СИГАРЕТА (ВАРИАНТЫ), КУРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ), ЗАЖИГАЛКА, НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО УЗЛА И ПОСТОЯННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ БЛОК

лектрическая курительная система включает удаляемую сигарету, содержащую ароматизированный табачный материал и подвергаемую электрическому нагреву с помощью электрических нагревательных элементов в зажигалке с выделением ароматного табачного дыма или иных веществ в виде паров или аэрозоля, доводимых до курильщика. Сигарета и зажигалка создают в курительной системе воздушные потоки, проходящие поперек сигареты. Такие потоки способствуют доведению аэрозоля и ароматов до курильщика и уменьшают конденсацию остаточных паров и/или аэрозоля внутри курительной системы. 8 с. и 85 з.п.ф-лы, 24 ил.

Настоящая заявка является частичным про-должением патентной заявки США № 07/666.926 от 11 марта 1991 г., впоследствии отозванной и заме-ненной заявкой № 08/012.799 от 2 февраля 1993 г., которая является таким образом полностью объ-единенной.
Настоящее изобретение относится к куритель-ным системам, в которых сигареты используются с зажигалками, и способам их изготовления.
В патенте США № 5.060.671 описано электри-ческое курительное изделие. Это изделие снабжено набором криволинейных одноразовых электриче-ских нагревательных элементов. На каждый такой элемент нанесено вещество табака, например, та-бак или полученный из него материал. Одноразо-вый нагреватель-ароматизатор подключен к ис-точнику электрической энергии, например, батарее или конденсатору, и к схеме управления, которая приводит в действие нагревательный элемент при затяжке курильщика или при нажатии выключате-ля. Конструкция схемы обеспечивает включение при каждой затяжке не менее одного, но не всех нагревательных элементов таким образом, чтобы курильщик получал заданное количество затяжек, каждая из которых содержит отмеренное количе-ство ароматизатора, т.е. аэрозоля с носителями аромата или ароматизированного табака. Предпо-чтительно схема также исключает включение лю-бого отдельного нагревателя более одного раза во избежание перегрева нанесенного на него аромати-затора. Нагревательные элементы, используемые в данном изделии, изготавливают путем нарезания плоского листа из резистивного материала.
В таких изделиях нагреватель после разового употребления выбрасывается вместе с остатками табака. Электрические соединения между нагрева-телями и батарейкой должны выполняться так, чтобы выдерживать многократные срабатывания и переключения при замене ароматизаторных бло-ков.
В заявке 1 07/666.926 от 11 марта 1991 г., впо-следствии замененной продолжающей заявкой 1 08/012.799 от 2 февраля 1993 г., предложено элек-трическое курительное изделие, содержащее нагревательные элементы многократного исполь-зования и одноразовый блок для выработки арома-та. Одноразовый блок предпочтительно включает ароматизаторный элемент и фильтр, который кре-пится мундштучной бумагой или иным образом. Однако при эксплуатации нагревательных элемен-тов многократного применения имеют место опре-деленные трудности, связанные с тем, что остаточ-ный аэрозоль конденсируется и оседает на нагре-вательных и других постоянных конструктивных элементах изделия.
В заявке на европейский патент ЕР N 0503767, кл. А24F 47/00, 1992 г., описана курительная си-стема для донесения аромата табака до курильщи-ка, содержащая удаляемую сигарету, включаю-щую носитель, имеющий разнесенные по длине первый и второй концы и первую и вторую поверх-ности, табачный материал, вырабатывающий аро-матный табачный дым, поступающий к курильщи-ку, зажигалку, содержащую постоянный нагрева-тельный блок, в первый конец которого вставляется удаляемая сигарета, средства нагрева в виде мно-жества постоянных электрических нагревательных элементов, размещенных в нагревательном блоке, каждый из которых имеет поверхность, размещае-мую вблизи второй поверхности сигареты для нагревания табачного материала и вырабатывания ароматного табачного дыма, и средство для инди-видуального приведения в действие множества нагревательных элементов так, чтобы в полости вырабатывалось определенное количество аро-матного табачного дыма. Курительная система включает также источник электрической энергии для питания множества постоянных нагревателей и средство управления подачей электрической энер-гии на постоянные нагреватели для селективного нагрева по меньшей мере одного из них. Сигарета, используемая в данной курительной системе, со-держит основу, которой придана по существу ци-линдрическая форма, имеющую наружную по-верхность для приема тепла.
Данная курительная система не может обес-печить образования заданного количества табач-ного дыма для поступления его к курильщику, что затрудняет ее использование. Нагревательные элементы, используемые в такой системе, недоста-точно долговечны, и постоянный нагревательный блок в целом недостаточно надежен.
Кроме того, изготовление такого устройство является достаточно сложным.
В свете изложенного желательно создать усо-вершенствованную курительную систему, в кото-рой нагревательные элементы зажигалки исполь-зуются многократно.
Желательно также свести к минимуму в такой системе конденсацию аэрозоля на нагревательных и других конструктивных элементах зажигалки.
Далее, желательно упростить изготовление курительного изделия.
Затем, желательно улучшить поступление ароматного табачного дыма к курильщику.
Соответственно основной целью настоящего изобретения является создание курительной систе-мы, обладающей преимуществами перед известны-ми системами.
Другой целью изобретения является улучше-ние поступления ароматного табачного дыма из курительной системы, в которой сигареты исполь-зуются с зажигалками.
Целью изобретения является также создание курительной системы, в которой нагревательные элементы зажигалки используются многократно, а доля одноразовых элементов сведена к минимуму.
Далее, целью изобретения является сведение к минимуму конденсации аэрозоля на нагреватель-ных и других конструктивных элементах зажигал-ки.
Затем, целью изобретения является создание курительного изделия и способа его получения, более простого и рентабельного даже в условиях современного массового производства.
Наконец, целью изобретения является усовер-шенствование поступления ароматного табачного дыма к курильщику.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена сигарета для применения в курительной системе для подачи ароматного табачного дыма к курильщику, включающей нагревательные элементы. Сигарета включает носитель, имеющий первый и второй концы, разне-сенные в продольном направлении, и первую и вторую поверхности. Первая поверхность ограни-чивает полость между первым и вторым концами, а вторая включает зону, в которой размещены нагре-вательные элементы. Ароматизатизированный табачный материал нанесен на первой поверхно-сти носителя. При нагревании нагревательными элементами он генерирует в полости ароматный табачный дым для подачи курильщику,. Носитель и ароматизатор обеспечивают поперечное проте-кание воздуха в полости.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена зажигалка, используемая совместно с удаляемой сигаретой в курительной системе, которая доставляет ароматный табачный дым курильщику. Зажигалка включает блок нагре-вателей, куда через первое отверстие вставляется сигарета. Блок нагревателей содержит средство, обеспечивающее поступление поперечного потока воздуха в по меньшей мере часть сигареты. В блоке нагревателей находится множество электрических нагревательных элементов. Каждый из них обла-дает поверхностью, располагающейся вблизи той части поверхности сигареты, к которой подступает поперечный поток воздуха. Имеется средство для приведения в действие одного или нескольких элек-трических нагревателей так, что в сигарете выра-батывается заданный объем ароматного табачного дыма. Поперечный поток воздуха возникает, когда курильщик затягивается сигаретой, вставленной в зажигалку.
В соответствии с третьим аспектом насто-ящего изобретения предложена курительная систе-ма для доставки ароматного табачного дыма ку-рильщику. Система включает удаляемую сигарету, зажигалку и средство для индивидуального приве-дения в действие нескольких электрических нагре-вателей так, что в полости сигареты вырабатыва-ется заданный объем ароматного табачного дыма.
В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения предложен нагреватель-ный элемент курительной системы для подачи ароматного табачного дыма курильщику. Нагрева-тельный элемент включает первый конец, второй конец и несколько криволинейных участков между ними, повышающих электрическое сопротивление нагревательного элемента. Нагревательный эле-мент выполнен из резистивного материала и имеет первую и вторую поверхности, ориентированные по существу в одной плоскости, обладая общей длиной L, общей шириной W и толщиной T. Эффек-тивная электрическая длина нагревательного эле-мента больше длины L, а его эффективное электри-ческое сечение меньше произведения W x T.
В соответствии с еще одним аспектом настоя-щего изобретения предложен способ изготовления интегрированного нагревательного блока кури-тельной системы для доставки ароматного табач-ного дыма курильщику. Согласно этому способу, лист резистивного материала режут для формиро-вания нескольких нагревательных элементов, со-единенных между собой по меньшей мере с одного конца. Листу придают цилиндрическую форму.
Настоящее изобретение подробно разъясняет-ся в нижеследующем описании совместно с прила-гаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 - схематический вид в перспективе кури-тельной системы по одному из вариантов осу-ществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - схематический вид в перспективе с ча-стичным вырезом курительной системы;
фиг. 3A - вид сбоку в разрезе нагревательного блока по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 3B - вид с торца по сечению 3B-3B фиг. 3A;
фиг. 4A - схематический вид в перспективе си-гареты по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 4B - вид сбоку в разрезе по сечению 4B-4B фиг. 4A;
фиг. 5 - схематический вид в сборе нагрева-тельного блока по другому варианту осуществле-ния изобретения;
фиг. 6 - вид в перспективе нагревательного блока по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 7 - развертка нагревательного блока по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 8 - вид в перспективе части нагреватель-ного элемента по одному из вариантов осуществ-ления изобретения;
фиг. 9 - вид в перспективе штифтового блока по одному из вариантов осуществления изобрете-ния;
фиг. 10A - схематический вид сбоку в разрезе распорки по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 10B - схематический вид в сечении 10B-10B фиг. 10A;
фиг. 10C - схематический вид в сечении 10C-10C фиг. 10A;
фиг. 11A - схематический вид сбоку в разрезе опоры по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 11B - схематический вид в сечении 11B-11B фиг. 11A;
фиг. 11C - схематический вид в сечении 11C-11C фиг. 11A;
фиг. 12A - схематический вид в перспективе единой опоры-распорки по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 12B - схематический вид сбоку в сечении 12B-12B фиг. 12A;
фиг. 12C - схематический вид в сечении 12C-12C фиг. 12A;
фиг. 12D - схематический вид в сечении 12D-12D фиг. 12A;
фиг. 13 - вид с торца кольца по одному из ва-риантов осуществления изобретения;
фиг. 14A - схематический вид в перспективе колпачка по одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 14B - схематический вид сбоку в сечении 14B-14B фиг. 14A;
фиг. 14C - схематический вид в сечении 14C-14C фиг. 14A;
фиг. 14D - схематический вид в сечении 14D-14D фиг. 14A;
фиг. 15A - схематический вид сбоку гильзы нагревателя по одному из вариантов осуществле-ния изобретения;
фиг. 15B - вид с торца в сечении 15B-15B фиг. 15A;
фиг. 16 и 17 - схематические виды в разрезе участков курительной системы, где показаны пути прохождения воздуха в курительной системе;
фиг. 18 - блок-схема блока управления по од-ному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 19 - схематический вид сбоку в разрезе курительной системы по следующему варианту осуществления изобретения;
фиг. 20 - схематический вид сбоку в разрезе нагревательного блока по следующему варианту осуществления изобретения;
фиг. 21 - схематический вид в перспективе устройства для изготовления средней части удаля-емой сигареты в курительной системе по фиг. 19;
фиг. 22 - схематический вид сбоку в разрезе варианта курительной системы с "периферийной тягой" по настоящему изобретению;
фиг. 23 - блок-схема блока управления по сле-дующему варианту осуществления изобретения;
фиг. 24 - блок-схема синхронизации блока управления по фиг. 23.
Курительная система 21 в соответствии с изобретением показана на фиг. 1 и 2. Система 21 включает сигарету 23 и зажигалку 25 многократно-го использования. Сигарета 23 вставляется и выни-мается из отверстия 27 на передней стенке 29 зажи-галки 25. Курительная система 21 используется как обычная сигарета. Сигарета 23 выбрасывается после одной или нескольких затяжек. Зажигалка 25 рассчитана на большее количество затяжек, чем сигарета 23.
Зажигалка 25 включает корпус 31 и имеет пе-реднюю и заднюю части 33 и 35. Источник энергии 37, запитывающий элементы для нагрева сигареты 23, находится в задней части 35 зажигал-ки 25. Задняя часть 35 легко открывается и закры-вается, например, на винтах или зажимах, для удобства замены источника энергии 37. В передней части 33 размещены нагревательные элементы и схемы, подключенные к источнику энергии 37 в задней части 35. Передняя часть 33 легко соединя-ется с задней частью 35, например, по типу ласточ-кина хвоста или вдвигается. Корпус 31 выполнен из прочного жаростойкого материала на основе ме-талла или, предпочтительно, полимера. Корпус 31 изготовлен так, чтобы удобно помещаться в руке курильщика, и предпочтительно имеет размеры 10,7 х 3,8 х 1,5 см.
Источник энергии 37 должен обеспечивать пи-тание элементов, нагревающих сигарету 23. Пред-почтительно источник 37 является заменяемым и перезаряжаемым, например, конденсатором или лучше аккумулятором. В предпочтительном вари-анте осуществления изобретения источником энер-гии служит сменный перезаряжаемый аккумулятор (четыре последовательно соединенных никель-кадмиевых элемента) с напряжением без нагрузки от 4,8 до 5,6 В. Однако параметры источника 37 подбираются с учетом других элементов куритель-ной системы, в первую очередь нагревателей. В патенте США № 5.144.962, приводимом в качестве ссылки, описано несколько типов источников пита-ния, применимых для курительной системы соглас-но настоящему изобретению, например, перезаря-жаемые аккумуляторы и быстроразряжаемые кон-денсаторы с зарядом от батарей.
По существу цилиндрический нагревательный блок 39 для нагрева сигареты 23, который предпо-чтительно также удерживает сигарету на месте относительно зажигалки 25, и электрическая схема 41 управления подачей заданного количества энергии от источника 37 на нагревательные эле-менты (на фиг. 1 и 2 не показаны) предпочтительно размещены в передней части 33 зажигалки. В пред-почтительном варианте осуществления изобрете-ния нагревательный блок 39 содержит восемь ра-диально расположенных нагревательных элемен-тов 43 (фиг. 3A), которые по отдельности запиты-ваются от источника 37 под управлением схемы 41 для нагрева восьми участков вокруг сигареты 23 и получения восьми затяжек ароматного табачного дыма. Хотя может быть и другое количество нагре-вательных элементов 43, предпочтительно их должно быть восемь, хотя бы потому что обычная сигарета рассчитана на восемь затяжек и потому что восемь элементов поддаются управлению дво-ичными устройствами.
Схема 41 предпочтительно приводится в дей-ствие от датчика 45 затяжек (фиг. 2), срабатываю-щего либо от перепада давления, либо от измене-ния потока воздуха, когда курильщик затягивается сигаретой 23. Датчик 45 находится в передней части 33 зажигалки 25 и сообщен с полостью внут-ри нагревательного блока 39 вокруг сигареты 23 через канал 47 в распорке 49 и опоре 50 нагрева-тельного блока, либо через трубку (не показана). Датчик 45, пригодный для использования в кури-тельной системе 21, описан в патенте США № 5.060.671; раскрытие которого приводится в каче-стве ссылки, им может быть кремниевый датчик модели 163PC01D35, выпускаемый отделением "Майкросвитч" фирмы "Ханиуэлл", Фрипорт, штат Иллинойс, который приводит в действие соответ-ствующий нагревательный элемент 43 в результате перепада давления, когда курильщик затягивается сигаретой 23. Успешно показали себя и датчики потока, например, проволочные термоанемометры, которые приводят в действие соответствующий нагревательный элемент 43 при изменении потока воздуха.
Индикатор 51, предпочтительно расположен-ный снаружи зажигалки 25, предпочтительно на ее передней стенке 33, показывает количество затя-жек, остающихся в сигарете 23, вставленной в за-жигалку. Индикатор 51 предпочтительно включает жидкокристаллический дисплей из семи частей. В предпочтительном варианте осуществления изоб-ретения индикатор 51 показывает цифру "8", когда световой луч, испускаемый фотодетектором 53 (фиг. 2), отражается от переднего конца вновь вставленной сигареты 23 и обнаруживается фото-детектором. Фотодетектор 53 предпочтительно установлен в отверстии 55 в распорке 49 и опоре 50 нагревательного блока 39 (фиг. 3A). Фотодетек-тор 53 подает сигнал на схему 41, а та, в свою оче-редь, на индикатор 51. Цифра "8" на индикаторе 51 означает, что из сигареты 23 можно сделать восемь затяжек, т. е. ни один из нагревательных элементов 43 на нее еще не воздействует. После того, как си-гарета 23 выкурена до конца, на индикаторе появ-ляется цифра "0". После удаления сигареты 23 из зажигалки 25 фотодетектор 53 не обнаруживает ее присутствия, и индикатор 51 отключается. Фотоде-тектор 53 настроен так, что не излучает постоянно, чтобы не разряжать напрасно источник 37. Пред-почтительно в курительной системе 21 использует-ся фотодетектор типа OPR5005 фирмы "ОПТЕК текнолоджи, Инк.", Кэрролтон, штат Техас.
Жидкокристаллический дисплей также может указывать на падение напряжения в батарее ниже заданного низкого уровня, например, путем попе-ременного включения и выключения дисплея, а также возврат к заданному высокому уровню в результате перезарядки. Заданный низкий уровень может составлять примерно 3-3,5 В, а заданный высокий уровень - примерно 5-6 В.
Подача электрической энергии на выбранный нагревательный элемент может осуществляться в виде импульсов заданной длительности, формиру-емых схемой управления. Длительность импульса может составлять, например, от примерно 1 до примерно 3 с или от примерно 1 до примерно 2 с, в зависимости от количества энергии, которое необ-ходимо подать на выбранный нагреватель.
Вместо фотодетектора 53 для обнаружения наличия или отсутствия сигареты 23 может исполь-зоваться механический выключатель (не показан), а для сброса схемы 41, когда в зажигалку вставля-ется новая сигарета, может служить кнопка (не показана), выставляющая цифру "8" на индикаторе 51, и т. п. Источники энергии, электронные схемы, датчики затяжек и индикаторы, применимые для курительной системы 21 по настоящему изобрете-нию, описаны в патенте США № 1 5.060.671, при-водимом в качестве ссылки. Канал 47 и отверстие 55 в распорке 49 и опоре 50 нагревательного блока предпочтительно закрыты для прохода воздуха при курении.
Предпочтительная сигарета 23 для куритель-ной системы 21 показана на фиг. 4A и 4B, хотя сигарета может быть любой формы, допускающей образование ароматного табачного дыма для по-дачи курильщику при нагреве сигареты элемента-ми 43. Сигарета 23 включает табачную ленту 57, состоящую из носителя или камеры 59, на который нанесен ароматизированный табачный материал 61, предпочтительно табак. Носиетль выполнен в виде цилиндра и имеет внутреннюю и наружную поверхности. Табачная лента 57 обернута вокруг цилиндрического обратного управляющего эле-мента (обратного фильтра) 63 на одном конце и цилиндрического первого прямого фильтра 65 на противоположном конце. Первый прямой фильтр 65 представляет собой фильтр типа "свободной трубы", имеющей продольный осевой канал 67, вследствие чего сопротивление при затяжке неве-лико.
При желании поверх табачной ленты 57 мо-жет быть обернута сигаретная бумага 69. Это лег-кая бумага, предпочтительно с покрытием из та-бачного ароматизатора, или бумага на основе табака с целью усиления вкусовых ощущений. На бумагу 69 может быть нанесен концентрированный или разбавленный жидкий экстракт. Оберточная бумага 69 предпочтительно обладает минималь-ной плотностью и толщиной при достаточной для машинной обработки прочностью. Предпочтитель-но пропитанная табаком бумага имеет плотность (при относительной влажности 60%) 20-25 г/м2, минимальной проницаемостью 0-25 CORESTA (см3 воздуха, проходящих через 1 см2 материала за 1 минуту при перепаде давления 1 кПа), прочностью на разрыв  2000 г/27 мм ширины (1 дюйм/мин.), толщина 1,3-1,5 мила (0,033-0,038 мм), содержание CaCO3  5%, цитрата 0%. Предпочтительно мате-риал для оберточной бумаги содержит  75% та-бачного листа (несигарного, трубоогневой или трубоогневой и теневой сушки начинка и светлая средняя жилка). Это также может быть обычная льняная бумага плотностью 15-20 г/м2 или такая бумага с пропиткой экстрактом. Связующее в виде лимонного пектина добавляется в количестве меньшем или равном 1%. Можно добавлять глице-рин в количестве, не большем, чем необходимо, чтобы получить жесткость бумаги такой же, как в обычной сигарете.
Сигарета 23 также предпочтительно включает цилиндрический мундштучный фильтр 71, предпо-чтительно обычный типа RTD (сопротивление за-тяжке), и цилиндрический второй прямой фильтр 75. Фильтры скреплены мундштучной бумагой 75, которая простирается за торец второго прямого фильтра 73 и крепится к оберточной бумаге 69 так, чтобы торец первого прямого фильтра 65 примы-кал к торцу второго прямого фильтра 73. Подобно первому прямому фильтру 65, второй прямой фильтр 73 предпочтительно образован с продоль-ным осевым каналом 77. Обратный фильтр 63 и первый прямой фильтр 65 образуют вместе с та-бачной лентой 57 полость 79 внутри сигареты 23.
Внутренний диаметр продольного канала 77 во втором прямом фильтре 73 больше, чем внут-ренний диаметр канала 67 в первом прямом филь-тре 65. Предпочтительно внутренний диаметр ка-нала 67 составляет 1-4 мм, а канала 77 - 2-6 мм. Было обнаружено, что различные диаметры кана-лов 67 и 77 облегчают процесс хорошего смешива-ния или турбулентности между ароматным табач-ным дымом, образующимся из нагретого аромати-зированного табачного материала, и воздухом, поступающим в сигарету 23 извне при затяжке, вследствие чего на мундштучный фильтр 71 посту-пает больше аэрозольной смеси. В полости 79 аро-матный табачный дым, образующийся при нагреве табака 61, находится преимущественно в паровой фазе, но при смешении в канале 77 он превращает-ся в видимый аэрозоль. Наряду с первым прямым фильтром 65, имеющим продольный канал 67, воз-можны другие варианты смешения паровой фазы табачного дыма с поступающим воздухом, напри-мер, первый прямой фильтр может быть снабжен мелкими отверстиями, т.е. выполнен в виде сот или перфорированной металлической пластины.
Воздух поступает в сигарету 23 преимуще-ственно через табачную ленту 57 и оберточную бумагу 69 поперечным или радиальным путем, а не продольным через обратный фильтр 63. Однако желательно, чтобы при первой затяжке воздух про-ходил через обратный фильтр для снижения сопро-тивления. При продольном поступлении воздуха в сигарету 23 ароматный табачный дым, образую-щийся при нагревании табачной ленты 57 ради-ально размещенными вокруг нее элементами 43, не удаляется полностью из полости 79. Поэтому предпочтительно, чтобы образование ароматного табачного дыма почти полностью зависело от структуры табачной ленты 57 и уровня энергии, поданной на нагревательные элементы 43. Поэто-му поступление воздуха в сигарету продольным путем через обратный фильтр 63 при курении должно быть минимальным, за исключением пер-вой затяжки. Обратный фильтр 63 также сводит к минимуму обратное истечение аэрозоля из полости 79 после нагрева ароматизированного табачного материала 61, сводя к минимуму тем самым опас-ность повреждения этим аэрозолем деталей зажи-галки 25.
Носитель 59, на который нанесен ароматизи-рованный табачный материал 61, отделяет мате-риал от нагревательных элементов 43, передает тепло от нагревательных элементов материалу и сохраняет целостность сигареты после курения. Предпочтительно носители 59 включают мат из нетканого углеродного волокна ввиду его высокой термостойкости. Такие носители подробно описа-ны в заявке США № 07/943.747 от 11 сентября 1992 г., приведенной в качестве ссылки. Предпочтитель-но маты имеют толщину от около 0,05 мм до около 0,11 мм и состоят из нетканых углеродных волокон плотностью от около 6 г/м2 до около 12 г/м2 и диа-метром от около 7 мкм до около 30 мкм. Длина волокон позволяет мату выдерживать растягиваю-щие напряжения при обработке. Предпочтительно маты включают связующее, пригодное для исполь-зования в электрических курительных изделиях.
В качестве носителей 59 могут использоваться легкие металлические сита или перфорированная фольга. Например, применяется сито массой в пре-делах от около 5 г/м2 до около 15 г/м2 и диаметром проволоки в пределах от около 0,038 мм до около 0,076 мм. В другом варианте сито изготовлено из фольги (например, алюминиевой) толщиной 0,0064 мм с отверстиями диаметром в пределах от около 0,3 мм до около 0,5 мм, которые уменьшают массу фольги на от около 30% до около 50% соответ-ственно. Предпочтительно эти отверстия распола-гаются в шахматном порядке или прерывисто (т.е. в произвольном порядке), чтобы сократить боковой унос тепла из ароматизированного табачного ма-териала 61.
Такие металлические сита или фольгу вводят в сигарету 23 различными способами, например, (1) смазывают табачной суспензией ленту и наклады-вают сито или фольгу на влажную суспензию, по-сле чего сушит, (2) приклеивают сито или фольгу к листу табака или мату. Из-за опасности короткого замыкания в или между нагревательными элемен-тами 43 при использовании металлического носи-теля он не должен прямо контактировать с ними. Предпочтительно металлический носитель 59 изо-лируется от электрических нагревательных эле-ментов 43 соответствующим связующим или легкой бумагой, например, оберточной бумагой 69.
Табачную ленту 57 получают по технологии изготовления бумаги. В этом процессе полоску табака промывают водой. Растворимые компонен-ты используются в дальнейшем при покрытии. Из экстрагированного табачного волокна делают базовый мат. Углеродные волокна диспергируют в воде и добавляют альгинат натрия. Вместо него могут использоваться любые другие гидроколлои-ды, которые не попадают в ароматный табачный дым, растворимы в воде и обладают достаточной молекулярной массой, чтобы придать прочность табачной ленте 57. Дисперсию смешивают с сус-пензией экстрагированных табачных волокон и, факультативно, ароматизирующих веществ. Полу-ченную смесь выкладывают на длинную сетку и пропускают через бумагоделательную машину для получения основы ленты. Растворимые вещества, удаленные при промывке полоски табака, наносят на одну сторону основы с помощью реверсивного вальцевого станка после сушильного цилиндра. Соотношение между растворимыми компонентами табака и табачной пылью составляет от 1:1 до 1:20. Суспензию также можно отливать или экс-трудировать на основу мата. Возможно наносить покрытие вне бумагоделательной машины. В ходе операции нанесения покрытия или после нее до-бавляют ароматизирующие вещества, принятые в табачной промышленности. Для улучшения смачи-ваемости добавляют 0,1-2,0% пектина или другого гидроколлоида.
При любом типе носителя 59 нанесенный на его внутреннюю поверхность ароматизированный табачный материал 61 выделяет ароматный та-бачный дым при нагревании и может прилипать к поверхности носителя. Такой материал может включать листы, пены, гели, высушенные суспен-зии или высушенные напыленные суспензии, кото-рые предпочтительно, но не обязательно содержат табак или полученные из него вещества, что более подробно рассмотрено в заявке США № 07/943.747.
Предпочтительно к табачной ленте 57 при об-работке добавляют увлажнитель, например, глице-рин или пропиленгликоль, в количестве 0,5-10% от веса ленты. Увлажнитель способствует образова-нию видимого аэрозоля, служа инициатором для него. Когда курильщик выдыхает аэрозоль, содер-жащий ароматизированный табачный дым и увлажнитель, последний конденсируется в атмо-сфере, создавая вид обычного сигаретного дыма.
Поскольку ароматизированный табачный ма-териал 61 находится на поверхности носителя 59, его свойства можно изменять при каждой затяжке. Например, ароматизированный табачный матери-ал 61, находящийся напротив первого нагрева-тельного элемента 43, может содержать одно коли-чество или вид ароматизатора, а находящийся напротив другого элемента - совсем иное количе-ство или вид ароматизатора. Таким образом, аро-мат поступающего к курильщику табачного дыма можно подбирать индивидуально за счет нанесе-ния неодинаковых участков ароматизированного табачного материала на поверхность носителя. Курильщик может, например, по-разному устанав-ливать сигарету 23 относительно неподвижных нагревательных элементов в зажигалке 25, если хочет получить определенный аромат.
Кроме того, характер ароматного табачного дыма можно изменять подачей регулирумого коли-чества энергии на нагревательные элементы 43. Например, если на первый нагревательный элемент подано больше энергии (20 Дж), чем на второй (15 Дж), то первый создает более высокую темпе-ратуру, чем второй, и соответственно дым идет более ароматизированный. Таким образом, изменяя подачу энергии, можно управлять интенсивностью аромата при каждой затяжке.
Сигарета 23 предпочтительно имеет одинако-вый диаметр по всей длине - примерно от 7,5 до 8,5 мм, как у обычной сигареты, что создает у куриль-щика привычное ощущение во рту при использова-нии курительной системы 21. В предпочтительном варианте осуществления изобретения сигарета имеет длину 58 мм, что облегчает применение обычных упаковочных машин. Общая длина мундштучного фильтра 71 и второго прямого филь-тра 73 составляет предпочтительно 30 мм. Мунд-штучная бумага 75 заходит на 5 мм дальше конца второго прямого фильтра 73 поверх табачной лен-ты 57. Длина ленты 57 составляет предпочтитель-но 28 мм. Лента 57 опирается на концах на обрат-ный фильтр 63 и первый прямой фильтр 65 длиной по 7 мм каждый. Длина полости 79, образованной табачной лентой 57, обратным фильтром 63 и пер-вым прямым фильтром 65 - 14 мм.
Когда сигарета 23 вставляется в отверстие 27 в первой стенке 29 зажигалки 25, она упирается или почти упирается во внутреннюю нижнюю по-верхность 81 распорки 49 нагревательного блока 39 (фиг. 3A) вблизи канала 47, сообщающегося с датчиком 45 затяжек и отверстием 55 для фотодат-чика 53. В таком положении полость 79 сигареты 23 прилегает к нагревательным элементам 43, а остальная часть сигареты, включая второй прямой фильтр 73 и мундштучный фильтр 71, находится вне зажигалки 25. Участки нагревательных элемен-тов 43 наклонены радиально внутрь, обеспечивая удержание сигареты 23 на месте относительно зажигалки 25 и теплопередачу к табачной ленте 57 непосредственно или через оберточную бумагу 69. Сигарета 23 сжимается так, чтобы нагревательные элементы 43 вдавливались в ее бока.
Воздух в сигарете 23 проходит по нескольким путям. Например, в варианте осуществления по фиг. 4A и 4B оберточная бумага 69 и табачная лента 57 достаточно проницаемы, чтобы создать нужное сопротивление, и при затяжке воздух по-ступает в полость 79 радиально или тангенциально сквозь бумагу и ленту. Как уже отмечалось, прони-цаемый обратный фильтр 63 может подавать воз-дух в полость 79 продольно.
При желании поперечное поступление возду-ха в полость 79 можно облегчить с помощью ради-альных сверлений (не показаны) в оберточной бумаге 69 и табачной ленте 57 в одном или не-скольких местах. Такие сверления способствуют выходу дыма и образованию аэрозоля. В табачной ленте 57 выполнены отверстия диаметром 0,4-0,7 мм с плотностью примерно 1 отверстие на 1-2 мм2. Это создает пористость в 100-500 CORESTA. Проницаемость оберточной бумаги 69 составляет предпочтительно от 100 до 1000 CORESTA. Ко-нечно, для обеспечения требуемых курительных свойств сопротивление тяге, плотность отверстий и их диаметр могут быть отличными от тех, которые описаны выше.
Поперечное поступление воздуха в полость 79 облегчается также выполнением сквозных отвер-стий (не показаны) в оберточной бумаге 69 и та-бачной ленте 57. При изготовлении сигареты 23 либо отверстия просверливаются сразу через бума-гу 69 и ленту 57, либо делаются по отдельности и затем совмещаются.
Предпочтительный вариант выполнения нагревательного блока 39 показан на фиг. 3A-3B. Модификация нагревательного блока 39A с выпол-ненными воедино распоркой и опорой показана в разобранном виде на фиг. 5. Элемент 49A нагрева-тельного блока 39A заменяет распорку 49 и опору 50 нагревательного блока 39 по фиг. 3A. Функции приема сигареты 23 и размещения элементов для ее нагрева могут выполняться и другими конструкци-ями нагревательного блока, чем показанные на фиг. 3A-3B и 5.
На фиг. 3A-3B нагревательный блок 39 раз-мещен в отверстии 27 зажигалки 25. Сигарета 23 вставляется обратным фильтром 63 в отверстие 27 зажигалки 25 и попадает в цилиндрическую по-лость нагревательного блока 39, образованную кольцевым колпачком 83 с открытым концом для приема сигареты, цилиндрической жаропрочной втулкой 85, цилиндрической воздушной втулкой 87, нагревательным узлом 89, включающим нагре-вательные элементы 43, электропроводным штиф-товым блоком 91, который служит для подвода энергии к нагревательным элементам, и распорки 49.
Нижняя внутренняя поверхность 81 распорки 49 служит упором для сигареты 23 в нагреватель-ном блоке 39, обеспечивая прилегание нагрева-тельных элементов 43 к полости 79 сигареты. В нагревательном блоке 39A (фиг. 5) упором для си-гареты 23 служит нижняя внутренняя поверхность 81A элемента 49A.
Весь нагревательный блок 39 размещен внут-ри корпуса 31 передней части 33 зажигалки 25 и закреплен скользящей посадкой. Передняя кромка 93 колпачка 83 находится заподлицо или чуть выступает за первую стенку 29 зажигалки 25 и скошена или закруглена внутрь, чтобы облегчить введение сигареты 23 в нагревательный блок 39. Участки нагревательных элементов 43 нагрева-тельного узла 89 и штифты 95 штифтового блока 91 закреплены вокруг наружной поверхности 97 распорки 49 посадкой трения с помощью кольца 99. Задние концы 101 нагревательных элементов 43 и задние концы 103 (попарно) штифтов 95 при-варены к штифтам 104, прочно посаженным в ниж-нюю наружную поверхность 105 (фиг. 3B) опоры 50 через отверстия 107 и выступающим за нее, которые служат для соединения со схемой управ-ления 41 и источником энергии 37. Штифты 104 прочно скреплены с опорой 50 так, что не пропус-кают воздух через отверстия 107. Штифты 104 вставлены в соответствующие гнезда (не показа-ны), образуя тем самым опору для нагревательного блока 39 внутри зажигалки 25, а от гнезд к различ-ным элементам проходят провода или дорожки печатной платы. Два других штифта 95 создают дополнительную опору штифтовому блоку 91. Канал 47 в распорке 49 и опоре 50, сообщает дат-чику 45 затяжек и фотодетектору 53 о наличии или отсутствии сигареты 23 в зажигалке 25.
Аналогичным образом в нагревательном бло-ке 39A (фиг. 5) участки нагревательных элементов 43 нагревательного узла 89 и штифты 95 штифто-вого блока 91 закреплены вокруг наружной по-верхности 97A элемента 49A посадкой трения с помощью кольца 99. Задние концы 101 нагрева-тельных элементов 43 и задние концы 103 предпо-чтительно двух штифтов 95 выведены через ниж-нюю наружную поверхность 105A элемента 49A для подключения к схеме 41 и источнику энергии 37.
Элемент 49A имеет на конце фланец 109, в ко-тором выполнены по крайней мере два паза или отверстия 107A и через которые выходят через нижнюю наружную поверхность 105A задние кон-цы 103 двух штифтов 95. Другие два штифта 95 дополнительно упрочняют штифтовый блок 91. Задние концы 101 нагревательных элементов 43 изогнуты под форму фланца 109 и выступают через нижнюю наружную поверхность 105A радиально за пределы наружной кромки 111 фланца. Канал 47 в элементе 49A сообщает датчику 45 затяжек и фотодетектору 53 о наличии или отсутствии сига-реты 23 в зажигалке 25.
Нагревательный узел 89 (фиг. 3A, 5 и 6) пред-почтительно изготавливается лазерной резкой из цельного листа так называемого суперсплавного материала, обладающего высокой механической прочностью и стойкостью к разрушению поверхно-сти при высоких температурах. Лист режут или формуют посредством штампа или, более предпо-чтительно, CO2-лазером с получением заготовки 115 (фиг. 7) нагревательного узла 89.
В заготовке 115 нагревательные элементы 43 соединены между собой задними концами 101 с помощью задней сплошной части 117 заготовки 115, а передними концами 119 - с помощью перед-ней части 121 нагревательного узла 89. Между задней частью 117 и передней частью 121 прохо-дят два боковых участка 123. Задняя часть 117 и боковые участки 123 не являются частью готового нагревательного узла 89, но облегчают фиксирова-ние заготовки 115 во время ее обработки.
После получения заготовки 115 каждый нагревательный элемент 43 имеет широкий участок 125, который в готовом нагревательном узле 89 находится рядом с табачной лентой 57, и узкий участок 127 для электрического подключения к схеме 41. При желании узкие участки 127 каждого из нагревательных элементов 43 у задних концов 101 снабжены ушками 129 для припайки к штиф-там 104 или вставления в гнезда (не показаны) с целью подключения к схеме 41. Заготовку 115 об-рабатывают далее лазерной резкой с получением змеевидного "отпечатка" 131 (фиг. 6 и 8) на широ-кой части 125. При желании отпечатки 131 можно вырезать сразу при получении заготовки 115.
Вырезанный или отштампованній лист под-вергают электроэрозионной обработке, чтобы сгладить кромки отдельных нагревательных эле-ментов 43,что позволяет вставлять сигарету 23 в зажигалку 25 без затруднений. Затем лист раска-тывают на оправке (не показана), придавая ему цилиндрическую форму. Задняя часть 117 и боко-вые участки 123 отрезаны, а кромки 133 передней части 121 сварены вместе для получения цельного нагревательного узла 89 (фиг. 6).
Нагревательный узел 89 может также быть из-готовлен и любым другим возможным способом. Например, нагревательный узел 89 получают, сна-чала сгибая лист в трубку (не показана), а затем нарезая ее на отдельные нагревательные элементы 43. Либо его собирают, прикрепляя отдельные эле-менты 43 точечной сваркой к общему кольцу (не показано), которое служит электрической шиной и механической опорой для нагревательных элемен-тов, подобно передней части 121. Можно также приварить или иначе присоединить переднюю часть 121 нагревательного узла 121 к обжимному кольцу (не показано), внутренний диаметр которо-го соответствует диаметру сигареты 23. Оно помо-гает поддерживать цилиндрическую форму нагре-вательного узла и придает дополнительную проч-ность.
Штифтовый блок 91 (фиг. 9) получают любым из тех же способов, что и нагревательный узел 89. Как и нагревательный узел 89, отдельные штифты 95 и полоску для передней части 135 штифтового блока 91 также вырезают из плоского листа элек-тропроводного материала, раскатывают и свари-вают, получая цилиндр. Внутренний диаметр штифтового блока 91 по существу равен наружно-му диаметру нагревательного узла 89. Затем пе-реднюю часть 121 нагревательного узла 89 встав-ляют в переднюю часть 135 штифтового блока 91 и обе части сваривают, предпочтительно точечной сваркой так, что четыре штифта 95 находятся в проемах между соседними парами нагревательных элементов 43. Как видно из фиг. 3B, четыре штифта 95 (из которых только два электрически связаны со штифтами 104, проходящими через опору 50) раз-мещены радиально через 22,5о окружности относи-тельно соответствующих восьми нагревательных элементов 43, а их соединительные штифты 104 проходят через опору.
Различные варианты выполнения зажигалки 25 в соответствии с настоящим изобретением поз-воляют доставлять курильщику достаточное коли-чество табачного дыма в нормальных условиях.
В частности, за 8 затяжек курильщик должен получить 5-13 мг ароматного табачного дыма, предпочтительно 7-10 мг, причем каждая затяжка имеет объем 35 мл и продолжительность 2 с. Для этого нагревательные элементы 43, передающие тепло сигарете 23, должны иметь температуру от около 200о до около 900о С и потреблять от 5 до 40 Дж энергии, предпочтительно 10-25 Дж, оптималь-но около 15 Дж. Расход энергии меньше у тех нагревательных элементов 43, которые наклонены в сторону сигареты 23, что улучшает теплопро-водность.
Нагревательные элементы 43 должны обла-дать активной поверхностью от около 3 до около 25 мм2 и сопротивлением от 0,5 до 3,0 Ом, предпо-чтительно 0,8-2,1 Ом. Сопротивление нагреватель-ных элементов 43 зависит также от применяемого источника энергии 37. Например, указанные вели-чины сопротивления относятся к четырем последо-вательно соединенным никель-кадмиевым элемен-там с напряжением без нагрузки 4,8-5,8 В. Если же таких элементов шесть или восемь, то сопротивле-ние нагревательных элементов 43 должно состав-лять 3-5 Ом или 5-7 Ом соответственно.
Материалы, из которых изготовлены нагрева-тельные элементы 43, должны обеспечивать нара-ботку на отказ не менее 1800 включений-выключений. Нагревательный блок 39 зажигалки 25 заменяется отдельно от источника энергии 37 и схемы управления, у которой минимальная нара-ботка на отказ 3600 циклов или более. При выборе материала для нагревательных элементов учиты-ваются также стойкость к окислению и низкая ре-акционная способность вообще с тем, чтобы он не вступал в реакцию с сигаретой 23 при любых воз-можных температурах. Нагревательные элементы 43 можно заключить в изоляцию из инертного теп-лопроводного материала, например, керамики, во избежание нежелательных реакций.
Исходя из этих требований, материалом для нагревателей может быть легированный полупро-водник (например, кремний), углерод, графит, не-ржавеющая сталь, тантал, металлокерамика и ме-таллические сплавы на основе никеля, хрома и железа. Кремний, легированный фосфором до уровня 5 х 1018-5 х 1019 атомов примеси/см3, что соответствует удельному сопротивлению 1 х 10-2-1 х 10-3 Ом-см, описан в заявке США № 07/943.505. Металлокерамическими матрицами могут быть карбид кремния-алюминий и карбид кремния-титан. Пригодны также стойкие к окисле-нию интерметаллические соединения, например, алюминиды никеля и железа.
Предпочтительно, однако, изготовлять нагре-вательные элементы 43 из жаростойкого сплава, отличающегося высокой механической прочно-стью и стойкого к разрушению поверхности при высоких температурах. Предпочтительны такие материалы, которые сохраняют высокую проч-ность и стабильность поверхности при температу-рах, достигающих 80% их точки плавления. Это так называемые суперсплавы на основе никеля, железа или кобальта. Предпочтительно суперсплав для нагревательных элементов 43 включает не менее 1 % алюминия для повышения стойкости к окисле-нию. Такой материал изготовляет фирма Хейнс интернэшнл, Кокомо, штат Индиана, под названи-ем "Хейнс-214". Этот сплав содержит, помимо дру-гих элементов, около 75 мас. % никеля, 16% хрома, 4,5% алюминия, 3% железа. Как отмечалось выше, отдельные нагревательные элементы 43 нагрева-тельного узла 89 включают отпечатки 131, содер-жащие множество взаимопересекающихся криво-линейных, по существу S-образных, участков для повышения эффективного сопротивления каждого элемента. Поскольку отпечатки 131 выполнены змеевидными, сопротивление каждого элемента увеличивается, причем не требуется удлинять или сужать сами элементы. Нагревательные элементы 43 с сопротивлением 0,5-3 Ом и длиной отпечатка, соответствующей длине нагревательного блока 39 (фиг. 3A) или 39A (фиг. 5), предпочтительно имеют N взаимопересекающихся S-образных участков, где N составляет от 3 до 12, предпочтительно от 6 до 10.
Если отпечаток 141 нагревателя (фиг. 8) сна-чала вырезают в виде широкого участка 125 (фиг. 7), имеющего ширину W1, длину L1 и толщину T, то сопротивление от одного края 125' до противо-положного края 125'' широкого участка выражает-ся уравнением:

где  - удельное сопротивление применяемого ма-териала. После выполнения отпечатка 131 сопро-тивление возрастает, поскольку эффективная элек-трическая длина нагревательного элемента 43 становится больше, а площадь сечения меньше. Например, после выполнения отпечатка в нагрева-тельном элементе 43 ток протекает через элемент по пути P. Эффективная электрическая длина пути P составляет 9-10 W1 (при пяти полных витках отпечатка) в противоположность исходной L1. Площадь сечения уменьшается от W1 T до W2 T. Согласно изобретению рост электрической длины и сокращение площади сечения увеличивают пол-ное сопротивление элемента 43, которое прямо пропорционально электрической длине и обратно пропорционально площади сечения.
Таким образом, выполнение отпечатка 131 в нагревательном элементе 43 позволяет при мень-шем объеме электропроводного материала полу-чать заданное сопротивление заданной поверхно-сти нагрева - 3-25 мм2. Этот признак настоящего изобретения обеспечивает по меньшей мере три преимущества.
Во-первых, при данном сопротивлении нагре-вательный элемент 43 получают из прямоугольно-го листа, тогда как при его изготовлении как ли-нейного элемента потребовалась бы большая дли-на материала. Это позволяет делать нагреватель-ный блок 39 и зажигалку 25 более компактными при меньших затратах.
Во-вторых, поскольку расход энергии на нагрев элемента 43 до заданной температуры в неподвижном воздухе определяется массой нагре-вательного элемента, выполнение его змеевидным экономит энергию, позволяя получить заданное сопротивление при меньшем объеме. Например, если объем нагревательного элемента 43 уменьша-ется вдвое, настолько же сокращается и масса. Поскольку расход энергии на нагрев элемента 43 до заданной температуры пропорционален массе и теплопроводности элемента, сокращение объема в два раза снижает расход энергии в той же степени, и нагревательный элемент 43 получается менее энергоемким.
Третье преимущество уменьшения объема нагревательного элемента 43 при его змеевидном выполнении является сокращение времени нагрева элемента. Поскольку оно в целом пропорционально массе, то при уменьшении объема оно также со-кращается. Таким образом, змеевидные нагрева-тельные элементы 43 не только компактны и менее энергоемки, но и быстрее нагреваются до нужной температуры.
Итак, при выполнении множества изгибов в нагревательных элементах 43 (например, при змее-видной форме элемента) сопротивление элемента возрастает без увеличения его длины или уменьше-ния площади сечения. Возможны и другие конфи-гурации нагревательного элемента 43, кроме пока-занной на фиг. 8, при соблюдении принципа ком-пактности и эффективности.
Отпечаток 131 вырезается в нагревательном элементе 43 любым способом, предпочтительно лазером (желательно CO2-лазером). Ввиду малых размеров змеевидных нагревательных элементов (например, зазор B на фиг. 8 составляет 0,1-0,25 мм) лазерная резка предпочтительнее других спо-собов. Поскольку лазер концентрирует энергию в малых объемах, процесс идет гибко, быстро, точно и легко автоматизируется. Более того, при лазер-ной обработке меньше и наведенные напряжения в материале, и степень температурного поражения (т. е. окисления) по сравнению с другими способа-ми резки, например, электроискровым. Возможны также электроискровая обработка, точная штам-повка, химическое травление, а также обычная штамповка, хотя она малопривлекательна ввиду быстрого износа штампа.
Лазер используется не только для вырезания змеевидных нагревательных элементов 43, но и для сварки деталей зажигалки (предпочтительно лазер на алюмоиттриевом гранате - АИГ). Например, нагревательный узел 89 и штифтовый блок 91 со-единяются точечной сваркой с помощью CO2 - или АИГ-лазера. Задние концы 101 или ушки 129 нагревательных элементов 43 привариваются ла-зером к электрическим выводным штифтам 104 в опоре 50, либо к соответствующим элементам схе-мы управления, либо к гнездам. Для соединения элементов зажигалки могут использоваться и дру-гие известные способы.
Изобретение позволяет свести к минимуму опасные напряжения, возникающие в нагреватель-ных элементах 43 при термообработке. Как видно на фиг. 6, задние концы 101 (или ушки 129), прива-ренные к штифтам 104 или другому электрическо-му контуру или деталям, и участки отпечатков 131, вырабатывающие тепло, выполнены в виде цель-ной детали 43, исключая необходимость сваривать отдельные участки. Такая сварка вызвала бы не-желательные искажения при нагреве нареватель-ных элементов. Продольные оси концевых участ-ков 101 или ушек 129 и участков отпечатков 131 совпадают, поскольку их несоосность также вызы-вала бы искажения при нагреве. Далее, противопо-ложные концы 131' и 131'' отпечатков 131 соедине-ны с незмеевидными участками нагревательного элемента 43 симметричным образом, то есть имеют одно направление. Эта симметрия не дает краям отпечатков 131 при нагреве скручиваться в проти-воположных направлениях, повреждая тем самым отпечаток. Переходные участки 137' и 137'' у кро-мок 131' и 131'' отпечатков 131 к соседним участ-кам нагревательного элемента 43 и сами кромки выполнены с фасками (фиг. 6), чтобы снизить напряжения от нагрева.
Нагревательные элементы 43 и нагреватель-ный блок 39 дополнительно защищены от неприя-тостей, связанных с многократным нагревом. Так, при нагревании элементы 43 расширяются. По-скольку элементы 43 зажаты между неподвижным передним концом 135 штифтового блока 91, при-крепленным с передней части 121 нагревательного узла 89, и кольцом 99 у задних концов 101 нагрева-тельных элементов, при расширении они могут изгибаться либо в сторону сигареты 23, что жела-тельно, либо в противоположную сторону, что нежелательно. В последнем случае возникает теп-ловой зазор между нагревательным элементом 43 и сигаретой 23, и табачная лента 57 нагревается неравномерно и недостаточно вследствие разно-уровнего контакта между поверхностью нагрева-тельного элемента и сигаретой.
Чтобы нагревательные элементы 43 нагрева-тельного узла 89 не выгибались наружу, их, или по меньшей мере часть из них, формируют изогнуты-ми внутрь (фиг. 3A). Это обеспечивает прилегание и хороший тепловой контакт между нагреватель-ными элементами 43 и сигаретой 23. Придать нагревательным элементам 43 изгиб внутрь можно любым из многих возможных способов, например, формованием на цилиндрической оправке (не пока-зана), имеющей нужный изгиб. Предпочтительно элементам 43 придают изгиб под прессом (не пока-зан), прежде чем формуют нагревательный узел 89 в цилиндр. Если нагревательным элементам 43 изначально придан изгиб внутрь, то от расширения при нагреве он увеличивается. Изгиб по длине отпечатка 131 делается пологим. Переходные участки 137' и 137'' с фаской могут быть изогнуты сильнее, чем тонкий отпечаток 131. Это позволит избежать концентрации напряжений от термообра-ботки в наиболее уязвимых местах нагревательных элементов 43.
Вокруг отпечатка 131 нагревательного эле-мента 43 может быть выполнено кольцо (не пока-зано). Оно служит поглотителем тепла и вынужда-ет расширяющиеся при нагреве отпечатки 131 нагревательных элементов 43 прогибаться внутрь, в сторону сигареты 23.
Помимо нагревательного узла 89, нагрева-тельный блок 39 (фиг. 3A) содержит также распор-ку 49 и опору 50. Распорка 49 (фиг. 10A-10C) имеет цилиндрическую наружную поверхность 97, к ко-торой прижимаются штыри 91 и нагревательные элементы 43, скрепляемые кольцом 99. Распорка 49 имеет также нижнюю стенку 139, в нижнюю внут-реннюю поверхность 81 которой упирается сигаре-та 23, чем обеспечивается ее правильное располо-жение относительно нагревательных элементов 43 в зажигалке 25, и цилиндрическую внутреннюю стенку 141, обеспечивающую захождение сигареты в распорку. В нижней стенке 139 имеется участок 47' канала 47, сообщенный с датчиком 45 затяжек. Участок 47' представляет собой отверстие в ниж-ней стенке 139, проходящее параллельно оси рас-порки 49. В нижней стенке 139 выполнен также участок 55' отверстия 55 для фотодетектора 53. Первое отверстие 143 проходит от наружной по-верхности 97 распорки 49 к участку 55 отверстия. Первое отверстие 143 обеспечивает необходимое сопротивление тяге при первой затяжке сигаретой 23, создавая дополнительный проход для воздуха от зоны вокруг сигареты к зоне вблизи обратного фильтра 63. Поскольку табачная лента 57 и обер-точная бумага 69 ограничивают приток воздуха внутрь сигареты 23, пока нагревательный элемент 43 не нагреет прилежащую к ней зону сигареты, отверстие 143 позволяет воздуху проходить к зоне близ нагревательного блока 39 мимо обратного фильтра 63 сигареты. Обратный фильтр 63 пропус-кает в сигарету 23 достаточно воздуха, чтобы сни-зить сопротивление тяге против ожидаемого. В то же время обратный фильтр 63 должен быть доста-точно "тугим", хотя и пропускать указанный воздух при первой затяжке, чтобы ароматизированный табачный дым, оставшийся в полости 79 после затяжки, не уходил через обратный фильтр в зажи-галку 25. После первой затяжки сигаретой 23 зона табачной ленты 57 и оберточной бумаги 69, нагреваемая от элемента, пропускает больше воз-духа. Соответственно после первой затяжки сига-ретой 23 поток воздуха через первое отверстие 143 и обратный фильтр становится несущественным для затяжек.
Опора 50 (фиг. 11A-11C) имеет по существу цилиндрическую форму и включает нижнюю стен-ку 151 и штифты 104, соединяемые с штифтами 95 и нагревательными элементами 43 и проходящие в отверстиях 107 в нижней стенке мимо нижней наружной поверхности 105 опоры. Опора 50 имеет цилиндрическую наружную поверхность 153 и цилиндрическую внутреннюю стенку 155, причем диаметр внутренней стенки больше наружного диаметра распорки 49 и равен наружному диамет-ру кольца 99. Распорка 49 прижата к опоре 50 за счет трения между внутренней стенкой 169 воз-душной втулки 87, кольцом 99 и наружной поверх-ностью 97 распорки. Как будет рассмотрено ниже, предусмотрено средство для крепления воздушной втулки 87 к опоре 50. Распорка и опора 50 могут скрепляться и другими способами - клеем, винтами или тугой посадкой. На опоре и распорке могут быть выполнены выступы и впадины (не показаны) для поддержания этих элементов под нужным уг-лом друг относительно друга. В нижней стенке 151 имеется участок 47'' канала 47 от оси до кромки опоры 50. Частично участок 47'' может быть вы-полнен в виде канавки на нижней внутренней по-верхности 157 опоры, которая герметизируется после установки распорки 49. Участок 47'' выпол-нен в виде пересекающихся продольных и ради-альных сверлений в нижней стенке 151. В нижней стенке имеется участок 55'' отверстия 55. Участок 47' и 55' распорки 49 соосны с участками 47'' и 55'' опоры 50, образуя канал 47 и отверстие 55.
Элемент 49A нагревательного блока 39A (фиг. 5) показан на фиг. 12A-12D. Элемент 49A имеет цилиндрическую наружную поверхность 97A, к которой кольцом 99 прикреплены штифты 95 и нагревательные элементы 43. Элемент 49A вклю-чает нижнюю стенку 139A, в нижнюю внутреннюю поверхность 81A которой упирается сигарета 23, благодаря чему она фиксируется относительно нагревательных элементов 43 при установке в за-жигалке 25, и цилиндрическую внутреннюю стенку 141A для прохождения сигареты. В элементе 49A может быть также выполнено отверстие для первой затяжки (не показано). В нижней стенке 139A име-ется канал 47A, сообщенный с датчиком 45 затя-жек. Канал 47A выполнен в виде отверстия, прохо-дящего через нижнюю стенку 139A параллельно оси элемента 49A. Кроме того, в нижней стенке 139A выполнено отверстие 55A для фотодетектора 53. Через нижнюю наружную поверхность 105A элемента 49A проходят задние концы 101 нагрева-тельных элементов 43 и задние концы 103 по меньшей мере двух штифтов 95 для подключения к схеме управления 41 и источнику энергии 37. На конце элемента 49A выполнен фланец 109, в кото-ром имеются по меньшей мере две паза 107A и через который проходят задние концы 103 двух штырей 95 мимо нижней наружной поверхности 105A. Задние концы 101 нагревательных элементов 43 загнуты соответственно форме фланца 109 и выходят мимо нижней наружной поверхности 105A радиально наружу за кромку 111 фланца. Воздуш-ная втулка 87A насажена вокруг кромки 111 фланца 109 для закрепления на месте задних кон-цов 101 нагревательных элементов 43.
Если не оговорено иное, далее курительная система 21 рассматривается относительно нагре-вательного блока 39, показанного на фиг. 3A-3B. Однако следует иметь в виду, что все это относится в равной степени к варианту нагревательного бло-ка 39A, показанному на фиг. 5, и к другим вариан-там осуществления изобретения, здесь не рассмат-риваемым. Нагревательный блок может включать другие устройства, способные выполнять различ-ные его функции, например, создание пространства вблизи нагревательных элементов для нагрева сигареты.
Вид с торца кольца 99, которое прижимает нагревательные элементы 43 и штифты 95 к наружной поверхности 97 распорки 49, показан на фиг. 13. Внутренний диаметр кольца 99 достато-чен, чтобы плотно прижимать нагревательные элементы 43 к цилиндрической наружной поверх-ности 97. По внутренней окружности кольца 99 через 90о выполнены продольные прорези 159 для более толстых штырей 95, чтобы плотно прижи-мать штифты к наружной поверхности 97.
Воздушная втулка 87 крепится одним концом 161 к опоре 50, а другим концом 163 к колпачку 83. Первый конец 161 воздушной втулки 87 снабжен снаружи выступом 165, входящим в канавку 167 на внутренней стенке 155 опоры 50. Второй конец 163 воздушной втулки 87 имеет наружный выступ 171, входящий в канавку 173 на внутреннем ободке 175 колпачка 83. Воздушная втулка 87A в вариан-те выполнения нагревательного блока 39A по фиг. 5 отличается от втулки 87 по фиг. 3 тем, что первый конец 161A воздушной втулки 87A снабжен внут-ренней канавкой 165A, в которую входит наруж-ный выступ 167A на кромке 111 фланца 109 эле-мента 49A. Участки нагревательных элементов 43 близ задних концов 101 размещены между сопря-гающимися выступами и канавками на элементе 49A и воздушной втулке 87. Как будет показано ниже при рассмотрении фиг. 17, при необходимо-сти увеличить приток воздуха в нагревательном блоке 39 можно выполнить несколько сверлений по длине воздушной втулки 87 там, где воздух не бло-кируется и не направляется по сложному пути кол-пачком 83 или распоркой 49, прежде чем попасть к сигарете 23
Колпачок 83 нагревательного блока 39 (фиг 3A) и колпачок 83A нагревательного блока 39A (фиг. 5) идентичны, за исключением того, что внут-ренняя стенка 177 колпачка 83 длиннее стенки 177A колпачка 83A. Внутренний диаметр внутрен-ней стенки 177 колпачка 83 не превышает наруж-ного диаметра сигареты 23, а желательно немного меньше его, чтобы обжать сигарету, вставленную в зажигалку 25, и прочно удерживать ее тугой по-садкой. Удлиненная внутренняя стенка 177 кол-пачка 39 дает дополнительную опору сигарете 23. Колпачок 83A подробно показан на фиг. 14A-14D.
Колпачок 83A снабжен рядом продольных от-верстий 179A, проходящих от выполненного за-кругленным или с фаской переднего конца 93A до заднего конца 181A с целью обеспечить подачу воздуха в полость нагревательного блока 39A для приема сигареты 23, между сигаретой и воз-душной втулкой 87, чтобы поперечный (т. е. направленный радиально внутрь) поток воздуха проходил через табачную ленту 57 мимо отпечат-ков 131 нагревательных элементов 43. Как видно на фиг. 3A, в предпочтительном варианте выполне-ния колпачка 83 нагревательного блока 39 сверле-ние 179 у заднего конца 181 шире, чем у переднего конца 93, чтобы облегчить тягу. В другом варианте вместо продольных сверлений на внутренней стен-ке колпачка выполнены продольные канавки (не показаны). На фиг. 14A-14D на заднем конце 181A сделана кольцевая канавка 183A для приема и опоры жаростойкой втулки 85 (фиг. 15A-15B). Жа-ростойкая втулка 85 представляет собой трубку, имеющую первый и второй концы 185 и 187, любой из которых вставляется в канавку 183A. Радиус кольцевой канавки 183A больше радиуса сверле-ний 179A, что облегчает приток воздуха в нагрева-тельный блок 39, когда курильщик затягивается сигаретой 23.
Колпачок 83 (фиг. 3A) получают литьем или на станке. Предпочтительно он отливается как единая деталь, например, колпачок 83A (фиг. 5). Если колпачок 83 изготовляется на станке, то об-рабатываются две детали - наружная 83' и внут-ренняя 83'', которые затем соединяются. Перед тем, как вставить внутреннюю деталь 83'' в наружную 83', на ее наружной поверхности делают выточку, которая после сборки образует канавку 183. Тем самым устраняется необходимость вытачивать канавку 183 в цельной детали.
Жаростойкую втулку 85 снимают и заменяют по желанию курильщика (например, после 30-60 выкуренных сигарет 23). Втулка 85 предохраняет внутреннюю стенку 169 воздушной втулки 87 от остаточного аэрозоля, образующегося между нагревательными элементами 43 и воздушной втулкой. Этот аэрозоль осаждается на жаростой-кой втулке 85.
Жаростойкая втулка 85 изготовляется из тер-мостойкой бумаги или пластика и заменяется ку-рильщиком после того, как он выкурит определен-ное количество сигарет 23. Таким образом в отли-чие от конструкции типа "труба в трубе" аэрозоль-ного барьера при блоке ароматизации, который выбрасывается после каждой сигареты, жаростой-кая втулка 85 рассчитана на более длительное пользование. Соответственно упрощается изготов-ление сигареты 23 и уменьшается объем выбрасы-ваемого после выкуривания каждой сигареты ма-териала.
На фиг. 16 схематически показаны пути воз-душных потоков в нагревательном блоке 39 и сига-рете 23, когда курильщик затягивается через мунд-штучный фильтр 71. В результате сосания мунд-штучного фильтра 71 воздух затягивается через продольные каналы 179 внутрь нагревательного блока 39 между воздушной втулкой или жаростой-кой втулкой (здесь не показаны), мимо нагрева-тельных элементов (не показаны) до соприкоснове-ния с сигаретой 23, затем через проницаемые обер-точную бумагу 69 и табачную ленту 57 (или отвер-стия в них) в полость 79 сигареты. Из полости 79 воздух протекает в продольный канал 67 в первом прямом фильтре 65, продольный канал 77 во вто-ром прямом фильтре 73 и через мундштучный фильтр 71 попадает к курильщику. Количество и диаметр каналов 179 выбираются так, чтобы опти-мизировать поступление суммарных взвешенных веществ (СВВ) курильщику. В предпочтительном варианте осуществления в колпачке 83 выполнено шесть-восемь каналов 179.
Как видно из фиг. 17, вместо или дополнитель-но к каналам 179 предусмотрены другие проходы для воздуха внутрь нагревательного блока 39 и полости 79 сигареты 23. Например, в нагреватель-ном блоке 39 в любом месте, обычно в воздушной втулке, можно просверлить одно или несколько радиальных отверстий 189. Через опору или опору и распорку можно провести продольные каналы 191. Каналы 179 в колпачке 83 могут быть в виде сверлений или продольных канавок во внутренней стенке 177 колпачка. При необходимости обрат-ный фильтр 63 обеспечивает продольное поступ-ление воздуха в полость 79, когда курильщик затя-гивается сигаретой.
При необходимости в нагревательный блок 39 добавляется заостренная трубка (не показана) для пробивания обратного фильтра 63 сигареты 23. Трубка доходит до полости 79 и обеспечивает прямой доступ воздуха в нее при затяжке. На рабо-чем конце трубки имеется одно или несколько от-верстий, преимущественно по бокам ее, обеспечи-вающих подачу воздушных потоков с высокой скоростью для создания завихрений в полости. Такие завихрения улучшают смешение поступаю-щего воздуха с аэрозолем и парами от сигареты 23.
Электрическая схема 41 управления кури-тельной системой 21 изображена на фиг. 18. Она включает логическую схему 195 - прикладную интегральную схему (ASIC), датчик 45 затяжек, сигнализирующий, что курильщик затягивается сигаретой 23, фотодетектор 53, сигнализирующий, что сигарета вставлена в зажигалку 25, жидкокри-сталлический индикатор 51 количества оставших-ся затяжек, источник 37 энергии и схема 197 син-хронизации. Логической схемой 195 может быть любая обычная схема, способная выполнять ука-занные функции. Программируемую пользователем логическую матрицу (например, типа ACTEL A1010A FPGA PL44C фирмы "Актел", Саннивейл, штат Калифорния) можно запрограммировать на выполнение функций цифровой логики с тем, чтобы аналоговые функции выполняли другие элементы, тогда как схема ASIC выполняет и аналоговые, и цифровые функции. Схемы управления и логики, аналогичные позициям 41 и 195 настоящего изоб-ретения, описаны, например, в патенте США № 5.060.671.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения восемь нагревательных элементов 43 (на фиг. 18 на показаны) подключены к плюсу ис-точника энергии 37 и заземлены через соответ-ствующие переключатели 201-208 на полевых транзисторах. Эти переключатели 201-208 выведе-ны на логическую схему 195 через клеммы 211-218. Логическая схема 195 выдает сигналы на отдель-ные переключатели 201-208, включая и выключая соответствующие нагреватели.
Датчик 45 выдает сигнал на логическую схему 195 о том, что курильщик затягивается (на основа-нии непрерывного перепада давления или расхода воздуха на протяжении достаточного времени). Логическая схема 195 включает отсеивающий эле-мент, различающий мелкие колебания давления и глубокую затяжку, чтобы не допустить ложного срабатывания нагревателей от случайного сигнала датчика 45. Датчик 45 может включать пьезодат-чик давления или оптический датчик сдвига, при-водящие в действие операционный усилитель, ко-торый выдает сигнал на логическую схему 195. В данной системе пригодны кремниевый датчик мо-дели 163PC01035 отделения "Майкросвитч" ком-пании "Ханиуэлл", Фрипорт, штат Иллинойс, или типа NPH-5-02.5G NOVA фирмы "Лукас-Нова", Фремонт, штат Калифорния или типа SLPOO4D фирмы "Сесим", Саннивейл, штат Калифорния.
При вставлении сигареты 23 в зажигалку 25 на нужную глубину (в нескольких миллиметрах от датчика, установленного на распорке 49 и опоре 50 нагревательного элемента 39, что определяется отраженным световым лучом) фотодетектор 53 выдает сигнал на логическую схему 195. Это мо-жет быть фотодетектор типа OPR5005 фирмы "Оптек текнолоджи", Кэрролтон, штат Техас. Для экономии энергии предпочтительно, чтобы датчики 45 и 53 задействовались в минимальном цикле (ме-нее примерно 50 или 20 %заданного периода вре-мени, или от 2 до 10% времени, или менее примерно 5% заданного периода времени). Например, датчик 45 должен включаться на 1 миллисекунду каждые 10 миллисекунд. Если датчик 45 обнаруживает перепад давления от затяжки четыре импульса подряд (т. е. на протяжении 40 миллисекунд), то он посылает сигнал через клемму 221 на логическую схему 195, а та, в свою очередь, через соответ-ствующую клемму 211-218 на переключатель 201-208 нужного нагревателя.
Фотодетектор 53 также включается на 1 мил-лисекунду каждые 10 миллисекунд. Если он обна-ружит четыре отраженных импульса подряд, что свидетельствует о наличии сигареты 23 в зажигал-ке 25, то посылает сигнал через клемму 223 на логическую схему 195. Схема 195 выдает через клемму 225 сигнал на включение датчика 45 и че-рез клемму 227 - на включение индикатора 51. Это сокращает потребление тока датчиками 45 и 53 и продлевает срок службы источника энергии 37.
Схема синхронизации 197 представляет собой таймер с постоянным расходом энергии и выдает сигнал отключения на логическую схему 195 через клемму 229 после того, как тот или иной нагрева-тельный элемент, приведенный в действие пере-ключателем 201-208, проработал заданное время. Это время определяется напряжением на источнике питания, которое снижается по мере выработки. Схема 197 также не допускает включения одного нагревательного элемента 43 сразу за предыдущим при разряженном аккумуляторе. Могут быть и дру-гие конструкции схемы синхронизации, как показано ниже.
Когда сигарета 23 вставлена в зажигалку 25, фотодетектор 53 обнаруживает ее присутствие. Фотодетектор посылает сигнал через клемму 223 на логическую схему 195. Схема 195 проверяет, достаточно ли напряжение в источнике 37. Если сказывается, что в источнике энергии 37 низкое напряжение, индикатор 51 мигает, и зажигалка не будет действовать до подзарядки или замены ис-точника энергии. Напряжение источника энергии 37 контролируется также в ходе зажигания нагре-вательных элементов 43, которое прекращается, если напряжение падает ниже определенного уровня.
Если источник энергии 37 заряжен и напряже-ние достаточно, логическая схема 195 посылает сигнал через клемму 225 на датчик 45, чтобы выяс-нить, затягивается ли курильщик сигаретой 23. Одновременно через клемму 227 подается сигнал на индикатор 51, и на нем загорается цифра "8", означающая, что возможны восемь затяжек.
Когда логическая схема 195 получает через клемму 221 сигнал от датчика 45 о наличии устой-чивого перепада давления, она отключает фотоде-тектор 53 на время затяжки с целью экономии энер-гии. Через клемму 231 подается сигнал на схему синхронизации 197 о включении таймера. Логиче-ская схема 195 также определяет путем обратного отсчета, какой из восьми нагревательных элемен-тов подлежит нагреву, и подает сигнал через соот-ветствующую клемму 211-218 о срабатывании нужного переключателя 201-208. Нужный нагреватель включается, а таймер ведет отсчет времени.
Когда схема 197 синхронизации сообщает че-рез клемму 229 на логическую схему 195, что время истекло, соответствующий переключатель 201-208 отключается и подача энергии на данный нагрева-тельный элемент прекращается. Логическая схема 195 производит обратный счет и выдает через клемму 227 указание на индикатор 51 показать, что осталось на одну затяжку меньше (т. е. "7" по-сле первой затяжки). При следующей затяжке логи-ческая схема 195 включает следующий переклю-чатель 201-208, подавая тем самым энергию на другой нагревательный элемент. Цикл повторяется, пока индикатор 51 не покажет "0", т. е. затяжек на сигарету 23 не осталось. После удаления сигареты 23 из зажигалки 25 фотодетектор 53 показывает ее отсутствие, и логическая схема 195 сбрасывается.
В схему управления 41 можно включить и другие элементы вместо описанных или наряду с ними. Например, в нее можно встраивать различ-ные блокировки, например, схему синхронизации (не показана), не допускающую слишком частых затяжек, чтобы источник энергии 37 успевал вос-становиться, или средство для блокировки нагрева-тельных элементов 43, если в нагревательный блок 39 вставлен посторонний предмет. Для этого сига-рету 23 можно наделять каким-то признаком, что-бы зажигалка 25 могла опознать ее, прежде чем будет подана энергия на нагревательные элементы 43.
Другой вариант курительной системы 222 в соответствии с настоящим изобретением представ-лен на фиг. 19. Курительная система 222 включает одноразовую сигарету 224 и зажигалку 226 много-кратного пользования, в отверстие 228 которой вставляется сигарета. В курительной системе 222 принята "тяга по центру", т.е. поток воздуха по существу идет по оси сигареты 224 и зажигалки. Зажигалка 226 содержит источник энергии (не показан) на противоположном отверстию 228 кон-це и схему управления (не показана). Подобно си-стеме 21, курительная система 222 предпочтитель-но включает датчик затяжек и индикатор (не пока-заны).
Зажигалка 226 помещена в корпус 232, имею-щий вид обычной сигареты. Корпус 232 выполнен в виде трубки из жаропрочного пластика или алю-миния, либо сформован в виде спирали из двух-слойной тяжелой бумаги. В корпусе 232 выполне-ны отверстия 233, обеспечивающие доступ воздуха снаружи к зажигалке 226 при курении. Можно сде-лать каналы для воздуха (не показаны) в сигарете 224 или в других местах зажигалки 226.
Сигарета 224 идентична сигарете 23. Сигаре-та 224 включает табачную ленту 257, выполнен-ную на носителе 259, служащем опорой для аро-матного материала 261, предпочтительно табака. Табачная лента 257 обернута вокруг цилиндриче-ского обратного фильтра 263 с одного конца и цилиндрического первого прямого фильтра 265 с другого конца. В первом прямом фильтре 265 мо-жет быть сделан продольный канал (не показан).
Сигарета 224 содержит также цилиндриче-ский мундштучный фильтр 271 обычного типа RTD (сопротивление тяге). Сигарета 224 может вклю-чать цилиндрический второй прямой фильтр (не показан), облегчающий смешение паровой фазы дыма с воздухом, подобно второму прямому филь-тру 73. Обратный фильтр 263 и первый прямой фильтр 265 образуют вместе с табачной лентой 257 полость 279 внутри сигареты 224. Первый пря-мой фильтр 265, обратный фильтр 263 и мунд-штучный фильтр 271 соединены любым способом, пригодным в условиях массового производства.
В отличие от сигареты 23, сигарета 224 со-держит кольцевой аэрозольный барьер 273, окру-жающий на заданном расстоянии табачную ленту 257. Аэрозольный барьер 273 сводит к минимуму конденсацию аэрозоля, возникающего при сгора-нии табака 261, на внутренней стенке корпуса 232. Аэрозольный барьер 273 крепится к сигарете 224 вокруг первого прямого фильтра 263 хомутиком 275. Хомутик 275 и аэрозольный барьер 273 обла-дают достаточной жесткостью, чтобы не допустить поломки сигареты 224 и поддерживать соосность между барьером и наружной поверхностью табач-ной ленты 257, сохраняя между ними равномерный зазор. Оберточная бумага 269 скрепляет мунд-штучный фильтр 271, первый прямой фильтр 265, хомутик 275 и кромку аэрозольного барьера 273.
Зажигалка 226 включает нагревательный блок 239, содержащий несколько, предпочтительно во-семь, нагревательных элементов 243 для нагрева сигареты 224. Элементы 243 предпочтительно имеют линейную форму и проходят от точки внут-ри зажигалки 226 близ отверстия 228 до точки вблизи полости 245, в которую вставляется обрат-ный фильтр 263. Нагревательные элементы 243 соединены вместе на конце, обращенном к полости 245 обратного фильтра, а с их концов, обращенных к отверстию 228, снята фаска, благодаря чему вставляемая сигарета 224 не повреждает нагрева-тельных элементов. Нагревательные элементы 243 входят в зазор между табачной лентой 257 и аэро-зольным барьером 273.
Нагревательный блок 239 схематически пока-зан на фиг. 20. Он включает опору 249 нагревателя, опору 251 и несколько опорных лапок 253, изго-товленных из жаропрочного электропроводного материала. Нагревательные элементы 243 уста-новлены на опорных лапках 253. Нагреватели 243 соединены своими противоположными концами 243', 243'' с помощью электропроводных пальцев 255A и 255B.
Полость для удаляемой сигареты образует кольцо, а множество опорных пальцев нагрева-тельного блока отходят от первого когнца опоры рагревателя и служат опорой множеству постоян-ных нагревателей. Пальцы выполнены продолго-ватыми, имеют внутреннюю и наружную поверх-ности и размещены так, что образуют поверхность цилиндра, причем постоянные нагреватели разме-щены на наружной поверхности опорных пальцев.
Концы 243' нагревателей 243 электрически соединены, образуя "общую точку" нагревательной системы. Шина 291 подключена к электропровод-ной пластине 293, соединенной с проводящими пальцами 255A, которые соединены с концами 243' нагревателей 243. В пластине 293 выполнены один или несколько воздушных каналов 295 для подачи воздуха в зону вокруг обратного фильтра 263 сига-реты 224 при затяжке.
Хомутик 297 нагревателя включает шейку 299, охватывающую часть шины 291 вблизи элек-тропроводной пластины 293. Шейка 299 имеет один или несколько каналов 301 для подачи возду-ха в каналы 295. Проводящие штифты 303 прохо-дят через хомутик 297, обеспечивая электрическое подключение пальцев 255B к схеме 241 управле-ния. Пальцы 255B проходят вдоль наружных кро-мок опорных лапок 253 и по отдельности подклю-чены к концам 243'' нагревательных элементов 243.
Концы 255B' пальцев 255B изогнуты, чтобы обеспечить прилегание хомутика 297 и шейки 299, через которые концы 255B' вступают в контакт с штифтами 303. Такая конструкция облегчает вы-нимание нагревательных элементов 243 из зажи-галки 226 для замены или ремонта. Штифты 303 и шина 291 вставляются в гнезда (не показаны) для соединения нагревательных элементов 243 со схе-мой 241 с целью индивидуального включения нагревательных элементов.
Устройство 321 для изготовления части 224' сигареты 224, включающей табачную ленту 257, первый прямой фильтр 265 и обратный фильтр 263, показано на фиг. 22. Материал 259' для носителя 259 вытягивается из рулона 323 мерными роликами (не показаны). Лента 259' носителя включает участки ароматизированного табачного материала 261, которые наносятся на ленту 259' носителя на станции 325 или в любом месте, например, перед размоткой рулона 323. Лента 259' затем проходит станцию 327, где на ее поверхность наносится клей на нескольких участках 261A. Либо можно нано-сить ароматизированный табачный материал 261 на ленту 259' непрерывно, а клей наносить на участки 261A поверх табачного материала.
За станцией 327 нанесения клея находится станция 329 приклейки фильтров. Она включает барабан 331, который попеременно прикрепляет фильтры 333 или 335 к смазанным клеем участкам 261A ленты 259' носителя. Скорость вращения барабана 331 синхронизирована со скоростью подачи ленты 259' носителя.
За станцией 329 приклейки фильтров распо-ложена станция 337 завертки. Ленту 259' носителя завертывают вокруг фильтров 333 и 335 с получе-нием сплошного стержня. Полученный стержень отрезают на станции 339. Станция 339 вклю-чает средство для разрезания стержней по сере-дине фильтров 333 и 335 так, что отрезанные участки фильтра 333 образуют два первых прямых фильтра 265, а отрезанные участки фильтра 335 образуют два обратных фильтра 263 двух отрезков 224', из которых делаются сигареты 224. После порезки обратные фильтры 263 можно подвергнуть обработке, загнув их так, чтобы облегчить разме-щение нагревательных элементов 243 вокруг отрезков 224'. После отрезания каждый отрезок 224' вставляют в аэрозольный барьер 273 на соот-ветствующей станции (не показана) и прикрепляют к нему хомутиком 275. Диаметр барьера 273 боль-ше диаметра непрерывного стержня, а длина по меньшей мере такая же, как у отрезанной сигареты 224. К каждому прямому фильтру 265 прикрепляют цилиндрический мундштучный фильтр 271, а каж-дый аэрозольный барьер 273 с соответствующим мундштучным фильтром 271 заворачивают в обер-точный материал на соответствующих станциях (не показаны).
Еще один вариант курительной системы 421 показан на фиг. 23. Эта система основана на "пе-риферийной тяге", когда нагревательные элементы 443 зажигалки 425 размещены вокруг полости 427, окруженной кольцевым участком сигареты 423.
Сигарета 423 включает табачную ленту 457, в которой ароматизированный табачный материал 461 размещен на поверхности носителя 459, проти-воположной полости 427. Сигарета 423 включает также аэрозольный барьер 473, пробку 475, коль-цевой прямой фильтр 465, кольцевой обратный фильтр 463 и мундштучный фильтр 471. Прямой фильтр 465, обратный фильтр 463, табачная лента 457 и аэрозольный барьер 473 образуют полость 479, в которой при нагреве ароматизированного табачного материала 461 нагревателями 443 обра-зуется ароматизированный дым. Сигарета 423 окружена оберточной бумагой 469. Нагреватель-ный блок 439 снабжен пробкой 477, которая сов-местно с пробкой 475 сводит к минимуму перенос аэрозоля через нагревательные участки системы 421. В пробке 477 выполнены сквозные отверстия под провода 481, по которым осуществляется управление нагревательными элементами 443.
На фиг. 24 изображен вариант осуществления электрической системы 541 управления. Система 541 выполняет несколько функций. Она устанавли-вает последовательность управления восьмью нагревательными элементами 43, выбирая очеред-ной из них при каждом срабатывании датчика 45 затяжек. Она подает ток на выбранный нагреватель в течение заданного времени, необходимого для выработки достаточного при обычной затяжке количества дыма, но так, чтобы ароматизирован-ный табачный материал 61 не начал гореть. Си-стема управляет индикатором 51, который показы-вает: (1) сколько осталось затяжек в сигарете 23; (2) достаточно ли напряжение в источнике энергии 37; (3) вставлена ли сигарета в зажигалку 25; (4) вставлен ли в зажигалку 226 нагревательный блок 239.
Выбор одного из множества электрических нагревателей может осуществляться вручную са-мим курильщиком или автоматически системой управления.
Система 541 также управляет количеством энергии, подаваемым источником 37 на каждый нагревательный элемент 43. Поскольку напряже-ние, подаваемое источником 37, может разниться при каждой затяжке, предпочтительно не варьиро-вать подаваемое количество энергии, включая каждый нагревательный элемент 43 на одинаковое время, а подавать равное количество энергии при каждой затяжке. Для этого схема 541 контролирует напряжение нагрузки источника 37 при включен-ном нагревательном элементе 43 и продолжает подачу энергии, пока не поступит заданное коли-чество джоулей.
Как видно из фиг. 23, схема 541 управления включает логическую схему 570, двоично-десятичный декодер 580, детектор 590 напряжения, схему 591 синхронизации, датчик 45 затяжек, ин-дикатор 51 и зарядную цепь 593. Логической схе-мой 570 может быть любая схема, которую можно запрограммировать на выполнение описанных функций, например, программируемая пользовате-лем логическая матрица (типа ACTEL A1010A FPGA PL44C фирмы "Актел корпорейшн", Санни-вейл, штат Калифорния). Предпочтительно логиче-ская схема 570 работает с малым тактом (напри-мер, 33 кГц) с целью экономии энергии.
Каждый нагревательный элемент 43A-43H подключен к полюсу источника энергии 37 и за-землен через соответствующий полевой транзистор 595A-595H. Транзисторы 595A-595H включаются под управлением двоично-десятичного декодера 580 (стандартного 4-16-строчного декодера типа CD4514B) через клеммы 581-588 соответственно. Декодер 580 принимает от логической схемы 570 через управляющий ввод 580A два типа сигналов: (1) двоично-десятичный код подлежащего включе-нию нагревателя 43A-43H; (2) сигналы ВКЛ и ВЫКЛ для этого нагревателя.
Декодер 580 подключен через клемму 580B к вводу 593A зарядочной цепи 593, которая подает напряжение на затворы каждого из полевых тран-зисторов 595A-595H. Зарядная цепь 593 включает диод 594, подключенный к источнику энергии 37, и конденсатор 595, подключенный к логической цепи 570. Логическая цепь 570 содержит обычную ком-мутационную цепь (не показана), подключенную к клемме 572, которая позволяет напряжению на клемме 593B зарядной цепи 593 нарастать до вдвое большей величины, чем на источнике 37. Таким образом, удвоенное напряжение на клемме 580B декодера 580 открывает затворы транзисторов 595A-595H, что повышает эффективность схемы 541. Последовательно с затворами транзисторов 595A-595H включены резисторы 596A-596H, про-длевающие время заряжания соответствующих затворов, чтобы свести к минимуму высокочастот-ные гармоники, создающие шумы в схеме управле-ния 541.
Датчик 45 выдает на логическую схему 570 сигнал о затяжке курильщика (при перепаде давле-ния около 25 мм водяного столба). Датчик 45 мо-жет включать пьезодатчик давления, приводящий в действие операционный усилитель, выходной сиг-нал которого в качестве логического подается на вход логической схемы 570. Это может быть дат-чик давления типа NPH-5.002.5G NOVA фирмы "Лукас-Нова", Фремонт, штат Калифорния, или типа SLPOO4D фирмы "Сенсим", Саннивейл, штат Калифорния.
Для экономии энергии датчик 45 работает при малом такте (2-10% времени). Предпочтительно он включается на 0,5 мс каждые 16 мс. Это сокращает потребление энергии датчиком 45 и тем самым продлевает срок службы источника энергии 37.
Схема 591 синхронизации выдает сигнал от-ключения на логическую схему 570 после того, как нагреватель 43A-43H проработал заданное время, определяемое подачей необходимого количества энергии. Предпочтительно задействовать каждый нагреватель 43A-43H на такое время, чтобы он получил одинаковое количество энергии (от 5 до 40 Дж, оптимально 15-25 Дж), независимо от напряжения нагрузки источника 37. Ввод 591A выдает на схему 591 синхронизации информацию о времени включения каждого нагревателя 43 и о напряжении нагрузки источника 37, при этом со-противление нагревателя считается неизменным (например, 1,2 Ом). Клемма 591B затем посылает сигнал отключения на клемму 578 логической схе-мы 570 с указанием времени, необходимого для подачи заданного количества энергии.
Предпочтительный вариант выполнения схе-мы 591 синхронизации показан на фиг. 24. Схема 591 включает ввод 591A, который получает от логической схемы 570 сигнал, который изменяет напряжение от нуля до нагрузки при первоначаль-ном включении одного из нагревателей 43A-43H. Этот сигнал фильтруется через емкостно-резисторный контур 601 (включает резисторы 603-606, конденсатор 607 и диод 608) и подается на детектор 602 перенапряжения. Детектор 602 типа ICL7665A выпускается фирмой "Максим", Санни-вейл, штат Калифорния. Емкостно-резисторный контур 601 подбирается так, что клемма 591B схе-мы 591 изменяет состояние с "высокого" на "низ-кое" в момент, когда на нагреватель поступает заданное количество энергии. Разумеется, схема синхронизации может быть выполнена и иначе.
Схема 541 может устанавливать предельное время для подачи заданного количества энергии. Например, если напряжение на источнике 37 такое низкое, что подача 20 Дж энергии займет более 2 с, схема 570 выдает на клемму 571 сигнал отключе-ния по прошествии 2 с от включения нагревателя, хотя на него успело поступить менее 20 Дж.
В другом варианте осуществления изобрете-ния схема 591 синхронизации выдает сигнал от-ключения на логическую схему 570 по прошествии определенного времени, независимо от количества поданной энергии. Так, схема 591 генерирует сиг-нал отключения, когда истекает заданное время в интервале 0,5-5,0 с.
Детектор напряжения 590 контролирует напряжение источника 37 и выдает сигнал на логи-ческую схему 570, когда напряжение (1) ниже пер-вого заданного порога (например, 3,2 B), что озна-чает необходимость перезарядки, (2) выше задан-ного порога (например, 5,5 B), что свидетельствует о том, что источник полностью подзаряжен после того, как напряжение падало ниже первого порога. Предпочтительно это детектор напряжения типа ICL7665A фирмы "Максим", Саннивейл, штат Ка-лифорния.
Как отмечалось выше, логическая схема 570 управляет двоично-десятичным декодером 580 через клемму 571. Логическая схема 570 управляет также индикатором 51, который показывает коли-чество оставшихся затяжек и представляет собой однозначный семисегментный жидкокристалличе-ский дисплей в системе, рассчитанной на восемь затяжек. Так, когда сигарета только вставлена и содержит все восемь порций табака, индикатор 51 показывает "8", а когда осталась только одна пор-ция - "1". После израсходования последней затяжки индикатор показывает "0".
Кроме того, индикатор 51 показывает "0", ко-гда не вставлена сигарета или в нагревательном блоке 239 отсутствуют элементы 243. Чтобы пока-зать, что напряжение источника энергии упало ниже предела перезарядки (3,2 B) или не полно-стью восстановилось при перезарядке, индикатор мигает с частотой 0,5 Гц. Например, если сразу после первой затяжки напряжение упало ниже 3,2 B, "7" на индикаторе 51 появляется и гаснет два-жды в секунду.
Логическая схема 570 через клеммы 597A и 598A определяет, вставлен ли в зажигалку нагрева-тельный блок, замеряя падение напряжения на высокоомных резисторах 597 и 598 (например, 1 МОм). Один из выводов каждого из резисторов 597 и 598 постоянно подключен к стокам полевых транзисторов 595G и 595H, другой заземлен. Когда нагревательный блок не вставлен в зажигалку, нагреватели, обозначенные как 43G и 43H на фиг. 23, отсоединены от стоков транзисторов 595G и 595H. Соответственно и источник энергии 37 от-ключен от этих стоков. В результате напряжение не появляется на резисторах 597 и 598, которые кон-тролируются логической схемой 570 через клеммы 597A и 598A. Значит, при отсутствии нагреватель-ного блока в зажигалке логическая схема 570 де-тектирует нули на клеммах 597A и 598A.
Когда нагревательный блок вставлен в зажи-галку, источник энергии 37 подключается к рези-сторам 597 и 598 через нагреватели 43G и 43H. В результате на резисторах 597 и 598 появляется напряжение, и логическая схема 570 детектирует единицы на клеммах 597A и 598A. Логическая схе-ма 570 контролирует два резистора 597 и 598, по-скольку, если один из транзисторов 595G и 595H включается и приводит в действие свой нагрева-тель, соответствующий резистор 597 или 598 зако-рачивается на землю. В результате, если бы ис-пользовался только один резистор, появилось бы ложное показание отсутствия нагрузки на нагрева-тельном блоке. Однако в случае использования двух резисторов, при включении транзистора 595G напряжение на резисторе 597 будет близко к нулю, а на резисторе 598 показывает логическую едини-цу, и наоборот. Поэтому используются два рези-стора 597, 598 и сигналы с резисторов 597 и 598 подпадают под логическое ИЛИ в схеме 570 с це-лью определения нагрузки в нагревательном блоке.
Чтобы установить, вставлена ли сигарета в зажигалку, логическая схема 570 включает до-полнительную клемму 599, которая принимает сигнал присутствия сигареты. Сигнал на клемме 599 вырабатывается обычным выключателем 599A, который механически и электрически задей-ствуется наличием сигареты. Однако если в сигаре-те содержатся маты из углеродных волокон, сигнал на клемме 599 создается при подключении элек-трического щупа прямо к мату для проверки токов, протекающих через него. Поскольку углеродный мат не изолирован, при контакте с ним нагревателя, подключенного к источнику энергии 37 (фиг. 23), имеет место утечка токов в мат независимо от включения транзисторов 595A-595H. Такие токи утечки контролируются щупом, подключенным прямо к углеродному мату с целью установить наличие сигареты.
Наряду с определением наличия сигареты в зажигалке по электропроводному углеродному мату, по электропроводности можно также устано-вить конкретный тип сигареты (например, тип X в отличие от типа Y). В соответствии с этим призна-ком логическая цепь 570 определяет удельное со-противление углеродного мата с помощью двух дополнительных клемм (не показаны), вступающих в контакт с матом в разных точках. Поскольку каж-дому сорту сигарет соответствует углеродный мат с определенным удельным сопротивлением в опре-деленном интервале (в зависимости от рода и ко-личества волокон и/или связующего), измерение удельного сопротивления позволяет установить, какой именно сорт сигареты вставлен в зажигалку. Это позволяет логической схеме 570 выработать программу подачи энергии.
Например, первый сорт сигарет включает уг-леродные маты с одной величиной удельного со-противления, второй сорт - с другой. Если логиче-ская схема 570 способна различать их на месте, то по результатам измерения она регулирует подачу энергии на нагреватели.
В таком случае режим подачи энергии варьи-руется в соответствии с сортом сигареты, встав-ленной в зажигалку. Например, после того, как логическая схема 570 измерит удельное сопротив-ление данной сигареты, она соответственно будет подавать энергию порциями по 15 или 20 Дж. Бо-лее того, логическая схема 570 может вообще бло-кировать подачу энергии, если установит по удельному сопротивлению сорт сигарет, на кото-рый данная зажигалка не рассчитана.
Как видно на фиг. 23, до того, как курильщик сделает первую затяжку, на индикаторе 51 появля-ется "8", что означает возможность восьми затяжек. Соответственно логическая схема 570 выдает ад-рес первого нагревателя (например, 43A) на клемму 571, и декодер 580 выбирает нагреватель (через клемму 581) для включения по требованию ку-рильщика. Когда курильщик делает затяжку, дат-чик 45 подает сигнал высокого состояния через клемму 575 на логическую схему 570, свидетель-ствующий о падении давления в зажигалке не ме-нее, чем на 25 мм водяного столба. Логическая схема 570 подает сигнал через клемму 571 на де-кодер 580 о включении транзистора 595A первого нагревателя. Затем напряжение с клеммы 580B декодера 580 подается на затвор первого транзи-стора 595A, который включает свой нагреватель.
Одновременно с пуском первого нагревателя 43A схема 591 синхронизации следит за количе-ством энергии, поданной на нагреватель, и по-сылает логический сигнал на схему 570 через клемму 578 в момент, когда набирается заданное количество энергии, например, 20 Дж. Тогда схема 570 пода ет сигнал через клемму 571 на декодер 580 об отключении нагревателя 43A.
В ожидании второй затяжки логическая схе-ма 570 выдает декодеру 580 через клемму 571 ад-рес второго нагревателя (например, 43 B), чтобы во время второй затяжки был включен второй транзи-стор 595B, а индикатору 51 приказывает показать "7", чтобы курильщик видел, что осталось семь затяжек.
В логическую схему 570 можно встроить блок синхронизации, чтобы не давать курильщику возможности сделать следующую затяжку, пока не восстановится источник энергии. Например, такой блок (не показан) может блокировать прохождение сигнала ВКЛ на декодер 580 через клемму 571 в течение 6 с после предыдущего сигнала ВЫКЛ. При этом индикатор может мигать с частотой, например, 4 Гц, показывая ку-рильщику, что зажигалка блокирована (на иной частоте, чем та, что демонстрирует падение напряжения).
Независимо от наличия этих блокировок, при второй затяжке (по прошествии времени блокиров-ки, если оно предусмотрено) схема 541 управления повторяет вышеописанный цикл.
Затем он повторяется, пока не будет задей-ствован последний нагреватель. В это время логи-ческая схема 570 (1) приказывает индикатору 51 дать пустое показание и (2) блокирует включение всех нагревателей, пока в зажигалку не будет вставлена новая сигарета.
Хотя на фиг. 23 в схеме 541 управления логи-ческая схема 570, двоично-десятичный декодер 580, детектор напряжения 590 и схема 591 синхро-низации показаны как раздельные блоки, понятно, что все эти функции могут быть совмещены в одной большой интегральной схеме.
Одноразовая сигарета может содержать средство, показывающее курильщику, что она уже вставлялась в зажигалку и вынималась из нее. Например, на неиспользованной сигарете может быть наклейка, которую нужно сорвать перед тем, как вставить в зажигалку. Если сига-рета уже использовалась, на ней не будет такой наклейки. Либо на сигарете имеется участок, который рвется, ломается, сдавливается или иным образом деформируется при вставлении в зажигал-ку.
Одноразовая сигарета может также содер-жать средство, показывающее курильщику, что она уже подвергалась нагреву. Она может содер-жать термочувствительный участок, который при нагреве изменяет цвет. Либо на таком участке мо-жет быть плавкая полоса и т. п. Существует множе-ство способов показать, что сигарета подвергалась температурному нагреву. Более того, для этого имеются также электрические и механические средства.
Выше был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, в который могут быть внесены всевозможные изменения и модификации при сохранении существа изобретения, определен-ного в прилагаемой формуле.

US 3 200 829 A, 17.08.65
US 5 060 671 A, 29.10.91
US 5 144 962 A, 08.09.92
EP 0 368 002 A, 14.03.90
WO 86 02 528 A, 09.05. 86