CZ9902369A3 - Bezdýmný způsob a výrobek využívající katalytický zdroj tepla pro řízení produktů spalování - Google Patents

Abstract

Je vytvořen tabákový výrobek (10) a navržen způsob jeho konstrukce pro vytváření produktů hoření, které jsou použity pro vytvoření aromatických aerosolových plynů přivedených do úst kuřáka, při současném řízení složení těchto plynů hoření. Horké plyny jsou vytvářené v katalyzátorovém úseku (17), ve kterém palivo a vzduch hoří za pomoci voštinového povrchu (25) potaženého katalyzátory, včetně oxidu hlinitého a sloučeniny ceru.

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká tabákového výrobku, způsobu vytváření aerosolu v tomto výrobku a způsobu zajištění plynných látek do úst kuřáka.

Dosavadní stav techniky

Do současné doby již byly učiněny návrhy pro použiti katalyzátorů v tabákových výrobcích, přičemž katalyzátor je smíchán s uhlíkatými látkami pro vytvoření hořlavého palivového prvku (viz US patent č. 5,211,684). Doposud bylo také navrženo použít aerosolový prekursor z keramického materiálu pro vytvoření aerosolu v tabákovém výrobku (viz US patent č. 5,115,820). Rovněž byl navržen potah z paliva v cigaretě s oxidem čeřitým (viz US patent č. 5,040,551).

Podstata vynálezu

Obecně se předkládaný vynález týká cigarety a způsobu jejího vytvoření a činnosti, která zahrnuje zdroj tepla, aromatizační aerosolovou část a náústek, přičemž zdroj tepla zahrnuje směsnou komoru kapalného paliva a vzduchu a kontaktní spalovací komoru, ve které palivová vzduchová směs hoří pod vlivem katalyzátoru.

Předkládaný vynález zahrnuje způsob řízení produktů spalování, včetně množství vytvářeného oxidu uhelnatého. Takové řízení je založeno na konstrukci a činnosti uspořádání katalyzátorového substrátu, včetně nosné matrice a potahů na ní, které mohou zahrnovat jeden nebo více z potahu oxidu hlinitého, potahu oxidu ceričitého a nakonec potahu chloridu • · · ·

Obr.

Obr.

• · fcfc · · fcfc • · · · · fcfc · • fcfc · · fcfc · • · · · · · · · · fcfcfc • · · · · ·· fcfc · fc fcfc platnatého/palladnatého. Potahy oxidu a vzácného kovu jsou katalytické.

Cigareta podle předkládaného vynálezu zahrnuje směsný úsek paliva/vzduchu, který obsahuje kapalinu absorbující zásobník mající v sobe kapalné palivo. Skrz tento zásobník je veden vzduch, aby strhával palivové částice a vytvářel tak směs pro přivedení do kontaktní spalovací komory.

Produkty spalování jsou taženy skrz aromatizační část obsahující glycerol pro vytvoření aerosolu na bázi glycerolu. Ί (Ί

Vytvořený aromatizovaný aerosol je potom přiveden do naustku cigarety.

Cigareta podle předkládaného vynálezu má rozměry a obecný vzhled jako běžné cigarety.

Přehled obrázků na výkresech je půdorys tabákového výrobku podle předkládaného vynálezu;

la je pohled v řezu vedeném rovinou la-la na obr. 1;

je stejný pohled jako obr. 1, který ale navíc znázorňuje schémata proudění vzduchu, směsi paliva/vzduchu a aerosolu v průběhu kouření; a

3a, obr. 3b, obr. 3c a obr. 3d znázorňují perspektivní pohledy na voštiny použité podle předkládaného vynálezu.

Obr.

Obr.

• · · · · · · ··· · ···· ··· • · · · ·· · ·

Příklady provedení vynálezu

Na obrázcích zahrnuje tabákový výrobek, nebo jednoduše cigareta 10., filtrační náústkový úsek 11, aromatizační úsek 12., aerosolový úsek 13., úsek 16 uložení paliva a míchání se vzduchem a úsek 17 katalytického spalování. Cigareta 10 je definována vnějším válcovým papírovým obalem lOr, který může být jednodílným přebalem nebo může být sestaven ze spojených nebo překrývajících se dílů. Mohou být rovněž použity přídavné obaly a odklepávací papír.

Náústkový úsek 11 je filtr pro filtrování plynů z cigarety 10 a může být zcela běžným cigaretovým filtrem. Aromatizační úsek 12 je v principu řezaný tabák 12a obsahující kvalitní přísady nebo jiné materiály a aroma pro zlepšení chuti plynů dosahujících úst kuřáka. Výhodně řezaný tabák 12a vyplňuje prostor mezi náústkovým úsekem 11 a nosným materiálem 19 pro aerosol.

Aerosolový úsek 13 zahrnuje nosnou zátku 19 pro aerosol, která obsahuje glycerol. Alternativně mohou být místo glycerolu použity polyvodíkové alkoholy, jako je propylenglykol. Nosné materiály pro aerosol mohou zahrnovat uhlíkovou vrstvu, oxid hořečnatý, oxid hlinitý, skleněná zrnka, vermikulit, uhlík, hliníkovou fólii a papír potažený hydrolyzovanými organosiloxany. Prostředek pro vytváření aerosolu může být rovněž přidán/začleněn do řezaného tabáku nebo do rekonstituovaného tabákového materiálu. Když horké plyny ze spalování, obsahující vodní páru, CO₂ a CO jsou přinuceny, aby proudily skrz zátku 19, vytváří se glycerolový aerosol.

♦ · · · · ·· · · · · ·· • · · I t » t · · · · • · · · · · · · · · • · · · · ··· · ··· ··· • · · · · · · · ··· · · ·· ·· ·· ··

Úsek 16 uložení paliva a míchání se vzduchem zahrnuje obvodové boční ventilační otvory 21, skrz které při kouření do cigarety 10 vstupuje vnější vzduch, jak bude podrobněji vysvětleno níže. Úsek 16 obsahuje zásobník 22 absorbující palivo, která zahrnuje knotový materiál pro uložení kapalného paliva v množství v rozsahu od přibližně 300 do 500 mikrolitrů (pl). Zásobník absorbující palivo sestává knotového materiálu ze syntetických vláken, který vede kapalinu a který využívá vzlínání. Výhodně jsou podle předkládaného vynálezu použity knoty typu Transorb. Zásobník může zahrnovat jakýkoliv vhodný materiál pro udržení kapalného paliva a pro umožnění jeho míchání se vzduchem při teplotě, tlacích a rychlostech proudění vzduchu, které jsou v cigaretě 10. Výhodným palivem je kapalný čistý etanol. Při teplotě okolí jsou výhodné poměry etanolu ku vzduchu v rozsahu od 3,3 do 19,0 (vztaženo na objem).

Mohou být použita i jiná hořlavá paliva, jako jsou alkoholy, estery, uhlovodíky, metanol, isopropanol, hexan, metylované uhlovodíky aromatických alkoholů a podobně. Navíc

0 mohou být použita teplem se uvolňující paliva, která jsou relativně netěkavými palivovými prekursory sestávajícími z těkavé palivové složky chemicky nebo fyzikálně vázané k nosnému materiálu. Po zahřátí se uvolňuje těkavá palivová složka. Taková paliva mají tu výhodu, že se zabraňuje ztrátám o c paliva odpařením v průběhů skladovaní a je zajištěn uvolňování paliva v řízených a omezených množstvích dostatečných pro spalování a vytváření a tepla. Příklady teplem se uvolňujících paliv jsou mentolmetylkarbonát, dimetylkarbonát, trietylkarbonát, trietylortoformát, alkohol • · · · · 4 · « · • 4 4 4 4 4···

444 4 4444 444 444 • ·

	5	4 4 4 4 4 4 4 4 4	4 4 4 44 44 44 4
absorbovaný na	celitu nebo	molekulární	síta a	palivo typu
STERNO.
Nakonec	dochází	ke	katalytické	reakci	v úseku 17,
který zahrnuje	trubičku	24	pro přívod	směsi a	vnitřní,

katalyzátor obsahující keramickou trubičku 2 6, ve které je uložena voština 25 využívající uložení s třením nebo jiného uchycovacího prostředku. Keramické trubičky 24, 2 6 jsou vytvořeny z hustého mulitu (3A1₂O₃.2SiO₂) ve sklené matrici. Materiál je jemnozrnný, pracující při vysokých teplotách a neporézní. Tento materiál má sypnou měrnou hmotnost 2,4; pracovní teplotu 1650°C a pevnost v ohybu 20 000 psi (přibližně 138 MPa) trubičky 24 a 26 jsou výhodně vyrobeny z tepelně odolného materiálu, jako jsou mulitové keramické trubičky MV20 od firmy McDanel Refractory Co. Katalytická jednotka 25., kterou je výhodně voštinový keramický materiál Celcor nebo Celcor 9475 potažený oxidem hlinitým, je potom potažena katalyzátorovým potahovým materiálem zahrnujícím vzácnou zeminu nebo transoxid, jako je oxid ceričitý, a nakonec je potažena katalyzátorovým potahovým materiálem zahrnujícím roztok vzácného kovu, výhodně palladia nebo platiny. Po takového úpravě potažením je voštinový substrát 25 (viz obr. 3a až obr. 3d) uložen do cigaretové trubičky 26 (viz obr. 1, obr. la a obr. 2). Vedle keramického materiálu může být použit jakýkoliv nehořlavý materiál nesoucí katalyzátor, jako je netkané uhlíková vrstva, grafitová plst, příze z uhlíkových vláken, uhlíková plst, tkaná keramická vlákna, monolitní materiály. Monolitní materiály, rovněž označované jako voštinové materiály, jsou komerčně dosažitelné, například od firmy Corning Glass Works, Corning, NY. Namísto oxidu ceričitého mohou být použity transoxidy, • ··· ·· ·♦ ·· ► · · 4 » · · 4 jako jsou Ta₂O₅, ZnO, ZrO₂, MgTiO₃, LaCo0₃, RuO₂, CuO, MnO₂ a ZnO.

Voštinový substrát 25 má nízký pokles tlaku, velkou povrchovou plochu a velkou tepelnou a mechanickou pevnost. Voštinové konstrukce mají malý pokles tlaku (rozdíl tlaku vytvořený při tažení vzduchu skrz nosný materiál) ve srovnání s těsně' baleným keramickým vláknitým materiálem. Typický pokles tlaku (odpor proti tažení) cigarety je pět (5) palců (přibližně 12,7 cm) vody (kalibr), přičemž tento tlak je měřen v náústku cigarety. Voština má výhodně čtvercové buňky a chemický vzorec 2MgO.2A1₂O₃.5SiO₂. Voština má otevřenou poréznost 33 %; střední velikost pórů 3,5 mikrometrů; '' součinitel teplotní roztažnosti 10 (25 až 1000°C x 10‘⁷/°C) a teplotu tavení přibližně 1450°C. Voštinový materiál tvoří heterogenní katalyzátor.

Na obr. 3a je znázorněna voština 25, která zahrnuje šestnáct (16) buněk 29. Rozměry této voštiny 25 jsou: a = 5,7 mm; b = 5,7 mm; c = 7 mm. Na obr. 3b je znázorněna voština 25, která zahrnuje devět (9) buněk 2 9. Rozměry této voštiny jsou: d = 4,5 mm; e = 4,5 mm a f = 7 mm. Na obr. 3c a obr. 3d jsou rozměry voštin: g = 13,09 ± 1,17 mm; h = 4,3 mm; i = 1,8 mm; j = 1,8 mm; k = 4,3 mm; 1 = 12,29 ± 0,69 mm; m = 2,0 mm a n = 3,0 mm. Obr. 3c znázorňuje jednotku s pěti (5) buňkami a obr. 3d znázorňuje jednotku se dvěma (2) buňkami.

Následně na stabilizační základní reaktivní nátěr oxidu hlinitého, přičemž tento nátěr je stabilizován pro vysoké teploty přítomné v předkládaném zařízení, přijímá voštinový substrát 25 katalytickou úpravu. Uspořádání Celcor Cordieritu, ilustrovaná na obr. 3a až obr. 3d, byla • ft • · · • ··· katalyzována prostřednictvím úpravy, která je uvedena v následujících příkladech.

Příklad 1

Dvě stě (200) jednotek monolitního keramického voštinového materiálu Celcor Cordierit #9475 (2MgO . 2A1₂O₃.5SiO₂; potažený 5-Al₂O₃ stabilizátorem pro činnost při vysokých teplotách, s průměrem 4 palce (přibližně 10,16 cm), výškou 1 palec (přibližně 2,54 cm), který má 400 buněk na čtverečný palec (přibližně 6,45 cm²)) bylo řezáno na čtvercové úseky, monolitní jednotky, které sestávaly z devíti (9) buněk s rozměry 4,5 mm x 4,5 mm x 7 mm (viz obr. 3b) . Tento voštinový materiál bul sušen ve vzduchu při teplotě 110°C po dobu přibližně 0,5 až 3 hodiny pro snížení množství okludované nebo přilnuté kapaliny (včetně H₂O) . Těchto dvě stě (200) jednotek bylo potom vloženo do zahřátého (90°C) roztoku sestávajícího z 200 ml deionizované destilované vody a 17,3692 g Ce (NO₃) ₃.6H₂O. Ce(NO₃) je rozpustný ve vodě. Monolitní jednotky, které byly každých 10 minut ručně míchány, byly drženy v tomto zahřátém roztoku po dobu půl hodiny. Po vyjmutí z roztoku byla přebytečná kapalina vyfoukána z monolitních jednotek stlačeným vzduchem. Tyto monolitní jednotky byly potom uloženy na skleněnou Petriho misku a zahřívány při teplotě 60°C na horké desce po dobu 20 minut. Potom byly monolitní jednotky sušeny ve vzduchu při teplotě 110°C po dobu 1 hodiny. Shora uvedená úprava byla opakována ještě dvakrát pro vytvoření celkového počtu 3 úprav s roztokem Ce(NO₃)₃. PO třetí a konečné úpravě byla monolitní jednotky sušeny ve vzduchu pří teplotě 110°C přes noc tak,

99 99 99 • 9 9 9 9 9 9 9 9 • · · 9 9 · · 9 9 · 9 · 999 9 999 999

9 9 9 9 9

9· 99 ·9 99

99 9 aby se napuštěný materiál v podstatě vysušil, a potom byly kalcinovány ve vzduchu pří teplotě 550 °C po dobu 5 hodin.

Těchto dvě stě (200) jednotek takto napuštěných

Ce(NO₃)₃ bylo rozděleno do čtyř (4) stejných skupin. Každá 5 skupina byla potom upravena jedním ze čtyř různých roztoku PdCl₂.

Roztok 1

2% (objemová/hmotnostní) roztok Pd připravený zředěním 15,7233 ml roztoku PdCl₂ (0,0318 g Pd/ml) na 25 ml deionizovanou destilovanou vodou.

Roztok 2 _ir 1% (objemová/hmotnostní) roztok Pd připravený zředěním 15,7233 ml roztoku PdCl₂ (0,0318 g Pd/ml) na 50 ml deionizovanou destilovanou vodou.

Roztok 3

0,5% (objemová/hmotnostní) roztok Pd připravený zředěním 15,7233 ml roztoku PdCl, (0,0318 g Pd/ml) na 100 ml deionizovanou destilovanou vodou.

Roztok 4

0,25% (objemová/hmotnostní) roztok Pd připravený zředěním 15,7233 ml roztoku PdCl₂ (0,0318 g Pd/ml) na 200 ml deionizovanou destilovanou vodou.

Padesát (50) Ce(NO₃)₃ napuštěných monolitních jednotek bylo přidáno do roztoku 1 a zahřáto na teplotu 70 až 80 °C.

·· ·· ·· ·· • · · ···· · · * · • · · · t · ···· • · · · · ··· · ··· 404

4 4 4 9 · · 4

444 44 4494 94 44

Padesát (50) monolitních jednotek bylo přidáno do každého z ostatních roztoků 2 až 4 stejným způsobem. V každém případě byly monolitní jednotky, které byly míchány ručně každých 10 minut, drženy v zahřátém roztoku po dobu 1 hodiny. Po vyjmut z roztoků byla přebytečná kapalina vyfoukána z monolitních jednotek prostřednictvím stlačeného vzduchu. Monolitní jednotky byly potom uloženy na skleněnou Petriho misku a zahřívány na teplotu 60 °C na horké desce po dobu 20 minut.

Potom byly tyto monolitní jednotky sušeny ve vzduchu při teplotě 110°C přes noc a kalcinovány ve vzduchu při teplotě 550°C po dobu 5 hodin. Takto upravené monolitní jednotky byly shledány vhodně použitelnými podle předkládaného vynálezu.

Příklad 2

Kolem tří set (300) sušených monolitních jednotek, sestávajících ze dvou (2) buněk (viz obr. 3d) s rozměry 3 mm x 3 mm x 12,3 mm, bylo napuštěno Ce (NO₃) ₃. 6H₂O podobným způsobem, jako byl způsob popsaný v příkladu 1 až na to, že bylo použito 26,0538 g Ce (NO₃) ₃.6H₂O ve 150 ml deionizované destilované vody.

Jedno sto (100) z těchto tří set (300) Ce(NO₃)₃ napuštěných monolitních jednotek bylo upraveno zahřátým roztokem (na teplotu 70°C), obsahujícím 1,6667 g PdCl₂, 0,25 ml H₂PtCl₆ (8% roztok ve vodě v procentech hmotnostních), 10 ml HCI (1 M) a 90 ml deionizované destilované vody, podobným způsobem jako bylo popsáno v příkladu 1. Těchto sto takto upravených jednotek bylo shledáno jako vhodně použitelné podle předkládaného vynálezu.

♦ ··· ·· ·· ·· ·· * ···· ♦ · · · • · · · · ···· • · · · ··· · ·φ· ··· • · · · · · • · ·· · · ·· ··

Příklad 3

Kolem šedesáti (60) sušených monolitních jednotek s devíti (9) buňkami bylo napuštěno Ce (NO₃) ₃.6H₂O podobným způsobem jako bylo popsáno v příkladu 1 až na to, že bylo použito 8, 6846 g Ce (NO₃) ₃.6H₂O ve 100 ml deionizované destilované vody.

Kolem třiceti (30) Ce(NO₃)₃ napuštěných monolitních jednotek bylo upraveno zahřátým roztokem (na teplotu 90°C), obsahujícím 6,445 g ZrCl₂O.8H_?O ve 100 ml deionizované destilované vody. Tyto monolitní jednotky, které byly míchány ručně každých 5 minut, byly drženy v zahřátém roztoku po dobu

0,5 hodiny. PO vyjmutí z roztoku byly vyfoukána přebytečná kapalina z monolitních jednotek prostřednictvím stlačeného vzduchu. Tyto monolitní jednotky byly potom uloženy na 15 skleněnou Petriho misku a zahřívány při teplotě 60°C na horké desce po dobu 20 minut. Potom byly monolitní jednotky sušeny ve vzduchu při teplotě 110°C po dobu 1 hodiny. Shora popsaná úprava byla opakována ještě dvakrát pro vytvoření celkového počtu tří (3) úprav s roztokem ZrCl₂O.8H₂O. Po třetí a konečné úprava byly monolitní jednotky sušeny ve vzduchu při teplotě 110°C přes noc tak, aby se v podstatě vysušil napuštěný materiál, a potom byly kalcinovány při teplotě

720°C po dobu 5 hodin. Těchto přibližně třicet (30) jednotek bylo shledáno jako vhodně využitelné podle předkládaného 25 vynálezu.

Příklad 4

Patnáct (15) upravených monolitních jednotek z 30 příkladu 3 bylo přidáno do 0,005% roztoku Pt v procentech • fefe · fefe fefe ·· • · · ···· fefefe· • · fefefe· fefefe· fe fefefe · fefefefe fefefe fefefe • ••fefe · fe fe ··· ·· ·· fefe fefe fefe hmotnostních, který byl připraven zředěním 0,125 ml roztoku chloridu plstnatého (8% Pt ve vodě v % hmotnostních) na 200 ml deionizovanou destilovanou vodou. Po ponoření do roztoku na dobu 10 minut byly monolitní jednotky vyjmuty a přebytečná kapalina byla odstraněna stlačeným vzduchem. Tyto monolitní jednotky byly potom uloženy na skleněnou Petriho misku a zahřívány při teplotě 60°C na horké desce po dobu 20 minut. Monolitní jednotky pak byly sušeny ve vzduchu při teplotě 110°C přes noc a potom byly kalcinovány ve vzduchu při teplotě 720°C po dobu 5 hodin. Těchto patnáct jednotek, takto upravených, bylo shledáno jako vhodně použitelné podle předkládaného vynálezu.

Příklad 5

Kolem třiceti (30) sušeným monolitních jednotek s devíti (9) buňkami bylo napuštěno ZrCl₂O.8H₂O podobným způsobem jako bylo popsáno v příkladu 3.

Patnáct (15) ZrCl₂O.8H₂O napuštěných monolitních 2o jednotek bylo upraveno Ce (NO₃) ₃.6H₂O podobným způsobem jako bylo popsáno v příkladu 3 až na to, že byla použita teplota kalcinace 720°C. Těchto patnáct jednotek, takto upravených, bylo shledáno jako vhodně použitelné podle předkládaného vynálezu.

Příklad 6

Patnáct (15) upravených monolitních jednotek z příkladu 5 bylo upraveno s 0,005% Pt roztokem podobným způsobem jako bylo popsáno v příkladu 4.

• flflflfl flfl flfl flfl ·· • fl · · · fl · flflflfl • fl flflflfl flflflfl • flflflfl flflfl · flflfl flflfl • ••flfl « · · • flflflfl flfl flfl » » flfl

Keramické kordieritové jednotky mohou mít hustoty buněk od 9 do 400 buněk/in² (in² - palec čtvereční odpovídá přibližně 6,45 cm²). Takové buňky jsou potaženy jednotnou vrstvou gama (γ) oxidu hlinitého pro zvýšení stability a potažený povrch může být stonásobný nebo více, jak je popsáno v příkladech výše. Obecně potah oxidu hlinitého je dále potažen roztokem Ce(NO₃)₃ nebo kaší oxidu čeřitého (CeO₂) . Výhodný je dusičnan čeřitý Ce(NO₃)₃, protože tak může být dosaženo jednotného potahu. Mohou být použity sloučeniny ceria, včetně oxalátkarbonátu nebo nitrátu čeřitého, jako startovací materiály při zajištění, že jsou přeměněny na oxid ceričitý před použitím v předkládaném vynálezu. Nakonec je na potah obsahující cerium nanesen třetí potah zředěného roztoku chloridu platnatého nebo chloridu palladnatého. Tyto katalyzátorové potahy při aktivaci (při započetí hoření) vytvářejí teploty od přibližně 700°C až do 1000°C. Tyto vysoké teploty napomáhají při dosažení úplného spalování směsi kapalného paliva a vzduchu a při dosažení dalšího spalování oxidu uhelnatého (CO).

Ω

Při činnosti cigarety 10 kuřák vtahuje na naústkovem úseku 11, což způsobuje, že vnější vzduch proudí skrz boční otvory 21 do úseku uložení paliva a míchání se vzduchem a dále, že vnější vzduch proudí skrz koncový otvor 31 v úseku 17 (viz šest (6) proudových šipek AF₁ až AF₄ a šipky B, a B₂

O c (viz obr. 2)). Tok vnějšího vzduchu, reprezentovaný šipkami AF₁ až AF₄, prochází skrz zásobník nebo úsek 16, obsahující etanolové palivo, kde se vytváří směs paliva/vzduchu. tato směs vzduchu/paliva je nasycená při výstupu ze zásobníku 22. Poměr vzduch/palivo je zvyšován se vzduchem vtahovaným skrz koncový otvor 31 předtím, než směs kontaktuje katalyzátorový • ftftft ·· ·· ·· ·· • ···· ··«· • ···· ·«·· • · · * ··· · ··· ··· • · · · · · · ·· ·· »· ·· »* povrch voštiny 2 5. Katalyzátorové povrchy, přes které plyny protékají, mají kolem 16 až 65 m²/g. Směs paliva/vzduchu mění směr a začíná proudit směrem k náústku 11. Jak směs vzduchu/paliva proudí, přichází do kontaktu s potaženou keramickou voštinou 25 uvnitř trubičky 26 při zapalování cigarety 10 běžným zapalovačem prostřednictvím přiložení tohoto zapalovače k oblasti koncového otvoru 31. Jak plyny pokračují v pohybu směrem k náústku 11, jsou zahřívány prostřednictvím katalytického spalování (viz šipky AR_X až AR,; viz obr. 2). Tok plynu pokračuje skrz přívodní trubičku 27.

Jak kuřák pokračuje s vtahováním na cigaretě ΙΌ, vystupují hořící plyny z přívodní trubičky 27 skrz nosnou zátku 19 obsahující glycerol, čímž se vytváří glycerolový aerosol, který proudí skrz úsek 12., přičemž strhává aroma z řezaného tabáku 12a. Aerosol obsahující aromatizační činidla nakonec prochází skrz filtrační náústek 11 do úst kuřáka.

Když kuřák zastaví vtahování udrží katalyzátor dostatečné teplo v úseku 17., takže při druhém a následných tazích kuřáka bude spalování opět pokračovat bez nutnosti opětovného zapálení.

Produkty spalování, vystupující z trubičky 27 a nakonec dosahující úst kuřáka jsou voda C0₂ a CO. Hmotnost CO na cigaretu je menší než hmotnost obsažená ve standardních cigaretách, které jsou v současnosti v prodeji. Například mají cigarety podle předkládaného vynálezu 0,2 mg nebo méně CO na cigaretu.

Snížení CO lze přisoudit proceduře, ve které směs vzduchu a paliva prochází skrz voštinový materiál 25., který funguje jako potažený s katalyzátorem, jak zde bylo popsáno.

9 9 9

9 9 9

9 9 9

9 99 9

V průběhu tohoto proudění katalytická reakce způsobuje oxidaci CO na C0₂, což podstatně omezí obsah CO, když tyto plyny vystupují z trubičky 27.

Pokud se týká tepla, vytvářeného v úseku 17 katalytického spalováni, muže být tento úsek izolován s použitím vrstveného materiálu hliníková fólie/papír, grafitovou fólií, skleněným vláknem, netkanými uhlíkovými vrstvami a tkanými keramickými vlákny. Taková izolace rovněž udržuje katalyzátor nad jeho nezapálenou (aktivační) teplotou ¹⁰ . mezi jednotlivými tahy.

Část tabákového výrobku, která obsahuje katalyzátor, může být opětovně použita. Předpokládá se, že balíček nebo kartón tabákových výrobků může obsahovat jednu nebo více katalyzátorových jednotek, ke kterým by kuřák upevňoval konec 15 tabákového výrobku.

Termín bezdýmný označuje v cigaretovém průmyslu zařízení, které tabák spíše zahřívá, než aby jej spalovalo. Termín bezplamenný označuje katalytické bezplamenné hoření včetně katalytické oxidace těkavých organických výparů na kovu nebo oxidu kovu. Zařízení podle předkládaného vynálezu je jak bezdýmné tak i bezplamenné.

Když již bylo všechno palivo v zásobníku 22 spotřebováno, cigareta 10 sama uhasne. Cigareta 10 je zkonstruována pro vytvoření přibližně 6 až 12 tahů.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Tabákový výrobek s náústkovým úsekem a předním koncem, ve kterém plyny proudí k náústkovému úseku v sestupném směru s množstvím úseků před náústkovým úsekem, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   a. část zdroje tepla, umístěnou v předním konci pro vytváření plynů hoření, která dále zahrnuje:

   (1) boční ventilační otvory ve výrobku pro obsluhu části tepelného zdroje, skrz které vstupuje vnější vzduch;
2. (2) zásobník absorbující palivo, umístěný dále od náústku než ventilační otvory, skrz který vzduch proudí pro vytvoření směsi vzduchu/paliva;
3. (3) úsek katalytického spalování, umístěný dále od náústku než palivový zásobník, do kterého a skrz který proudí směs paliva/vzduchu a tato směs v něm hoří pro vytvoření plynů' hoření, přičemž tento úsek katalytického spalování zahrnuje prostředky pro vedení těchto plynů pro obrácení směru od náústku k náústku;
4. (4) sestupné vedení sdružené se spalovacím úsekem pro vedení plynů hoření k náústku;

   b. aerosolový úsek, do kterého a skrz který proudí plyny hoření pro vytvoření aerosolu; a

   c. tabákový úsek, do kterého proudí aerosol při jeho pohybu dále dolů směrem k náústkovému úseku.

   • · • · • · · · · > · · · · · • · · · ··· ·· ·

   2. Tabákový výrobek podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že úsek katalytického spalování zahrnuje voštinový keramický substrát potažený oxidem hlinitým, který je dále pokryt prvním katalyzátorovým potahem.

   3. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m , že prvním katalyzátorovým potahem je oxid vzácné zeminy.

   4. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m , že prvním katalyzátorovým potahem je transoxid.

   5. Tabákový výrobek podle nároku 3, vyznačuj ící se t i m , že první katalyzátorový potah zahrnuje dusičnan čeřitý.

   6. Tabákový výrobek podle nároku 3, vyznačuj ící se t í m , že oxid vzácné zeminy je oxid čeřitý.

   7. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t i m , že substrát je dále potažen druhým katalyzátorovým potahem zahrnujícím vzácný kov.

   8. Tabákový výrobek podle nároku 7, vyznačuj ící se t i m , že vzácným kovem je palladium.

   9. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m , že oxidem hlinitým je gama oxid hlinitý.

   10. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m , že první katalyzátorový potah obsahuje oxid ceričitý.

   ·♦·· • ·

   11. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m , že první katalyzátorový potah obsahuje

   Ce (NO₃)₃.

   12. Tabákový výrobek podle nároku 1, vyznačuj ící 5 se t í m , že zásobník v sobě jako palivo drží čistý etanol.

   13. Tabákový výrobek podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že keramický úsek zahrnuje substrát mající ]_0 hustotu buněk od 9 do 400 buněk/in².

   14. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačující se t í m , že povrchová plocha katalyzátorového potahu, přes kterou plyny hoření proudí, je kolem 16 až 65 m²/g.

   15 15. Tabákový výrobek podle nároku 7, vyznačuj ící se t í m , že povrchová plocha katalyzátorového potahu, přes kterou plyny hoření proudí, je kolem 16 až 65 m²/g.

   16. Tabákový výrobek podle nároku 2, vyznačuj ící se t í m , že keramickým substrátem je kordieritový

   20 materiál.

   17. Tabákový výrobek s náústkem pro vytváření aromatických plynů pro tažení sestupně směrem k a skrz náústek, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   (a) část bezplamenného tepelného zdroje v blízkosti 25 předního konce náústku pro vytváření ohřátých plynů, která zahrnuje:

   i) zásobníkovou jednotku obsahující palivo;

   ii) vodící prostředky procházející do a ven ze zásobníkové jednotky, takže při tažení tabákového výrobku je vytvářena vhodná směs • · vzduchu/paliva, přičemž tato směs je vedena do úseku katalytického spalování paliva, ve kterém jsou vytvářeny plyny hoření;

   iii) tento úsek katalytického spalování paliva 5 zahrnuje voštinový nosič potažený vrstvami oxidu hlinitého, sloučeniny ceria a sloučeniny vzácného kovu;

   (b) prostředky pro přinucení plynů hoření k obrácení směru při jejich výstupu z katalyzátorového úseku;

   10 a (c) aromatizační úsek za úsekem katalytického spalování paliva pro přijetí a aromatizaci .plynů hoření při jejich proudění k náústku;

   přičemž při zapálení a tažení tabákového výrobku horké plyny 15 procházejí od úseku katalytického spalování paliva skrz aromatizační úsek k náústku.

   18. Tabákový výrobek podle nároku 17, vyznačuj ící se t í m , že voštinový nosič je kordierit se strukturou přibližně 400 bunšk/in².

   19. Způsob vytváření aerosolu v tabákovém výrobku, včetně vytváření plynů hoření a jejich transportu v sériích tahů z tabákového výrobku, který byl nejprve zapálen, dokud se nezastaví vytváření aerosolových tahů skrz úsek pro vytváření

   25 aerosolu, do úst kuřáka, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   a) vytvoření tělesa tabákového výrobku, majícího v sobě zásobník absorbující palivo, ve kterém je přerušovaně mícháno zvolené množství dostupného kapalného paliva a vzduch pro vytvoření sérií směsí palivo/vzduch;

   ··· • · · ··· ·

   b) dále vytvoření keramického katalyzátorového spalovacího úseku, potaženého jednou nebo více katalyzátorovými vrstvami;

   c) přinucení směsí paliva/vzduchu, aby byly sériově transportovány do keramického katalyzátorového spalovacího úseku pro hoření těchto směsí během spalovacího proudění;

   (1) přes povrchovou plochu uvedených vrstev;

   (2) přičemž tato povrchová plocha je taková, že plyny hoření, vyplývající z průchodu uvedených sérií směsí paliva/vzduchu do a skrz spalovací úsek a přes tuto plochu., vytvářejí zvolenou celkovou hmotnost C0₂, celkovou hmotnost vody a celkovou hmotnost CO, přičemž celková hmotnost CO je kolem 0,2 mg pro uvedené série tahů.

   20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že krok vytvoření spalovacího úseku zahrnuje kroky:

   a) vytvoření keramického voštinového substrátového nosiče v tomto úseku;

   b) uložení potahu z oxidu hlinitého na tento substrátový nosič; a

   c) uložení katalyzátorového potahu na potah z oxidu hlinitého.

   21. Tabákový výrobek podle nároku 17, vyznačuj ící se t 1 m , že vrstva sloučeniny ceria zahrnuje oxid čeřitý.

   • · ft· · ftftft • · • · · · ··· ·

   22. Tabákový výrobek podle nároku 21, vyznačuj ící se t í m , že vrstva sloučeniny ceria zahrnuje dusičnan čeřitý.

   23. Tabákový výrobek podle nároku 21, vyznačuj ící se t i m , že vrstva sloučeniny ceria zahrnuje oxid ceričitý.

   24. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že katalyzátorový potah obsahuje cerium a navíc další potah obsahující vzácný kov.

   25. Způsob vytváření plynných látek do úst osoby, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   a) vytvoření trubičky mající náustek a komoru pro přijetí voštinového materiálu;

   b) potažení voštinového materiálu stabilizátorem z oxidu hlinitého;

   c) sušení potaženého voštinového materiálu;

   d) vložení voštinového materiálu do roztoku vody a Ce (N0₃) ₃H₂O;

   e) míchání voštinového materiálu v uvedeném roztoku;

   f) potom zahřívání voštinového materiálu;

   g) sušení voštinového materiálu a jeho umístění do uvedené komory;

   h) vytvoření úseku pro míchání paliva/vzduchu, ve kterém se vytváří směs paliva a vzduchu, když je osobou taženo na trubičce;

   i) přinucení uvedené směsi paliva a vzduchu, aby proudila přes voštinový materiál v uvedené komoře za podmínek hoření této směsi paliva a vzduchu; a • · přinucení proudu těchto plynů hoření, aby proudily dolů skrz aerosolový úsek a do úst osoby.

   ··· · ··· ·

   26. Způsob podle nároku 25, vyznačuj ící tím, že má další kroky:

   a) vytvoření keramického voštinového substrátu;

   b) uložení potahu oxidu hlinitého na substrát;

   c) uložení potahu oxidu ceričitého na potah oxidu hlinitého; a

   d) uložení potahu chloridu platnatého na potah oxidu ceričitého.

   27. Způsob vytváření plynů do úst kuřáka, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   vytvoření tabákového výrobku majícího bok, náústkový konec a přední konec;

   uložení bočních ventilačních otvorů mezi náústkový konec a přední konec;

   umístění do výrobku zásobník tekutého paliva pro přijetí vzduchu vstupujícího ventilačními otvory, když kuřák táhne na výrobku;

   přinucení směsi paliva a vzduchu, aby proudila ze zásobníku do katalyzátorového spalovacího úseku s voštinovým substrátovým nosičem pro nesení vrstev katalyzátorových materiálů, ve kterém se směs paliva a vzduchu spaluje;

   potom přinucení plynů hoření, aby proudily směrem k náústku, přičemž během tohoto postupu procházejí skrz úseku pro vytváření aerosolu a skrz nespálený tabák.

   Φ· *·

   28. Způsob podle nároku 27, vyznačující se tím, že úsek katalytického spalování zahrnuje substrát potažený oxidem hlinitým.

   29. Způsob podle nároku 28, vyznačující se 5 tím, že potažený substrát ma na sobě první katalyzátorový potah.

   30. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že prvním katalyzátorovým potahem je oxid vzácné

   20 zeminy.

   31. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že prvním katalyzátorovým potahem je transoxid-,

   32. Způsob podle nároku 29, vyznačující se t í m , že první katalyzátorový potah zahrnuje dusičnan 15 čeřitý.

   33. Způsob podle nároku 30, vyznačující se tím, že oxid vzácné zeminy je oxid čeřitý.

   34. Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, že substrát je dále potažen druhým katalyzátorovým potahem zahrnujícím vzácný kov.

   35. Způsob podle nároku 34,vyznačující se tím, že vzácným kovem je palladium.

   36. Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, že oxidem hlinitým je gama oxid hlinitý.

   37. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že první katalyzátorový potah obsahuje oxid ceričitý • Φ φφ φ · φ · • φ φ · φφφ φφφ • φ φφφ ·

   ΦΦ φφ φ φ φ φ φ » ♦ · φ φ φ φ» φ φ φ

   38. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že první katalyzátorový potah obsahuje Ce(NO₃)₃.

   39. Způsob podle nároku 27, vyznačující se tím, že zásobník v sobě jako palivo drží čistý etanol.

   40. Způsob podle nároku 27, vyznačující se tím, že keramický úsek zahrnuje substrát mající hustotu buněk od 9 do 400 buněk/in².

   41. Způsob podle nároku 29, vyznačující se

   Ί Q t í m , že povrchová plocha katalyzátorového potahu, přes kterou plyny hoření proudí, je kolem 16 až 65 m²/g.

   42. Způsob podle nároku 33, vyznačující se tím, že povrchová plocha katalyzátorového potahu, přes kterou plyny hoření proudí, je kolem 16 až 65 m²/g.

   43. Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, že keramickým substrátem je kordieritový materiál.

   44. Tabákový výrobek s náústkem pro vytváření aromatických plynů pro tažení skrz náústek, vyznačující se tím, že zahrnuje:

   (a) část bezplamenného tepelného zdroje pro vytváření ohřátých plynů, která zahrnuje:

   i) zásobníkovou jednotku obsahující tekuté palivo;

   ii) vodící prostředky procházející do a ven ze zásobníkové jednotky, takže při tažení tabákového výrobku je vytvářena vhodná směs vzduchu/paliva;

   iii) úsek katalytického spalování, do kterého je vtahována směs vzduchu/paliva pro spalování v »··· ·· ·· ·· ·· • 9 9 9 9 9 9 · • 9 9 9 9 9 9 ·

   9 9 9 99 9 99 9 99 9

   9 9 9 9 9

   99 99 99 99 tomto úseku, který zahrnuje voštinový nosič potažený vrstvou oxidu hlinitého a vrstvou katalyzátorového potahu, přičemž tento úsek má v sobě průchozí průchod, ve kterém hoří

   5 směs paliva/vzduchu pro vytvoření plynů hoření, které z tohoto úseku vystupují; a (c) aromatizační část pro přijetí a aromatizaci plyn hoření;

   přičemž při zapálení a tažení tabákového výrobku plyny hoření 10 procházejí od úseku tepelného zdroje do a skrz aromatizační část k náústku.

   45. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj ící se t í m , že katalyzátorovým potahem je oxid vzácné zeminy.

   46. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj ící se t í m , že katalyzátorovým potahem je transoxid.

   47. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj ící se t í m , že katalyzátorový potah zahrnuje dusičnan čeřitý.

   48. Tabákový výrobek podle nároku 45, vyznačuj ící se t í m , že oxid vzácné zeminy je oxid čeřitý.

   49. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj ící se t í m , že substrát je dále potažen druhým katalyzátorovým potahem zahrnujícím vzácný kov.

   50. Tabákový výrobek podle nároku 49, vyznačuj ící se t í m , že vzácným kovem je palladium.

   ·#·» • · » · · · ·»· ··*

   51. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj í c se t í m , že nosič je potažen oxidem hlinitým.

   52. Tabákový výrobek podle nároku 51, vyznačuj íc se t í m , že oxidem hlinitým je gama oxid hlinitý.

   53. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj íc se t í m , že katalyzátorový potah obsahuje oxid ceričitý.

   54. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj íc

   1 0 se t i m , že katalyzátorový potah obsahuje Ce(NO₃)₃.

   55. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj íc se t í m , že zásobník v sobě jako palivo drží čistý etanol.

   15 56. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj íc se t 1 m , že voštinový nosič zahrnuje substrát mající hustotu buněk od 9 do 400 buněk/in².

   57. Tabákový výrobek podle nároku se t í m , že povrchová plocha přes kterou plyny hoření proudí, je

   58. Tabákový výrobek podle nároku se t 1 m , že povrchová plocha přes kterou plyny hoření proudí, je

   44, vyznačuj íc katalyzátorového potahu, kolem 16 až 65 m²/g.

   49, vyznačuj íc katalyzátorového potahu, kolem 16 až 65 m²/g.

   59. Tabákový výrobek podle nároku 44, vyznačuj íc se t í m , že keramickým substrátem je kordieritový materiál.