устройство для уменьшения выделения побочного дыма и скорости тления сигареты

Формула изобретения

1. Устройство для уменьшения выделения из сигареты побочного дыма и уменьшения скорости тления сигареты, содержащее I) несгораемый пористый трубчатый элемент, заключающий в себе полезную длину табачной сигареты, расположенной в указанном трубчатом элементе, причем указанный трубчатый элемент имеет открытый конец смежно дальнему концу указанной сигареты, обеспечивающий зажигание дальнего конца сигареты и поступления воздуха; причем II) указанный трубчатый элемент содержит средство для уменьшения выделения побочного дыма из горящей табачной порции и для уменьшения скорости свободного горения горящей табачной порции для увеличения количества затяжек такой горящей табачной порцией, причем указанное средство для уменьшения выделения побочного дыма и уменьшения скорости свободного горения содержит заданную пористость указанного трубчатого элемента вдоль, по меньшей мере, части его длины, охватывающей такую полезную длину табачной порции, причем указанная заданная пористость трубчатого элемента а) удерживает, по меньшей мере, часть лишенных кислорода газообразных продуктов горения внутри трубчатого элемента для уменьшения высвобождения частиц дыма через указанные отверстия; и b) ограничивает приток воздуха внутрь для уменьшения скорости тления сигареты.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанный трубчатый элемент имеет внутренний диаметр, который больше наружного диаметра сигареты, для образования кольцевого пространства между внутренней поверхностью трубчатого элемента и периферией сигареты.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанные отверстия имеют конфигурацию узких щелей.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанные отверстия являются щелями, закрытыми пористым матом.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что указанный мат сформирован из углеродного волокна, стекловолокна, керамического волокна, выдерживающего высокую температуру пластмассового волокна или металлического волокна.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанные отверстия являются щелями, покрытыми нитями углеродного волокна, продолжающимися вдоль щелей.

7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанные отверстия являются порами, проходящими через стенку трубчатого элемента и имеющими размер, обеспечивающий получение заданной пористости.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что указанные поры изготавливают в стенке трубчатого элемента так, что образуют волокнистые выступы внутрь трубчатого элемента, причем эти выступы центрируют сигарету в трубчатом элементе.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что трубчатый элемент изготовлен из керамического волокна.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатый элемент содержит трубчатый корпус из пористого материала, имеющего указанную заданную пористость, который (корпус) содержит в себе сигарету и контактирует с ней.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что указанный пористый материал содержит мат из углеродного волокна, стекловолокна, керамического волокна, устойчивого при высокой температуре волокна или металлического волокна.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что указанный материал является матом из активированного углеродного волокна.

13. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что указанная часть корпуса имеет несколько слоев волокнистого материала.

14. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что трубчатый элемент облицован пористым волокнистым материалом.

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что волокнистый материал является углеродным волокном, стекловолокном, керамическим волокном, выдерживающим высокую температуру пластмассовым волокном или металлическим волокном.

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что волокнистый материал является активированным углеродным волокном.

17. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что трубчатый элемент имеет стенку из спирально свернутого негорючего материала с щелью, образованной вдоль указанной спиральной обертки, указанная щель закрыта пористым матом для получения указанных отверстий, образованным из углеродного волокна, стекловолокна, керамического волокна, выдерживающего высокую температуру пластмассового волокна или металлического волокна.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что указанный мат выполнен из активированного углеродного волокна.

19. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанные отверстия формируют термообработкой трубчатого элемента из керамического исходного материала.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что трубчатый элемент сформирован свертыванием листа из керамического исходного материала с образованием трубчатого элемента и термообработкой трубчатого элемента для получения в нем пор.

21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что указанный лист имеет горючие связующие, которые испаряются при термообработке, образуя указанные поры.

22. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что корпус трубчатого элемента содержит множество концентрических трубок, каждая из которых имеет множество отверстий, при этом каждая трубка лежит поверх внутренней смежной трубки, а отверстия каждой трубки смещены относительно друг друга, образуя извилистые пути для газов, проходящих через отверстия трубчатого элемента.

23. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что самая наружная трубка из указанных концентрических трубок имеет отверстия, покрытые пористым матом.

24. Устройство по любому из пп. 1-23, отличающееся тем, что трубчатый элемент содержит катализатор.

25. Устройство по любому из пп. 1-23, отличающееся тем, что трубчатый элемент содержит катализатор, выбранный из группы, состоящей из драгоценных металлов, редкоземельных металлов и их смесей.

26. Устройство по п. 25, отличающееся тем, что катализатором является каталитический материал на основе платины или церия.

27. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что указанным катализатором является церий.

28. Устройство по любому из пп. 24-26 или 27, отличающееся тем, что катализатор образуют на месте внутри указанного трубчатого элемента или наносят на внутреннюю поверхность указанного трубчатого элемента.

29. Устройство по п. 28, отличающееся тем, что катализатором является окись церия, образуемая на месте при слабом прокаливании указанного трубчатого элемента, выполненного из суспензии керамического исходного состава, содержащего гидрат указанной окиси церия, причем прокаливание керамического исходного материала преобразует гидратную форму окиси церия в керамическую окись одновременно с образованием пор в трубчатом элементе.

30. Устройство по любому из пп. 1-29, отличающееся тем, что трубчатый элемент обернут пористой сигаретной бумагой.

31. Устройство по любому из пп. 1-29, отличающееся тем, что трубчатый элемент обернут пористым покрытием, которое содержит реагирующую на температуру полоску для визуального отображения положения горящего сигаретного уголька внутри трубчатого элемента.

32. Устройство по любому из пп. 1-31, отличающееся тем, что трубчатый элемент включает сигарету, имеющую диаметр в пределах приблизительно 4-8 мм.

33. Устройство по п. 32, отличающееся тем, что сигарета имеет диаметр в пределах приблизительно 4-6 мм.

34. Устройство по п. 33, отличающееся тем, что сигарета имеет диаметр, составляющий около 4 мм.

35. Устройство по любому из пп. 1-34, отличающееся тем, что содержит кольцевое пространство между внутренней поверхностью трубчатого элемента и периферией сигареты, причем указанное кольцевое пространство образует зазор, составляющий приблизительно 0,5-3 мм и предпочтительно приблизительно 1,5-2,5 мм.

36. Устройство по любому из пп. 1-34, отличающееся тем, что сигарета, вставляемая в трубчатый элемент, сама по себе не пригодна для курения и становится пригодной для курения, будучи вставленной в этот трубчатый элемент.

37. Устройство по любому из пп. 1-34, отличающееся тем, что сигарета, вставляемая в указанную трубку, имеет фильтрующий элемент, который достаточно порист для того, чтобы сделать сигарету саму по себе непригодной для курения, но чтобы она становилась пригодной для курения, будучи вставленной в оконечную часть указанного трубчатого элемента.

38. Сигаретная конструкция, содержащая устройство по любому из пп. 1-37 с сигаретой, установленной в это устройство, причем сигарета имеет диаметр в пределах приблизительно 4-8 мм.

39. Сигаретная конструкция по п. 38, отличающаяся тем, что сигарета имеет диаметр в пределах от приблизительно 4-6 мм, причем средство для уменьшения выделения побочного дыма и снижения скорости свободного горения обеспечивает получение нормального количества затяжек с указанной тонкой сигаретой, которое составляет приблизительно 8-10 затяжек на сигарету.

40. Сигаретная конструкция по п. 38, отличающаяся тем, что сигарета вставлена в фильтрующий элемент и удерживается фильтрующим элементом, соединенным с концом трубчатого элемента, причем фильтрующий элемент располагает сигарету центрально внутри трубчатого элемента.

41. Сигаретная конструкция по п. 40, отличающаяся тем, что часть фильтрующего элемента посажена с трением в трубчатый элемент и указанный фильтрующий элемент прикреплен к указанному трубчатому элементу посредством бумажного наконечника.

42. Фильтрующий мундштук для использования с устройством по любому из пп. 1-37, содержащий трубчатый элемент, приспособленный для включения в него тонкой сигареты, имеющей диаметр в пределах приблизительно 4-6 мм, причем фильтрующий мундштук имеет входной конец и выходной конец, при этом указанный входной конец имеет кольцевую гильзу с центральным каналом для приема конца указанной сигареты, кольцевая гильза имеет наружный выступ, на который посажен с трением трубчатый элемент, а указанный центральный канал сообщается с первой внутренней трубкой, выполненной из первого фильтрующего материала, причем трубка имеет закрытый конец, противоположный ее концу, находящемуся в сообщении с центральным каналом гильзы, при этом кольцевое пространство образовано снаружи первой трубки и фильтрующая пробка расположена вслед за кольцевым пространством, заполняя выходной конец фильтрующего мундштука, а средство между фильтрующей пробкой и первой трубкой определяет пространство для передачи фильтрованного дыма из кольцевого пространства к фильтрующей пробке.

43. Фильтрующий мундштук по п. 42, отличающийся тем, что вторая трубка из второго фильтрующего материала концентрично расположена в указанном кольцевом пространстве вокруг первой трубки.

44. Фильтрующий мундштук по п. 43, отличающийся тем, что фильтрующий материал указанных первой и второй трубок выбран из группы, состоящей из целлюлозного материала, сформированного в виде мата стеклокерамического или углеродного волокнистого материала, активированного древесного угля, микроволокнистого материала и любого из указанных материалов, включающих каталитический материал.

Приоритет по пунктам:

15.10.1996 по пп. 1-5, 7, 10-12, 14-18, 30-38;

11.02.1997 по пп. 6, 8, 9, 22-28.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится, в целом, к устройству, которое может использоваться в комбинации с сигаретой или другим табачным продуктом для уменьшения образования побочного дыма и увеличения количества возможных затяжек курильщика при данном количестве табака. Устройство сможет обеспечить, например, используя лишь самое необходимое количество табака в гораздо более тонкой сигарете меньшего диаметра, повышенный выход основного (вдыхаемого) потока дыма от горящего табака при традиционном вкусе и значительном уменьшении образования побочного дыма. В отличие от обычной сигареты, которая приводит к значительным потерям табака из-за образования побочного (невдыхаемого) дыма в случае горения более толстой сигареты, использование более тонкой сигареты с этим устройством позволяет преобразовать побочный дым табака в основной поток дыма.

Говоря коротко, устройство включает трубку, имеющую предварительно заданную пористость, в которую вставляют табачный продукт, такой как сигарета. Предпочтительно, остается пространство между наружной стороной сигареты и внутренней стороной трубки. Пористость трубки тщательно подбирают для уменьшения побочного дыма и снижения скорости свободного горения (тления) между затяжками. Очень тонкую сигарету можно вставить и выкурить с таким же количеством затяжек, как и обычную сигарету, в результате чего экономится табак и другие материалы и значительно уменьшается выделение побочного дыма. Трубка может включать каталитический материал для обработки компонентов побочного дыма.

Устройство будет описано более подробно ниже и может использоваться различными путями, например, вместо сигареты можно вставить порцию табака, которую отдельно невозможно курить, и эта порция может быть выкурена при соответствующем регулировании отверстий и пористости трубки. Очевидно, что все традиционные требования к качеству при изготовлении сигарет, такие как прочность и осыпание пепла с конца, для настоящего изобретения не актуальны.

Хотя устройство может иметь такие размеры, чтобы его можно было использовать с обычной сигаретой, его преимущество состоит в том, что тонкая сигарета может вставляться и выкуриваться с такими же характеристиками курения, как если бы она была сигаретой обычных размеров.

При курении обычным образом обычно выделяют три типа сигаретного дыма: дым основного (вдыхаемого) потока, выдыхаемый дым и побочный дым. Существует значительный интерес в уменьшении количества побочного дыма, выделяемого при горении сигареты или сигары, поскольку он составляет большую часть дыма, образуемого в процессе курения.

Были предприняты попытки снизить образование побочного дыма при помощи следующих способов:

1) изменение характеристик состава табака и упаковки табачного стержня или набивки сигареты или сигары;

2) изменение обертки сигареты или сигары;

3) изменение диаметра сигареты, так же как и состава табака; и/или

4) обеспечение устройства на сигарете или сигаре для удержания и/или снижения выделения побочного дыма.

Предлагались различные композиции сигаретного табака и сигаретной бумаги, тем или иным путем влияющие на скорость тления сигареты или сигары с точки зрения уменьшения побочного дыма и/или обеспечения затухания зажженной сигареты или сигары, если ее оставляют тлеть в течение продолжительного периода времени.

Такие решения предусматривают особый подбор табачных смесей, а также плотности и количества слоев сигаретного табака в табачной набивке. Такие технические решения могут заметно замедлять скорость тления сигареты и, следовательно, увеличивать количество затяжек, возможных на единицу длины сигареты. В комбинации с составом табака и/или с конструктивными особенностями либо независимо от состава табака на тление сигареты также могут влиять различные композиции сигаретной бумаги. Такие бумажные композиции используют химические вещества, замедляющие скорости свободного горения, или сложные многослойные обертки из разных типов сигаретной бумаги с одинаковыми или разными характеристиками и способностью уменьшать проницаемость для воздуха. Например, см. Канадский патент 1,259,008 и Патенты США 4,878,507 и 4,915,117.

Предлагались различные устройства для удержания в них сигареты, в первую очередь для предотвращения случайного возгорания. Они могут одновременно включать (или не включать) различные типы фильтров для фильтрации дыма и, таким образом, уменьшения побочного дыма. Примеры таких устройств показаны в патентах США 1,211,071, 3,827,444 и 4,685,477.

Кроме того, предлагались различные типы сигаретных держателей, главной целью которых было уменьшить окрашивание пальцев курильщика. Такие устройства могут присоединяться к концу сигареты и/или устанавливаться на сигарете, как показано в Патенте США 1,862,679. Другие типы сигарет, которые заключены в перфорированные тем или иным образом обертки для получения свойств безопасности и/или уменьшения побочного дыма, описаны в Канадском патенте 835,684 и патентах США 3,220,418 и 5,271,419.

Устройства, которые могут устанавливаться на сигарете и которые могут скользить вдоль сигареты для регулирования горения и, следовательно, скорости свободного горения, описаны в патенте Великобритании 928,089, патенте США 4,638,819 и международной заявке WO 96/22031. Патент Великобритании описывает устройство для регулирования горения сигарет путем ограничения поступления воздуха к горящему концу сигареты. Для замедления горения сигареты предлагается помещать в сигарету только половину обычного количества табака, что приводит к более короткой сигарете. Устройство, ограничивающее поток воздуха, может быть обеспечено несколькими отверстиями в устройстве с изменяемым отверстием или надрезанными участками, обеспечивающими устройство продольными отверстиями вдоль части сигареты. Патент США 4,638,819 описывает кольцо, которое помещают на сигарету и которое может скользить на ней при курении с целью снижения скорости свободного горения сигареты и уменьшения побочного дыма. Кольцо изготовлено из твердого материала, предпочтительно из металла, что вызывает значительное окрашивание и из-за разных диаметров сигарет не может надежно обеспечивать желаемую степень уменьшения побочного дыма и времени затухания.

Альтернативный вариант этой системы с кольцом описан в опубликованной заявителем заявке РСТ WO 96/22031. Устройство снабжено внутренним кольцом, которое окружает в контакте периметр обычной сигареты, причем внутреннее кольцо выполнено из пористого материала. Наружное кольцо окружает внутреннее кольцо для направления прямого потока воздуха вдоль продольного измерения пористого внутреннего кольца. Извилистые пути в пористом материале внутреннего кольца снижают скорость диффузии воздуха к угольку сигареты и таким образом снижают скорость свободного горения сигареты. Пористый материал способствует уменьшению побочного дыма, выделяемого зажженной сигаретой. Устройство может продолжаться до половины длины сигареты, при этом воздух должен протекать вдоль внутреннего пористого кольца к горящему угольку.

Другие устройства, которые предназначены для уменьшения побочного дыма, описаны в Заявке РСТ WO 95/34226, патенте США 5,592,955, опубликованном 14 января 1997 г. , и патенте США 5,105,838, опубликованном 21 апреля 1992 г. Эти документы описывают различные трубчатые конфигурации, в которые помещают табачный элемент, пытаясь свести к минимуму побочный дым сигареты.

Хотя эти подходы могут обеспечить в различной степени успех в снижении выделения побочного дыма, с некоторыми устройствами возникают проблемы обеспечения традиционного вкуса и запаха, удобства для пользователя, легкости изготовления, обтекаемого внешнего вида и существенного уменьшения количества используемого табака. Различные варианты выполнения настоящего изобретения обеспечивают устройство, которое преодолевает ряд вышеуказанных проблем посредством снижения как побочного дыма, так и скорости свободного горения (тления), при достижении вкуса, запаха и состава дыма, сравнимых с традиционными сигаретами. Устройство по изобретению допускает курение более тонкой сигареты, которая содержит минимальное количество табака, необходимое для получения желательного вкуса при обычном количестве затяжек.

Для упрощения описания ниже термин "табачная порция" используется относительно таких изделий, как сигарета, сигара, "сигарилья" (сигарка), табачный стержень в пористой обертке, табачная скрутка, обернутый табак и т.п. Также понятно, что, когда используется термин "сигарета", он охватывает также термины "сигара", "сигарка" и т.п.

Краткое содержание изобретения

Согласно одному из объектов изобретения, предлагается устройство для уменьшения побочного сигаретного дыма и снижения скорости свободного горения сигареты, содержащее:

I) несгораемый пористый трубчатый элемент, охватывающий эффективную длину табачной порции сигареты, расположенной в указанном трубчатом элементе, причем указанный трубчатый элемент имеет открытый конец, смежный дальнему концу сигареты, позволяющий поджечь дальний конец сигареты и допускающий проникновение воздуха; и

II) трубчатый элемент, имеющий средство как для уменьшения выделения побочного дыма из горящей табачной порции, так и для снижения скорости тления такой горящей порции для увеличения количества затяжек от горящей табачной порции, причем средство для уменьшения побочного дыма и снижения скорости тления включает предварительно заданную пористость трубчатого элемента, по меньшей мере, вдоль той его длины, которая охватывает эффективную длину табачной порции, причем заданная пористость трубчатого элемента:

a) удерживает, по меньшей мере, часть лишенных кислорода газов продуктов горения внутри трубчатого элемента для уменьшения высвобождения частиц дыма через отверстия; и

b) ограничивает приток воздуха для снижения скорости свободного горения (тления) сигареты.

Отверстия в трубчатом элементе для образования заданной пористости могут иметь различную конфигурацию, такую как щели, прорези или поры, причем щели и/или прорези могут быть покрыты пористым слоем из углеродного волокна, стекловолокна, керамического волокна, высокотемпературного пластмассового волокна, металлического волокна и т.п. Поры могут выполняться в трубчатой стенке элемента, например, пробиванием для формирования волокнистых удлинений внутрь трубки, где такие удлинения могут быть обращены к центру сигареты, находящейся в трубчатом элементе. В альтернативном варианте трубчатый элемент может содержать часть, выполненную из волокнистых материалов, которые выполняют функции удерживания, по меньшей мере, некоторых из лишенных кислорода газов продуктов горения внутри трубки и ограничения притока воздуха для снижения скорости тления сигареты.

Согласно альтернативному варианту трубчатый элемент может быть выполнен из термообрабатываемого керамического материала-предшественника, который становится пористым при термообработке. Керамический материал-предшественник и термообработку выполняют таким образом, чтобы получить заданную пористость.

Следует понимать, что для любого из указанных выше устройств сигарета может быть достаточно тонкой, чтобы обеспечить общие размеры устройства, соответствующие размерам обычной сигареты. Тонкая сигарета может иметь диаметр в пределах около 4-8 мм, предпочтительно около 4-6 мм, и наиболее желательно около 4 мм. Каталитический материал может поступать в трубчатый элемент, в частности, при его образовании из керамического материала. Каталитический материал может быть либо нанесен на трубчатый элемент, либо он может активизироваться в трубчатом элементе при термообработке керамического материала-предшественника. Катализатор может быть подобран из множества хорошо известных групп катализаторов, включающих такие, которые основаны на драгоценных металлах и редкоземельных металлах и, в частности, основанных на платине или церии.

Краткое описание чертежей

Различные объекты изобретения показаны на чертежах, на которых:

фиг. 1 - вид в перспективе предпочтительного варианта изобретения, показывающий устройство, в котором заключена табачная порция сигареты;

фиг.2 - продольное сечение устройства по фиг.1;

фиг.3 - сечение по 3-3 на фиг.1;

фиг.4 - увеличенный вид конца устройства;

фиг. 5 - вид в перспективе альтернативного варианта изобретения, показывающий устройство, в котором заключена табачная порция сигареты;

фиг.6 - продольное сечение альтернативного устройства;

фиг.7 - вид открытого устройства многократного использования;

фиг. 8 - вид в перспективе устройства с губным мундштуком или наконечником;

фиг.9 - вид открытого альтернативного устройства;

фиг.10 - сечение конца устройства;

фиг.11 - вид открытого конца устройства по фиг.10;

фиг. 12 - продольное сечение альтернативной конструкции устройства по фиг.1;

фиг.13 - продольное сечение альтернативного устройства по фиг.12;

фиг. 14 - вид в перспективе альтернативной, спирально обернутой конструкции трубчатого элемента;

фиг.15 - продольное сечение спиральной конструкции по фиг.14;

фиг. 16 - продольное сечение альтернативной спиральной конфигурации устройства по фиг.14;

фиг.17 - вид в плане устройства с температурным индикатором;

фиг. 18 - вид открытого сигаретного конца для вставки в держатель с фиксацией;

фиг.19 - сечение альтернативного выполнения трубчатого элемента;

фиг. 20 - вид в перспективе альтернативного выполнения трубчатого элемента;

фиг.21 - сечение по фиг.20;

фиг. 22 - продольное сечение альтернативного варианта трубчатого элемента, имеющего пористую обертку из керамического листа;

фиг.23 - вид открытого конца фильтра альтернативного варианта выполнения устройства;

фиг.24 - сечение собранного устройства по фиг.23; и

фиг.25 - вид в перспективе компонента устройства по фиг.23, выполненного инжекционным формованием.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Устройство по изобретению, предназначенное для уменьшения побочного дыма из табачной порции, такой как в сигарете, при одновременном снижении скорости тления имеет много признаков и преимуществ. Устройство, существо которого состоит в охвате табачной порции, имеет слабую возгораемость, что обеспечивает существенную безопасность для случаев, когда зажженная табачная порция случайно попадает на воспламеняемые материалы. Устройство уменьшает выделение побочного дыма, отчасти вследствие снижения скорости тления. Это устройство имеет неожиданное преимущество обеспечения снижения выделения побочного дыма и снижения скорости тления путем заключения табачной порции в оболочку при одновременном обеспечении всех нормальных признаков курения обычной сигареты, таких как внешний вид, ощущение, вкус и запах. Каталитические материалы могут включаться в устройство или наноситься на него для обеспечения дополнительного сгорания различных газов, чтобы устранить любые посторонние запахи от устройства, когда в нем горит сигарета.

Устройство также позволяет использовать необычно тонкую сигарету, которая значительно тоньше обычной сигареты и может содержать до 2/3 меньше табака в табачной порции и, следовательно, позволяет достичь очень значительной экономии табака и расходных материалов для производства сигарет. В частности, могут использоваться очень тонкие сигареты типа "slim", которые не являются традиционными сигаретами, содержат меньше затяжек и значительно меньше (на 2/3) табака. Использование с такой сигаретой устройства по изобретению дает курильщику нормальные давления при затяжках, нормальные количества вдыхаемого дыма, нормальный запах и вкус и обычное количество затяжек. Тонкая нестандартная сигарета не смогла бы обеспечить все эти признаки при курении ее без устройства.

Неожиданным эффектом, достигаемым при использовании тонкой нестандартной сигареты вместе с устройством по изобретению, является то, что при меньшем диаметре сигареты обеспечивается должное тление и исключается ухудшение вкуса. Устройство, снижая скорость тления зажженной сигареты, когда не происходит затяжки, обеспечивает значительное замедление продвижения горящего уголька. Благодаря меньшему диаметру нестандартной сигареты, горящий уголек занимает всю поверхность сечения тонкой сигареты. Это совершенно отличается от того, что происходит с сигаретой обычного размера, когда снижают скорость свободного горения (тления). В обычной сигарете вследствие избыточного количества табака с большим сечением уголек горит в центральной части сигареты при тлении, что приводит к конденсации продуктов горения в наружной части сигареты. Это может происходить в результате применения известных типов устройств для снижения скорости свободного горения. В отличие от такого известного устройства в устройстве по изобретению, содержащем тонкую сигарету, уголек, занимающий всю поверхность сечения, обеспечивает ровное горение даже при тлении, благодаря чему продукты сгорания не конденсируются в наружной части тонкой сигареты. Когда сигарету затем используют для следующей затяжки, втягивание воздуха заставляет уголек немедленно разгореться с быстрым повышением температуры и быстрым продвижением по тонкой сигарете, посредством чего исключается какая бы то ни было потеря вкуса благодаря тому, что уголек немедленно достигает нормальной температуры горения. Признаком настоящего изобретения также является то, что тонкая необычная сигарета может быть тоньше, чем обычная тонкая сигарета типа "slim" толщиной около 5,5-6 мм. Нестандартная тонкая сигарета является новинкой, если ее диаметр составляет менее 5,5 мм и, в частности, менее 5,2 мм. Нестандартная сигарета, предпочтительно используемая в устройстве по изобретению, также необычна с точки зрения количества затяжек и ее размера. Размер может отличаться не только диаметром, но также и длиной. Тонкая сигарета, также как и обычная сигарета, имеет подходящую обертку, которая предпочтительно является обычной сигаретной бумагой, имеющей обычный состав и пористость. Бумага может также содержать обычные модификаторы скорости горения для дополнительного замедления скорости свободного горения сигареты, такие как модификаторы скорости горения, описанные в патенте США 4,679,575.

Использование тонкой сигареты в устройстве по изобретению дает дополнительное важное преимущество по сравнению с сигаретой обычного размера, у которой расходуется избыточный табак на выделение побочного дыма. Со снижением скорости свободного горения в устройстве по изобретению происходят минимальные потери табака в фазе тления. Наоборот, тот табак, который бы терялся на образование побочного дыма в фазе тления обычной сигареты, превращается в поток вдыхаемого дыма при следующей затяжке, посредством чего увеличивает выход основного потока дыма на единицу количества табака.

Часть или все признаки изобретения могут быть получены при помощи одного или более следующих вариантов выполнения изобретения, в частности, описанных со ссылками на чертежи. На фиг.1 устройство 10 имеет трубчатый элемент 12 для помещения в него сигареты 14. Элемент 12 продолжается вдоль полезной длины табачной порции сигареты. Полезная или "эффективная" длина порции табака включает тот отрезок сигареты, который обычно выкуривается курильщиком с получением обычного количества затяжек (как правило, восьми или десяти), как в обычной сигарете. Элемент 12 согласно этому конкретному варианту выполнения изобретения имеет несколько отверстий 16 в его периферии, одно из которых показано на фиг.1. Отверстие 16, предпочтительно, представляет собой щель, продолжающуюся в продольном направлении устройства 10. Щель 16 пропускает воздух к горящей сигарете для поддержания горения в пределах длины отверстия, при этом обеспечен компонент 18 для снижения скорости свободного горения в этом устройстве, то есть для одновременного уменьшения выделения побочного дыма горящей сигареты. Для соответствия обычной сигарете трубчатый элемент 12 имеет присоединенный к нему или выполненный за одно целое с ним фильтрующий мундштук 20 для фильтрации обычным способом основного потока дыма, вдыхаемого из горящей сигареты.

Как показано на фиг.2, трубчатый элемент 12 заключает в себе сигарету 14, которая имеет часть 22 в виде обернутого табачного стержня, и в соответствии с этим конкретным вариантом изобретения - фильтрующий конец 24. Элемент 12 предпочтительно продолжается от удаленного конца 26 табачного стержня 22 до, по меньшей мере, его края 28 в фильтре. Щель 16 продолжается, по меньшей мере, до задней части полезной длины табачного стержня 22 для обеспечения продолжения горения сигареты, по меньшей мере, в течение количества затяжек, характерного для обычной сигареты. Сигарета затем может быть погашена либо докуриванием табачного стержня до края 28 в фильтре, либо из-за того, что щель заканчивается перед краем 28 табачного стержня и в эту часть сигареты поступает недостаточное для горения количество воздуха, и она гаснет еще до достижения края 28 в фильтре. Фильтрующий мундштук 20 имеет выполненный в нем канал 30 для плотного приема фильтрующего конца 24 сигареты и, таким образом, для поддержки сигареты, отходящей от мундштука 20. Понятно, что сигарета 14 может иметь только обернутый табачный стержень 22 и не иметь фильтра. При такой ее конструкции конец табачного стержня будет вставляться в фильтрующий мундштук 20 и удерживаться в нем. Канал 30 мундштука 20 образует глухое отверстие и не проходит через мундштук 20. Мундштук 20 имеет суженный участок 32 для образования посадочного места 34, по которому скользит трубчатый элемент 12 при сборке изделия, показанного на фиг. 2. Бумажный наконечник 35 завершает сборку, причем посадочное место 34 может быть герметично запечатано для предотвращения проникновения воздуха в мундштук 20 через зазор между сигаретой и трубчатым элементом. Когда внутренний край трубчатого элемента 12 входит в контакт с упором 38 мундштука 20, собранное изделие приобретает законченный вид и выглядит как обычная сигарета, что показано на фиг.1.

Благодаря тому, что мундштук 20 поддерживает сигарету, табачный стержень 22 располагается концентрически внутри трубчатого элемента 12. Согласно этому варианту изобретения трубчатый элемент 12, как показано на фиг.3, имеет внутренний диаметр, ограниченный его внутренней поверхностью 40, которая находится на расстоянии от наружной поверхности 42 бумажной обертки сигареты. Это обеспечивает кольцевое пространство или зазор 44, продолжающийся по длине устройства 10 до соединения трубчатого элемента 12 с мундштуком 20 устройства. Кольцевое пространство 44 в сочетании с компонентом 18 в отверстии 16 выполняет функции регулирования для уменьшения выделения побочного дыма и снижения скорости свободного горения сигареты.

Трубчатый элемент 12 образован из непроницаемого для сигаретного дыма материала. Для поддержания структурной целостности трубчатого элемента 12 в процессе курения применен несгораемый материал, способный выдерживать температуру горящего уголька, перемещающегося внутри трубчатого элемента в процессе курения. Подобным образом компонент 18 в отверстиях 16 также является несгораемым для регулирования выделения побочного дыма и снижения скорости тления сигареты. Несгораемость трубчатого элемента 12 допускает повторное использование устройства по изобретению, например, для выкуривания пачки сигарет, при этом трубчатый элемент 12 просто извлекают из мундштука 20 и сигарету 14 извлекают из мундштука 20. После этого устройство готово к повторному использованию путем вставления новой сигареты 14 в мундштук 20 и повторной установки трубчатого элемента на мундштук 20. Конечно, следует понимать, что все сигареты в пачке могут поступать уже снабженными, каждая, устройствами 10, и тогда их просто выбрасывают, выкурив сигарету.

Как показано в увеличенном виде на фиг.3, щель 16 образует отверстие 46, имеющее компонент 18, размещенный в нем для снижения скорости свободного горения сигареты и уменьшения выделения побочного дыма. В зависимости от конфигурации и размеров щели 16 их может быть несколько в достаточном количестве размещено вдоль трубчатого элемента 12 для обеспечения совместно с установленными компонентами 18 достаточного притока воздуха по эффективной длине табачного стержня для поддержания достаточной скорости свободного горения с обеспечением обычного количества затяжек, эквивалентного их количеству в случае обычной сигареты. Компонент 18, предпочтительно, является пористым несгораемым материалом. Пористый материал может быть выполнен из углеродного волокна, предпочтительно, активированного, а также из керамического волокна, стекловолокна, выдерживающего высокие температуры пластмассового волокна, металлического волокна, производного древесины с пористой структурой (вереск) и т. д. Волокна могут быть в форме длинных нитей или также могут быть спутаны в виде мата или листа, и их перфорируют физическими методами для выполнения микроскопических пор в материале (например, лазером, химическим выщелачиванием растворимых микроскопических частиц из мата или слабым прокаливанием для удаления горючих составляющих из материала).

Пористый материал может быть в форме мата или листа и может быть тканым для получения степени пористости, которая для избранного количества и размеров щелей 16 обеспечивает необходимое регулирование для достижения желательной скорости свободного горения сигареты. Компонент 18, который может быть пористым тканым или нетканым, в форме мата или листа из несгораемого материала, может быть расположен непосредственно в щели 16, как показано на чертеже. Это может быть сделано путем погружения трубчатого элемента 12 в суспензию волокнистого материала, который используется для формирования мата. Предпочтительно, волокнистым материалом является активированное углеродное волокно, суспендированное в воде, возможно в комбинации с подходящим связующим и, возможно, каталитическими материалами. Когда суспензия высыхает и таким образом заполняет щели 16, ее излишки удаляются из внутреннего пространства 40 трубчатого элемента 12.

Пористый материал для заполнения щелей может быть в виде длинных нитей, расположенных внутри щелей, вместо укладки его в виде мата или тканого материала в виде листа. Этот альтернативный вариант материала, наносимого на продольные щели в трубчатом элементе, показан на фиг.4. Трубчатый элемент 12 имеет продольные щели 16, заполненные пористым материалом 18, как в описанном выше варианте изобретения, показанном на фиг.1. Разница, однако, в составе волокнистого материала 18, как более подробно показано на фиг.4. Вместо формирования мата, как описано в связи с фиг.3, волокнистый материал представлен в форме продолжающихся продольно нитей 126, расположенных по длине щели 16. Нити материала могут быть из стеклянного, пластмассового, металлического или углеродного волокна и т.п. Предпочтительно, нити 126 изготовлены из активированного углеродного волокна. Достаточное количество нитей расположено внутри щели 16 для образования пространств или, по существу, очень длинных и узких пор 128 между нитями, которые выполняют необходимую двойную функцию регулирования выделения побочного дыма и регулирования скорости свободного горения. Предпочтительно, нити имеют диаметр, подобный диаметру волос, для увеличения их количества, которое может быть помещено в щели, что значительно увеличивает площадь поверхности волокнистого материала, регулирующего выделение побочного дыма с одновременным обеспечением допустимого перепада давления в сигарете, имитирующего нормальное давление затяжки. Нити расположены вдоль щели и могут быть закреплены через различные интервалы вдоль щели для обеспечения того, что нити не выпадут из щели при упаковке или использовании устройства.

Обычная логика снижения скорости свободного горения заключается в том, чтобы ограничить приток воздуха к горящему угольку зажженной сигареты. Благодаря ограничению притока воздуха, скорость свободного горения сигареты снижается, поскольку замедлена скорость горения. Хотя этот подход успешно снижает скорость свободного горения, такие устройства ограничивают приток воздуха, когда курильщик затягивается сигаретой.

Однако устройство по изобретению будет работать иным образом для регулирования скорости свободного горения. Хотя пористый материал 18 и/или размеры щели 16 могут ограничивать приток воздуха, пористость и размер пор могут подбираться так, что, по меньшей мере, часть горячих, лишенных кислорода газообразных продуктов горения удерживается трубчатым элементом 12 в кольцевой зоне 44 у горящего уголька. Как показано на фиг.2, горящая сигарета имеет золу или уголек 21, отступающий в трубке 12 к положению, показанному штрихпунктиром. Обычный конус 27 пепла находится за продвигающимся угольком 21. Горячие газообразные продукты горения, производимые горящим угольком, находятся в кольцевом пространстве или зазоре 44, как показано цифрами 23 и 25, над сигаретой, под ней и вокруг сигареты. По меньшей мере, часть, если по существу не все или большинство из газообразных продуктов горения, удерживается в районах 23 и 25 вокруг горящего уголька 21 вследствие избранной пористости отверстий 16 и/или пористого материала 18. При регулировании выделения побочного дыма пористость и размеры пор подбирают для удерживания, предпочтительно, большей части, если по существу не всех газообразных продуктов горения, и, таким образом, образования лишенного кислорода газа в районе уголька 21. Пористость трубчатого элемента 12 не только ограничивает приток воздуха, но также может удерживать горячие, лишенные кислорода газообразные продукты горения и, таким образом, обедняет снабжение кислородом горящего уголька и снижает скорость сгорания и, следовательно, замедляет скорость свободного горения сигареты. Пористость материала подбирают для обеспечения минимального притока воздуха в трубчатый элемент в фазе тления сигареты. Это действие поддерживает уровень лишенных кислорода газов в районе горящего уголька и, таким образом, сохраняет скорость свободного горения сигареты на необходимом минимальном уровне. Когда курильщик затягивается с использованием устройства по изобретению, воздух втягивается через отверстия и/или пористый материал в трубчатом элементе, а также через его открытый конец для подачи воздуха, необходимого для поддержания горения в фазе затяжки. Когда курильщик прекращает затяжку сигаретой, лишенные кислорода газообразные продукты горения, содержащиеся в районе горящего уголька, немедленно замедляют горение и таким образом снижают скорость тления. При таком управлении горением следует принимать во внимание, что размеры пор в трубчатом элементе могут варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая тип физических характеристик материала, из которого выполнена трубка, состав и тип отверстий пор. На основе многократного повторения было продемонстрировано, что может требоваться некоторое тестирование для выбора различных размеров пор, которые обеспечивают необходимую пористость трубчатого элемента для регулирования скорости свободного горения и выделения побочного дыма.

Этот подход к регулированию скорости свободного горения полностью отличается от многих известных устройств, которые сосредоточены, в первую очередь, на регулировании притока воздуха к горящему угольку. Устройство по изобретению удерживает вырабатываемые горячие газы в районе горящего уголька путем создания увеличенной зоны в кольцевом пространстве для содержания большего объема горячих газов по сравнению с меньшим объемом свежего воздуха, необходимым для поддержания горения. Благодаря образованию кольцевого открытого пространства или заполненного пористым материалом пространства, как будет описано относительно фиг.5, получают минимальный, но достаточный объем воздуха для поддержания и сохранения минимального горения при свободном горении и в начале затяжки сигаретой. При продолжении затяжки дополнительный воздух втягивается через поры трубчатого элемента, а также через его открытый конец.

Пористый материал также имеет свойство адсорбировать или поглощать различные микроскопические компоненты и аэрозоли из побочного дыма и задерживать такие материалы таким образом, чтобы в случае повторного использования устройства по изобретению задержанные частицы дыма не высвобождались и не влияли на запах и вкус новой вставленной для курения сигареты. Предпочтительный углеродный материал для получения пористого материала известен и производится в форме мата или листа, который может быть сформирован в виде мата или сплетен, что облегчает его применение для щелей 16 в элементе 12. Углеродистый волокнистый материал может покрывать всю внутреннюю поверхность трубчатого элемента или покрывать только щели. В альтернативном варианте длинные нити углеродного волокна могут располагаться в щелях 16 и вдоль них так, как описано относительно фиг.4.

Предпочтительно, отверстия, сформированные в трубчатом элементе варианта изобретения, показанного на фиг.1, могут быть сформированы в нем при помощи лазера, резки высокоскоростным ножом, штамповки, перфорирования, прокалывания и т.п. Пористый компонент 18 может наноситься на отверстия погружением трубчатого элемента в суспензию волокнистого материала для формирования пористого волокнистого мата в отверстиях. Когда суспензия высохнет внутри трубчатого элемента, излишки волокнистого материала, находящиеся внутри трубчатого элемента, могут быть удалены. Также следует понимать, что волокнистый материал может точно устанавливаться в щели 16 и прикрепляться лазерным лучом при некотором нагревании подобно тому, как осуществляют лазерную печать на бумаге.

Трубчатый элемент 12 формируют из несгораемого материала, который, предпочтительно, может быть керамикой, высокотемпературной пластмассой, обработанной бумагой или фарфоровой бумагой, синтетическими производными пористой древесины или листовым материалом, катаным и скрепленным для образования трубчатого элемента необходимых размеров. Внутренняя поверхность может быть покрыта каталитическими частицами для катализа окисления газов, содержащих углерод и азот, полученных при первичном горении табачного материала. Предпочтительно, наружная поверхность трубчатого элемента 12 белая для схожести с сигаретной бумагой или, когда его используют на сигаре, желтовато-коричневая для схожести с оберткой сигары. В альтернативном варианте трубчатый элемент может быть свернут из сигаретной бумаги с достаточной пористостью. Мундштук 20 может быть нормальным фильтрующим элементом обычной сигареты с достаточной структурной целостностью для содержания в нем канала 30 для приема концевой (фильтрующей) части 24 сигареты 14. Мундштук 20 может быть обернут подходящей бумагой или подобным материалом так, чтобы собранный элемент, показанный на фиг.1, выглядел как обычная сигарета. Следует принять во внимание, что мундштук 20 при использовании с сигарой может формироваться так, чтобы выглядеть как обычный фильтрующий конец сигары или мундштук, обычно используемый с сигарами.

Другой вариант изобретения, как показано на фиг.5, демонстрирует альтернативное устройство трубчатого элемента 48 устройства 10. Трубчатый элемент 48 заключает в себе сигарету 50 и имеет подходящий мундштук 52. Трубчатый элемент 48 образуют из несгораемого пористого гибкого материала существенной толщины. Толщина пористого материала существенно больше толщины пористого материала, используемого с компонентом 18 варианта изобретения по фиг.1. Пористый материал может иметь такой же состав, как и материал, из которого изготовлен компонент 18. Он может быть листом или матом со сформированными в нем порами или может быть сформированным в виде мата или тканым углеродным волокном, предпочтительно, активированным, а также стекловолокном, керамическим волокном, высокотемпературным пластмассовым волокном, металлическим волокном и т.п. и может (необязательно) содержать частицы катализатора для более полного сгорания газа, выделяемого горящим табаком. Трубчатый компонент содержит пористый материал 54, продолжающийся по длине трубчатого элемента 48 до линии 56 конца фильтра мундштука 52. Пористый материал, как и в варианте изобретения по фиг. 1, продолжается вдоль трубчатого элемента на полезную длину выкуриваемого табачного стержня так, чтобы имитировать условия курения обычной сигареты. Мундштук 52 устроен подобно мундштуку 20, показанному на фиг.1. Мундштук 52 имеет суженную часть 58, образующую посадочное место 60 с упором или стопором 62. Трубчатый элемент 48 имеет концевой участок 64 и такие размеры, чтобы упереться в посадочное место 60. Бумажный наконечник 65 используют обычным образом для окончательной сборки трубчатого элемента 48 и мундштука 52. Сигарету 50 устанавливают в канал 66 способом, описанным в связи с фиг.2. Сигарета 50 в этом случае поддерживается мундштуком 52, причем такая поддержка усиливается трубчатым элементом 48, входящим в контакт или поддерживающим периферию сигареты. Это позволяет производить сигарету, не имеющую обычных характеристик стандартных сигарет, таких как жесткость, прочность, осыпание пепла и т.п. Это относится и к устройству, показанному на фиг.2, поскольку сигарета расположена в трубчатом элементе и, таким образом, защищена и не требует стряхивания пепла, как было бы в случае с сигаретой, которую курят без устройства. Также следует понимать, что трубчатый элемент, показанный на фиг.2, может иметь внутренние ребра для поддержки сигареты концентрически в трубке. Устройство по изобретению позволяет использовать сигарету, которая может быть изготовлена до некоторой степени необычным способом, с исключением ряда стандартных производственных операций, например, использование расширенного (вспученного) табака, резаного табака или усиленного стеблем и т.п., что требовалось ранее для обеспечения необходимой прочности и внешнего вида сигареты. Кроме того, тонкая сигарета может изготовляться с меньшим количеством табака и, значит, требует меньше табака высокого качества.

Как показано на фиг.5, трубчатый элемент 48 имеет наружный диаметр, ограниченный внутренней поверхностью 68, который, по существу, равен наружному диаметру периферии 70 сигареты 50. Трубчатый элемент 48 в этом случае скользит по сигарете 50, при этом периферия сигареты, по существу, находится в контакте с внутренней поверхностью трубчатого элемента 48. Трубчатый элемент 48, будучи изготовленным из несгораемого материала, сохраняет свою структурную целостность, когда сигарету курят и она убывает внутри трубчатого элемента. Трубчатый элемент 48 одновременно сводит к минимуму выделение из сигареты побочного дыма, а также снижает скорость свободного горения сигареты. Такое удерживание побочного дыма в трубчатом элементе достигается благодаря пористому материалу, поглощающему и задерживающему частицы дыма и аэрозоля побочного дыма. Кроме того, если каталитические частицы заделаны в пористый трубчатый материал, то компоненты аэрозолей, вызывающие аромат, могут окисляться с превращением в неимеющие запаха или приятно пахнущие компоненты.

Пористый материал имеет структуру в форме мата, или листа, или т.п., способную задерживать такие частицы и аэрозоли и удерживать их таким образом, чтобы они не высвобождались при курении новой сигареты, вставленной в устройство, в случае его повторного использования. Кроме того, пористость пористого материала подбирают для регулирования притока воздуха и удерживания газообразных продуктов сгорания в зоне уголька горящей сигареты для получения желательного снижения скорости свободного горения таким образом, чтобы при курении сигареты воспроизвести обычное количество затяжек, связанное с курением обычной сигареты.

Трубчатый элемент 48 может формироваться из единого листа или мата. В альтернативном варианте трубчатый элемент 48 можно формировать наслоением нескольких листов или тонких матов из пористого материала для создания необходимой толщины трубчатого элемента. Трубчатый элемент может включать наружное покрытие или обертку, благодаря которой наружная поверхность трубчатого элемента имеет сходство в цвете с сигаретой или сигарой. Следует понимать, что такое покрытие или обертка должны быть пористыми в степени, которая не оказывает заметных помех регулированию, которое дает пористость трубчатого элемента 48 для достижения желательной скорости свободного горения, и регулированию выделения побочного дыма. Другие типы наружных покрытий описаны со ссылками на фиг.12 и 13.

Трубчатый элемент 12 варианта, показанного на фиг.6, имеет отверстия для снижения скорости свободного горения и уменьшения выделения побочного дыма. Путем подбора пригодных размеров отверстий, таких как ширина щелей 16, и образования кольцевого пространства 44 пригодного размера может достигаться доступный уровень регулирования выделения побочного дыма и снижения скорости свободного горения. Степень уменьшения выделения побочного дыма не настолько высока по сравнению с устройством, содержащим компонент 18 в щелях 16. Размер щели меньше, чем размер щели 16, показанной на фиг.1, для регулирования притока воздуха в кольцевое пространство 44. Следует понимать, что отверстия, выполненные в трубчатом элементе, могут также быть порами, которые, предпочтительно, имеют круглую форму. Отверстия в трубчатом элементе формируют с точностью, обеспечивающей необходимое уменьшение размера открытого пространства для достижения требуемого снижения скорости свободного горения. Отверстия могут формироваться лазером или т.п., при этом следует понимать, что размер отверстия может допускать прохождение наружу некоторого количества побочного дыма, но отверстия будут все же обеспечивать очень существенное уменьшение количества высвобождаемого побочного дыма. На фиг.6 также изображено постоянное крепление мундштука 20 к трубчатому элементу 12. Мундштук 20 может содержать кольцевой, подобный фильтру компонент 72, имеющий канал 74 для приема фильтрующего конца 76 сигареты 78. Кольцевой компонент 72 в этом случае крепится к трубчатому элементу 12 пригодной оберткой 80 мундштука, которая, таким образом, придает устройству вид законченной сигареты и постоянно соединяет мундштук 20 с трубчатым элементом 12.

Фиг. 7 изображает вид разобранного устройства, показанного на фиг.1, где мундштук 20 может удаляться с трубчатого элемента 12, открывая сигарету 14 и допуская излечение ее фильтрующего конца из мундштука 20. Новую сигарету, имеющую фильтрующий конец 24 или только табачный стержень, затем вставляют в мундштук 20, и устройство собирают скольжением трубчатого элемента 12 по посадочному месту 32.

Фиг. 8 изображает альтернативный вариант выполнения устройства 10, где к трубчатому элементу 12 прикреплен традиционный мундштук 82. Такой мундштук 82 может принимать в свой корпус 84 конец табачной порции и также имеет посадочное место, на которое надевают трубчатый элемент 12. Мундштук 82 имеет традиционно уплощенную часть 86 для удобного расположения мундштука во рту курильщика.

Мундштук 20 может иметь сходство с обычным сигаретным фильтром из ацетилцеллюлозы, имеющим фильтрующую пробку 72, показанную на фиг.9. Посадочное место 34 может иметь кольцевой конец 86, вставленный в трубку 12 для предотвращения втягивания воздуха в мундштук 20 через кольцевое пространство между периферией сигареты 14 и внутренней поверхностью 40 трубчатого элемента 12. Также следует понимать, что может потребоваться ограничить количество воздуха, втягиваемого в мундштук 20, что может быть достигнуто при помощи обычных вентиляционных отверстий или обычной технологии вентиляции, используемой в фильтрующем мундштуке 20. Мундштук 20 имеет вырез или канал 73 в выступе 34, ограниченный уплощенной частью 86. Конец 75 табачного стержня вставляют в канал 73 для фиксации табачного стержня 22 в спиральном мундштуке 20 для формирования сигареты. Трубчатый элемент 12 затем устанавливают на посадочное место 34 для завершения сборки курительного устройства 10. Устройство может соответственно разбираться для получения возможности вставки нового табачного стержня 22 для курения.

Дополнительное усиление конструкции предусматривает снабжение открытого конца 85 трубчатого элемента 12 кольцом 88, показанным на фиг.10 и 11. Кольцо может иметь отверстие 90, которое имеет размер, приблизительно равный диаметру дальнего конца 26 сигареты. Кольцо 88, по одному варианту изобретения, полезно для удерживания пепла в трубчатом элементе 12 при курении сигареты. Конец 87 сигареты может немного входить внутрь кольца 88 для облегчения поджигания сигареты в собранном устройстве.

Другие вариации выполнения устройства, регулирующего скорость свободного горения, в комбинации с наружной оболочкой показаны на фиг.12 и 13. На фиг. 12 трубчатый элемент 12 имеет наружную оболочку 92. Оболочка 92 имеет множество выполненных в ней отверстий 94. Эти отверстия выполнены в таком количестве и имеют такие размеры, которые достаточны для обеспечения свободного притока через них воздуха для подачи количества воздуха, обычно превышающего требуемое для горения сигареты. Для регулирования притока воздуха и достижения одновременного уменьшения выделения побочного дыма и снижения скорости свободного горения применен тонкий трубчатый слой 96 пористого материала. Слой может располагаться на внутренней поверхности пористой трубки 92 и (необязательно) может прикрепляться к ней. Слой 96 пористого материала имеет пористость, обеспечивающую необходимое регулирование притока воздуха и удерживание горячих газообразных продуктов горения. Кроме того, пористый материал способен поглощать и задерживать дым. Как и в других вариантах изобретения, в которых устройство 10 предназначено для повторного использования, пористый материал 96 удерживает уловленные частицы дыма и не высвобождает их при зажигании и курении новой сигареты. В альтернативном варианте пористый материал 96 может быть в форме заменяемой трубки, которую вставляют в трубчатый элемент 12.

В варианте изобретения, показанном на фиг.13, применен значительно более толстый внутренний слой 98 пористого материала. Толщина этого слоя может соответствовать толщине трубчатого элемента 48, показанного на фиг.5. Наружная оболочка 100 может быть очень пористым наружным покрытием из бумаги, имеющей высокую пористость, керамического волокна, высокотемпературной пластмассы и т.п. Как показано, наружная обертка 100 имеет пористость, обозначенную отверстиями 102, которые выполнены в таком количестве и имеют такие размеры, что они не создают помех функционированию трубчатого пористого элемента 98. Внутренний трубчатый элемент 98 контактирует с наружной периферией сигареты 14 таким же образом, как это описано относительно варианта, показанного на фиг.5. Это отличается от варианта, показанного на фиг.12, где пористый трубчатый элемент 96 расположен на расстоянии от периферии сигареты 14 для образования кольцевого пространства 104, которое подобно описанному ранее пространству в варианте, показанном на фиг.2. Функция трубчатого элемента 98 аналогична описанной относительно варианта изобретения, показанного на фиг. 2. Горящий уголек с золой продвигается внутрь трубки. Пористый материал 98 регулирует приток воздуха и также, предпочтительно, удерживает большую часть горячих, лишенных кислорода газообразных продуктов сгорания в районе горящего уголька для достижения желаемой скорости свободного горения.

В вариантах изобретения, показанных на фиг.12, 13 и 15, фильтрующий конец 24 сигареты 14 продолжается сквозь мундштук 20. Мундштук 20 может иметь часть 95, принимающую фильтрующий конец 24, которая необязательно пористая, поскольку она может и не выполнять фильтрующей функции. Принимающая часть 95 крепится к трубке 12 бумажным наконечником 97.

Как показано на фиг.14, предлагается еще один вариант выполнения трубчатого элемента 12. Трубчатый элемент 12 выполнен из спиральной обертки 106 из несгораемого материала. Промежуточный материал помещен во внутреннее пространство 108 спиральной обертки для заполнения спирального зазора 110 компонентом, регулирующим скорости свободного горения. В варианте, показанном на фиг. 15, спиральная обертка 106 может иметь прикрепленный к ее внутренней поверхности трубчатый элемент 112 из пористого материала. Трубчатый элемент 112 может функционировать таким же образом, как устройство, описанное относительно фиг.12 и 13, где кольцевое пространство 114 образовано между трубчатым элементом 112 и периферией сигареты 14. В альтернативном варианте по фиг.16 обертка 106 может иметь прикрепленную к ее внутренней поверхности 108 обертку 116 из пористого материала, которая функционирует также, как пористый материал трубчатого элемента 112. Обертка 106 может быть сформирована из любого пригодного несгораемого материала, предпочтительно из керамического волокна. Трубчатый элемент 108 или внутренняя обертка 116 также выполнены из несгораемого материала, который обладает пористостью и, предпочтительно, изготовлен из активированного углеродного волокна.

Вариант изобретения, показанный на фиг.17, может иметь трубчатый элемент 12 любой из указанных выше конструкций, и на его поверхности может быть расположен индикатор 118 температуры. Индикатор температуры может состоять из отдельных ячеек 120, которые изменяют цвет в зависимости от их температуры. Когда горящий уголек сигареты горит, продвигаясь внутрь трубчатого элемента 12, температура в этом районе изменяет цвет отдельных ячеек 120, благодаря чему курильщик может визуально отслеживать движение уголька внутрь элемента 12 и прекратить курение, когда последняя ячейка 120 А покажет, что горящий уголек находится почти у фильтра. Температурный индикатор значительно облегчает использование устройства 10 и предотвращает затяжку сигаретой, которая уже погасла в трубчатом элементе 12, догорев до фильтрующей части. Также следует понимать, что в устройстве одноразового применения трубчатый элемент 12 может быть свернут из пористой сигаретной бумаги. Когда уголек сигареты горит, продвигаясь внутрь трубчатого элемента 12, сигаретная бумага будет слегка изменяться в цвете, таким образом обозначая положение горящего уголька внутри трубчатого элемента 12. В альтернативном варианте трубчатый элемент 12 может быть изготовлен из несгораемого материала, который изменяет цвет по мере движения горящего уголька внутрь. Следует понимать, что клейкое вещество, применяемое для заделки шва покрытия устройства 10, может быть чувствительным к температуре материалом. Этот материал, в таком случае, изменяет цвет, когда горящий уголек движется внутрь трубчатого элемента 12. Обертка может быть выполнена из несгораемого термостойкого материала, такого как керамическое волокно, благодаря чему устройство может использоваться повторно. Материал для его склеивания может иметь состав, который способен многократно изменять цвет, когда горящий уголек движется внутрь трубчатого элемента 12.

Для получения прекрасного совпадения конца сигареты и держателя могут применяться сопрягающиеся конфигурации конца сигареты и внутреннего пространства держателя, как показано на фиг.18. Сигарета 14 имеет концевую часть 24, снабженную продолжающимся продольно вырезом 122. Мундштук 20 с держателем имеет стопор 124, продолжающийся продольно внутрь канала 30. Конфигурация выреза 122 такова, чтобы формировать сопряженную посадку со стопором 124 и, таким образом, гарантировать, что только сигареты, предназначенные для именно этого держателя 20, могут использоваться в устройстве. Такая конструкция может гарантировать, что используют сигарету должной длины с должным размером фильтра в мундштуке 20 или что в устройстве используют должную марку сигарет.

Другой альтернативный вариант трубчатого элемента 12 изображен на фиг. 19, где показан извилистый путь для поступления воздуха в трубчатый элемент и для прохода побочного дыма к наружной поверхности трубчатого элемента. Сигарета 14 окружена тремя концентрическими трубками. Первые две внутренние трубки 130 и 132 имеют продольные прорези, образованные в них подобно прорезям в трубчатом элементе 12, который является наружной трубкой. Внутренняя трубка 130 имеет прорези 134, которые смещены от прорезей 136 примыкающего трубчатого элемента 132. Кольцевое пространство 138 образовано между периферией сигареты и внутренней поверхностью трубчатого элемента 130. Небольшой зазор 140 образован между трубчатыми элементами 130 и 132 так же, как и между трубчатым элементом 132 и трубчатым элементом 12. Такое узкое разнесение между трубчатыми элементами обеспечивает получение регулируемой степени сообщения между отверстиями в соответствующих трубках для формирования извилистых путей для потока воздуха. Трубчатый элемент 12 имеет расположенное в нем волокно в форме мата, плетеное волокно или волокно в форме нитей для регулирования скорости свободного горения и уменьшения выделения побочного дыма. Побочный дым при его выделении из горящей сигареты 14 движется наружу через щели 134 и затем следует по извилистому пути между трубчатыми элементами 130 и 132, выходя через отверстия 136, которые не совпадают с отверстиями 134, и затем следует назад через зазор между трубчатыми элементами 132 и 12 до достижения пористого материала 18 в наружной щели 16 трубчатого элемента 12. Благодаря извилистости пути для прохождения побочного дыма, происходит усиление фильтрующего действия, наряду с которым происходит дополнительное охлаждение, вследствие чего наружная поверхность трубчатого элемента 12 становится более приятной на ощупь и одновременно уменьшается температура на периферии сигареты.

Альтернативный вариант выполнения отверстий в трубчатом элементе показан на фиг. 20 и 21. Трубчатый элемент 12 имеет отверстия 143, сформированные в нем особым образом для еще большего сокращения выделения побочного дыма с одновременным обеспечением необходимого регулирования скорости свободного горения. Этот вариант выполняют так, как показано в сечении на фиг.21, где отверстия 143 образованы в трубчатой стенке, например, пробиванием или прокалыванием трубчатого элемента 12 для получения заусенцев или выступов 144 из волокнистого материала, которые отступают внутрь внутреннего диаметра 146 трубчатого устройства 12. Трубчатый элемент 12 в нормальном выполнении изготовлен из материала волокнистого типа, при этом заусенцы 144 направляют волокна 145 внутрь трубки для дополнительного усиления фильтрации и обработки побочного дыма, который стремится вытекать наружу через отверстия 143.

Как показано на фиг.21, заусенцы 144 выполняют установочную функцию для расположения сигареты 14 в центре внутри трубчатого элемента 12 для образования зазора 44. Такое расположение сигареты внутри трубчатого элемента благодаря заусенцам 144 также усиливает функцию обработки побочного дыма заусенцами, поскольку дым должен протекать через волокна 145 заусенцев до того, как какие-либо парообразные продукты могли бы выделяться через отверстия 143. Неожиданно было обнаружено, что благодаря использованию этого типа отверстий в трубчатом элементе 12 не только ощущение при курении с использованием элемента очень приближено к ощущению при курении нормальной сигареты, но и запах у периферии сигареты нормальный, т.е. она не выделяет посторонних запахов.

Фиг. 22 изображает другой вариант трубчатого элемента 12, в котором трубчатый элемент может быть тоньше или может иметь приблизительно такую же толщину, как и другие трубчатые элементы, показанные на фиг.20. Толщина обозначена на конце 148 трубчатого элемента. Трубчатый элемент 12 отделен от сигареты 14 кольцевым зазором 150. Тонкий трубчатый элемент изготовлен из перекрывающих друг друга листов керамического волокнистого материала, который был кондиционирован или слабо прокален в печи для удаления сжиганием большей части связующего из керамических волокон. Лист в таком случае становится пористым, поскольку при удалении из листа связующего образуется множество взаимно сообщающихся пустот, формирующих пористость листа. Очень пористый лист может быть сформирован в виде трубки путем свертывания листа в несколько слоев. В конечном результате получают трубчатый элемент с очень малыми порами, который может допускать выход невидимых летучих веществ, но одновременно осуществляет необходимое уменьшение выделения побочного дыма и снижение скорости свободного горения горящей сигареты 14. Благодаря подбору пригодного соотношения керамического волокна и горючих связующих, используемых при изготовлении исходного листа, нагрев этого материала может производить необходимую пористость путем управляемого прокаливания сформированной трубки, которое удаляет необходимое количество органических связующих, таких как целлюлоза. Лист свертывают с наложением слоев для формирования трубчатого элемента 12, который затем прокаливают с образованием матрицы из сообщающихся пор в трубчатом элементе, обеспечивающей получение пористости и размеров пор, требуемых для уменьшения выделения побочного дыма и скорости свободного горения.

Фиг. 22 также изображает особое расположение сигареты 14 в трубке 12. Конец 26 сигареты может быть отнесен внутрь от конца 148 трубки. Было обнаружено, что сигарета 14 может зажигаться втягиванием горячих газов пламени 151 зажигалки 153 в трубку, где конец 26 сигареты расположен довольно глубоко внутри трубки 12. Например, конец 26 может располагаться на расстоянии от конца 148 трубки, составляющем до половины длины сигареты. Заглубленное расположение конца сигареты уменьшает количество побочного дыма, который мог бы выделиться при горении сигареты в устройстве 10.

Были описаны разные конструкции фильтрующей мундштучной части устройства 10. Альтернативная конструкция фильтрующего мундштука показана на фиг.23 и 24, где фильтрующий мундштук 20 содержит гильзу 160, которая может быть цилиндрической для образования цилиндрического выступа 162. Цилиндрический трубчатый элемент 12 посажен с трением на выступ 162 благодаря тому, что его внутренняя поверхность 164 имеет приблизительно такой же диаметр, как и выступ 162. Гильза 160 имеет кольцевой фланец 166, который образует упор, в который упирается конец 168 трубки. Бумажный наконечник 170 фильтра окружает тонкую вставку 172, которая предотвращает разрушение этого района фильтра и обеспечивает сохранение пространства 190. Бумажный наконечник 170 и гильзу можно приклеивать к трубчатому элементу для окончательной сборки фильтрующего мундштука на трубчатом элементе. В альтернативном варианте трубчатый элемент может отделяться от фильтра для облегчения установки новой сигареты. Когда желательно обеспечить определенную степень вентиляции основного потока дыма сигареты, во вставке 172 обычным способом могут быть выполнены вентиляционные отверстия.

Гильза 160 имеет сформированный в ней канал 174, который плотно принимает посадкой с трением концевую часть 176 табачной порции 22. Посадка с трением трубчатой табачной порции в гильзе 160 поддерживает табачную порцию и определяет ее положение внутри трубчатого элемента 12. Гильза 160 может иметь сформированную с ней за одно целое или соединенную с ней трубчатую пористую опорную структуру 178, которая может быть выполнена в виде проволочной сетки. Пористая трубчатая структура 178 поддерживает микроволокнистый материал 180. Микроволокнистый материал может быть изготовлен в соответствии со способом, описанным в Канадском патенте 1057924, Патенте США 3882877 и опубликованной Международной заявке WO 90/09741 (заявитель). Эти ссылки описывают использование такого микроволокнистого материала в сигаретных фильтрах. Микроволокнистый материал очень эффективен при фильтровании табачного дыма, одновременно обеспечивая очень низкий перепад давления при прохождении дыма сквозь фильтр. Дым входит в трубчатый фильтр 20 через центральное отверстие 182 в направлении, показанном стрелкой 184. Дым движется радиально через первый трубчатый фильтр 180, как показано стрелками 186. Следует понимать, что после удаления фильтром микрочастиц сигаретного дыма дым движется дальше за трубчатый фильтр 180 и, таким образом, эффективность фильтрующего материала не подвергается риску. При необходимости микроволокнистый материал 180 может быть окружен вторым трубчатым фильтром 188, который выполнен из второго фильтрующего материала. Предпочтительно, вторая трубка 188 расположена концентрически относительно первого трубчатого фильтра 180 и перекрывает его. Предпочтительно, второй трубчатый фильтр изготовлен из углерода и, в частности, из активированного углерода для удаления микрочастиц из струи дыма, а также для изменения запаха сигаретного дыма. Второй трубчатый фильтр 188 помещен в кольцевое пространство, образованное между первым фильтром 180 и пластмассовой вставкой 172. Когда второй трубчатый фильтр находится на месте, между вторым фильтром и бумажным наконечником образуется кольцевое пространство 190. Дым продолжает протекать в направлении, показанном стрелкой 186, вдоль кольцевого пространства 190 и вокруг упора 192, имеющего кольцеобразно расположенные отверстия 194, которые позволяют дыму протекать в пространство 196. Пространство распределяет дым по внутренней поверхности 198 фильтра 200, и дым протекает в направлении, показанном стрелками 202, сквозь фильтр 200. Упор 192 в этом варианте закрывает концевую часть 204 первой фильтрующей трубки 180 для получения гарантии того, что дым будет принудительно протекать сквозь микроволокнистый фильтрующий материал, когда кто-либо затягивается сигаретой в устройстве по изобретению. Эта конструкция фильтрующего мундштука, в частности, выгодна для направления основного потока дыма из тонкой сигареты 14 через многокомпонентное фильтрующее средство для обеспечения надлежащего фильтрования и получения основного потока дыма на конце фильтра, приятного для курильщика и обеспечивающего нормальный, ожидаемый запах, вкус и перепад давления.

На фиг.25 показан предпочтительный вариант конструкции фильтрующего мундштука, показанной на фиг.23. На фиг.25 средство для поддерживания первого трубчатого фильтрующего материала, которое может быть выполнено из микроволокнистого материала, является элементом 206, полученным инжекционным формованием. Элемент имеет гильзу 160 с ограниченным наружным выступом 162, упор 166 и внутренний канал 174. Основание 178 для первого фильтрующего материала имеет множество продолжающихся по его длине прорезей 208, позволяющих сигаретному дыму, проходящему через отверстие 182 в трубчатом основании, проходить радиально сквозь прорези 208. Как отмечалось, упор 192 содержит плоскую часть 210, которая блокирует концевой участок трубчатого основания 178 для первого фильтрующего материала. Кроме того, упор 192 включает шишечки 214, служащие распорками для размещения фильтра 200, показанного на фиг.24, на некотором расстоянии от внутренней поверхности 216 упора с образованием пространства 196, описанного в связи с фиг.24. Как показано на фиг.25, шишечки 214 расположены по периферии упора 192. Кроме того, показаны проемы 194 в пространствах между опорами 212 шишечек 214, через которые протекает табачный дым, заполняющий пространство 196.

Как было отмечено ранее, порция табака может иметь форму табачного стержня, сформированного в очень пористой сетке и продаваемого под товарным знаком "Custom Cut" от Rothmans, Benson & Hedges Inc. Такой табачный стержень, если его курить отдельно, был бы слишком пористым для того, чтобы допускать курение. Следует понимать, что трубчатый элемент 12 может быть приспособлен для уменьшения пористости сетки, удерживающей табачный стержень, с тем, чтобы сделать ее пригодной для курения. Это можно осуществить путем применения внутри трубчатого элемента 12 внутренней оболочки, в которой скользит табачный стержень, или приспособления варианта, показанного на фиг. 5 или 13, для плотного охвата периферии табачного стержня для получения необходимого уменьшения пористости таким образом, чтобы табачный стержень можно было курить. Другие вариации для продукта, который нормально невозможно курить, включают модификацию сигаретного фильтра 24, показанного на фиг.2, таким образом, что оберточная бумага фильтра или наружная поверхность будет слишком пористой для того, чтобы произвести затяжку из зажженной табачной порции. Однако, когда пористый фильтрующий конец 24 сигареты 14 вставляют в мундштук 20, внутренняя поверхность канала в мундштуке 20, например, показанном на фиг.12, закупоривает пористую наружную поверхность фильтра так, что сигарета становится пригодной для курения. Другой альтернативой является помещение скрученного стержня из крепкого табака без фильтра, слишком крепкого для нормального курения, в мундштук 20 для курения табака с фильтром с получением желательного запаха и вкуса.

Устройство, окружающее сигарету или сигару, обеспечивает безопасность, важную для того случая, когда устройство случайно роняют на горючий материал. Несгораемый трубчатый элемент, содержащий горящий уголек сигареты, предотвратит непосредственный контакт горящего уголька с горючим материалом. Устройство по изобретению в таких ситуациях значительно уменьшает возможность случайного возникновения пожара, вызванного горящей сигаретой. Кроме того, трубчатый элемент, благодаря либо кольцевому пространству, либо его толщине, обеспечивает получение периметра, хотя и горячего на ощупь, но не достигающего слишком высокой температуры. Хотя трубчатый элемент может стать теплым в процессе курения, он не разогреется настолько, чтобы обжечь курильщика. Трубчатый элемент, предпочтительно, заканчивается вместе с концом табачного стержня и может даже быть вровень с ним. Поскольку трубчатый элемент несгораемый, пламя можно подносить к концу устройства для поджигания дальнего конца сигары или сигареты так, чтобы можно было начать курение.

Как отмечалось ранее, дополнительное преимущество при выполнении различных вариантов изобретения дает включение каталитического материала или частиц, которые преобразуют газы, вызывающие запах, в составляющие, имеющие меньший запах или не имеющие запаха. В зависимости от эффективности варианта устройства, направленного на уменьшение выделения побочного дыма, было обнаружено, что единственными составляющими, исходящими через трубчатый элемент, являются невидимые газы без запаха. Таким образом, важно уменьшать имеющийся запах, либо допуская некоторые компоненты дыма выделяться в форме невидимых испарений для скрытия запаха, либо принятием мер для уменьшения запаха так, чтобы он не был заметен при курении. Понятно, что значительные количества газов, вызывающих запахи, выделяются из горящей сигареты в процессе нормального курения, однако, сильные запахи, исходящие от таких вызывающих запахи газов, скрываются всеми другими компонентами дыма, выделяемого в виде побочного дыма. Однако было обнаружено, что могут применяться пригодные катализаторы, которые могут быть из драгоценных металлов, редкоземельных металлов и т. п. и их смесей в качестве катализаторов или металлов в катализаторе. Предпочтительные металлы включают платину или церий, которые могут использоваться для окисления выделяющих запах газов для превращения их в газы без запаха. Частицы катализатора можно включать в различные части трубчатого элемента. Их можно помещать в пористый материал, в различные типы отверстий в трубчатом элементе и, например, при изготовлении материала 18 в форме мата частицы катализатора могут быть включены в мат. Каталитические материалы могут наноситься на внутреннюю или наружную поверхность трубчатого элемента или могут приклеиваться к волокнистым нитям, помещаемым в щели трубчатого элемента. Понятно, что каталитический материал можно наносить в форме тонкой пленки на внутреннюю поверхность трубчатого элемента или пространства 104 в варианте, показанном на фиг.12 и 13.

Каталитический материал может быть включен как подвергаемый термической обработке материал в пространства 104 для обеспечения дополнительного уменьшения выделения побочного дыма и скорости свободного горения, поскольку катализатор расположен в районе, где он дает желательное окисление парообразных материалов в аэрозолях, которые проникают через трубчатый элемент.

Каталитический материал при его включении в материал, предназначенный для изготовления трубчатого элемента, например, при изготовлении мата 18, дает значительные преимущества в преобразовании вызывающих запах невидимых газов либо в газы без запаха, либо в газы с допустимым запахом и одновременно позволяет осуществлять дополнительное регулирование требуемой предопределенной пористости трубчатого элемента. Эти преимущества особенно очевидны, когда катализатор используют при производстве прокаленных трубчатых элементов, показанных на фиг.22. Трубчатый элемент может быть сформирован путем свертывания в два или более слоев сформированного керамического исходного листа для получения элемента, имеющего трубчатую конфигурацию. Лист может быть сформирован обычным способом путем изготовления суспензии из керамического исходного материала, который включает глины, связующие вещества из глиноземного золя, различные типы органических связующих веществ, окись алюминия и другие нормальные составляющие, обычно включаемые в керамический исходный материал. Для изготовления листа эту суспензию с высокой степенью содержания твердых частиц выкладывают в соответствии с обычным способом изготовления бумаги, прокатывают и сушат с образованием листа исходного керамического материала. Затем, как было отмечено ранее, лист свертывают в один или несколько слоев в зависимости от толщины листа для получения трубчатого элемента необходимой толщины. При изготовлении листа каталитические материалы и/или каталитические исходные материалы могут включаться в суспензию и либо растворяться, либо распыляться в суспензии, посредством чего каталитический материал либо в форме катализатора, либо в форме исходного вещества, соответственно, содержится в листовом материале, когда его свертывают в трубчатый элемент и в ходе слабого прокаливания трубчатого элемента. Было обнаружено, что наличие каталитического материала дает дополнительный регулирующий фактор для достижения необходимой пористости трубчатого элемента, а также, благодаря его присутствию в трубчатом элементе, обеспечивает усиленное окисление вызывающих запах газов при их прохождении через трубчатый элемент. Такое усиленное окисление сравнимо с получаемым при покрытии трубчатого элемента изнутри каталитическим материалом.

Хотя представляется, что можно использовать множество каталитических материалов, таких как указанные ранее каталитические материалы, основанные на драгоценных металлах, редкоземельных металлах и т.п., которые включают платину или церий, было обнаружено, что предпочтительным исходным каталитическим материалом для включения в трубчатый элемент при его производстве является исходный каталитический материал на основе окиси церия, а именно, гидратированная окись церия. Этот материал может быть поставлен от Advanced Material Resources of Toronto, Ontario, Canada. Включение гидратированной формы окиси церия в керамическую исходную суспензию приводит к изменению ее кристаллической структуры в процессе слабого прокаливания. Окись церия обезвоживается, становясь альтернативной формой кристаллической окиси церия в прокаленном материале, как правило, в форме кристаллитов. При преобразовании гидратированной окиси церия в катализатор на основе окиси церия предполагалось, что вступающая в реакцию окись церия катализирует окисление, то есть горение связующего, в особенности, когда связующее является органическим, таким как целлюлоза. Предполагалось, что катализированное окисление связующего увеличивает размер пор, формируемых в трубчатом элементе при его прокаливании. Благодаря присутствию каталитической окиси церия, степень окисления целлюлозного материала может регулироваться для получения необходимого размера пор в материале для достижения необходимой предопределенной пористости трубчатого элемента.

Другое преимущество включения в трубчатый элемент катализатора на основе окиси церия состоит в достижении усиления окисления невидимых вызывающих запах летучих веществ для уменьшения, таким образом, каких бы то ни было неприятных запахов, исходящих от сигареты. Было обнаружено, что невидимые летучие компоненты включают аммиак и альдегиды. Наличие окиси церия неожиданно дало, даже в присутствии высоких уровней содержания окиси углерода, препятствующей окислению в районах действия катализатора, достижение окисления аммиака и альдегида, преобразующего их в компоненты без запаха или, по меньшей мере, в компоненты, которые имеют более нормальный запах, ассоциируемый с курением сигареты. Особенно неожиданным при оценке всех химических продуктов горения, исходящих из горящей сигареты, было то, что катализатор на основе окиси церия действует особенно хорошо с точки зрения нейтрализации запаха аммиака в невидимых летучих веществах, которые проникают через пористый трубчатый элемент.

Хотя образование катализатора на основе окиси церия непосредственно в трубчатом элементе является предпочтительным не только для катализа окисления летучих веществ, но также и для улучшенного регулирования пористости элемента, следует понимать, что катализатор на основе окиси церия можно наносить в спеченном виде как порошок на внутреннюю или наружную поверхность трубчатого элемента, или внутри отверстий трубчатого элемента, или на материал в форме мата в отверстиях в трубчатом элементе, как было описано ранее относительно другого типа катализатора.

Различные аспекты нескольких вариантов изобретения приведены далее в качестве примера, причем такие конкретные примеры не предусматривают ограничения объема изобретения.

Сигарета для устройства по изобретению может иметь размеры в диаметре в пределах приблизительно от 3,5 мм до 10 мм и предпочтительно от 4 до 8 мм. Очень приемлемые характеристики были получены с сигаретами, имеющими диаметры приблизительно от 4 до 5 мм. Для обеспечения необходимого запаха и вкуса основного потока дыма, особенно для тонких сигарет, следует понимать, что табачная смесь сигареты может изменяться в соответствии с операцией смешивания, описанной в Патенте США 5,524,647 заявителя. Плотность набивки сигареты, даже относительно тонких сигарет, не обязана как-то отличаться. Могут использоваться нормальные плотности набивки в пределах от 200 до 300 мг/см³. Устройство по изобретению обеспечивает необходимое количество затяжек с тонкой сигаретой и, таким образом, нет необходимости в применении большей или меньшей плотности по сравнению с нормальной плотностью набивки. Сигарета может быть обернута любой подходящей сигаретной бумагой с пористостью, которая может быть большей, чем пористость трубчатого элемента. Пористость бумаги должна находиться в пределах от 10 до 100 единиц Кореста (Coresta) и предпочтительно от 40 до 60 единиц Кореста (Coresta). В бумагу можно включать ванилин и другие ароматические добавки. Скорость свободного горения тонких сигарет при нормальном курении, то есть вне трубки, довольно высока. Например, для сигареты диаметром 5 мм с нормальной табачной смесью, стандартной плотностью набивки и обычной сигаретной бумагой скорость свободного горения составляет около 5 мм/мин. Для сигареты диаметром 4 мм скорость свободного горения значительно выше, а именно от 8 до 10 мм/мин. Эта скорость очень высока с учетом того, что скорость свободного горения обычной сигареты диаметром 8 мм составляет около 3 мм/мин. Принимая во внимание, что использование устройства преобразует тонкую сигарету нормальной длины в сигарету, с которой можно сделать 8-10 затяжек, довольно неожиданно, что оно сохраняет для курильщика желательный вкус и запах.

Физические параметры трубчатого элемента, которые обеспечивают эти признаки, включают значение пористости трубки, лежащее в пределах приблизительно от 20 единиц Кореста (Coresta) до 60 единиц Кореста (Coresta). Когда устройство собрано, перепад давления в устройстве может быть в пределах приблизительно от 0,5 см водяного столба до 25 см водяного столба, предпочтительно, 3-14 см водяного столба и наиболее предпочтительно 5-10 см водяного столба. Внутренний диаметр трубчатого элемента составляет приблизительно 7-10 мм при толщине стенки трубчатого элемента приблизительно от 0,25 мм до 0,5 мм. Предпочтительные диаметры сигареты составляют приблизительно 4 или 5 мм для получения зазора, составляющего приблизительно 0,5-3 мм, предпочтительно около 1-2,5 мм, и наиболее предпочтительно около 1,5-2,5 мм. При таком зазоре между сигаретой и трубчатым элементом температура сигареты достигает приблизительно 600-800^oС при затяжке и приблизительно 400-600^oС при тлении. Трубчатый элемент имеет значительно меньшую температуру, находящуюся в пределах приблизительно 120-200^oС. Температура наружной поверхности трубчатого элемента, предпочтительно, снижается путем его обертывания нормальной сигаретной бумагой, имеющей пористость, составляющую 10-100 единиц Кореста (Coresta) и предпочтительно 40-80 единиц Кореста (Coresta), причем пористость бумаги должна быть больше, чем пористость трубчатого элемента для обеспечения того, чтобы бумага не создавала помех пористости трубки, являющейся фактором регулирования скорости свободного горения. Было обнаружено, что, если каталитический материал, такой как окись церия, нанесен снаружи на трубку, горение бумаги катализируется таким образом, что при каждой затяжке увеличивается изменение цвета бумаги для отображения на ней положения горящего уголька в трубчатом элементе. При таком диапазоне пористости трубчатого элемента и бумаги, где пористость в некоторой степени равномерна по всему материалу, видимая струя побочного дыма не проходит сквозь трубчатый элемент, а проходят только невидимые летучие вещества, которые могут обрабатываться при наличии катализатора с преобразованием газов в не имеющие запаха компоненты.

Предпочтительная конструкция сигаретного фильтра, показанная на фиг.24, дает очень низкий перепад давления, обычно составляющий половину перепада давления обычного фильтра, а именно в пределах приблизительно 1 к 3.

Предпочтительным каталитическим материалом является слабо прокаленная форма окиси церия (Ce₂O₃хH₂O), которая может поставляться упомянутой выше компанией AMR of Toronto. Катализатор может быть включен в состав листа при его производстве, когда состав суспензии, имеющий 90-95 вес.% воды, включает неорганические материалы из стекловолокна и микроволокна, глину, тальки и т. п. и органические связующие типа акрилнитрилов и латекса на основе акрила. Кроме того, для большей прочности бумаги до прокаливания суспензия может включать целлюлозное волокно. В законченной высушенной бумаге неорганические вещества могут составлять до 90 вес. % бумаги. Нормальная бумага имеет толщину от 0,127 мм до 0,254 мм и ее свертывают в 2-3 слоя при изготовлении трубчатого элемента. Этот элемент слабо прокаливают термической обработкой в окисляющей среде с температурой первой фазы, составляющей приблизительно 220-260^oС, и температурой второй фазы, составляющей 400-600^oС. Этот поэтапный нагрев обеспечивает высвобождение летучих веществ без вздутия материала. Катализатор может составлять приблизительно 0,5-10% веса сухого листа. Предпочтительно, катализатор в исходном состоянии составляет приблизительно 1-5 вес.% и наиболее предпочтительно - 1-3 вес.%. При пригодных степенях содержания органических веществ достигается желательная пористость трубки, когда размер пор способен ограничивать поток для регулирования скорости свободного горения и удерживать горячие газообразные продукты сгорания в трубке. Предпочтительная плотность бумаги составляет приблизительно 0,70 - 0,80 г/см³, что достигается при повышенном содержании органических веществ в суспензии.

В предпочтительном варианте изобретения трубчатый элемент может иметь наружные размеры, аналогичные размерам обычной сигареты, при этом общий вид устройства с установленным на место мундштуком соответствует виду обычной сигареты. Благодаря регулированию скорости свободного горения, тонкая необычная сигарета, используемая в устройстве по изобретению, может содержать значительно меньше (возможно на 3/4) табака и согласно предпочтительному варианту изобретения содержит на 2/3 меньше табака. Регулирование скорости свободного горения гарантирует то, что сигарета в фазе тления горит достаточно медленно и что обычное количество затяжек с устройством по изобретению соответствует количеству затяжек, получаемых с обычной сигаретой. Значительное уменьшение количества используемого табака, которое обычно могло быть потрачено бесполезно в сигарете обычных размеров, теперь обеспечивает значительную экономию средств при производстве сигарет с одновременным сохранением всех других преимуществ и признаков обычной сигареты.

Здесь были описаны предпочтительные варианты изобретения. Следует понимать, что в них могут быть внесены изменения без отхода от существа и объема изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.