродсодержащий источник 102 теплоты, образующий аэрозоль субстрат 104, элемент 106 для направления потока воздуха, камера 108 расширения и мундштук 110 обернуты в наружную обертку 112 из сигаретной бумаги с низкой воздухопроницаемостью.
Образующий аэрозоль субстрат 104 расположен непосредственно ниже по потоку относительно горючего углеродсодержащего источника 102 теплоты и содержит цилиндрический штранг 114 из табачного материала, содержащего глицерин в качестве образующего аэрозоль средства, и окруженный фицеллой 116.
Между расположенным ниже по потоку концом горючего источника 102 теплоты и расположенным выше по потоку концом образующего аэрозоль субстрата 104 расположена негорючая по существу воздухонепроницаемая перегородка. Как показано на фиг. 1, негорючая по существу воздухонепроницаемая перегородка состоит из негорючего по существу воздухонепроницаемого барьерного покрытия 118, расположенного на всей задней поверхности горючего углеродсодержащего источника 102 теплоты.
Теплопроводный элемент 120, состоящий из трубчатого слоя алюминиевой фольги, окружает и находится в непосредственном контакте с задней частью 122 горючего углеродсодержащего источника 102 теплоты и примыкающей передней частью 124 образующего аэрозоль субстрата 104. Как показано на фиг. 1, задняя часть образующего аэрозоль субстрата 104 не окружена теплопроводным элементом 120.
Элемент 106 для направления потока воздуха расположен ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата 104 и содержит сквозную по существу воздухонепроницаемую полую трубку 126, изготовленную, например, из плотной бумаги, имеющую уменьшенный диаметр по сравнению с образующим аэрозоль субстратом 104. Расположенный выше по потоку конец сквозной полой трубки 126 примыкает к образующему аэрозоль субстрату 104. Сквозная полая трубка 126 окружена кольцевым воздухопроницаемым рассеивателем 128, изготовленным, например, из жгута ацетатцеллюлозных волокон и имеющим по существу такой же диаметр, что образующий аэрозоль субстрат 104.
Сквозная полая трубка 126 и кольцевой воздухопроницаемый рассеиватель 128 могут представлять собой отдельные компоненты, приклеенные или другим образом прикрепленные друг к другу для образования элемента 106 для направления потока воздуха перед сборкой курительного изделия 100. В других вариантах осуществления сквозная полая трубка 126 и кольцевой воздухопроницаемый рассеиватель 128 могут быть деталями одного компонента. Например, сквозная полая трубка 126 и кольцевой воздухопроницаемый рассеиватель 128 могут быть деталями одной полой трубки из воздухопроницаемого материала, содержащей по существу воздухонепроницаемое покрытие, нанесенное на ее внутреннюю поверхность.
Как показано на фиг. 1, сквозная полая трубка 126 и кольцевой воздухопроницаемый рассеиватель 128 окружены воздухопроницаемой внутренней оберткой 130.
Как также показано на фиг. 1, круговое расположение впускных отверстий 132 для воздуха предусмотрено в наружной обертке 112, окружающей внутреннюю обертку 130. В варианте осуществления, приведенном в качестве примера на фиг. 1, впускные отверстия для воздуха находятся на расстоянии приблизительно 3 мм от расположенного выше по потоку конца воздухопроницаемого рассеивателя, и общая длина воздухопроницаемого рассеивателя составляет приблизительно 28 мм. В результате соотношение сопротивления затяжке между впускными отверстиями для воздуха и расположенным ниже по потоку концом воздухопроницаемого рассеивателя и впускными отверстиями для воздуха и расположенным выше по потоку концом воздухопроницаемого рассеивателя составляет приблизительно 10:1.
Камера 108 расширения расположена ниже по потоку относительно элемента 106 для направления потока воздуха и содержит сквозную полую трубку 134, изготовленную, например, из плотной бумаги, имеющую по существу такой же диаметр, как и образующий аэрозоль субстрат 104.
Мундштук 110 курительного изделия 100 расположен ниже по потоку относительно камеры 108 расширения и содержит цилиндрический штранг 136 из жгута из ацетатцеллюлозного волокна с очень низкой эффективностью фильтрации, окруженный фицеллой 138 фильтра. Мундштук 110 может быть окружен ободковой бумагой (не показана).
Между впускными отверстиями 132 для воздуха и мундштуком 110 курительного изделия 100 проходит проход для потока воздуха. Объем, ограниченный наружной частью сквозной полой трубки 126 элемента 106 для направления потока воздуха и внутренней оберткой 130, образует первую часть прохода для потока воздуха, проходящую в продольном направлении вверх по потоку от впускных отверстий 132 для воздуха до образующего аэрозоль субстрата 104. Объем, ограниченный внутренней частью сквозной полой трубки 126 элемента 106 для направления потока воздуха, образует вторую часть прохода для потока воздуха, проходящую в продольном направлении вниз по потоку к мундштуку 110 курительного изделия 100 между образующим аэрозоль субстратом 104 и камерой 108 расширения.
При использовании, когда пользователь делает затяжку через мундштук 110 курительного изделия 100, в курительное изделие 100 через впускные отверстия 132 для воздуха и внутреннюю обертку 130 втягивается холодный воздух (показано пунктирными стрелками на фиг. 1). Из-за более низкого сопротивления затяжке части воздухопроницаемого рассеивателя между впускными отверстиями для воздуха и расположенным выше по потоку концом воздухопроницаемого рассеивателя, втянутый воздух проходит вверх по потоку к образующему аэрозоль субстрату 104 вдоль первой части прохода для потока воздуха между наружной частью сквозной полой трубки 126 элемента 106 для направления потока воздуха и внутренней оберткой 130 и сквозь кольцевой воздухопроницаемый рассеиватель 128.
Передняя часть 124 образующего аэрозоль субстрата 104 нагревается за счет теплопередачи через примыкающую заднюю часть 122 горючего углеродсодержащего источника 102 теплоты и теплопроводный элемент 120. Нагревание образующего аэрозоль субстрата 104 вызывает выделение летучих и полулетучих соединений и глицерина из штранга 114 из табачного материала, образующих аэрозоль, вовлекаемый во втягиваемый воздух, когда он проходит через образующий аэрозоль субстрат 104. Втянутый воздух и вовлеченный в него аэрозоль (показано штриховыми и пунктирными стрелками на фиг. 1) проходят вниз по потоку вдоль второй части прохода для потока воздуха через внутреннюю часть сквозной полой трубки 126 элемента 106 для направления потока воздуха к камере 108 расширения, где происходит их охлаждение и конденсация. Затем охлажденный аэрозоль проходит вниз по потоку через мундштук 110 курительного изделия 100 и попадает в рот пользователя.
Негорючее по существу воздухонепроницаемое барьерное покрытие 118, расположенное на задней поверхности горючего углеродсодержащего источника 102 теплоты, изолирует горючий углеродсодержащий источник 102 теплоты от прохода для потока воздуха, проходящего через курительное изделие 100, так что при эксплуатации воздух, втягиваемый сквозь курительное изделие 100 вдоль первой части и второй части прохода для потока воздуха, не вступает в непосредственный контакт с горючим углеродсодержащим источником 102 теплоты.
На фиг. 2 показан альтернативный элемент 200 для направления потока воздуха, содержащий части с разным сопротивлением затяжке. Альтернативный элемент для направления потока воздуха содержит три части. Первая часть 202 и третья часть 204 обладают по существу одинаковым сопротивлением затяжке. Вторая часть 206 обладает сопротивлением затяжке, превышающим сопротивление затяжке первой и второй частей. Курительное изделие, содержащее альтернативный элемент для направления потока воздуха, выполнено таким образом, что впускные отверстия для воздуха расположены вблизи границы между первой и второй частями. Сопротивление затяжке ниже по потоку относительно впускных отверстий для воздуха выполнено таким образом, чтобы приблизительно в 10 раз превышать сопротивление затяжке вверх по потоку относительно впускных отверстий для воздуха. Другими словами, общее сопротивление затяжке второй части плюс сопротивление затяжке третьей части приблизительно в 10 раз превышает сопротивление затяжке первой части. Альтернативный элемент для направления потока воздуха, таким образом, является симметричным для обеспечения более легкого изготовления.
1. Курительное изделие, содержащее конец, подносимый ко рту, и дальний конец, при этом курительное изделие содержит:
источник теплоты;
образующий аэрозоль субстрат;
элемент для направления потока воздуха, содержащий воздухопроницаемый сегмент ниже по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата, при этом элемент для направления потока воздуха ограничивает проход для потока воздуха; и
по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха для втягивания воздуха в воздухопроницаемый сегмент,
отличающееся тем, что проход для потока воздуха содержит первую часть и вторую часть, при этом первая часть прохода для потока воздуха проходит от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к образующему аэрозоль субстрату и вторая часть прохода для потока воздуха проходит от образующего аэрозоль субстрата к концу подносимому ко рту курительного изделия,
где первая часть прохода для потока воздуха ограничена частью с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента, проходящего от области вблизи от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и воздухопроницаемый сегмент дополнительно содержит часть с высоким сопротивлением затяжке, проходящую от области вблизи от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и соотношение сопротивления затяжке части с высоким сопротивлением затяжке к сопротивлению затяжке части с низким сопротивлением затяжке больше чем 1:1 и меньше чем 50:1.
2. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что соотношение сопротивления затяжке части с высоким сопротивлением затяжке к сопротивлению затяжке части с низким сопротивлением затяжке составляет от приблизительно 4:1 до приблизительно 50:1.
3. Курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что элемент для направления потока воздуха содержит сквозное, по существу, воздухонепроницаемое полое тело и вторая часть прохода для потока воздуха образована объемом, ограниченным внутренней частью сквозного, по существу, воздухонепроницаемого полого тела.
4. Курительное изделие по п. 3, отличающееся тем, что сквозное, по существу, воздухонепроницаемое полое тело представляет собой прямой круговой цилиндр.
5. Курительное изделие по п. 3 или 4, отличающееся тем, что воздухопроницаемый сегмент окружает по меньшей мере часть сквозного, по существу, воздухонепроницаемого полого тела.
6. Курительное изделие по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха находится на расстоянии от приблизительно 2 до приблизительно 5 мм от расположенного выше по потоку конца элемента для направления потока воздуха и длина элемента для направления потока воздуха составляет от приблизительно 20 до приблизительно 50 мм.
7. Курительное изделие по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что воздухопроницаемый сегмент содержит, по существу, однородный воздухопроницаемый пористый материал.
8. Курительное изделие по п. 7, отличающееся тем, что воздухопроницаемый сегмент содержит, по существу, равномерно распределенный жгут из ацетатцеллюлозного волокна.
9. Курительное изделие по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что воздухопроницаемый сегмент выполнен из гофрированной бумаги, при этом гофрированная бумага содержит первую область, проходящую от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному выше по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, и вторую область, проходящую от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, при этом первая область имеет меньшее сопротивление затяжке, чем вторая область.
10. Курительное изделие по п. 9, отличающееся тем, что гофрированная бумага содержит третью область, проходящую от второй области к расположенному ниже по потоку концу воздухопроницаемого сегмента, при этом третья область имеет, по существу, такое же сопротивление затяжке, что и первая область.
11. Курительное изделие по п. 9, отличающееся тем, что сопротивление затяжке первой области составляет от приблизительно 6 до приблизительно 10 мм H2O на 1 мм длины и сопротивление затяжке второй области составляет от приблизительно 10 до приблизительно 18 мм H2O на 1 мм длины.
12. Курительное изделие по любому из пп. 1-4, 8, 10-11, отличающееся тем, что часть с высоким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента имеет уменьшенное поперечное сечение воздушного потока по сравнению с частью с низким сопротивлением затяжке воздухопроницаемого сегмента.
13. Курительное изделие по любому из пп. 1-4, 8, 10-11, отличающееся тем, что образующий аэрозоль субстрат расположен ниже по потоку относительно источника теплоты.
14. Курительное изделие по п. 13, отличающееся тем, что источник теплоты представляет собой горючий источник теплоты и курительное изделие дополнительно содержит негорючую, по существу. воздухонепроницаемую первую перегородку между расположенным ниже по потоку концом горючего источника теплоты и расположенным выше по потоку концом образующего аэрозоль субстрата.
15. Курительное изделие по п. 13, отличающееся тем, что дополнительно содержит:
теплопроводный элемент, расположенный вокруг задней части горючего источника теплоты и передней части образующего аэрозоль субстрата и в непосредственном контакте с ними.
