專利名稱:帶有可更換濾筒的煙斗的制作方法
本發(fā)明涉及一種煙斗，它能產(chǎn)生類似煙草煙的煙霧，更可取的是它只含有極少量未完全燃燒的或高溫分解的東西。
許多年來(lái)，特別是近二三十年來(lái)人們提出了許多煙斗或煙具。然而，沒(méi)有一種能明顯地為消費(fèi)者所接受。
例如蘭茲羅特(Lanzillotti)等人提出的美國(guó)專利編號(hào)為4，347，855和伯內(nèi)特(Burnett)等人提出的美國(guó)專利編號(hào)為4，391，285所敘述的利用含有產(chǎn)生煙的材料的壓制煙草的煙斗式煙具。
同樣地，斯坦納(Steiner)在美國(guó)專利編號(hào)為4，474，191上所述的包括煙斗實(shí)施例的“吸煙裝置”，含有一進(jìn)氣管道，它通過(guò)防火壁將燃燒室隔離，在斯坦納裝置里，燃料與產(chǎn)生煙的材料分離。為了幫助裝置點(diǎn)燃，斯坦納在燃燒室和進(jìn)氣管道之間提供一種臨時(shí)的空氣通道部件。
然而，盡管經(jīng)歷數(shù)十年的努力，市場(chǎng)上仍然沒(méi)有能很好地與普通煙斗聯(lián)接的煙斗式煙具，并且不產(chǎn)生大量的未完全燃燒的和高溫分解的東西。
本發(fā)明涉及一種煙斗，它在正常使用期間能產(chǎn)生大量的煙，最可取的是沒(méi)有顯著的煙的熱量損失和不存在實(shí)質(zhì)上的高溫分解物或未完全燃燒的產(chǎn)物。
能獲得這些和其它優(yōu)點(diǎn)的煙斗包括(1)一短的、即小于30毫米長(zhǎng)的可更換的濾筒，最好是含碳的釋熱元件，和一包括一種煙霧形成劑的物理上分離的煙霧發(fā)生器，和(2)能在煙斗里夾緊濾筒的裝置。在推薦的實(shí)施例中，濾筒不伸出煙斗斗部邊沿之上。
本發(fā)明的煙斗特別好在燃料和形成煙的材料這兩者都置于一單個(gè)的可更換的濾筒內(nèi)。這種濾筒的應(yīng)用避免了已有技術(shù)，例如斯坦納的煙斗式煙具中存在的反復(fù)加料的問(wèn)題。
本發(fā)明煙斗的夾緊裝置包括具有適合容納濾筒一端的一個(gè)孔的可更換零件，濾筒與通過(guò)煙斗柄的通道對(duì)齊，這樣形成的煙可以自由地從濾筒經(jīng)過(guò)煙斗柄通道并作為類似香煙的煙輸給使用者。尤其是用于本發(fā)明煙斗的夾緊裝置連接一排出裝置，借助排出裝置，廢的濾筒可以很容易地從煙斗的斗部取出。
尤其是，煙霧發(fā)生器和濾筒的釋熱元件具有導(dǎo)熱交換關(guān)系，和/或煙霧形成劑裝在備有通道的導(dǎo)熱容器里的，通過(guò)通道氣體和蒸汽可以通入煙斗柄并輸送給使用者類似普通煙斗的煙草煙。
用于濾筒里的釋熱元件其長(zhǎng)度以小于約20毫米為好，最好小于15毫米，并具有至少約0.5克/厘米3的比重，最好至少約是0.7克/厘米3，可以通過(guò)壓汞儀來(lái)測(cè)出。推薦的釋熱元件通常配備有一個(gè)或更多的縱向管道，最好有5到9個(gè)管道，它可以幫助控制從釋熱元件到煙霧形成劑之間的熱傳遞。
介于燃料和煙發(fā)生器之間的熱交換關(guān)系最好通過(guò)提供一熱傳導(dǎo)零件來(lái)達(dá)到，例如一金屬導(dǎo)體，它與釋熱元件和至少一部分煙霧發(fā)生器接觸，并且最好形成盛放煙霧形成劑的傳導(dǎo)容器。
這里所述的這種形式的推薦的濾筒是十分有用的，因?yàn)樽茻岬摹⑷紵幕鹧骖^總是緊靠煙霧發(fā)生器，從而最大限度將熱傳送給它并最大限度地產(chǎn)生煙，特別是在實(shí)施例里備有多根管道的釋熱元件和導(dǎo)熱零件。另外，因?yàn)闊熿F形成劑與釋熱元件物理上分離，所以它顯示出比燃燒的火焰頭的低的溫度，由此使生成的煙的熱損失的可能性減至最小。
煙霧發(fā)生器可以包括一煙草裝料斗以便在煙霧中加入附加的煙草香料。更加有益的是，該煙草裝料斗可以置于濾筒的煙斗柄這一端，這樣它可以與盛放煙霧形成劑的容器交迭在一起。其它的物質(zhì)，例如香料添加劑可以同樣的方法加入。在一些實(shí)施例里，煙草料斗可作盛放煙霧形成劑的容器來(lái)用。煙草或煙草萃取香料可以兩者擇一地或輔助性地加入釋熱元件以提供附加的煙草香味。
除了上述的好處，本發(fā)明推薦的煙斗能提供一種化學(xué)上純凈的煙，主要包含空氣、碳的氧化物、水、煙霧形成物、任何想要的香料或其它想要的易揮發(fā)的物質(zhì)、以及少量其它的物質(zhì)。通過(guò)艾米斯試驗(yàn)(Ames Test)測(cè)定，這種煙里沒(méi)有有意義的誘變活性。
這里所用的，而且也只是本申請(qǐng)的目的，“煙霧”被限定于包括蒸汽，氣體，顆粒等可見(jiàn)的和不可見(jiàn)的，特別是那些能使使用者感覺(jué)出“象煙”的成分，它們由燃燒的釋熱元件里的熱作用于盛放在煙霧發(fā)生器或其它的煙具中的物質(zhì)而產(chǎn)生。由于這樣限定，“煙霧”這個(gè)詞也包括易揮發(fā)的香料添加劑和/或有藥物或生理作用的添加劑，而不管它們是否會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)的煙。
這里所用的詞“導(dǎo)熱交換關(guān)系”被限定為一種煙霧發(fā)生器和釋熱元件的機(jī)械配置，在這里熱借助傳導(dǎo)作用從燃燒的釋熱元件被傳送給煙霧發(fā)生器，這貫穿于釋熱元件的整個(gè)燃燒過(guò)程。導(dǎo)熱交換關(guān)系可以通過(guò)使煙霧發(fā)生器與釋熱元件接觸而獲得。因?yàn)檫@樣靠近釋熱元件的燃燒部分;和/或通過(guò)利用傳導(dǎo)零件把燃燒的燃料里的熱量帶給煙霧發(fā)生器。最好兩種導(dǎo)熱方法都使用。
這里所用的詞“含碳的”意味著主要包括碳。
本發(fā)明推薦的煙斗和濾筒將結(jié)合附圖給予詳盡的描述，本發(fā)明的詳細(xì)描述如下圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有一部分斗部和可拆卸的柄部的煙斗的透視圖，顯示了濾筒和斗部更換零件;
圖2是圖1所示煙斗的斗/柄結(jié)構(gòu)的剖視圖，說(shuō)明了本發(fā)明的濾筒和斗部更換零件的放置情況;
圖3是本發(fā)明的另一煙斗的剖視圖，它具有一改進(jìn)的斗部，可直接裝入本發(fā)明的濾筒，圖中并表示了一濾筒排出裝置;
圖4是圖3所示煙斗的俯視圖，圖示了推薦的釋熱元件相對(duì)于斗部的大小以及釋熱元件管道一種推薦的布置方法。
圖1和圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例，具有同普通煙斗相似的輪廓尺寸。它包括一普通的煙斗10，該煙斗包括一斗部12，一柄部14，一環(huán)形的斗部更換零件16和一可更換的濾筒18。濾筒18包括一短的、可燃的、含碳的釋熱元件20，釋熱元件20被嵌入一導(dǎo)熱容器22里，該容器盛有至少帶一種煙霧形成劑的填料24。濾筒18安裝在斗部更換零件16里，使濾簡(jiǎn)適用于任何普通的煙斗。
在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，含碳的釋熱元件20長(zhǎng)約10毫米，直徑約4.5毫米，并具有7個(gè)管道26，如圖4所示。導(dǎo)熱容器22是一種金屬管，例如鋁管，長(zhǎng)度約30毫米，直徑約4.5毫米。填料24可以是，例如約200克的粒狀氧化鋁，帶有一種或多種煙霧形成劑諸如丙三醇，煙草萃取物和/或香料。容器的底部被封口以盛住填料，但是至少有一個(gè)開(kāi)口以使煙道形成的氣體能通向柄部14里的通道28。釋熱元件20伸進(jìn)容器22開(kāi)口端的長(zhǎng)度約7毫米。
斗部更換零件16一般是環(huán)形零件，設(shè)計(jì)成能容納濾筒18的底部約達(dá)5毫米。更換零件16的孔最好與煙斗柄部14里的通道28的開(kāi)口對(duì)齊。
在推薦的實(shí)施例里，例如圖示的實(shí)施例，濾筒不是伸出于煙斗斗部邊沿之處。通常，濾筒里的釋熱元件的頂部到煙斗斗部邊沿的距離至少約1毫米，最好約3毫米或更多。這種隱蔽的濾筒減少了由于不小心使用將會(huì)引起的失火或燙傷使用者的可能性。
見(jiàn)圖3所示，煙斗斗部12可以做成能使濾筒18嵌入的形狀，并且可以包括一濾筒排出裝置30。如圖3所示，一個(gè)這樣的排出裝置包括一細(xì)長(zhǎng)件32，它被滑動(dòng)地安裝在穿過(guò)煙斗斗部12的底部，并與濾筒18的底部相接。細(xì)長(zhǎng)件32被設(shè)計(jì)成不阻塞柄部14的通道28，并可含有一放大的頭部34。
點(diǎn)火時(shí)，釋熱元件燃燒，產(chǎn)生的熱使煙霧發(fā)生器中的一種或多種煙霧形成劑揮發(fā)。因?yàn)橥扑]的釋熱元件相對(duì)短小，熱的和燃燒的火焰頭總是靠近煙霧發(fā)生器，從而最大限度地將熱量傳送給煙霧發(fā)生器并產(chǎn)生煙霧，特別是當(dāng)使用推薦的導(dǎo)熱零件時(shí)。
本發(fā)明使用的推薦的釋熱元件的小尺寸和燃燒特征保證在少量的抽吸下釋熱元件就能燃盡它露出的所有長(zhǎng)度。這樣靠近煙發(fā)生器釋熱元件部分就會(huì)很快變熱，從而顯著地增加傳送給煙發(fā)生器的熱量，特別是在開(kāi)始和中間抽吸期間。就傳送足夠的熱量以產(chǎn)生足夠的煙以及避免因傳送太多的熱量而使產(chǎn)生的煙減少這二者來(lái)說(shuō)，控制傳送給煙霧發(fā)生器的熱量是重要的。借助推薦的盛放煙霧形成劑的傳導(dǎo)容器里使用的導(dǎo)熱材料來(lái)增加熱的傳送，該容器能幫助將熱量擴(kuò)散到煙霧形成劑的實(shí)際上遠(yuǎn)離燃料的部分。這有助于產(chǎn)生好的煙，特別是在開(kāi)始和中間抽吸時(shí)。從釋熱元件到煙霧發(fā)生器的熱量傳送的控制還受益于釋熱元件里的許多管道，它們能使熱的氣體很快通到煙發(fā)生器，特別是在抽吸期間。
由于煙霧形成劑與釋熱元體物理上分離，所以煙霧形成劑呈現(xiàn)出比燃燒的燃料產(chǎn)生的溫度低得多的溫度，因此使熱損失的可能性減至最小。這樣幾乎只是在抽吸時(shí)產(chǎn)生煙，而在陰燃期間煙發(fā)生器幾乎沒(méi)有煙產(chǎn)生。
在本發(fā)明推薦的實(shí)施例里，短的含碳的釋熱元件和煙發(fā)生器合成一系統(tǒng)，該系統(tǒng)在每次抽吸時(shí)都能產(chǎn)生大量的煙?？拷鹧骖^的煙發(fā)生器在幾次抽吸后，與容器的傳導(dǎo)元件一起能在抽吸時(shí)和在抽吸之間的相當(dāng)長(zhǎng)的陰燃期間實(shí)現(xiàn)高熱傳送。
一般說(shuō)，可以用于本發(fā)明濾嘴里的能燃燒的釋熱元件具有至少約2毫米的直徑，最好從約4毫米到8毫米，且通常具有約小于30毫米的長(zhǎng)度。釋熱元件的長(zhǎng)度約是20毫米或更小，比較可取的是約15毫米或更小。此處使用的釋熱元件的比重約在0.5克/厘米3和1.5克/厘米3范圍內(nèi)，這可以通過(guò)水銀孔隙度來(lái)測(cè)量。最好比重略大于約0.7克/厘米3，更可取的是約大于0.8克/厘米3。
這里使用的推薦的釋熱元件主要由含碳物質(zhì)形成。含碳的釋熱元件的長(zhǎng)度以約5毫米到15毫米為好，最好從約8毫米到12毫米。而這些釋熱元件的含碳量至少是60-70%，最好是約80%或更多。推薦含碳量高的釋熱元件是因?yàn)樗鼈冎划a(chǎn)生最少的高溫分解和未完全燃燒物質(zhì)，很少或沒(méi)有可見(jiàn)的附帶產(chǎn)生的煙、極小的灰燼，但具有很高的熱量。然而低含碳量的釋熱元件，例如碳的重量只占約50%到60%的元件也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，尤其是使用較少量的煙草，煙草萃取物或一種不燃燒的惰性的填料的時(shí)候。
雖然這里沒(méi)有推薦，其它的燃料也可應(yīng)用于濾筒，諸如煙草，煙草代用品等，只要它們產(chǎn)生并傳導(dǎo)足夠的熱量給煙霧發(fā)生器因而從煙霧形成物中產(chǎn)生希望數(shù)量的煙，正如上面討論過(guò)的那樣。如果使用這類另外的材料，在燃料里最好含有碳，其重量約20%到40%，較好的是至少約50%，最好是至少約65%到70%，其它的燃料成份包括任何粘合劑，燃燒調(diào)節(jié)劑和水份等等。
在推薦的釋熱元件里使用的含碳材料可以來(lái)自已有技術(shù)中已知的許多碳原料。尤其是含碳材料可通過(guò)纖維素材料的高溫分解或碳化處理獲得，這種纖維素材料有木頭，棉花，人造纖維，煙草，椰子，紙等等，當(dāng)然含碳材料也可取之其它的原料。
在大多數(shù)情況下，含碳的釋熱元件應(yīng)能被普通的打火機(jī)點(diǎn)燃，而不必使用氧化劑。這種形式的燃燒性能一般可從纖維素材料中獲得，這種纖維素材料曾在400℃到1000℃之間的溫度下經(jīng)高溫分解處理，較好的溫度是約500℃到950℃，最好是約750℃，這種分解處理是在惰性氣體或真空的條件下進(jìn)行的。分解的時(shí)間不認(rèn)為是有限制的，只要分解物質(zhì)中心的溫度達(dá)到上述溫度范圍一會(huì)兒時(shí)間，例如約15分鐘即可。一個(gè)緩慢的高溫分解處理，逐漸增加溫度并持續(xù)許多小時(shí)，可以相信會(huì)產(chǎn)生帶有高含碳量的均勻的材料。最好接著使纖維素材料冷卻，將其碾成粉末，并在惰性氣體流里在約650℃到850℃之間的溫度里加熱以除去揮發(fā)性物質(zhì)達(dá)到進(jìn)一步加工處理。
雖然在大多數(shù)情況下并不希望，但仍在本發(fā)明范圍內(nèi)的是含碳材料需要利用氧化劑才能被打火機(jī)點(diǎn)燃，例如需要使用阻燃的或其它類型的燃燒改進(jìn)劑的含碳材料。這種燃燒改進(jìn)劑已在許多專利和出版物上公開(kāi)并在已知技術(shù)中是眾所周知的。
在某些推薦的實(shí)施例中，含碳釋熱元件實(shí)質(zhì)上是不含揮發(fā)性有機(jī)材料的。這意味著不是特意地在釋熱元件里加入或混合大量的揮發(fā)性有機(jī)材料，比如能在燃燒的燃料中逐漸減少的、揮發(fā)性的、形成煙霧和發(fā)出香味的添加劑。然而，少量的材料，例如水能自然地被釋熱元件里的碳所吸收，并存于其中。同樣地，少量的煙霧形成劑也可以從煙霧發(fā)生器轉(zhuǎn)移而存在于燃料之中。
在另外的實(shí)施例中，釋熱元件可以含有少量的煙草，煙草萃取物和/或其它材料，主要的是為了給煙增加香味。這些添加劑的量可以在重量的約25%到25%以下，隨這些添加劑，釋熱元件和所要的燃燒性能而定。煙草和/或煙草萃取物可以以重量的約10%到20%加入含碳釋熱元件以提供煙草香味給煙霧的主流并帶有附帶產(chǎn)生的煙草風(fēng)味，就像普通香煙那樣，并且不會(huì)影響到產(chǎn)品的艾米斯試驗(yàn)活性。
推薦的含碳釋熱元件是一壓縮的擠壓含碳物質(zhì)，該物質(zhì)是由粉末狀的碳和粘合劑通過(guò)壓力成形或擠壓技術(shù)制成的。用于釋熱元件的一種推薦的活性炭是PCB-G，一種推薦的沒(méi)有活性的碳是PXC，這兩者都可從美國(guó)匹茲堡卡爾崗碳公司(Calgon Carbon Corporation，Pittsburgh，PA.)買到。另外推薦的壓力成形的沒(méi)有活性的碳是由熱分解的棉花或紙制成的，比如不含滑石的各種等級(jí)的格蘭特·普熱里加拿大牛皮紙(Grande Prairie Canadian Kraft)可以從田納西州孟菲斯的橡樹(shù)纖維素公司(Buckeye CelluloseCorporation of Memphis，TN.)買到。
能夠用于這種釋熱元件的粘合劑在已有技術(shù)中是眾所周知的。推薦的一種粘合劑是羧甲基纖維素鈉(SCMC)，它可以單獨(dú)使用，它也被推薦與其它的材料一起使用，例如氯化鈉，蛭石，皂土，碳酸鈣等。其它可用的粘合劑包括植物膠，例如古柯豆膠，和其它的纖維素衍生物，例如甲基纖維素和羧甲基纖維素(CMC)。
可以使用一個(gè)很大的粘合劑濃度范圍。最好，粘合劑的量使它小到不會(huì)產(chǎn)生燃燒物質(zhì)。另一方面，在釋熱元件制造和使用時(shí)必須有足夠的粘合劑與釋熱元件在一起。使用的量取決于燃料里碳的粘結(jié)性。
一般，擠壓成形的含碳燃料由約50%到99%重量，最好是約80%到約95%重量的含碳材料與從1%到5%重量，最好是約5%到20%重量的粘合劑混合制成，并加入適當(dāng)?shù)乃顾蔀榫哂姓车拿鎴F(tuán)一樣粘度的糊劑。少量的，例如重量的35%以下的，最好是重量的約10%到20%的煙草，煙草萃取物等東西加入糊劑，并摻入附加的水，如果需要保持一定的粘度的話。然后粘團(tuán)被成形，例如利用標(biāo)準(zhǔn)的壓頭或活塞方式擠壓成所需的形狀，再干燥，最好是在約95℃的溫度下干燥使含水量減少到約為重量的2%到7%。
含碳釋熱元件最好備有1個(gè)或更多的縱向延伸的管道。這些管道有助于控制從釋熱元件到煙霧發(fā)生器的熱量傳送，這種控制無(wú)論就傳送足夠的熱量以產(chǎn)生足夠的煙來(lái)說(shuō)或是就避免傳送太多熱量從而使產(chǎn)生的煙減少來(lái)說(shuō)都是重要的。一般這些管道提供孔隙，通過(guò)增加一定量的熱氣體給填料從而及早增加傳送給填料的熱量。它們也有助于增加燃燒率。
這些管道可以在擠壓成形時(shí)形成。此外這些管道也可以利用通常的鉆孔技術(shù)形成。一般推薦大數(shù)量的管道，例如5到9個(gè)或者更多，在它們之間具有相應(yīng)的較寬的間隔，如象圖4所示的結(jié)構(gòu)。如果愿意，釋熱元件點(diǎn)火端可以通過(guò)機(jī)械加工、模壓等方法弄尖或使直徑減小，以改進(jìn)點(diǎn)火性能。
高質(zhì)量的釋熱元件可以通過(guò)以下方法形成將碳/粘合劑混和物(帶或不帶附加成份)的稀漿鑄成一薄片，將薄片干燥，然后將干燥的薄片碾成粉末，加水形成有粘性的糊劑，然后如上所述那樣擠壓這種糊劑。
如果愿意的話，碳和粘合劑形成的釋熱元件(沒(méi)有煙草之類的東西)在形成后可以做熱分解處理，例如在約650℃的溫度下持續(xù)二小時(shí)，粘合劑變成碳，由此實(shí)際上形成了100%碳的釋熱元件。
本發(fā)明的釋熱元件也可以含有一種或更多的添加劑以幫助燃燒，例如5%重量以下的氯化鈉以改進(jìn)陰燃性能和作為阻燃之用。
也可以加入約5%重量以下，最好從約1%到2%重量的碳酸鉀以控制燃燒性。改善物理性質(zhì)的添加劑，例如類似瓷土的粘土，蛇紋石，活性白土等等也可加以利用。
本發(fā)明濾筒中使用的煙霧發(fā)生器與釋熱元件物理分離，所述的物理分離意味著，填料，容器，或容納煙形成物的室不與釋熱元件互相混和。這個(gè)裝置有助于減少或消除煙形成物的熱量損失及支流煙的存在。
在燒掉一部分釋熱元件后，煙發(fā)生器鄰近或連接釋熱元件，這樣釋熱元件和煙發(fā)生器處于導(dǎo)熱交換關(guān)系。最好，導(dǎo)熱交換關(guān)系通過(guò)裝備一從釋熱元件點(diǎn)火端凹進(jìn)的導(dǎo)熱零件，例如金屬片而獲得，這樣就能將熱量從燃燒的釋熱元件傳導(dǎo)或輸送給煙發(fā)生器。
用作煙霧發(fā)生器的推薦的容器可以是不同的，其長(zhǎng)度從約5毫米到約40毫米，較好的是從約15毫米到35毫米，最好是從20毫米到30毫米。煙霧發(fā)生器的直徑應(yīng)至少是約2毫米，最好約從4毫米到8毫米。
最好，煙霧發(fā)生器包括一個(gè)或更多攜帶一種或更多煙霧形成劑的熱穩(wěn)定材料。這里所述的“熱穩(wěn)定”材料是一種能經(jīng)得住高溫，雖然是被控制的，例如從約400℃到600℃的溫度而沒(méi)有顯著的分解或燃燒的材料。使用這種材料相信有助于維持單純的化學(xué)意義上的“煙”，這已在推薦的實(shí)施例里艾米斯試驗(yàn)活性的缺乏所證實(shí)。雖然沒(méi)有推薦，其它的煙霧發(fā)生器，例如能隔斷熱量的微型容器，或固體的煙霧形成劑也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要它們能夠釋放足夠的煙狀氣體并令人滿意地類似煙草煙。
可用來(lái)作為盛放煙霧形成劑的底座或容器的熱穩(wěn)定材料在已有技術(shù)中是眾所周知的。使用的容器應(yīng)是多孔的，并必須能容納可形成煙的混合物的，并可通過(guò)燃料的加熱釋放出潛在的煙狀氣體。所用的熱穩(wěn)定材料包括碳吸附劑，例如多孔碳，石墨，活性的或非活性的碳等等，例如可從美國(guó)丹伯里聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide Corp.，Danbury，CT.)買到的PC-25和PG-60，同樣也可以從考爾功(Calgon)買到的SGL碳。其它合適的材料包括無(wú)機(jī)固體，例如陶瓷，玻璃，礬土，蛭石，皂土之類的粘土等等。推薦的是碳和礬土。
一種特別有用的礬土填料可從W.R.格雷斯公司戴維森化工部(Davison Chemical Division of W.R.Grace & Co.)買到，牌號(hào)為SMR-14-1896。在使用前，這種礬土在高溫下，例如高于1000℃的溫度下燒結(jié)，然后被洗凈，再干燥。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，合適的細(xì)粒狀填料也可用煙草，碳，或碳和煙草的混和物組成，利用日本富士波迪爾股份有限公司(Fuji Paudal KKof Japan)生產(chǎn)的機(jī)器只要一次加工就能形成致密的顆粒，這種機(jī)器的商標(biāo)是“麥羅米列茲”(Marumerizer)。這種設(shè)備已在德國(guó)專利編號(hào)為1，294，351和美國(guó)專利編號(hào)為3，277，520(現(xiàn)在重新編號(hào)是27，214)以及日本公開(kāi)的說(shuō)明書(shū)編號(hào)為8684/1967中公布。
本發(fā)明濾筒中使用的煙霧形成劑必須在一定的溫度下能形成煙，這個(gè)溫度是在煙霧發(fā)生器中通過(guò)燃燒釋熱元件而產(chǎn)生的。這種物質(zhì)最好由碳，氫氣和氧氣組成，但是他們可以包括其它的材料。這種物質(zhì)可以是固態(tài)的，半固態(tài)的，或液態(tài)的。這種物質(zhì)和/或這類物質(zhì)的混和物的沸點(diǎn)或升華點(diǎn)可在約500℃以下。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)包括多元醇，例如丙三醇，三甘醇和丙二醇，還有帶“單”字頭(mono-)，“二”字頭(di-)的脂族酯，或帶“聚”字頭(Poly-)的羧酸，例如甲基硬脂酸鹽，十二雙酸鹽(dodecandioate)，二甲基四元十二雙酸鹽(dimethyl tetradodecandioate)，等等。
推薦的煙霧形成劑是多元醇，或多元醇的混和物。更佳的煙霧形成劑選自丙三醇，三甘醇和丙二醇。
當(dāng)填料材料被當(dāng)作容器來(lái)用時(shí)，煙霧形成劑可被分散到填料之上或之中去集中起來(lái)，并通過(guò)任何已知的技術(shù)足以滲入和覆蓋材料。例如，可以涂上足夠濃度的煙霧形成劑，或通過(guò)浸入稀釋的溶液，或噴射，或蒸汽噴鍍，或類似的技術(shù)。固態(tài)的煙霧形成劑成份可與填料混和，并均勻地散布在已成形的填料上。
煙霧形成劑的裝填量由于容器不同和煙霧形成劑的不同將是不同的，液態(tài)的煙霧形成劑的數(shù)量一般可從約20毫克到120毫克，較可取的是約從35毫克到85毫克，最可取的是約從45毫克到65毫克。盡可能多的在填料中攜帶的煙霧形成物應(yīng)作為WTPM輸送給使用者。一般以重量計(jì)約2%以上，較可取的是約15%以上，最可取的是約20%以上的填料中攜帶的煙霧形成物作為WTPM傳送給使用者。
煙霧發(fā)生器也可含有一種或更多的揮發(fā)性的香料劑，例如薄荷醇，香草醇，人造咖啡，煙草萃取物，尼古丁，咖啡因，烈酒和其它的傳送香味給煙的附加劑。
一種特別推薦的煙霧發(fā)生器包括上述的鋁填料，這種填料含有噴射的干的煙草萃取物，煙草香味調(diào)節(jié)劑，例如乙酰丙酸，一種或更多的香料附加劑，和一種形成煙的附加劑，例如丙三醇。在某些推薦的實(shí)施例里，該填料可與致密的煙草顆粒，例如那些以“麥羅米列茲”商標(biāo)生產(chǎn)的東西混和。
這里公布的顆粒類型可被用來(lái)或改進(jìn)為將藥物摻入顆粒，以便傳送揮發(fā)性的藥物或生理的活性材料，例如麻黃素，異丙喘寧，叔丁喘寧等。
安裝在本發(fā)明的濾筒中的導(dǎo)熱零件一般是一種金屬薄片，例如鋁薄片，其厚度是不同的，從約小于0.01毫米到0.1毫米，或更小。導(dǎo)熱材料的厚度和/或類型可以是不同的(例如來(lái)自聯(lián)合碳化物公司的格拉夫爾Grafoil)以實(shí)際上獲得任何希望的熱傳送程度。如實(shí)施例的圖示，導(dǎo)熱材料最好接觸或重迭一部分釋熱元件，并形成包住煙霧形成劑的容器。
較可取的是，導(dǎo)熱材料與釋熱元件的搭接長(zhǎng)度不要超過(guò)釋熱元件長(zhǎng)度的二分之一，最好導(dǎo)熱材料與釋熱元件尾部的搭接長(zhǎng)度不要超過(guò)5毫米。當(dāng)釋熱元件用完，到與導(dǎo)熱零件接觸的點(diǎn)時(shí)，通過(guò)使熱量降低，導(dǎo)熱零件能幫助熄滅釋熱元件。
本發(fā)明的濾筒的直徑可以是不同的，它取決于傳送的煙的量以及想要發(fā)生的抽吸次數(shù)。例如實(shí)施例的圖所示的10毫米長(zhǎng)的釋熱元件和30毫米長(zhǎng)的容器提供約10到15次的抽吸，在一般的吸煙情況下有大量的煙。通過(guò)調(diào)整濾筒部件和/或煙霧形成器的尺寸，產(chǎn)生的煙量和合適的抽吸次數(shù)這兩者也可以調(diào)整。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，濾筒借助斗部更換零件可附著于普通煙斗的斗部。一種此類更換零件已在圖1和圖2中說(shuō)明。該斗部更換零件應(yīng)該是一防熱材料，最好是與煙斗同樣的材料。例如這類材料包括歐石南木、粘土等等。更換零件的形狀應(yīng)當(dāng)適合于放在煙斗斗部的里面，煙斗底部的抽氣孔不應(yīng)被更換零件堵塞，從濾筒里抽出的氣體流進(jìn)煙斗斗部的抽氣孔，經(jīng)過(guò)柄部象普通煙斗的煙草煙就傳送給使用者。
在另一個(gè)實(shí)施例里，例如圖3和圖4所示的煙斗，煙斗斗部上被設(shè)計(jì)成能容納本發(fā)明的濾筒，而不需要任何連接裝置或更換零件。更進(jìn)一步，在這個(gè)實(shí)施例里可以提供一濾筒排出裝置，以便將廢的濾筒從煙斗斗部里卸去。圖3表示了一種這樣的排出裝置。該排出裝置操作時(shí)如一可滑動(dòng)的軸，它與濾筒的底部接觸，當(dāng)向上用力時(shí)，作用力作用在濾筒上，使它從位于斗部里的位置上脫開(kāi)。根據(jù)這里公開(kāi)的見(jiàn)解，其它的排出裝置對(duì)于懂行的技工來(lái)說(shuō)將是容易明白的。
根據(jù)本發(fā)明推薦的方法產(chǎn)生的煙是包括空氣，碳的氧化物的化學(xué)單體，煙霧形成劑包括任何需要的香料或其它需要的揮發(fā)性材料、水和微量的其它材料。根據(jù)本發(fā)明推薦的方法制造的WTPM按艾米斯試驗(yàn)測(cè)定不具有誘變活性，即根據(jù)本發(fā)明推薦的方法生產(chǎn)的WTPM和暴露于該類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)微生物中發(fā)生的回復(fù)變異數(shù)之間不存在有意義劑量的響應(yīng)關(guān)系，根據(jù)艾米斯試驗(yàn)的支持者的說(shuō)法，有意義劑量的相關(guān)響應(yīng)表示在產(chǎn)品試驗(yàn)中存在誘變物質(zhì)，見(jiàn)[Aames etal.，Mut.Res.，31∶347-364(1975);Nagas et al.，Mut，Res.，42∶335(1977)]。
本發(fā)明推薦的實(shí)施例的進(jìn)一步好處在于，在使用時(shí)與普通煙斗產(chǎn)生的灰燼相比本發(fā)明的實(shí)施例產(chǎn)生的灰燼比較少。當(dāng)推薦的碳釋熱元件燃燒時(shí)，它基本上轉(zhuǎn)變?yōu)樘嫉难趸?，而只產(chǎn)生相當(dāng)少的灰燼。
本發(fā)明的煙具將結(jié)合下面的實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)例有助于理解本發(fā)明，但不能理解為限制本發(fā)明。這里所用的所有百分比，除了另有說(shuō)明，都是重量百分比。所有的溫度都用攝氏溫度來(lái)表示，并且是未修正的。
例1圖1所示的煙斗用以下的方法來(lái)制造一普通的用歐石南根制成的煙斗具有一深約40毫米，外徑約30毫米，內(nèi)徑約18毫米的斗部，通過(guò)在其內(nèi)放入一附加裝置而得到改進(jìn)，該附加裝置由一寬約17毫米，厚約5毫米的歐石南根制成的零件組成，該零件中心處鉆有一直徑約5毫米的孔。這個(gè)附加裝置能鑲嵌在煙斗斗部里，并打一中心孔對(duì)準(zhǔn)煙斗斗部的底部。
碳的制備是將格蘭特·普熱里·加拿大牛皮紙(Gramde Prairie Canadian Kraftpaper)(硬木、無(wú)滑石級(jí))在550℃的碳化溫度下加熱8小時(shí)。冷卻后，碳被碾成尺寸小于約10微米的均勻顆粒。粉末狀的碳然后在氮?dú)夥諊锛訜岬?50℃的溫度并保持8小時(shí)。
具有約0.86克/厘米3近似比重(松密度)的一釋熱元件(長(zhǎng)10毫米，外徑4.5毫米)是由碳粉(占89%的重量)，SCMC粘合劑(占10%的重量)和K2CO3(占1%的重量)混和，再加足夠的水制成擠壓的糊劑，然后形成的。
在釋熱元件的芯子直徑(即最小尺寸的直徑)范圍內(nèi)打7個(gè)孔(每個(gè)約0.6毫米直徑)，這些孔互相靠近，間隔排列(如圖4所示)，這些孔被限定在釋熱元件芯子面上的2.6毫米范圍內(nèi)，這些孔的互相間隔約0.3毫米。
用于作煙霧發(fā)生器的容器是由拉制的鋁管(來(lái)自尼曼特公司Niemand lnc.)制成的，其長(zhǎng)度約為32毫米，并具有一約4.5毫米的外徑。容器后部2毫米被卷曲以封住容器嘴部。在這個(gè)嘴部有兩個(gè)約0.65毫米×3.45毫米的孔口以接入密封壁。
來(lái)自W.R格雷夫斯公司(商標(biāo)SMR-14-1896)的具有很大表面積的礬土(表面積為280米2/克)具有一從-8到+14的篩號(hào)尺寸(美國(guó))，它在約1400℃以上的均熱溫度下被燒結(jié)，最好是在約1400℃到1550℃的均熱溫度下被燒結(jié)約1小時(shí)，然后冷卻。再用水沖洗礬土。
礬土(640毫克)被干燥成只含重約1%到5%的水份，最好只含重約3.5%的水份。這材料然后與233毫克的丙三醇和香料混合物的混合物一起處理，這里香料混合物包括0.25%重的苯乙醇0.35%重的煙草(Tabac)(巧克力)和0.25%重的咖啡。容器里裝上200毫克由處理過(guò)的礬土和硬化的(即麥羅米列茲加工的)烘烤過(guò)的煙草以1∶1混和的混合物，所述煙草具有約0.8克/厘米3的比重，并摻入約15%重的丙三醇。
釋熱元件插入充填材料的容器的開(kāi)口端達(dá)3毫米，形成本發(fā)明推薦的濾筒。這個(gè)濾筒被插入煙斗斗部可更換零件內(nèi)達(dá)5毫米深，這樣在釋熱元件的頂部到煙斗斗部的邊沿之間留下約3毫米的距離。
吸這種煙具，可抽吸11次，每次都可獲得很好的煙味。香味也是濃郁的，并且沒(méi)有異味煙，在釋熱元件用完后只有極少的灰燼。
本發(fā)明，包括推薦的實(shí)施例在這里得到了詳細(xì)的描述。然而，應(yīng)該明白對(duì)于那些精通本領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明上述的構(gòu)思，可以對(duì)本發(fā)明做出許多變化和/或改進(jìn)，然而這仍在本發(fā)明所規(guī)定的權(quán)利要求
范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煙斗包括(a)一可更換的濾筒，所述濾筒包括(i)一長(zhǎng)度約小于30毫米的釋熱元件；(ii)一物理分離的煙霧發(fā)生器與所述釋熱元件保持一導(dǎo)熱交換關(guān)系，所述煙霧發(fā)生器至少包括一種煙霧形成劑；(b)一在煙斗的斗部里夾緊所述濾筒的裝置，所述夾緊裝置能允許卸去或更換濾筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙斗，其特征在于包括一能從煙斗的斗部排出濾筒的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙斗，其特征在于，所述夾緊裝置包括一具有與煙斗的柄部的通道相通的通道的可更換零件，位于可更換零件里的通道能容納可更換的濾筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙斗，其特征在于，所述濾筒包括一至少包住一部分煙霧發(fā)生器的傳導(dǎo)容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的煙斗，其特征在于，所述濾筒不延伸至所述煙斗斗部的邊沿之上。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種具有一般煙斗外形的煙具。本發(fā)明煙斗能產(chǎn)生大量的煙，更可取的是沒(méi)有顯著的煙霧形成物的熱量損失并不存在高溫分解或不完全燃燒的產(chǎn)物。能提供這些優(yōu)點(diǎn)的煙斗包括一可更換的濾筒，該濾筒有一短的，即長(zhǎng)度約小于30毫米，含碳的釋熱元件，一含有煙霧形成劑的物理上分離的煙霧發(fā)生器，和在煙斗斗部里夾緊濾筒的裝置。
文檔編號(hào)A24D1/14GK87101954SQ87101954
公開(kāi)日1987年10月21日 申請(qǐng)日期1987年3月14日
發(fā)明者加里·羅杰·謝爾拉 申請(qǐng)人:R·J·雷諾茲煙草公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan