DE69517485T2

DE69517485T2 - Röhrenofen für einen elektrischen rauchartikel

Info

Publication number: DE69517485T2
Application number: DE69517485T
Authority: DE
Inventors: Alfred L. Collins; Seetharama C. Deevi; Grier S. Fleischhauer; Robert V. Gansert; Mohammad R. Hajaligol; Patrick H. Hayes; Herbert Herman; Charles T. Higgins; Keen, Jr.; Bernard C. Laroy; Lilly, Jr.
Original assignee: Philip Morris Products SA; Philip Morris Products Inc
Current assignee: Philip Morris Products SA; Philip Morris Products Inc
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2015-04-07
Also published as: FI955875A0; CZ306095A3; UA44246C2; PL178482B1; CA2164616A1; JPH08511176A; JP3431632B2; NZ283686A; RU2132629C1; AU2207795A; AU678110B2; NO954982D0; EP0703734B1; CN1113619C; CZ294965B6; HU224507B1; PL308006A1; NO954982L; HU9503208D0; DE69517485D1

Description

Technischer Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Heizkörper zur Verwendung in einem Raucherartikel und im Besonderen einen röhrenförmigen Heizkörper zur Verwendung in einem elektrischen Raucherartikel.

Besprechung des Standes der Technik

Bisher bekannte konventionelle Rauchvorrichtung liefern dem Benutzer als Folge der Verbrennung von Tabak Geschmack und Aroma. Eine Masse brennbaren Materials, hauptsächlich Tabak, wird als Folge angewandter Wärme oxidiert, wobei typische Verbrennungstemperaturen in einer konventionellen Zigarette während des Ziehens an ihr über 800ºC betragen. Durch Ziehen am Mundstück wird Wärme durch eine angrenzende Tabakmasse gesaugt. Während dieses Aufheizens findet eine uneffiziente Oxidation des brennbaren Materials statt und ergibt verschiedene Destillations- und Pyrolyseprodukte. Während diese Produkte durch den Körper der Rauchvorrichtung zum Mund des Benutzers gesaugt werden, kühlen sie ab und kondensieren zu einem Aerosol oder Dampf, das bzw. der dem Verbraucher den Geschmack und das Aroma gibt, die mit dem Rauchen assoziiert werden.
Mit konventionellen Zigaretten werden verschiedene als Nachteile empfundene Faktoren assoziiert. Zu diesen gehört die Erzeugung von Seitenstromrauch während des Glimmens zwischen Rauchzügen, der für einige Nichtraucher unannehmbar sein kann. Auch müssen sie, wenn sie einmal angezündet worden sind, entweder fertig geraucht oder weggeworfen werden. Erneutes Anzünden einer konventionellen Zigarette ist zwar möglich, ist aber aus subjektiven Gründen (Aroma, Geschmack, Geruch) für einen anspruchsvollen Raucher eine unattraktive Aussicht.
Alternativen vom Stand der Technik für die konventionelleren Zigaretten sind auch jene, bei denen dem vom Raucher eingeatmeten Aerosol die Geschmackstoffe nicht direkt vom brennbaren Material selbst verliehen werden. In diesen Raucherartikeln wird ein brennbares Heizelement, typischerweise kohlenstoffhaltiger Art, verbrannt, um Luft zu erwärmen, wenn sie über das Heizelement und durch eine Zone gesaugt wird, die wärmeaktivierte Elemente enthält, welche ein aromatisiertes Aerosol freisetzen. Diese Art von Rauchvorrichtung erzeugt zwar wenig oder keinen Seitenstromrauch, erzeugt aber noch Verbrennungsprodukte und ist nicht so ausgeführt, dass sie zum späteren Gebrauch im konventionellen Sinn ausgelöscht werden kann.
Sowohl in der konventionelleren als auch der mit Kohlenstoffelement aufgeheizten, oben beschriebenen Rauchvorrichtung findet die Verbrennung während ihres Gebrauchs statt. Dieser Prozess lässt natürlich viele Nebenprodukte entstehen, wenn das verbrannte Material zersetzt wird und auf die umgebende Luft einwirkt.
Die US-Patente Nr. 5.093.894, 5.225.498, 5.060.671 und 5.095.921 derselben Zessionarin beschreiben verschiedene elektrische Widerstandsheizelemente und geschmackserzeugende Artikel, die Seitenstromrauch beträchtlich verringern, während sie es dem Raucher ermöglichen, das Rauchen nach Wahl einzustellen und wieder aufzunehmen. Die in diesen Patenten beschriebene Zigarettenartikel sind aber nicht sehr haltbar und können durch längere oder kräftige Handhabung einfallen, reißen oder zerbrechen. Unter bestimmten Umständen können diese Zigarettenartikel vom Stand der Technik zerdrückt werden, wenn sie in die elektrischen Anzünder gesteckt werden. Wenn sie angeraucht worden sind, sind sie sogar noch schwächer und können beim Entfernen aus dem Anzünder reißen oder zerbrechen.
Die internationale Patentanmeldung WO 94/06314 beschreibt ein elektrisches System zum Rauchen, das einen neuen elektrisch betätigten Anzünder und eine zum Zusammenwirken mit dem Anzünder ausgeführte neue Zigarette aufweist. Die bevorzugte Ausgestaltung des Anzünders weist eine Mehrzahl metallischer sinusförmiger Heizkörper auf, die in einem Gefüge angeordnet sind, welches einen Tabakstangenteil der Zigarette gleitend aufnimmt.
Die bevorzugte Ausgestaltung der Zigarette von WO 94/06314 weist vorzugsweise einen tabakgefüllten röhrenförmigen Träger, um den röhrenförmigen Träger herum gehülltes Zigarettenpapier, eine Anordnung von Durchströmungsfiltereinsätzen an einem Mundstückende des Trägers und einen Filtereinsatz am entgegengesetzten (distalen) Ende des Trägers auf, der den Luftstrom axial durch die Zigarette vorzugsweise begrenzt. Die Zigarette und der Anzünder sind so gestaltet, dass es an Punkten an der Zigarette an der Stelle, an der jeder Heizkörper an der Zigarette anliegt, zu lokalisiertem Verkohlen kommt, wenn die Zigarette in den Anzünder gesteckt wird und die einzelnen Heizkörper für jeden Zug aktiviert werden. Wenn alle Heizkörper aktiviert wurden, haben diese verkohlten Punkte geringen Abstand zueinander und umgeben einen mittleren Teil des Trägerteils der Zigarette. Je nach den maximalen Temperaturen und der insgesamt an die Heizkörper gelieferten Energie zeigen sich die verkohlten Punkte als mehr als nur Verfärbungen des Zigarettenpapiers. In den meisten Anwendungen erzeugt die Verkohlung zumindest winzige Brüche im Zigarettenpapier und dem darunterliegenden Trägermaterial, wobei diese Brüche die Zigarette meist mechanisch schwächen. Damit die Zigarette aus dem Anzünder gezogen werden kann, müssen die verkohlten Punkte wenigstens teilweise an den Heizkörpern vorbei gezogen werden. Unter verschlechterten Umständen, z. B. wenn die Zigarette nass oder vergriffen oder verdreht ist, kann sie bei ihrem Herausziehen aus dem Anzünder leicht brechen oder Stücke im Anzünder zurücklassen. In der Anzündervorrichtung zurückbleibende Stücke können den ordnungsgemäßen Betrieb des Anzünders beeinträchtigen und/oder dem Rauch der nächsten Zigarette einen schlechten Beigeschmack verleihen. Wenn die Zigarette beim Abziehen entzweibricht, kann der Raucher nicht nur mit der Enttäuschung auf Grund des versagten Zigarettenprodukts, sondern auch mit der. Aussicht auf das Entfernen der Reste aus einem verstopften Anzünder konfrontiert werden, bevor er eine weitere Zigarette genießen kann.
Die bevorzugte Ausgestaltung der Zigarette von WO 94/06314 ist im wesentlichen eine hohle Röhre zwischen dem Filtereinsatz am Mundstückende der Zigarette und dem Einsatz am distalen Ende. Es wird angenommen, dass diese Konstruktion die Lieferung zum Raucher verstärkt, indem sie ausreichend Raum bietet, in den hinein das Substrat Aerosol mit minimalem Auftreffen und minimaler Kondensation des Aerosols auf irgendwelchen nahegelegenen Oberflächen freisetzen kann.
Es wurden mehrere Vorschläge vorgebracht, die unerwünschten Seitenstromrauch wesentlich verringern, während sie es dem Raucher ermöglichen, das Rauchen des Artikels für eine gewünschte Zeitspanne auszusetzen und ihn dann wieder zu rauchen zu beginnen. Beispielsweise beschreiben die US-Patente Nr. 5.093.894, 5.225.498, 5.060.671 und 5.095.921 derselben Zessionarin diverse Heizelemente und Geschmack erzeugende Artikel. WO 94/06314 beschreibt einen elektrischen Raucherartikel mit Heizkörpern, die beim Erfassen eines Zuges durch Steuer- und Logikschaltungen betätigt werden. Die Heizkörper sind vorzugsweise eine relativ dünne Schlangenstruktur zum Übertragen angemessener Wärmemengen auf die Zigarette und leichtgewichtig.
Diese Vorrichtungen und Heizkörper überwinden zwar die beobachteten Probleme und erfüllen die genannten Aufgaben, viele Ausgestaltungen werden aber von der Bildung einer beträchtlichen Kondensationsmenge geplagt, die beim Aufheizen des Tabakgeschmack-Mediums zum Bilden von Dämpfen entsteht. Diese Dämpfe können Probleme verursachen, da sie sich auf verschiedenen relativ kühleren elektrischen Kontakten und den damit assoziierten Steuer- und Logikschaltungen niederschlagen. Außerdem kann die Kondensation den subjektiven Geschmack des Tabakmediums der Zigarette beeinflussen. Ohne durch Theorie gebunden sein zu wollen, wird aber angenommen, dass die Kondensation das Ergebnis des Strömungsmusters und des Druckgradienten von durch den Artikel gezogener Umgebungsluft und der derzeitigen Ausführungen der Heizkörperbaugruppen ist. Das Aufheizen des Tabakgeschmack- Mediums setzt Dämpfe frei, die dann gekühlt werden, um Kondensation auf den Oberflächen relativ kühlerer Komponenten zu bewirken. Die Kondensation kann Kurzschlüsse und andere unerwünschte Störungen verursachen.
Außerdem sind die vorgeschlagenen Heizkörper auf Grund von Belastungen, die durch das Einstecken und Entfernen des zylindrischen Tabakmediums sowie durch Einstellen oder Befingern der eingefügten Zigarette induziert werden, mechanischer Schwächung und möglichem Ausfall ausgesetzt.
Auch setzen die elektrischen Raucherartikel elektrische Widerstandsheizkörper ein, die relativ komplexe elektrische Verbindungen erforderlich gemacht haben, welche durch das Einstecken und Abziehen der Zigarette gestört werden können.
Gemäß der Erfindung ist ein Heizkörper zur Verwendung in einem Raucherartikel vorgesehen, der eine elektrische Energiequelle zum Aufheizen eines Tabakgeschmack-Mediums hat, wobei der Heizkörper Folgendes aufweist:
ein Substrat aus elektrisch leitendem Material;
einen elektrischen Isolator, der auf wenigstens einem Teil des genannten Substrats aufgebracht ist, und
ein elektrisches Widerstandsheizelement, das auf dem genannten elektrischen Isolator aufgebracht ist, wobei ein erstes Ende des genannten Heizelements elektrisch mit dem genannten elektrisch leitenden Substrat verbunden ist, wobei ein zweites Ende des genannten Heizelements und ein Teil des genannten Heizelements zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des genannten Heizelements durch den genannten Isolator elektrisch von dem genannten elektrisch leitenden Substrat isoliert sind,
wobei das genannte Substrat und das genannte zweite Ende des genannten Heizelements ausgeführt sind, um elektrisch an die elektrische Stromquelle angeschlossen zu werden, wobei ein Widerstandsheizungsschaltkreis zum Aufheizen des genannten Heizelements gebildet wird, das wiederum das Tabakgeschmack- Medium aufheizt.
Die Erfindung sieht auch einen Heizkörper zur Verwendung in einem Raucherartikel vor, der eine elektrische Energiequelle zum Aufheizen einer zylindrischen Zigarette hat, wobei der Heizkörper Folgendes aufweist:
eine zylindrische Röhre aus einem elektrisch leitenden Material, die mit einer Mehrzahl von Spalten durch sie hindurch versehen ist, um (a) eine Mehrzahl elektrisch leitender Blätter, die ein Behältnis zum Aufnehmen einer hineingesteckten zylindrischen Zigarette definieren, und (b) eine in dem Raucherartikel getragene, elektrisch leitende gemeinsame Endnabe zu definieren, wobei sich die Blätter von der Endnabe erstrecken;
einen elektrischen Isolator, der auf wenigstens einem der Mehrzahl elektrisch leitender Blätter aufgebracht ist;
ein elektrisches Widerstandsheizelement, das auf dem genannten Isolator aufgebracht ist, wobei ein erstes Ende des genannten Heizelements elektrisch mit dem wenigstens einen der Mehrzahl von elektrisch leitenden Blättern verbunden ist, und das zweite Ende des genannten Heizelements und ein Teil des genannten Heizelements zwischen dem ersten und dem zweiten Ende durch den genannten Isolator elektrisch von dem genannten wenigstens einen elektrisch leitenden Blatt isoliert sind,
wobei die genannte Endnabe für elektrischen Kontakt mit der elektrischen Energiequelle gestaltet ist und das zweite Ende des genannten Heizelements für elektrischen Kontakt mit der elektrischen Energiequelle gestaltet ist, wodurch beim elektrischen Kontakt der Endnabe und des zweiten Endes ein Widerstandsheizungsschaltkreis zum Aufheizen des genannten elektrischen Widerstandsheizelements gebildet wird, das wiederum die eingesteckte Zigarette aufheizt.
Die Erfindung sieht des Weiteren ein Verfahren zum Bilden eines Heizkörpers zur Verwendung in einem elektrischen Raucherartikel zum Aufheizen einer zylindrischen Zigarette vor, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines elektrisch leitenden Materials;
Formen (a) einer Mehrzahl von Blättern aus dem elektrisch leitenden Material, die Spalten zwischen sich haben, und (b) eines gemeinsamen Endabschnitts, wobei sich die Blätter von dem gemeinsamen Endabschnitt erstrecken;
Formen eines elektrischen Isolators auf wenigstens einem der Mehrzahl elektrisch leitender Blätter;
Formen eines elektrischen Widerstandsheizkörpers auf dem geformten elektrischen Isolator, so dass ein erstes Ende des Heizkörpers in elektrischem Kontakt mit dem wenigstens einen elektrisch leitenden Blatt ist;
Formen eines elektrischen Kontakts an einem zweiten Ende des geformten Heizkörpers und
Formen der Mehrzahl von Blättern und des gemeinsamen Abschnitts zu einem zylindrischen Behältnis zum Aufnehmen einer eingesteckten Zigarette.
Ein die Erfindung ausgestaltender Heizkörper hat den Vorteil, daß er aus einem Tabakmedium ohne nachhaltige Verbrennung Rauch [sic...*1]erzeugt.
Ausgestaltungen der Erfindung können den Vorteil haben, dass sie die Entstehung von unerwünschtem Seitenstromrauch reduzieren, und den weiteren Vorteil, dass sie dem Raucher das Beenden und Wiederaufnehmen des Gebrauchs ermöglichen.
Des Weiteren können die oben erwähnten Vorteile erzielt werden, während Aerosol oder Rauchkondensation innerhalb des Raucherartikels verringert werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kann den Vorteil haben, eine gewünschte Anzahl von Zügen zu ergeben, und kann auch einfach modifiziert werden, um die Anzahl oder Dauer der gebotenen Züge zu ändern, ohne subjektive Eigenschaften des Tabaks einzubüßen.
Ausgestaltungen der Erfindung können den Vorteil haben, ein Heizelement für einen Raucherartikel bereitzustellen, das sich mechanisch für das Einstecken und Entfernen einer Zigarette eignet, welche Verbindungen eines elektrischen Widerstandsheizkörpers mit einer assoziierten Stromquelle vereinfachen und welche einen Heizkörper bereitstellen, der wirtschaftlicher herzustellen ist. Vorzugsweise werden diese Vorteile auf einfache und unkomplizierte Weise erzielt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine zylindrische Röhre aus einem mechanisch starken und biegsamen elektrischen Leiter, wie z. B. Metall, bereitgestellt und hat eine Mehrzahl separater Bereiche. Auf die äußere Oberfläche wird, mit Ausnahme eines freiliegenden Teils, eine elektrisch isolierende Schicht wie Keramik aufgetragen. Auf die isolierten Bereiche werden dann elektrische Widerstandsmaterialien aufgetragen und an einem Ende elektrisch an den darunterliegenden elektrisch leitenden Bereich angeschlossen, um Heizelemente zu bilden. Dieser elektrisch leitende Bereich wird an die negative Anschlussklemme einer Stromquelle angeschlossen. Das andere Ende aller Heizkörper wird ausgeführt, um an die positive Anschlussklemme der Quelle angeschlossen zu werden.
Dementsprechend wird ein elektrischer Widerstandsheizungsschaltkreis gebildet, bei dem die Röhre als gemeinsame Elektrode für alle Heizelemente dient.
Der röhrenförmige Heizkörper kann eine freiliegende Endnabe mit einer Mehrzahl von sich davon erstreckenden Blättern aufweisen. Jedes Blatt kann einen einzelnen auf es aufgebrachten Heizkörper haben. Alternativ kann jedes zweite Blatt einen auf es aufgebrachten Heizkörper haben. Die Blätter ohne Heizkörper wirken als Sperren, um das Entweichen entwickelter Dämpfe nach außen zu minimieren. Diese Sperrblätter wirken auch als Kühlkörper für die Heizkörper auf angrenzenden Blättern.
Im Folgenden werden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Dabei zeigt:
Fig. 1 eine teilweise offene perspektivische Ansicht eines Raucherartikels mit einem die vorliegende Erfindung ausgestaltenden Heizkörper;
Fig. 2 einen seitlichen Querschnitt einer Zigarette, die in Verbindung mit einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 3 einen seitlichen Querschnitt eines die vorliegende Erfindung ausgestaltenden Heizkörpers;
Fig. 4 eine offene Seitenansicht eines die vorliegende Erfindung ausgestaltenden röhrenförmigen Heizkörpers;
Fig. 5 eine offene Seitenansicht eines Heizblatts mit einem Metallsubstrat;
Fig. 6A eine perspektivische Ansicht von zwei Naben mit einer sich zwischen ihnen erstreckenden Mehrzahl abwechselnd angeordneter Sperr- und Heizblätter;
Fig. 6B eine Ausgestaltung, die der von Fig. 6A ähnelt, außer dass die Spalten zwischen Blättern als längliches U geformt sind;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 6A dargestellten Ausgestaltung mit auf jedem definierten Blatt aufgebrachten Heizelementen;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Heizkörpers mit einer einzelnen tragenden Nabe;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines röhrenförmigen Heizkörpers mit gewundenen Spalten;
Fig. 10 eine offene Seitenansicht eines röhrenförmigen Heizkörpers, der Heizelemente auf Innenseiten von Heizblättern hat;
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von Heizblättern vor dem Rollen;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines röhrenförmigen Heizkörpers mit einer gemeinsammen Blatt-Elektrode;
Fig. 13 eine Ansicht einer Anordnung von Heizkörperblättern von oben vor dem Falten und
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Anordnung eines röhrenförmigen Heizkörpers.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BESTEN AUSFÜHRUNGSART

Ein die vorliegende Erfindung ausgestaltendes System zum Rauchen 21 ist unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 allgemein dargestellt. Das System zum Rauchen 21 weist eine zylindrische, Aerosol entwickelnde Röhre oder Zigarette 23 und einen wiederverwendbaren Anzünder 25 auf. Die Zigarette 23 ist ausgeführt, um in eine Öffnung 27 am vorderen Ende 29 des Anzünders 25 gesteckt und aus ihr entfernt zu werden. Das System zum Rauchen 21 wird auf weitgehend die gleiche Weise wie eine konventionelle Zigarette benutzt. Die Zigarette 23 wird nach einem oder mehreren Rauchzügezyklen weggeworfen. Der Anzünder 25 wird vorzugsweise nach einer größeren Anzahl von Rauchzügezyklen weggeworfen als die Zigarette 23.
Der Anzünder weist ein Gehäuse 31 auf und hat einen vorderen und einen hinteren Teil 33 und 35. Eine Stromquelle 37 zum Versorgen der Heizelemente mit Energie zum Aufheizen der Zigarette ist vorzugsweise im hinteren Teil 35 des Anzünders 25 angeordnet. Der hintere Teil 35 ist vorzugsweise so ausgeführt, dass er leicht zu öffnen und zu schließen ist, wie z. B. mit Schrauben oder mit Rastkomponenten, um das Austauschen der Stromquelle 37 zu ermöglichen. Der vordere Teil 33 enthält vorzugsweise Heizelemente und Schaltungen in elektrischer Verbindung mit der Stromquelle 37 im hinteren Teil 35. Der vordere Teil 33 wird vorzugsweise leicht mit dem hinteren Teil 35 verbunden, wie z. B. mit einer Schwalbenschwanzverbindung oder durch eine Zapfenpassung. Das Gehäuse 31 ist vorzugsweise aus einem harten hitzebeständigen Material. Bevorzugte Materialien sind Materialien auf Metallbasis oder, stärker bevorzugt, auf Polymerbasis. Das Gehäuse 31 ist vorzugsweise ausgeführt, um bequem in die Hand eines Rauchers zu passen, und hat in einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung Gesamtabmessungen von 10,7 cm auf 3,8 cm auf 1,5 cm.
Die Stromquelle 37 ist bemessen, um ausreichend Strom für Heizelemente zu liefern, die die Zigarette 23 aufheizen. Die Stromquelle 37 ist vorzugsweise austauschbar und wiederaufladbar und kann Bauelemente wie z. B. einen Kondensator oder, stärker bevorzugt, eine Batterie aufweisen. In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung ist die Stromquelle eine austauschbare, wiederaufladbare Batterie, wie z. B. vier in Reihe geschaltete Nickel-Cadmium-Batteriezellen mit einer unbelasteten Gesamtspannung von ungefähr 4,8 bis 5,6 Volt. Die von der Stromquelle 37 erforderten Eigenschaften werden aber im Hinblick auf die Eigenschaften anderer Komponenten in dem System zum Rauchen 21, besonders den Eigenschaften der Heizelemente, ausgewählt. US-Patent Nr. 5.144.962 beschreibt mehrere Stromquellenformen, die in Verbindung mit dem System zum Rauchen der vorliegenden Erfindung nützlich sind, wie z. B. wiederaufladbare Batteriequellen und
Schnellentladungskondensator-Stromquellen, die von Batterien aufgeladen werden.
Im Vorderteil 33 des Anzünders sind vorzugsweise eine weitgehend zylindrische Heizvorrichtung 39 zum Aufheizen der Zigarette 23 und vorzugsweise zum Halten der Zigarette in ihrer Position im Verhältnis zum Anzünder 25 und elektrische Steuerschaltungsanordnung 41 zum Liefern eines vorbestimmten Energiebetrags von der Stromquelle 37 zu Heizelementen (in Fig. 1 und 2 nicht zu sehen) der Heizvorrichtung angeordnet. Wie unten ausführlicher beschrieben wird, ist eine allgemein kreisförmige Anschlussendnabe 110 befestigt, z. B. geschweißt, um im Inneren von Heizvorrichtung 39 angeordnet zu werden, ist sie z. B. an Abstandshalter 49 befestigt, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn der Heizkörper zwei Endnaben hat, kann irgendeine der Naben als das feste Anschlussende dienen. In der derzeit bevorzugten Ausgestaltung weist die Heizvorrichtung 39 eine Mehrzahl von radial beabstandeten, zum Erstrecken von der Nabe weg getragenen Heizelementen 122 auf, die in Fig. 3 zu sehen sind und unten ausführlicher beschrieben werden, die von der Stromquelle 37 unter der Kontrolle der Schaltungsanordnung 41 einzeln zum Aufheizen einer Anzahl von, z. B. acht, Bereichen um den Umfang der eingesteckten Zigarette 23 herum angesteuert werden. Ächt Heizelemente 122 entwickeln vorzugsweise acht Rauchzüge, wie bei einer konventionellen Zigarette, und acht Heizelemente bieten sich auch zur elektrischen Steuerung mit binären Bauelementen an. Eine erwünschte Anzahl von Rauchzügen kann erzeugt werden, z. B. jede Zahl zwischen fünf und sechzehn und vorzugsweise zwischen sechs und zehn oder acht pro eingesteckter Zigarette. Wie unten beschrieben, kann die Anzahl von Heizkörpern die gewünschte Anzahl von Rauchzügen pro Zigarette überschreiten.
Die Schaltungsanordnung 41 wird vorzugsweise durch einen durch Rauchzüge betätigten Sensor 45 aktiviert, siehe Fig. 1, der [sic...*2] Druckabfällen gegenüber empfindlich ist, die auftreten, wenn ein Raucher an der Zigarette 23 zieht. Der durch Rauchzüge betätigte Sensor 45 ist vorzugsweise im Vorderteil 33 des Anzünders 25 angeordnet und steht durch einen Durchgang, der sich durch einen Abstandshalter und ein Unterteil der Heizvorrichtung und, falls erwünscht, eine Zugsensorröhre (nicht gezeigt) erstreckt, mit einem Raum in der Heizvorrichtung 39 und nahe der Zigarette 23 in Verbindung. Ein zur Verwendung in einem System zum Rauchen 21 geeigneter durch Rauchzüge betätigter Sensor 45 wird in US- Patent Nr. 5.060.671 beschrieben und ist in der Form eines Siliziumsensors Modell 163PC01D35, hergestellt vom MicroSwitch-Unternehmen der Honeywell, Inc., Freeport, Illinois, der als Ergebnis einer Druckänderung, wenn ein Raucher an der Zigarette 23 zieht, ein entsprechendes der Heizelemente 122 aktiviert. Auch die Nützlichkeit von Strömungssensorvorrichtungen, wie jene, die die Hitzdrahtanemometergrundsätze verwenden, zum Aktivieren eines geeigneten der Heizelemente 122 bei Erfassen einer Änderung der Luftströmung wurde erfolgreich demonstriert.
Vorzugsweise befindet sich außen am Anzünder 25, vorzugsweise an der Vorderseite 33, ein Anzeiger 51 zum Anzeigen der bei einer in den Anzünder gesteckten Zigarette 23 noch verbleibende Anzahl von Zügen. Der Anzeiger 51 weist vorzugsweise eine Siebensegment-Flüssigkristallanzeige auf. In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung zeigt der Anzeiger 51 die Ziffer "8" an zur Verwendung mit einer Acht-Züge- Zigarette, wenn ein von einem Lichtsensor 53, siehe Fig. 1, ausgestrahlter Lichtstrahl von der Vorderseite einer neu eingesteckten Zigarette 23 reflektiert wird und vom Lichtsensor erfasst wird. Der Lichtsensor 53 ist vorzugsweise in einer Öffnung im Abstandshalter und im Boden der Heizvorrichtung 39 montiert. Der Lichtsensor 53 legt ein Signal an die Schaltungsanordnung 41 an, die wiederum ein Signal an den Anzeiger 51 anlegt. Beispielsweise spiegelt die Anzeige der Ziffer "8" im Anzeiger 51 an, dass die an jeder Zigarette 23 vorgesehenen bevorzugten acht Rauchzüge verfügbar sind, d. h. dass noch keines der Heizelemente 43 zum Aufheizen der neuen Zigarette aktiviert wurde. Nachdem die Zigarette vollständig aufgeraucht worden ist, zeigt der Anzeiger die Ziffer "0" an. Wenn die Zigarette 23 aus dem Anzünder 25 entfernt wird, erfasst der Lichtsensor 53, dass keine Zigarette 23 vorhanden ist, und der Anzeiger 51 wird ausgeschaltet. Der Lichtsensor 53 ist so moduliert, dass er nicht ununterbrochen einen Lichtstrahl ausstrahlt und einen 5 unnötigen Verbraucher an der Stromquelle 37 bildet. Ein derzeit bevorzugter Lichtsensor 53, der zur Verwendung mit dem System zum Rauchen 21 geeignet ist, ist ein Lichtsensor des Typs OPR5005, der von OPTEX Technology, Inc., 1215 West Crosby Road, Carroliton, Texas 75006 USA, hergestellt wird.
Als eine von mehreren möglichen Alternativen zur Verwendung des oben erwähnten Lichtsensors 53 kann ein mechanischer Schalter (nicht abgebildet) bereitgestellt werden, um das Vorhandensein oder die Abwesenheit einer Zigarette 23 zu erfassen, und eine Rücksetztaste (nicht gezeigt) kann bereitgestellt werden zum Rücksetzen der Schaltungsanordnung 41, wenn eine neue Zigarette in den Anzünder [sic...*3] gesteckt wird usw., um zu bewirken, dass der Anzeiger 51 die Ziffer "8" usw. anzeigt. Stromquellen, Schaltungsanordnungen, durch Rauchzüge betätigte Sensoren und Anzeiger, die mit dem System zum Rauchen 21 der vorliegenden Erfindung nützlich sind, werden im US-Patent Nr. 5.060.671 und WO 94/06314 beschrieben, die beide durch Bezugnahme einbezogen sind. Der Durchgang und die Öffnung 50 im Abstandshalter und dem Heizvorrichtungsboden sind während des Rauchens vorzugsweise luftdicht.
Eine derzeit bevorzugte Zigarette 23 zur Verwendung mit dem System zum Rauchen 21 wird im Folgenden beschrieben und wird in dem oben erwähnten WO 94/06314 detaillierter gezeigt, obwohl die Zigarette jede gewünschte Form haben kann, die eine aromatisierte Tabakreaktion zur Lieferung an einen Raucher erzeugen kann, wenn die Zigarette von den Heizelementen 122 aufgeheizt wird. Die Zigarette 23 weist, Bezug nehmend auf Fig. 2, einen Tabakstrang 57 auf, der aus einem Träger oder Plenum 59 gebildet ist, welches Tabakgeschmackmaterial 61 trägt, das vorzugsweise Tabak beinhaltet. Der Tabakstrang 57 ist an einem Ende um ein zylindrisches Rückstromfilter 63 und an einem entgegengesetzten Ende um ein zylindrisches erstes Freistromfilter gewickelt und wird davon getragen. Das erste Freistromfilter 65 ist vorzugsweise ein Filter vom "Offenröhrentyp", das einen Längsdurchgang 67 hat, der sich durch die Mitte des ersten Freistromfilters hindurch erstreckt und daher für einen geringen Saugwiderstand oder freies Durchströmen sorgt.
Falls gewünscht, wird das Zigarettenhüllenpapier 69 um den Tabakstrang 57 herum gewickelt. Zu den Papiersorten, die sich als das Hüllenpapier 69 eignen, gehört ein Papier mit geringem Rohpapiergewicht, vorzugsweise ein Papier mit einer Tabakflavourbeschichtung oder ein Papier auf Tabakbasis zum Verbessern des Tabakgeschmacks einer aromatisierten Tabakreaktion. Das Hüllenpapier 69 kann mit einer Beize aus konzentriertem Extrakt in unverdünnter oder verdünnter Stärke bestrichen werden. Das Hüllenpapier 69 besitzt vorzugsweise ein minimales Rohpapiergewicht und eine minimale Dicke und bietet gleichzeitig ausreichend Zerreißfestigkeit für Maschinenprozesse. Derzeit bevorzugte Eigenschaften eines Papiers auf Tabakbasis sind u. a. ein Rohpapiergewicht (bei 60 % relativer Luftfeuchtigkeit) zwischen 20 und 25 g/m², Mindestdurchlässigkeit von 0 bis 25 CORESTA (definiert als die Luftmenge, gemessen in Kubikzentimetern, die bei einem Druckabfall von 1,0 Kilopascal in einer Minute durch einen Quadratzentimeter des Materials, z. B. ein Blatt Papier, strömt), Zerreißfestigkeit 2000 g/27 mm Breite (1 Zoll/Min), Dicke 0,03 mm bis 0,04 mm (ungefähr 1,3 bis 1,5 mil), CaCO3- Gehalt 5%, Citrat 0%. Materialien zum Bilden des Hüllenpapiers 69 weisen vorzugsweise mehr als 75% Tabakbasisplatten (Füller aus Zigaretten-, "flue-cured"- oder "flue-air-cured"-Mischung und hellen Stengeln) auf.
Flachsfasern können in Mengen, die nicht größer sind als zum Erhalten geeigneter Zerreißfestigkeit erforderlich ist, hinzugefügt werden. Das Hüllenpapier 69 kann auch konventionelles Flachsfaserpapier mit einem Rohpapiergewicht von 15 bis 20 g/m² oder derartiges Papier mit einer Extraktbeschichtung sein. Bindemittel in der Form von Zitruspektin kann in Mengen von höchstens 1% hinzugefügt werden. Glyzerin in Mengen, die nicht größer sind, als zum Erhalten einer Papiersteifigkeit ähnlich der von konventionellem Zigarettenpapier erforderlich ist, hinzugefügt werden.
Die Zigarette 23 weist vorzugsweise auch ein zylindrisches Mundstückfilter 71, das vorzugsweise ein konventionelles Saugwiderstandsfilter (RTD-Filter) ist, und ein zylindrisches zweites Freistromfilter 73 auf. Das Mundstückfilter und das zweite Freistromfilter sind mit Mundstückpapier 75 aneinander befestigt. Das Mundstückpapier 75 erstreckt sich an einem Ende des zweiten Freistromfilters 73 vorbei und ist am Hüllenpapier 69 angebracht, um ein Ende des ersten Freistromfilters 65 in Position angrenzend an das Ende des zweiten Freistromfilters 73 zu befestigen. Das zweite Freistromfilter 73 ist, wie das erste Freistromfilter 65, vorzugsweise mit einem Längsdurchgang 77 versehen, der sich durch seine Mitte hindurch erstreckt. Das Rückstromfilter 63 und das erste Freistromfilter 65 definieren mit dem Tabakstrang 57 einen Hohlraum 79 innerhalb der Zigarette 23.
Es wird bevorzugt, dass der Innendurchmesser des Längsdurchgangs 77 des zweiten Freistromfilters 73 größer ist als der Innendurchmesser des Längsdurchgangs 67 des ersten Freistromfilters 65. Derzeit bevorzugte Innendurchmesser für den Längsdurchgang 67 betragen zwischen 1 mm und 4 mm und zwischen 2 mm und 6 mm für den Längsdurchgang 77. Es wurde beobachtet, dass die verschiedenen Innendurchmesser der Durchgänge 67 und 77 die Entwicklung einer wünschenswerten Vermischung oder Verwirbelung zwischen dem von dem aufgeheizten Tabakgeschmackmaterial und der beim Ziehen an der Zigarette von außen in die Zigarette 23 gesaugten Luft ermöglicht, was eine verbesserte aromatisierte Tabakreaktion bewirkt und den Kontakt von mehr eines Endes des Mundstückfilters 71 mit dem gemischten Aerosol ermöglicht. Die durch Aufheizen des Tabakgeschmackmaterials 61 entwickelte aromatisierte Tabakreaktion versteht sich als hauptsächlich in einer Dampfphase in dem Hohlraum 79 befindlich und als sich nach dem Vermischen im Durchgang 77 in ein sichtbares Aerosol verwandelnd. Zusätzlich zu dem oben beschriebenen ersten Freistromfilter 65 mit einem Längsdurchgang 67 gehören zu anderen Anordnungen, die die gewünschte Vermischung der aromatisierten Tabakreaktion der Dampfphase mit eingeführter Luft erzeugen können, jene, bei denen ein erstes Freistromfilter in der Form eines Filters mit einer Vielzahl von kleinen Öffnungen bereitgestellt ist, z. B. kann das erste Freistromfilter die Form einer Wabe oder einer Metallplatte 1 mit einer Vielzahl in ihr geformter Löcher haben.
Luft wird vorzugsweise hauptsächlich durch den Tabakstrang 57 und das Hüllenpapier 69 in einer transversalen oder radialen Bahn in die Zigarette 23 gezogen und nicht in einer longitudinalen Bahn durch das Rückstromfilter 63. Es ist erwünscht, während eines ersten Zugs an der Zigarette Luftstrom durch das Rückstromfilter 63 zuzulassen, um den Saugwiderstand (RTD) zu verringern. Derzeit wird davon ausgegangen, dass das Einziehen von Luft in die Zigarette 23 in Längsrichtung gerne zur Folge hat, dass das Aerosol, das durch Aufheizen des Tabakstrangs mit den radial um den Tabakstrang herum angeordneten Heizelementen 122 entwickelt wird, nicht richtig aus dem Hohlraum 79 entfernt wird. Es wird derzeit bevorzugt, eine aromatisierte Tabakreaktion zu erzeugen, die fast ausschließlich eine Funktion der Zusammensetzung des Tabakstrangs 57 und des Energieniveaus der Heizelemente 122 ist. Dementsprechend ist der Teil des Luftstroms durch die Zigarette, der aus longitudinalem Strömen durch das Rückstromfilter 63 resultiert, während des Rauchens vorzugsweise minimal, außer während des ersten Zugs. Des Weiteren minimiert das Rückstromfilter 63 vorzugsweise den Aerosolstrom nach dem Aufheizen des Tabakgeschmackmaterials 61 in einer Rückwärtsrichtung aus dem Hohlraum 79 heraus, so dass das Potential für eine Beschädigung von Komponenten des Anzünders 25 durch rückwärts aus der Zigarette 23 5 herausströmendes Aerosol minimiert wird.
Der Träger oder das Plenum 59, das das Tabakgeschmackmaterial trägt, sorgt für eine Trennung zwischen den Heizelementen 122 und dem Geschmackmaterial, überträgt von den Heizelementen erzeugte Wärme auf das Geschmackmaterial und erhält die Kohäsion der Zigarette nach dem Rauchen. Bevorzugte Träger 59 sind u. a. jene, die aus einem Kohlenstofffaservlies bestehen, das wegen seiner Wärmebeständigkeit bevorzugt wird. Derartige Träger werden in WO 94/06314 ausführlicher besprochen.
Andere Träger 59 sind u. a. metallische offenmaschige Gitter geringer Masse oder perforierte Metallfolien.
Beispielsweise wird ein Gitter mit einer Masse im Bereich von ungefähr 5 g/m² bis ungefähr 15 g/m² hat und mit Drahtdurchmessern im Bereich von ungefähr 0,038 mm (ungefähr 1,5 mil) bis ungefähr 0,076 mm (ungefähr 3,0 mil) verwendet. Eine andere Ausgestaltung des Gitters ist aus einer 0,0064 mm (ungefähr 0,25 mil) dicken Folie (z. B. Aluminium) geformt, die Perforationen mit Durchmessern im Bereich von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 0,5 mm hat, um die Masse der Folie um beziehungsweise ungefähr 30 Prozent auf ungefähr 50 Prozent zu reduzieren. Vorzugsweise ist das Perforationsmuster einer derartigen Folie versetzt oder diskontinuierlich (d. h. nicht in einer geraden Anordnung) angeordnet, um die seitliche Wärmeleitung vom Tabakgeschmackmaterial 61 weg zu reduzieren. Derartige metallische Gitter und Folien werden auf verschiedene Weisen in eine Zigarette 23 integriert, wie z. B. (1) Gießen eines Tabakgeschmackbreies auf ein Band und Auflegen des Gitter- oder Folienträgers vor dem Trocknen auf den nassen Brei und (2) Laminieren des Gitter- oder Folienträgers mit einem geeigneten Klebstoff auf einen Tabakgeschmack-Unterbogen oder ein Tabakgeschmack-Untervlies.
Ein derzeit bevorzugter Tabakstrang 57 wird mit Hilfe eines Prozesses der Papierherstellungsart geformt. Bei diesem Prozess werden Tabak-Strips mit Wasser gewaschen. Lösliches wird in einem späteren Streichschritt verwendet. Die übrigen (extrahierten) Tabakfasern werden in der Herstellung eines Untervlieses verwendet. Kohlenstofffasern werden in Wasser aufgelöst und Natriumalginat wird hinzugefügt. Anstelle des Natriumalginats kann irgendein anderes Hydrokolloid verwendet werden, das die aromatisierte Tabakreaktion nicht beeinflusst, wasserlöslich ist und ein geeignetes Molekulargewicht hat, um dem Tabakstrang 57 Festigkeit zu verleihen. Die Dispersion wird mit dem Brei aus extrahierten Tabakfasern und wahlweisen Flavours vermischt. Das resultierende Gemisch wird nass auf einem Fourdrinier-Drahtnetz verteilt, und der Strang wird am Rest einer traditionellen Papierherstellungsmaschine entlang geführt, um einen Basisstrang zu formen. Die den Tabak-Strips durch Waschen entzogenen löslichen Stoffe werden auf eine Seite des Basisstrangs gestrichen, vorzugsweise von einem standardmäßigen gegenläufigen Walzenstreicher, der nach einem Trommeltrockner oder Glättzylinder angeordnet ist. Das Verhältnis von Tabaklöslichem zu Tabakstaub oder -teilchen variiert vorzugsweise zwischen einem Verhältnis von 1 : 1 und einem Verhältnis von 20 : 1. Der Brei kann auch auf das Untervlies gegossen oder extrudiert werden. Alternativ wird der Streichschritt offline durchgeführt. Während des Streichschritts oder danach werden in der Zigarettenindustrie übliche Flavours hinzugefügt. Pektin oder ein anderes Hydrokolloid wird hinzugefügt, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,1% und 2,0%, um die Streichfähigkeit des Breies zu verbessern.
Gleich, welche Art von Träger 59 verwendet wird, Tabakgeschmackmaterial 61, das sich auf der Innenseite des Trägers befindet, setzt Aromen frei, wenn es erhitzt wird, und kann an der Oberfläche des Trägers haften. Derartige Materialien sind u. a. kontinuierliche Bögen, Schäume, Gele, getrocknete Breie oder getrocknete aufgespritzte Breie, die vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, Tabak- oder von Tabak abstammendes Material enthalten.
Vorzugsweise wird dem Tabakstrang 57 während der Verarbeitung ein Feuchthaltemittel, wie z. B. Glycerin oder Propylenglykol, in Mengen zugesetzt, die Feuchthaltemittelanteilen zwischen 0,5% und 10% des Stranggewichts entsprechen. Das Feuchthaltemittel ermöglicht die Bildung eines sichtbaren Aerosols, indem es als ein Aerosolzwischenstoff wirkt. Wenn ein Raucher ein Aerosol exhaliert, das die aromatisierte Tabakreaktion und das Feuchthaltemittel enthält, kondensiert das Feuchthaltemittel an der Luft und das kondensierte Feuchthaltemittel ergibt das Aussehen konventionellen Tabakrauchs.
Die Zigarette 23 hat entlang ihrer Länge vorzugsweise einen weitgehend konstanten Durchmesser und hat vorzugsweise, wie konventionelle Zigaretten, einen Durchmesser zwischen ungefähr 7,5 mm und 8,5 mm, so dass ein Raucher bei dem System zum Rauchen 21 ein ähnliches "Mundgefühl" hat wie bei einer konventionellen Zigarette. In der derzeit bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Länge der Zigarette 23 insgesamt 58 mm, wodurch bei der Verpackung derartiger Zigaretten die Verwendung konventioneller Packmaschinen möglich ist. Die kombinierte Länge des Mundstückfilters 71 und des zweiten Freistromfilters 73 beträgt vorzugsweise 30 mm. Das Mundstückpapier 75 erstreckt sich vorzugsweise 5 mm über das Ende des zweiten Freistromfilters 73 und über den Tabakstrang 57 hinaus. Die Länge des Tabakstrangs 57 beträgt vorzugsweise 28 mm. Der Tabakstrang 57 wird an entgegengesetzten Enden vom Rückstromfilter 63, das vorzugsweise 7 mm lang ist, und vom ersten Freistromfilter 65 getragen, das vorzugsweise 7 mm lang ist. Der vom Tabakstrang 57, dem Rückstromfilter 63 und dem ersten Freistromfilter 65 definierte Hohlraum 79 ist vorzugsweise 14 mm lang.
Wenn die Zigarette 23 in die Öffnung 27 im ersten Ende 29 des Anzünders 25 gesteckt wird, stößt sie an eine innere Unterseite 81 des Abstandshalters 49 der Heizvorrichtung an Nabe 110, in Fig. 3 zu sehen, angrenzend an den Durchgang 47, an oder fast an, der mit dem durch Rauchzüge betätigten Sensor 45 und der Öffnung 55 für den Lichtsensor 53 kommuniziert. In dieser Position grenzt der Hohlraum 79 der Zigarette 23 vorzugsweise an die Heizblätter 120 an, und weitgehend dieser ganze Teil der Zigarette einschließlich des zweiten Freistromfilters 73 und des Mundstückfilters 71 erstreckt sich außerhalb des Anzünders 25. Teile der Heizblätter 120 sind vorzugsweise radial nach innen vorgespannt, um das Festhalten der Zigarette 23 relativ zum Anzünder 25 und so zu ermöglichen, dass sie sich entweder direkt oder durch das Hüllenpapier 69 mit dem Tabakstrang 57 in einer Wärmeübergangsbeziehung befinden. Dementsprechend ist die Zigarette 23 vorzugsweise zusammendrückbar, um es zu ermöglichen, dass die Heizblätter 120 in die Seiten der Zigarette drücken können. Die übrigen Elemente der Heizvorrichtung 39 sind mit den in WO 94/06314 beschriebenen identisch.
Der Luftstrom durch die Zigarette 23 wird auf verschiedene Weisen erreicht. Zum Beispiel sind in der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung der Zigarette 23 das Hüllenpapier 69 und der Tabakstrang 57 ausreichend luftdurchlässig, um einen gewünschten Saugwiderstand zu erhalten, so dass, wenn ein Raucher an der Zigarette zieht, Luft quer oder radial durch das Hüllenpapier und den Tabakstrang in den Hohlraum 79 hinein strömt. Wie oben bemerkt, kann ein luftdurchlässiges Rückstromfilter 69 verwendet werden, um einen longitudinalen Luftstrom in den Hohlraum 79 hinein zu ergeben.
Falls gewünscht, wird der transversale Luftstrom in den Hohlraum 79 hinein durch Bereitstellen einer Reihe radialer Perforationen (nicht gezeigt) im Hüllenpapier 69 und dem Tabakstrang 57 in einem oder mehreren Bereichen an den Hohlraum angrenzend ermöglicht. Es wurde beobachtet, dass derartige Perforationen die aromatisierte Tabakreaktion und die Aerosolbildung verbessern. Der Tabakstrang 57 ist mit Perforationen mit einer Dichte von ungefähr einem Loch pro 1- 2 mm² und einem Lochdurchmesser zwischen 0,4 mm und 0,7 mm versehen. Das hat die bevorzugte CORESTA-Porosität zwischen 100 und 500 zur Folge. Das Hüllenpapier 69 hat nach dem Perforieren eine Durchlässigkeit zwischen 100 und 1 000 CORESTA. Selbstverständlich können zum Erreichen einer gewünschten Raucheigenschaft, wie z. B. Saugwiderstand, Perforationsdichten und assoziierte Lochdurchmesser, andere Werte als die oben beschriebenen verwendet werden.
Der transversale Luftstrom in den Hohlraum 79 hinein wird auch durch Bereitstellen von Perforationen (nicht gezeigt) im Hüllenpapier 69 und im Tabakstrang 57 ermöglicht. Beim Formen einer Zigarette 23 mit derartigen Perforationen werden das Hüllenpapier 69 und der Tabakstrang 57 aneinander angebracht und dann zusammen perforiert oder sie werden separat perforiert und dann aneinander angebracht, so dass die Perforationen in jedem aufeinander ausgerichtet sind oder einander überlappen.
Derzeit bevorzugte Heizkörperausgestaltungen werden in den Fig. 3 bis 14 dargestellt. Diese Heizkörper sorgen für bessere mechanische Festigkeit für das wiederholte Einstecken, Einstellen und Entfernen von Zigaretten 23 und reduzieren das Entweichen von Aerosolen aus einer aufgeheizten Zigarette beträchtlich, um den Kontakt empfindlicher Komponenten mit Kondensation zu verringern. Wenn keine kondensationsdämpfenden Vorkehrungen getroffen werden, neigen die erzeugten Aerosole dazu, auf relativ kühlen Oberflächen, wie Heizkörperstiften 99A und 99B, Heizkörpernabe 110, der äußeren Hülse, elektrischen Anschlüssen, Steuer- und Logikschaltanordnungen usw. zu kondensieren, was den Räucherartikel potentiell verschlechtern oder funktionsunfähig machen kann. Es wurde festgestellt, dass die erzeugten Aerosole dazu neigen, radial nach innen von einem impulsbetätigten Heizkörper weg zu strömen.
Allgemein gibt es vorzugsweise acht Heizblätter 120 zum Bereitstellen von acht Rauchzügen nach sequentiellem Zünden der Heizelemente 122, wodurch die Anzahl der Züge bei einer konventionellen Zigarette simuliert wird, und entsprechend acht Sperrblätter 220. Insbesondere sind die sich zwischen einander gegenüberliegenden Endnaben 110 und 210 erstreckenden Heizblätter 120 und Sperrblätter 220 jeweils zwischen einander angeordnet oder ineinandergreifend angeordnet, um eine zylindrische Anordnung abwechselnder Heiz- und Sperrblätter zu bilden. Vorzugsweise ist zwischen aneinander grenzenden Heizblättern 120 und Sperrblättern 220 jeweils ein Spalt 130, 135 definiert.
Wie besonders in den Fig. 3-5 gezeigt, ist ein Metallsubstrat 300 in der Form einer zylindrischen Röhre für den Heizkörper bereitgestellt, da Metall biegsamer ist, bessere Belastungstoleranzen als Keramik hat und, wie unten besprochen, elektrisch leitend ist. Das für das Substrat 300 ausgewählte Metall ist mechanisch fest, um wie unten beschrieben geformt zu werden, und ist ein thermisch beständiges Metall oder eine thermisch beständige Legierung. Beispiele geeigneter Metalle sind NiCr-Legierungen, Haynes® 214 Legierung (die unten ausführlicher besprochen wird) und Inconel 625 Legierungsblech. Die Metallröhre und somit das Substrat 300 können aus einer Legierung in der Form eines Bleches, einer Stange oder eines Stabs, z. B. durch Ziehen, hergestellt werden. Vorzugsweise wird die Metallröhre aus einer Nickelaluminidlegierung (Ni&sub3;Al)angefertigt. Alternativ kann eine andere Legierung aus Nickel und Eisen oder eine Eisenaluminidlegierung (Fe&sub3;Al) angewendet werden. Wie unten besprochen, wird das Substrat 300 so angefertigt, dass es ungefähr 0,0762-0,127 um (3 bis 5 mil) dick ist.
Das Metallsubstrat wird so angefertigt, dass es vorzugsweise eine allgemein röhrenförmige oder zylindrische Form hat. Wie in Fig. 4 am besten zu sehen ist, wird eine Röhre 350 bereitgestellt, die ein allgemein kreisförmiges offenes Einsteckende 360 mit einem Hals 365 hat, das die eingeführte Zigarette auf das koaxial definierte zylindrische Behältnis CR zu lenkt, das einen Durchmesser hat, der kleiner ist das Ende 360. Einsteckende 360 hat vorzugsweise einen Durchmesser, der größer ist als die eingesteckte Zigarette 23, um die Zigarette zum Behältnis CR hin zu führen, und das Behältnis CR hat einen Durchmesser, der ungefähr gleich der Zigarette 23 ist, um eine Schlichtpassung für einen guten Wärmeenergieübergang zu gewährleisten. Akzeptable Fertigungstoleranzen für Zigarette 23 vorausgesetzt, kann ein sich allmählich verschmälernder Bereich oder Hals 365 im Übergangsbereich zwischen dem distalen Ende und dem Behältnis CR auch dazu dienen, die Zigarette leicht zusammenzudrücken, um den thermischen Kontakt zu vergrößern, wobei das umgebende Substrat 300 als eine Innenwand des Behältnisses dient. Die Blätter 120 sind vorzugsweise nach innen gekrümmt, um thermischen Kontakt mit der Zigarette durch Einengen des Durchmessers des zylindrischen Behältnisses zu vergrößern. Das entgegengesetzte Ende der. Röhre definiert Anschlussnabe 110, die irgendeinen geeigneten Durchmesser hat. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, sind die Schichten 300 angeordnet, um die runde Nabe 210 zu definieren. Alternativ könnten die Schichten 300 sich als eine Verlängerung der Krümmung von Hals 365 weiter nach außen kelchen. In diese gekelchte Öffnung wird eine separate Nabe 210 eingefügt. Alternativ oder zusätzlich dazu könnte die Schicht 300 mit einer separaten Nabe 110 in elektrischem Kontakt mit ihr ähnlich geformt werden, um eine gemeinsame Elektrode zu bilden.
Auf die Metallröhre wird eine Keramikschicht 310 aufgebracht, um einen anschließend aufgetragenen elektrischen Heizkörper 122 vom Metallröhrensubstrat 300 mit Ausnahme eines Rings oder einer Nabe 110, der bzw. die sich an einem Ende der Röhre befindet, zu isolieren. Die Keramik hat vorzugsweise eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante. Jeder geeignete elektrische Isolator kann zur Anwendung kommen, wie. z. B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Mullit, Cordierit, Spinell, Forsterit, Kombinationen dieser usw. Vorzugsweise wird Zirkonoxid oder eine andere Keramik eingesetzt, das bzw. die einen thermischen Volumenausdehnungskoeffizienten hat, der mit dem der darunterliegenden Metallröhre eng übereinstimmt, um Unterschiede von Ausdehnungs- und Zusammenziehungsraten während Erwärmen und Abkühlen zu vermeiden, wodurch im Betrieb Risse und/oder Delaminierungen vermieden werden. Die Keramikschicht bleibt beim Aufheizen des Heizelements physikalisch und chemisch stabil. Für den elektrischen Isolator wird eine Dicke von z. B. ungefähr 0,0025 mm bis 0,25 mm (ungefähr 0,1 bis 10 mil) oder ungefähr 0,142 mm (0,56 mil) und vorzugsweise ungefähr 0,025 mm bis 0,076 mm (1-3 mil) bevorzugt.
Die Spalten 130 und 135 sind durch das Substrat 300 und jedwede darunterliegenden Schichten hindurch bereitgestellt, um aneinander grenzende Heizelemente thermisch und elektrisch zu isolieren. Die Spalten 130 können sich im Verhältnis zur Röhrenlängsachse erstrecken und die Spalten 135 können sich quer erstrecken. Alternativ, wie in Fig. 9 gezeigt, können die Spalten spiralförmig an der zylindrischen Röhre entlang verlaufen. Unter den Bedingungen, dass sich die jeweiligen Spalten nicht schneiden und die von Spalten eingegrenzten Bereiche weitgehend gleich sind, um ungefähr gleiche Bereiche zu definieren, die thermischen Kontakt mit der eingesteckten Zigarette für Heizerfordernisse und einheitlich erzeugte Rauchzüge haben, kann jedes spiralförmige Verlaufen zum Einsatz kommen. Ein schraubenförmiger Spaltweg kann über eine ganze Zahl von Halbdrehungen, z. B. 2, des Zylinders definiert werden. Spiralspalten bieten den Vorteil, dass nur ein kleines Segment der längs verlaufenden Leimlinie der Zigarette aufgeheizt wird. Wenn längs verlaufende Spalten verwendet werden, liegt wahrscheinlich ein aufgeheizter Teil über dem Leim, was möglicherweise subjektiv unerwünschte Aromen erzeugt.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Herstellungsverfahren beschrieben. Eine zylindrische Röhre des ausgewählten Metalls, die eine geeignete Länge und eine Wanddicke von ungefähr 0,025 mm bis 0,25 mm (1-10 mil) und vorzugsweise 0,076 mm bis 0,127 mm (3 mil-5 mil) hat [sic...*4], wird in die gewünschte geometrische Form geformt. Die Masse der Röhre nimmt mit abnehmender Dicke ab, was eine leichtere Einheit und eine Verringerung der zum ausreichenden Aufheizen der Heizblätter 120 und der eingesteckten Zigarette erforderlichen Energie zur Folge hat, was das Gewicht der Einheit weiter senkt, da die Stromquelle, z. B. Batterien, kleiner sein kann.
Zwei Ausgestaltungen werden bevorzugt und unterscheiden sich in der Reihenfolge der Schritte Auftragen der keramischen Beschichtung und Bilden der Blätter. In der ersten Ausgestaltung (1) wird die Röhre z. B. durch Stanzen oder Extrudieren geformt, (2) die Keramik- und Heizkörperschichten werden aufgebracht, (3) die Blätter werden z. B. durch Laserschneiden geformt und (4) die Heizkörper- und elektrischen Leitungen werden gebondet. Diese Schritte werden unten ausführlicher beschrieben. In der zweiten Ausgestaltung (1) wird die Röhre durch z. B. Stanzen oder Extrudieren geformt, (2) die Blätter werden z. B. durch Stanzen, EDM oder Laserschneiden geformt, (3) die Keramikschicht und die Heizkörperschichten werden aufgebracht und (4) die Heizkörper- und elektrischen Leitungen werden gebondet. Die zweite Ausgestaltung erlaubt das Bilden der Blätter durch Stanzen, das durch Laserschneiden verursachte unerwünschte Gräte vermeidet. Dieses Stanzen ist möglich, weil die Keramikschicht noch nicht aufgetragen worden ist. In der ersten Ausgestaltung können die Heizblätter 120 durch Durchtrennen der Keramikschicht und des darunterliegenden Metallsubstrats durch z. B. Läserschneiden geformt werden. Alternativ wird ein Metallblech gestanzt, um Blätter zu formen, bevor ein rundes Blech zum Formen der Röhre gepresst oder ein Blech zu einer Röhre gerollt wird und gemeinsame Schritte (3) und (4) oben durchgeführt werden. Alternativ wird eine dünne Röhre mit z. B. 0,0762-0,127 um (3 bis 5 mil) dicken Wänden mit einem geeigneten Innendurchmesser versehen. Die Röhre wird in die gewünschten Längen geschnitten, um anschließend Substrate zu bilden. Dann werden konventionelle Hämmermethoden durchgeführt, um die gewünschte Geometrie und Größe des Substrats und der Nabe(n) zu formen. Anschließende Schritte werden wie beschrieben durchgeführt, um die Heizblätter zu formen. Wie bekannt ist, werden vor dem Durchführen jedes der Schritte der Heizkörper- und Keramikaufbringung zum Definieren von Auftragungsbereichen geeignete Maskierungen aufgetragen. Die Verarbeitung von hierin definierten Schritten kann in jeder gewünschten Reihenfolge durchgeführt werden, um Herstellungsgeschwindigkeiten, Materialeinsparungen usw. zu erreichen.
Beispielsweise wurde ein auf eine 0,76 mm (3 mil) dicke Röhre aufgebrachter Heizkörper, wie in Fig. 4 gezeigt, wie beschrieben konstruiert und erhielt Energieimpulse von ungefähr 22 bis 23 Joule. Das Heizblatt [sic...*5] erreichte Temperaturen zwischen ungefähr 800º und 900ºC. Beispielsweise wird das Rohr vorzugsweise gepresst oder eingeschränkt, um ein kelchiges distales Ende 360 und eine kelchige Nabe 110 und einen schmäleren Mittelteil zu definieren, der letztendlich das zylindrische Behältnis CR definiert. Die Schlitze werden durch die Röhre hindurch geformt, um thermisch und elektrisch isolierende Spalten 130, 135 zu definieren. Diese Schlitze werden vorzugsweise vom Übergangsbereich zwischen der Nabe am Einführungsende 210 und dem mittleren Abschnitt geformt, der das Behältnis CR zur Nabe 110 definiert und Blätter definiert. Die Spalten sollten sich einen kurzen Abstand über die aufgetragene Keramikschicht 310 an Nabe 210 hinaus erstrecken und auch einen kurzen Abstand über den letztendlich aufgetragenen Heizkörper hinaus in die gemeinsame Nabe 110 hinein. Dieser Abstand darf nicht lang genug sein, um die Naben wesentlich zu schwächen, z. B. reicht ungefähr 0,5 mm aus.
Die Schlitze können auch durch Drehen der Röhre relativ zu einem Laser geschnitten werden. Längs verlaufende Schlitze werden durch relatives Verschieben des Lasers und der Röhre im Verhältnis zur Längsachse der Röhre geschnitten.
Spiralschlitze werden durch Drehen der Röhre im Verhältnis zum Laser und Verschieben des Lasers im Verhältnis zur Längsachse der Röhre geschnitten. Zusätzlich zum Vermeiden der Zigarettenkleberlinie, wie oben besprochen, ermöglichen durch Drehung geformte Spiralschlitze möglicherweise eine Inline- Fertigung [sic...*6], wenn die Röhre auch relativ zu einem festen Laser gedreht und verschoben wird.
Dann wird die elektrisch isolierende Keramikschicht 310 auf die Röhre aufgetragen, ausgenommen auf das Anschlussende 110, um das Anbringen von Leitungen zu ermöglichen. Wie oben in der ersten Ausgestaltung erwähnt, kann dieses Auftragen dem Bilden der Blätter vorangehen. Im Besonderen wird eine Schicht von ungefähr 0,025 mm (0,1 mil) bis 0,25 mm (10 mil) und vorzugsweise 0,025 mm bis 0,076 mm (1-3 mil) aus Keramik, wie z. B. Zirkonoxid und im Besonderen ein mit ungefähr 20% und vorzugsweise 80% Yttriumoxid teilweise stabilisiertes Zirkonoxid, durch Plasma-Beschichten, wenn die Oberfläche rauh genug ist, thermisch auf die Röhre aufgesprüht, die während dieser Beschichtung vorzugsweise gedreht wird. Vorzugsweise wird die Röhre während des Beschichtens einige Male schnell gedreht, um eine ordentliche Beschichtung aufzutragen.
Außerdem wird das Endnabenteil 210 des Substrats 300, falls vorhanden, auch nicht gespritzt, um einen Kontaktbereich für das Heizelement 122 bereitzustellen.
Vorzugsweise wird die Oberflächenrauheit der Metallschicht 300 verstärkt, um für bessere Haftung der aufgebrachten Keramikschicht 310 zu sorgen. Die Oberfläche einer angemessen dicken Schicht 300 wird zuerst durch eine geeignete Methode, wie z. B. Sandstrahlen, gerauht, und dann wird eine Bondschicht aufgetragen. Die Bondschicht ist eine dünne, z. B. 0,0025 mm (0,1 mil) bis 0,127 mm (5 mil) und vorzugsweise 0,0127 mm (0,5 mil) bis 0,025 mm (1,0 mil), Schicht einer metallischen Beschichtung wie FeCrAlY, NiCrAlY, NiCr, NiAl oder Ni&sub3;Al und sorgt für eine gute Bindungsgrenzfläche zwischen der gerauhten Metallschicht 300 und der anschließend aufgetragenen Keramikschicht 310.
Zusätzlich zu thermischem Spritzen und im Besonderen Plasma-Spritzen werden auch andere Aufbringungsverfahren eingesetzt. Zum Beispiel physikalische Bedampfung, chemische Bedampfung, Dickfilmtechnologie mit Siebdrucken einer dielektrischen Paste und Sintern, eine Sol-Gel-Methode, bei der ein Sol-Gel aufgetragen und dann erwärmt wird, um einen Feststoff zu bilden, und chemisches Beschichten gefolgt von Erwärmen. Auf Grund der Bondstärke wird eine chemische Bondart bevorzugt.
Dieses chemische Bonden wird durch Erwärmen der Keramikschicht oder des Keramikzwischenstoffs mit dem Metallsubstrat bei einer relativ hohen Temperatur erzielt. Alternativ wird das Metallsubstrat auf eine hohe Temperatur erwärmt, um auf der Oberfläche eine Oxidschicht zu bilden, die sich ähnlich wie die Keramikschicht verhält.
Als nächstes wird das Heizelement 122 aufgebracht. Irgendein geeignetes Metall oder irgendeine geeignete Legierung, mit oder ohne intermetallische/keramische Zusätze, kann angewendet werden, falls vom Beschichtungsverfahren erfordert, in einer Pulverform. Im Besonderen wird eine Schicht von ungefähr 0,0025 mm (0,1 mil) bis 0,127 mm (5 mil) eines Materials mit elektrischem Widerstand, wie z. B. NiCr- Legierung, Ni&sub3;Al-Legierung, NiAl-Legierung, Fe&sub3;Al-Legierung oder FeCrAlY-Legierung, durch ein bekanntes thermisches Spritzverfahren, wie z. B. Plasma-Beschichten oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, aufgebracht. Der spezifische Widerstand des Widerstandsmaterials kann durch Hinzufügen geeigneter Keramik oder durch Angleichen des Oxidationsgrades des Metalls während Plasma- oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen angepasst werden. Dünnfilmverfahren, z. B. CVD oder PVD, können verwendet werden, wenn die Oberflächenrauheit der Keramikschicht, die aus relativ großen Keramikteilchen im Vergleich zum Heizkörpermaterial besteht, durch z. B. Diamantschleifen auf eine Oberflächenrauheit zwischen 0,34 mm und 0,41 mm (135 bis 160 Mikroinch) Ra mit durchschnittlich 0,37 mm (145 Mikroinch) Ra geglättet wird. Bei diesem Verfahren wird eine dünnere Metallschicht benötigt, was einen erwünschten Heizkörper geringer Masse zur Folge hat. Der Prozess ist aber langsamer. Jedes Metall wie z. B. Platin kann verwendet werden. Die Heizkörper können beim schnellen Drehen der keramikbeschichteten Röhre aufgebracht werden.
Im Folgenden werden zwei bevorzugte Ausgestaltungen des Heizblatts beschrieben, das ein einzelner diskreter Heizkörper sein kann anstatt einer Mehrzahl angeordneter Heizkörper. In der ersten Ausgestaltung ist das Substrat 300 ein Nickelaluminid (Ni&sub3;Al), die Keramikschicht 310 ist Zirkonoxid (ZnO), vorzugsweise teilweise mit Yttriumoxid, vorzugsweise mit ungefähr 8% Yttriumoxid, stabilisiert, und Heizelement 122 ist thermisch gespritztes Ni&sub3;Al oder NiAl. In der zweiten Ausgestaltung ist das Substrat 300 ein Eisenaluminid (Fe&sub3;Al), die Keramikschicht 310 ist Zirkonoxid, vorzugsweise teilweise mit Yttriumoxid, vorzugsweise ungefähr 8% Yttriumoxid, stabilisiert, und das Heizelement 122 ist thermisch aufgespritztes Fe&sub3;Al. Auf Wunsch können alternative Ausgestaltungen das Heizelementmaterial einer Ausgestaltung mit dem Substratmaterial einer anderen Ausgestaltung anwenden.
Die bevorzugte Ausgestaltung wird nun mit Bezug auf die erste Ausgestaltung, bei der Nickelaluminid zum Einsatz kommt, ausführlicher besprochen. Diese Beschreibung gilt auch für die zweite Ausgestaltung, die Eisenaluminid anwendet. Vorzugsweise beträgt das Aluminium zwischen ungefähr 16 bis 50 At.-%, verglichen mit weniger als 1 At.-% in vielen handelsüblichen Legierungen.
Das Substrat 300 kann eine vorgeformte Ni&sub3;Al-Röhre, eine maschinell bearbeitete Ni&sub3;Al-Röhre oder ein Ni&sub3;Al-Blech sein. Das Substrat 300 kann auch durch thermisches Spritzen einer vorlegierten Ni&sub3;Al-Schicht auf Kohlenstoffstäbe oder Röhren hergestellt werden. Aluminium kann auch als ein Träger für die Substratschicht 300 verwendet werden. Das Substrat 300 kann auch durch Zuführen von Ni- und Al-Pulver in einem geeigneten Verhältnis zum Bilden von Ni&sub3;Al hergestellt werden. Wenn die Pulver durch Plasma einer thermischen Spritzpistole gespeist werden, dann reagieren die Pulver zum Freisetzen einer beträchtlichen Wärmemenge. Das Legieren findet statt, wenn der resultierende Spritzer auf die Oberfläche fällt. Der Legierungseffekt kann durch die Verwendung mechanisch legierter Pulver von Ni und Al verbessert werden. Eine Behandlung nach der Erhitzung hat Ni&sub3;Al zur Folge und eine ausgezeichnete Bindung mit der anschließend aufgetragenen Isolatorschicht 310.
Der Isolator 310 kann irgendein elektrischer Isolator sein, der elektrisch und thermisch beständig ist und auf dem Substrat 300 haftet. Eine Fehlabstimmung der thermischen Volumenausdehnung zwischen dem Isolator 310 und sowohl dem Substrat 300 als auch der Heizkörperschicht 122 ist zu berücksichtigen. Jede geeignete Keramik, wie z. B. Aluminiumoxid, kann verwendet werden. Es hat sich gezeigt, dass Zirkonoxid in thermischen Sperrschichtbeschichtungen äußerst haftfähig ist, und es wurde schon auf verschiedene Geometrien aufgetragen, besonders teilweise mit ungefähr 8% Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid.
Da ein hoher Widerstand eine erwünschte Eigenschaft für elektrisches Heizen mit tragbaren Batterien ist, wird zum Bereitstellen einer Widerstandsheizkörperschicht 122 thermisches Spritzen bevorzugt. Es kann mit diversen thermischen Spritzverfahren gespritzt werden. Für Spritzanwendungen kann ein vorlegiertes Ni&sub3;Al, ein mechanisch legiertes Ni&sub3;Al oder ein Pulver aus Ni und Al im richtigen Verhältnis verwendet werden. Ein Vorwärmschritt ist erforderlich, wenn mechanisch legiertes Ni&sub3;Al oder Ni- und Al- Pulver für Spritzanwwendungen verwendet werden. Temperatur und Zeit für das Vorwärmen hängen von den Parametern der thermischen Spritzpistole ab und können eingestellt werden, so dass sie in den Bereich von 600ºC bis 1000ºC fallen.
Teilchengrößen und Größenverteilungen sind zum Formen von Ni&sub3;Al wichtig, wenn kein vorlegiertes Ni&sub3;Al verwendet wird. Zum Zweck eines Widerstands kann eine Ni&sub3;Al-Zusammensetzung verwendet werden. Als Zusätze zu den Ni&sub3;Al-Legierungen können mehrere Elemente verwendet werden. B und Si sind die hauptsächlichen Zusätze zur Legierung für Heizelkörperschicht 122. Von B wird angenommen, dass es die Korngrenzstärke verbessert, und es ist am effektivsten, wenn das Ni&sub3;Al nickelreich ist, z. B. Al ≤ 24 At.-%. Si wird den Ni&sub3;Al-Legierungen nicht in großen Mengen zugesetzt, da das Zusetzen von Si über einem Maximum von drei Gewichtsprozent Nickelsilicide bildet und bei Oxidation zu SiOx führt. Das Zusetzen von Mo verbessert die Festigkeit bei niedrigen und hohen Temperaturen. Zirkon trägt zur Verbesserung der Oxidtemperaturwechselbeständigkeit während Wärmezyklen bei. Hf kann ebenfalls hinzugefügt werden, um die Warmfestigkeit zu verbessern. Die bevorzugte Ni&sub3;Al-Legierung zur Verwendung als Substrat 300 und Widerstandsheizkörper 122 trägt die Bezeichnung IC-550 und umfasst 77,92% Ni, 21,73% A, 0,34% Zr und 0,01% B gemäß den Angaben in "Processing of Intermetallic Aluminides" (Verarbeitung intermetallischer Aluminide) V. Sikka, Intermetallic Metallurgy and Processing Intermetallic Compounds (Intermetallische Metallurgie und Verarbeitung intermetallischer Verbindungen), Hrsg. Stoioff et all, Van Nestrand Reinhold, N. Y., 1994, Tabelle 4. Dem Eisenaluminid können verschiedene Elemente zugesetzt werden. Mögliche Zusätze sind Nb, Cu, Ta, Zr, Ti, Mn, Si, Mo und Ni.
Muss eine Legierung geschmolzen werden, wird vorzugsweise eine Argongashaube eingesetzt. Elektrische Leitungen können mit Hilfe eines YAG-Lasers oder CO&sub2;-Lasers wie besprochen an den Widerstandsheizkörper 122 oder das Substrat 300 hartgelötet werden. Hartlöten kann mit Ag-Cu- oder Ni-Cu- Hartlötlegierungen durchgeführt werden. Hartlöten ist gegenüber Löten und Schweißen das bevorzugte Verfahren für diese Zwecke, da die Dicke des Widerstands weniger als 5 mil (0,005 Zoll) oder 125 um beträgt. Zum Benetzen der Oberfläche und zum Reinigen der Oxide kann ein Flussmittel verwendet werden. Mehrere derartige Hartlötlegierungen sind bei Lucas- Milhaput of Wisconsin und bei der Indium Corporation of America erhältlich. Ag-Cu-Legierungen haben optimale Solidus- und Liquidustemperaturen für das Laserhartlöten eines Heizkörpers, ohne die Schichten zu durchdringen, da die Gesamtdicke des Heizkörpers 122, des Isolators 310, des Substrats 300 im Bereich von 0,25 bis 0,38 mm (10 bis 15 mil) liegt.
Die vorliegende Erfindung stellt einen mehrschichtigen Heizkörper mit Ni&sub3;Al als einem Substrat und als einen Heizkörper bereit, die durch einen Isolator, Zirkonoxid, getrennt sind. Das Konzept ist generisch und kann in verschiedenen Dicken auf verschiedene Geometrien angewendet werden. Ni&sub3;Al bildet auf der Oberfläche leicht eine haftende Aluminiumoxidschicht. Diese Aluminiumoxidschicht verhindert weitere Oxidation und eliminiert Spalling von Oxiden, wodurch die Lebensdauer des Materials verbessert wird.
Ein Ende des aufgebrachten Heizkörpers 122 ist, wie in den Fig. 4 und 5 zu sehen, an einem Teil 125 in engem elektrischen Kontakt mit dem darunterliegenden Metallsubstrat 300 und das übrige Heizelement 122 liegt über der keramischen Isolierschicht 310. Plasmabeschichten jedes Widerstandsheizelements 122 auf das Metallsubstrat 300 ergibt einen starken Kontakt. Dementsprechend bilden die Endnabe 110 und die elektrisch leitenden Metallsubstrate 300 jedes Heizblatts 120, die an einem Ende, z. B. dem distalen Ende, jeweils mit dem betreffenden Heizelement verbunden sind, eine gemeinsame elektrische Elektrode. Die als eine gemeinsame Elektrode dienende Nabe 110 ist über Stift 99B, wie in Fig. 3 gezeigt, elektrisch an die Stromquelle angeschlossen.
Ein Material 128 mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, z. B. aus Nickel, Nickellegierungen, Kupfer oder Aluminium, wird abschließend auf Heizelement 120 aufgesprüht und dann werden Leitungen, z. B. Stifte 99A, am gegenüberliegenden Ende, z. B. dem proximalen Ende, des Heizelements nahe Nabe 110 befestigt, z. B. durch Schweißen, Hartlöten oder Löten. Das Material 128 kann anstelle von unten beschriebenen Anschlussstiften 99A an Leitungen angeformt oder daran angelötet und vorzugsweise mit Silber gelötet werden. Das hoch leitfähige Material 128 macht den darunterliegenden Bereich weniger widerstandsbehaftet und erlaubt das leichtere Hinzufügen der Leitungen, wie besprochen.
Die Röhre wird entweder so geschnitten, dass sie die einzelne Metallnabe 110 an einem Ende hat, wie in Fig. 8 gezeigt, oder vorzugsweise geschnitten, um eine zusätzliche Nabe am entgegengesetzten Ende 210 zu erhalten, wie in den Fig. 6A-7 gezeigt. Da als Substrat Metall verwendet wird, können die Heizblätter 120, vorzugsweise vor dem Hinzufügen von Schicht 310 und vor jeglichem Rollen, nach innen zur eingefügten Zigarette vorgespannt werden, um die Wärmeausbreitung, d. h. den thermischen Kontakt, zwischen diesen Elementen zu verbessern, ohne einen mit Keramikblättern assoziierten Bruch zu riskieren. Außerdem haben das geformte Blatt und das aufgebrachte Heizelement eine Krümmung wie ein Querschnitt der Röhre, was den Kontakt mit der eingefügten zylindrischen Zigarette weiter vergrößert. Die Blätter können z. B. 1,5 mm breit sein.
In einer in den Fig. 6A und 6B gezeigten Ausgestaltung hat jedes/jeder zweite keramisch beschichtete Bereich oder Blatt 120, der/das an gegenüberliegenden Seiten von einem Spalt 135 der Röhre begrenzt wird, ein auf ihn aufgebrachtes Heizelement 122. Dementsprechend werden abwechselnde Blätter 220 geformt, die zwischen abwechselnden Heizblattbereichen 120 ineinander eingreifen. Diese Blätter 220 dienen als Sperren zum Verhindern des Entweichens von Dämpfen von der aufgeheizten Zigarette, die potentiell schädliche Kondensation verursachen könnten. In einer solchen Ausgestaltung sind zweimal so viel, z. B. sechzehn, Spalten wie die Zahl erwünschter Rauchzüge, z. B. acht, bereitgestellt, um eine angemessene und gleiche Zahl von Heizblättern und nicht beheizten Sperrblättern zu definieren.
Es kann erwünscht sein, die Anzahl von Rauchzügen, die erreicht werden, wenn eine Zigarette in das zylindrische Behältnis CR gesteckt wird, und somit die Anzahl von Heizkörpern 122, zu ändern. Diese gewünschte Zahl wird durch Bilden einer gewünschten Anzahl von Heizblättern 120 und assoziierten Sperrblättern 220 erreicht. Dies kann durch Schneiden der Röhre in gleich oder ungleich große Blätter erzielt werden.
Wie besprochen, sind die Spalten 130, 135 jeweils zwischen einem Heizblatt 120 und einem Sperrblatt 220, die aneinander grenzen, definiert. Diese Spalten werden durch leichtes Schneiden oder Schaben eines Satzes oder beider Sätze der Sperr- oder Heizblätter geformt. Die Spalten 130 und 135 sind bemessen, um groß oder breit genug zu sein, um Wärmeverlust während Impulsen von einem aufgeheizten Heizblatt auf angrenzende Sperrblatten zu verhindern, und um klein oder schmal genug zu sein, um zu verhindern, dass beträchtliche Dämpfemengen aus dem zylindrischen Behältnis entweichen. Beispielsweise ist in vielen Anwendungen ein Spalt von ungefähr 0,127-0,381 mm (5-15 mil) oder weniger und vorzugsweise ungefähr 0,076-0,10 mm (3-4 mil) geeignet.
Nach dem Betätigen eines Heizelements 122 durch Impulse gibt es eine vorbestimmte Mindestzeit, bevor ein anschließendes Ziehen an der Zigarette erlaubt wird. Während dieses vorbestimmten oder längeren Zugintervalls dienen die zwei an das zuletzt impulsbetätigte Heizblatt 120 angrenzenden Sperrblätter 220 auch als Kühlkörper, um zu verhindern, dass sich Wärme zu anderen Heizblättern 120 oder auf unbeheizte oder zuvor aufgeheizte Teile der eingefügten Zigarette 23 ausbreitet. Verfrühtes Aufheizen eines Teils der Zigarette könnte zu unerwünschter und/oder teilweiser Aerosolerzeugung oder wärmeinduzierter Zersetzung des Zigarettenteils vor dem erwünschten Aufheizen führen. Anschließendes erneutes Aufheizen einer zuvor aufgeheizten Zigarette kann das Entwickeln unerwünschter Aromen und eines unerwünschten Geschmacks verursachen. Zum Erreichen dieser Kühlkörperfunktion weisen die Sperrblätter vorzugsweise eine Schicht eines thermisch nicht-leitenden Materials, z. B. einen thermischen Isolator, wie z. B. eine Keramikschicht, auf.
Beispiele geeigneter Keramiken sind Aluminiumoxid, Zirkonoxid, ein Gemisch aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid, Mullit usw., wie das bei den Heizblättern der Fall ist.
Wird ein längerer Rauchzug gewünscht, als durch eine Impulsbetätigung eines einzelnen Heizkörpers und des assoziierten Heizblatts erzielt wird, dann wird die Steuerlogik zum Zünden eines weiteren Heizkörpers oder von (einem) zusätzlichen Heizkörper(n) unmittelbar nach dem Impulsbeaufschlagen des ersten Heizkörpers oder während eines abschließenden Teils der ersten Impulsbetätigung konfiguriert, um ein weiteres Segment der Zigarette aufzuheizen. Der zusätzliche Heizkörper kann ein radial nachfolgender Heizkörper oder ein anderer Heizkörper sein. Die Heizblätter sollten zum Erhalten der gesamten erwünschten Anzahl von Rauchzügen einer erwünschten Dauer bemessen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung, wobei der letzte Heizkörper in Fig. 8 gezeigt wird, weist eine Röhre eine einzelne Nabe 110 auf, die eine Mehrzahl von z. B. acht, wie abgebildet, Blättern mit jeweils zwischen ihnen befindlichen Spalten 130 hat. Abwechselnde Blätter sind mit Heizelementen 122, wie oben beschrieben, beschichtet, um Heizblätter 120 zu definieren, wohingegen die anderen dazwischen liegenden Blätter Sperrblätter 220 definieren.
Wie in Fig. 7 gezeigt, können alle der von Spalten begrenzten Bereiche als Heizblätter 120 funktionieren. In einer Ausgestaltung hat jeder/jedes keramikbeschichtete Teil oder Blatt ein auf ihn/es aufgebrachtes Heizelement 122, und die Anzahl von Heizblättern 120 entspricht der Anzahl erwünschter Rauchzüge, z. B. acht. In einer anderen Ausgestaltung hat jeder keramikbeschichtete Teil ein Heizelement 122, und die Anzahl geformter Heizblätter 120 beträgt das Zweifache der Anzahl von Zügen, z. B. gibt es sechzehn Teile mit Heizkörpern für eine Acht-Züge-Zigarette. Eine derartige Konfiguration ermöglicht andere Zündfolgen als das normale sukzessive Zünden von ungefähr 2 Sekunden und vorzugsweise die radial sequentielle Zündfolge für eine Ausgestaltung, bei der die Anzahl von Heizelementen 122 der Zügezahl entspricht. Beispielsweise kann der Logikschaltkreis vorschreiben, dass zwei umfangsmäßig gegenüberliegende Heizelemente 122, d. h. Heizelemente, die an der Röhre einen Abstand von 180º zueinander haben, gleichzeitig zünden, um eine ausreichende Menge der Zigarette zum Erzeugen eines Rauchzuges aufzuheizen. Alternativ folgt einer ersten Zündfolge jedes zweiten Heizelements 122 für eine Zigarette eine zweite Zündfolge der dazwischenliegenden Heizelemente 122 für die nächste Zigarette. Alternativ kann diese erste Zündfolge für eine vorbestimmte Lebensdauer von zahlreichen Zigaretten wiederholt und dann die zweite Zündfolge eingeleitet werden. Es kann jede Kombination von Heizblättern und, falls gewünscht, Sperrblättern, angewendet werden. Die Heizblattzahl kann kleiner oder größer als die Anzahl von Rauchzügen einer einzelnen eingesetzten Zigarette oder gleich dieser Anzahl sein. Beispielsweise kann ein Neun-Blatt-System für eine Sechs-Züge-Zigarette eingesetzt werden, wobei für jede weitere Zigarette ein anderer Satz von sechs Heizkörpern gezündet wird und der assoziierte Satz der restlichen drei Heizkörper jeweils nicht gezündet wird.
Die Verwendung von Metall als Substrat läßt das Metallsubstrat 300 von jedem der Heizblätter 120 für das Heizelement 122 als Leitbahn dienen, z. B. den negativen Anschluss. Im Besonderen ist ein Ende des Heizelements an Teil 125 elektrisch mit dem darunterliegenden Metallsubstrat verbunden, z. B. durch Plasmaspritzen. Vorzugsweise befindet sich dieses Heizkörperende näher an dem offenen Einsteckende 360 als das andere Heizkörperende, da dieser Heizkörperanschluss keine elektrischen Leitungen aufweist, die durch Einstecken und Entfernen der Zigarette beschädigt werden könnten. Die Metallnabe 110 ist mit einer negativen Ladung von einer Stromquelle 37 versehen, um als die gemeinsame Elektrode für alle Heizelemente zu dienen. Im Besonderen ist die Nabe 110 über einen Stift 9% elektrisch an den negativen Anschluss von Stromquelle 37 angeschlossen, der wie in Fig. 3 gezeigt damit verbunden und vorzugsweise daran angeschweißt ist. Stift 9% ist wiederum über Stift 104B an die Stromquelle 37 angeschlossen. Vom anderen Ende jedes Heizelements 122 ist eine Leitbahn z. B. durch eine elektrische Leitung wie z. B. Stift 99A bereitgestellt, die an Bereich 128 der Heizelemente 122 durch Punktschweißen, Hartlöten oder Löten angebracht ist. Stift 99A ist über Stift 104A elektrisch mit dem positiven Anschluss von Stromquelle 37 verbunden. Bereich 128 besteht aus einem geeigneten Material, wie z. B. Nickel, Aluminium oder geeigneten 50/50-Legierungen aus Nickel und Aluminium, Kupfer usw. mit guter Haftung und niedrigeren Schmelzpunkten als Metallschicht 300.
Die vorliegende Erfindung minimiert auch potentiell schädliche thermisch induzierte Belastungen. Das Heizelement wird weitgehend einheitlich auf einen Keramikträger aufgebracht, wodurch Belastungen vermieden werden, die durch Verbindungen diskreter Teile eines Heizelements miteinander und/oder diskrete Verbindungen zwischen dem Heizelement und der Keramik hervorgerufen werden.
Wie besprochen, wird zur Vereinfachung der Herstellung bevorzugt, die Heizelemente 122 auf die Außenseite des Heizblatts 120 aufzubringen, d. h. die der Oberfläche, die die eingesteckte Zigarette 23 berührt oder in thermischer Nähe zu ihr ist, gegenüberliegende Blattseite. Auch wird durch Aufbringen der Heizelemente 122 auf diese Außenseite ein relativ robuster Träger für die Heizelemente gebildet und die Heizelemente vermeiden direkte starke Wechselwirkung mit der Zigarette während des Einsteckens, jedweder Zwischeneinstellungen und des Entfernens durch den Raucher. Eine derartige vorteilhafte mechanische Konfiguration erfordert, dass das Heizelement 122 die darunterliegende Keramikschicht 310 und das Metallsubstrat 300 in Kontakt mit der eingesteckten Zigarette aufheizt, um erstens durch Wärmeleitung zur eingesteckten Zigarette und zweitens durch Konvektion und Wärmestrahlung Wärme zu übertragen, wenn zwischen dem impulsbetätigten Heizblatt 120 und der eingesteckten Zigarette keine satt anliegende Schnittstelle beibehalten wird. Vorzugsweise ist das Heizelement 122 bemessen und thermisch ausgeführt, um den Großteil des darunterliegenden Heizblatts 120 aufzuheizen, um schließlich ein Segment der eingesteckten Zigarette mit ausreichender Größe, z. B. 18 mm², aufzuheizen, um für den Raucher einen akzeptablen Rauchzug zu erzeugen. Der Wärmeübergang vom Heizelement 122 auf die Zigarette 23 sollte keine wesentlichen Unzulänglichkeiten aufweisen, da der Heizkörper einen Wärmeenergieimpuls durch die relativ dünnen Schichten 300 und 310 hindurch liefert. Das Heizelement 122 selbst ist je nach dem ausgewählten Material und der Beschichtungsmethode zwischen ungefähr 0,025 mm (1 mil) und 0,05 mm (2 mil) dick. Das Heizelement kann die bereits erwähnte MCrAlY-Legierung, FeCrAlY, Nichrome® (Markenlegierungen 54-80% Nickel, 10- 20% Chrom, 7-27% Eisen, 0-11% Kupfer, 0-5% Mangan, 0,3-4,6% Silizium und manchmal 1% Molybdän und 0,25% Titan; Nichrome I ist als 60% Nickel, 25% Eisen, 11% Chrom und 2% Mangan enthaltend angegeben; Nichrome II als 75% Nickel, 22% Eisen, 11% Chrom und 2% Mangan enthaltend und Nichrome III, eine heißfeste Legierung, als 85% Nickel und 15 % Chrom enthaltend) oder Aluminide. Auch leitet eine Keramikschicht mit relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit keine beträchtlichen Wärmemengen zu ihrer assoziierten Nabe. Eine Metallschicht leitet auf Grund kurzer Impulszeit und kleinen Querschnitts ebenfalls nicht wesentlich, z. B. mehr als zwischen ungefähr 5% und 10%, obwohl sie eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Keramik hat.
Es wurde festgestellt, dass ein hauptsächlich quer verlaufender oder radialer Luftstrom im Verhältnis zur eingesteckten Zigarette eine wünschenswertere Rauchentwicklung bewirkt als ein hauptsächlich längsverlaufender Luftstrom. Die Spalten 130 und 135 bieten Bahnen zum In-Kontakt-Ziehen von Luft mit der Zigarette. Zusätzliche Luftdurchgänge sind bereitgestellt, um durch Perforieren von Abschnitten des Heizblatts und/oder Perforieren der Sperrblätter den Querluftstrom zu optimieren. Die Perforation wird vorzugsweise nach dem Auftragen der Keramikbeschichtung 310 und der Heizkörperbeschichtung 122 mit einem Laser oder vor dem Auftragen mit einer mechanischen Perforiervorrichtung erreicht. Um zu vermeiden, dass das Heizblatt vor dem Aufbringen der Heizelemente gemustert oder perforiert wird oder die Heizblätter nach der Aufbringung perforiert werden, können die Sperrblätter exklusiv perforiert werden, wenn in Verbindung mit den Spalten ein ausreichender Luftstrom erzielt wird.
Wie oben besprochen, sind die Spalten 130, 135 bereitgestellt, um das Erwärmen aneinander grenzender Blätter zu vermeiden und um den Dämpfeeinschluss zu maximieren.
Außerdem lassen diese Spalten thermisches Ausdehnen und Zusammenziehen der Heizblätter 120 und der Sperrblätter 220 zu. In den bereits besprochenen Ausgestaltungen, in denen eine einzelne Nabe zur Anwendung kommt (Fig. 8), sind die Spalten 130, 135 zwischen den Längsseiten aneinander grenzender Blätter definiert, um temperaturinduzierte Breitenänderungen auszugleichen. Längenänderungen sind zulässig, da die der einzelnen Nabe entgegengesetzten Enden der Blätter frei sind. In den zuvor besprochenen Ausgestaltungen mit zwei Naben sind die Spalten 130 und 135 durch eine längliche Rechteckwelle definiert zum Bereitstellen von Spalten zwischen Längsseiten aneinander grenzender Blätter und zwischen den runden oder rechtwinkligen freien Blattenden und der gegenüberliegenden Nabe 210.
In der in Fig. 6A gezeigten Ausgestaltung, bei der sich die Spalten 130 nur an den Längsseiten aneinander grenzender, ineinander eingreifender Heizblätter 120 erstrecken und Sperrblätter 220 an beiden Enden durch die jeweilige Nabe 110 und 210 begrenzt sind. Die Nabe 110 ist nicht mit einer Keramikbeschichtung 310 beschichtet, d. h. Metallsubstrat 300 liegt frei, so dass Nabe 110 als eine gemeinsame Elektrode für die Heizelemente 122 funktionieren kann. Die Nabe 110 definiert Einstecköffnung 360, die in dieser Ausgestaltung nicht gekelcht ist. Fig. 6B zeigt eine ähnliche Ausgestaltung mit der Ausnahme, dass die Spalten 135 eine U-Form definieren. Die Sperrblätter 220 sind jeweils an beiden der Naben 110 und 210 angeformt, und die Heizblätter 120 gehen von Nabe 110 ab. Eine derartige Spaltform, bei der ein Ende des Blattes im Verhältnis zur entgegengesetzt angeordneten Nabe frei ist, erlaubt thermisches Ausdehnen und Zusammenziehen der Heizblätter 120 in Längsrichtung, wodurch Belastungen reduziert werden.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausgestaltung abgebildet, die keine die Einstecköffnung 360 definierende Nabe 210 hat.
Einstecköffnung 360 wird von den freien Enden von Heizblättern 120 und Sperrblättern 220 definiert, die sich längs in der gleichen Richtung von Nabe 110 weg erstrecken. Freie Blattenden erlauben es den Blättern, sich zum Erleichtern von unerwünschtem übermäßigem Biegen oder Vorspannen der Blätter, das durch thermische Volumenausdehnung hervorgerufen wird, auszudehnen. Übermäßige Vorspannung nach innen verringert den Innendurchmesser des zylindrischen Behältnisses CR, wodurch die potentiell schädlichen Kräfte, die zum Einstecken und Entfernen der Zigarette erforderlich sind, vergrößert werden.
Auch verringern freie Blattenden vorteilhaft die erforderlichen Einführungskräfte, da die freien Enden relativ zur Nabe freitragend sind. Außerdem brauchen die Breiten von Heiz- und Sperrblättern, wie in dieser Ausgestaltung gezeigt wird, nicht gleich zu sein. Heizblatt 120 ist in jeder Ausgestaltung vorzugsweise ungefähr 1,5 mm breit.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird im Folgenden eine alternative Ausgestaltung besprochen, bei der die Heizkörper 122 so auf der Innenseite des Heizblatts 120 aufgebracht werden, d. h. auf der Oberfläche, die das zylindrische Behältnis CR definiert, dass die Heizkörper 122 die eingesteckte Zigarette direkt berühren oder sich in enger Nähe zu ihr befinden. Wie zu sehen ist, ist im Inneren von Metallschicht 300 des Blatts 120 eine Keramikschicht 310 aangeordnet, und auf der Keramikschicht 310 befindet sich ein Heizkörper 122. Die elektrischen Verbinder sind wie oben beschrieben. Diese Heizkörperpositionierung kann bei jeder der beschriebenen Ausgestaltungen zur Anwendung kommen. Ein Verfahren zum Aufbauen einer derartigen Konfiguration würde das Formen der Blätter, das Auftragen von Keramik- und Heizkörperschichten in irgendeiner oben besprochenen Reihenfolge auf ein Metallblech und dann das Rollen und Schweißen der geschlossenen Form zum Bilden einer Röhre beinhalten, wobei sich die Heizkörper 122 zur eingesteckten Zigarette weisend auf der Innenseite des Blattes 120 befinden.
Im Besonderen weist dieses Herstellungsverfahren das Stanzen eines geeigneten Metallblechs zum Formen einer Mehrzahl von Blättern 120, 220 (wenn Sperrblätter 220 zur Anwendung kommen) auf, die sich in einer kammähnlichen Anordnung senkrecht von einem Verbindungsabschnitt CS weg erstrecken, wie in Fig. 11 gezeigt. Diese Anordnung wird maskiert und eine isolierende Keramikschicht auf die unmaskierten Blätter und, wenn gewünscht, auf den Verbindungsabschnitt CS aufgetragen. Danach wird die Anordnung erneut maskiert und ein Widerstandsheizelement 122, z. B. durch Siebdruck, auf ausgewählte Blätter aufgetragen. Dann werden die Verbindungsleitungen angebracht. Die Heizkörperanordnung wird dann gerollt, so dass der Verbindungsabschnitt CS eine elektrische gemeinsame Nabe 110 bildet, wie besprochen. Wenn der Verbindungsabschnitt CS in Richtung A gerollt wird, wird eine zylindrische Heizkörperanordnung geformt, bei der die Heizkörper 122 der eingesteckten Zigarette, wie in Fig. 10 gezeigt, direkt gegenüber liegen, oder, wenn in Richtung B gerollt wird, wird eine zylindrische Heizkörperanordnung geformt, bei der die Heizkörper von der eingesteckten Zigarette nach außen weisen, d. h. das Metallsubstrat 300 liegt der Zigarette direkt gegenüber, wie in den anderen Figuren gezeigt, z. B. Fig. 12.
Alternativ kann das zylindrische Heizkörpergefüge durch Ausstanzen eines Musters P, wie in Fig. 13 gezeigt, aus einem geeigneten Blech aus leitendem Material geformt werden. Muster P weist eine zentrale Nabe 410 mit einer Mehrzahl von zueinander beabstandeten Armen 420 auf, die sich radial von ihr nach außen erstrecken, um eine speichenähnliche Anordnung zu bilden. Die Arme 420 sind mit einer isolierenden Schicht und einem Widerstandsheizkörper, wie oben beschrieben, beschichtet in einer Ausgestaltung dient die Nabe 410 als eine gemeinsame Elektrode, wobei jeder der Widerstandsheizkörper jeweils elektrisch an einen assoziierten Arm 420 angeschlossen ist, vorzugsweise an dem Ende des Heizkörpers 122, das am weitesten von der Nabe 410 entfernt ist. Für jeden Heizkörper ist jeweils ein positiver Kontakt bereitgestellt, vorzugsweise an dem der Nabe 410 am nächsten liegende Ende von Heizkörper 122, so dass alle Anschlüsse, d. h. die positiven Heizkörperanschlüsse und die gemeinsame Nabe 410, eng aneinander angeordnet sind. Dann werden die Arme 420 gefaltet, so dass sie zum Formen eines zylindrischen Behältnisses senkrecht zu der Ebene der Nabe sind. Je nach der Richtung der Falz liegen entweder die Heizkörper 122 oder der Arm 420 der eingesteckten Zigarette direkt gegenüber.
In einer der vorangehenden Ausgestaltungen kann ein gemeinsames Blatt 320, wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, angewendet werden, um die gemeinsame Nabe 110 über Stift 99B elektrisch mit der Stromversorgung zu verbinden. Das gemeinsame Blatt 320 erstreckt sich von Nabe 110 in die gleiche Richtung wie die anderen Blätter und wird während der Fertigung nicht mit Keramik oder Widerstandsheizkörper beschichtet, d. h. die gemeinsame Nabe 120 wird maskiert, um das Substrat 300 zu umfassen. Alternativ wird das gemeinsame Blatt mit Keramik 310 beschichtet, um das gemeinsame Blatt von umgebenden Komponenten elektrisch zu isolieren.
Dementsprechend ist der negative gemeinsame Kontakt für alle der Heizkörper 122 am Ende des gemeinsamen Blatts 320 gegenüber der gemeinsamen Nabe 110 geformt. Desgleichen werden die betreffenden positiven Anschlüsse für jeden Heizkörper 122 am Ende der Heizblätter 120 gegenüber der Nabe 110 geformt, so dass sich elektrische Anschlüsse am Ende der Heizkörperanordnung gegenüber der gemeinsamen Nabe 110 befinden. Wenn gewünscht, kann die gemeinsame Nabe 110 also zum Definieren des Einsteckendes 360 für die Zigarette dienen und die Blätter 120, 320 können an einem gegenüberliegenden Ende gestützt werden, z. B. von Abstandshalter 49.
In jedweder der Ausgestaltungen kann der negative Anschluss für jeden Heizkörper einzeln hergestellt werden, z. B. durch einen geeigneten negativen Kontakt, der an einem Ende des Heizkörpers gegenüber den jeweiligen positiven Kontakten 128 angeordnet ist. Dementsprechend bräuchten die Blätter und die Nabe bei einer derartigen Ausgestaltung nicht elektrisch leitend zu sein. Auch kann ein einzelner Heizkörper in irgendeiner der Ausgestaltungen ein Blatt oder eine andere Struktur mit einem Schichtgefüge, wie beschrieben, mit einem geeigneten negativen Anschluss zum Aufheizen von Tabak in der Form einer Zigarette, wie beschrieben, einer konventionelleren Zigarette oder in einer anderen Form aufweisen.
In Fig. 14 wird eine weitere Ausgestaltung gezeigt, bei der die Blätter 120 ein zusätzliches integriertes Segment 120A aufweisen. Zum Beispiel können die Blätter in Fig. 11 oder die Arme in Fig. 13 ausgezogen werden, z. B. auf ungefähr das Zweifache der Länge in den vorhergehenden Beispielen. Ein positiver Anschluss für jeden Heizkörper wird bereitgestellt, indem eine elektrisch isolierende Keramikschicht z. B. auf die sich erstreckende Schicht 310 auf Substratsegment 120A, wie besprochen, aufgetragen wird und dann ein Kontaktmaterial 128A aufgetragen wird, das mit einem Ende des Widerstandsheizkörpers 122 auf dem keramikbeschichteten Segment 120A Kontakt hat. Alternativ wird anstelle von Kontaktmaterial 128A ein Verbindungsdraht oder eine Verbindungsbahn eingesetzt, der/die vom Blattsegment 120A elektrisch isoliert ist. Die Nabe 110 und Heizblätter 120 und falls erwünscht die Sperrblätter 220 werden wie unter Bezugnahme auf Fig. 11 und 13 besprochen angeordnet. Das Blattsegment 120A wird um ungefähr 180º gefaltet, so dass ein Ende 120E, das dem Anschluss an Heizkörper 120 gegenüber liegt, in der Nähe der gemeinsamen Nabe 110 ist und elektrischen Kontakt mit einem betreffenden Stift 99A hat, um als positiver Kontakt zu dienen, sicher [sic...*7], dass alle der elektrischen Anschlüsse zur Nabe 110 gerichtet angeordnet sind. Der Faltbereich zwischen Abschnitt 120A und dem Abschnitt des Blatts 120, der das Heizelement 122 trägt, kann eine schmälere Breite haben als der Rest des Blatts. Dieses gefaltete Blatt kann dazu dienen, sich flexibel um eine eingesteckte Zigarette herum zu formen, wobei es sich beim Einstecken leicht dehnt, um die Zigarette aufzunehmen, und sich dann zusammenzieht, so dass es an der Zigarette anliegt.
Die diversen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind alle bestimmt, unter normalen Gebrauchsbedingungen die Lieferung einer effektiven Menge aromatisierter Tabakreaktion zum Raucher zu ermöglichen. Im Besonderen wird zur Zeit davon ausgegangen, dass es erwünscht ist, dem Raucher für acht Rauchzüge zwischen 5 mg und 13 mg, vorzugsweise zwischen 7 mg und 10 mg, Aerosol zu liefern, wobei jeder Rauchzug ein 35-ml- Zug von zwei Sekunden Dauer ist. Es wurde festgestellt, dass die Heizelemente 122 zum Erzielen einer solchen Lieferung in der Lage sein sollten, eine Temperatur zwischen ungefähr 200ºC und ungefähr 900ºC zu übertragen, wenn sie sich mit der Zigarette 23 in einer Wärmeübergangsbeziehung befinden. Des Weiteren sollten die Heizblätter 120 vorzugsweise zwischen ungefähr 5 und ungefähr 40 Joule Energie aufnehmen, noch bevorzugter zwischen ungefähr 10 Joule und ungefähr 25 Joule, und noch stärker bevorzugt ungefähr 20 Joules. Heizblätter 120, die nach innen zur Zigarette 23 gekrümmt sind, um die Wärmeübergangsbeziehung zu verbessern, genießen einen geringeren Energiebedarf.
Heizelemente 122 mit erwünschten Eigenschaften haben vorzugsweise eine aktive Oberfläche zwischen ungefähr 3 mm² und ungefähr 25 mm² und vorzugsweise einen Widerstand zwischen ungefähr 0,5 Ohm und ungefähr 3,0 Ohm. Mehr bevorzugt, sollten die Heizelemente 122 einen Widerstand zwischen ungefähr 0,8 Ohm und ungefähr 2,1 Ohm haben. Selbstverständlich wird der Heizkörperwiderstand auch durch die jeweilige Stromquelle 37 bestimmt, die benutzt wird, um die erforderliche elektrische Energie bereitzustellen, die zum Aufheizen der Heizelemente 122 benötigt wird. Beispielsweise entsprechen die obigen Heizelementwiderstände Ausgestaltungen, bei denen der Strom von vier in Reihe geschalteten Nickel-Cadmium-Batteriezellen mit einer unbelasteten Gesamtspannung von ungefähr 4,8 bis 5,6 Volt geliefert wird. Alternativ sollten die Heizelemente 122, wenn sechs oder acht dieser in Reihe geschalteten Batterien verwendet werden, vorzugsweise einen Widerstand zwischen ungefähr 3 Ohm und ungefähr 5 Ohm beziehungsweise zwischen ungefähr 5 Ohm und ungefähr 7 Ohm haben.
Die Materialien, aus denen die Heizelemente 122 hergestellt sind, werden vorzugsweise ausgewählt, um zuverlässige wiederholte Verwendungen bei wenigstens 1800 Ein- Aus-Zyklen ohne Ausfall zu gewährleisten. Die Heizvorrichtung 39 kann vorzugsweise separat vom Anzünder 25 einschließlich der Stromquelle 37 und der Schaltungsanordnung angeordnet werden, der vorzugsweise nach 3600 Zyklen oder mehr weggeworfen wird. Die Heizelementmaterialien und andere metallische Komponenten werden auch auf der Grundlage ihrer Oxidationsbeständigkeit und ihres allgemeinen Mangels an Reaktivitäten ausgewählt, um zu gewährleisten, dass sie bei keiner Temperatur, die wahrscheinlich angetroffen werden wird, oxidieren oder anderweitig mit der Zigarette 23 reagieren. Falls erwünscht, werden die Heizelemente 122 und andere metallische Komponenten in einem inerten wärmeleitenden Material, wie z. B. einem geeigneten Keramikmaterial, eingekapselt, um Oxidation und Reaktion weiter zu vermeiden.
Auf Grundlage dieser Kriterien können Materialien für die elektrischen Heizeinrichtungen dotierte Halbleiter (z. B. Silizium), Kohlenstoff, Grafit, Edelstahl, Tantal, Metall- Keramik-Gitter und Metalllegierungen, wie z. B. Eisen enthaltende Legierungen, aufweisen. Geeignete Metall-Keramik- Gitter sind Siliziumkarbidaluminium und Siliziumkarbidtitan. Oxidationsbeständige intermetallische Verbindungen, wie Nickelaluminide und Eisenaluminide, eignen sich ebenfalls.
Die elektrischen Heizelemente 122 und andere metallische Komponenten werden aber bevorzugt aus einer heißfesten Legierung hergestellt, die eine Kombination aus hoher mechanischer Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Oberflächenverschlechterung bei hohen Temperaturen aufweist. Das Heizblatt 120 kann in der in WO 94/06314 beschriebenen Schlangenform geformt sein. Vorzugsweise sind die Heizelemente 122 aus einem Material, das bei Temperaturen bis zu ungefähr 80 Prozent seines Schmelzpunktes hohe Festigkeit und Oberflächenstabilität aufweist. Zu diesen Legierungen zählen die allgemein als Superlegierungen bezeichneten, und sie basieren allgemein auf Nickel, Eisen oder Kobalt.
Beispielsweise eignen sich Legierungen aus hauptsächlich Eisen oder Nickel mit Aluminium und Yttrium. Vorzugsweise weist die Legierung der Heizelemente 122 Aluminium auf, um die Leistung des Heizelementes weiter zu verbessern, z. B. indem Oxidationsbeständigkeit erbracht wird. Vorzugsweise bestehen sowohl die Heizelemente 122 als auch das Metallsubstrat 300 der Naben und Blätter aus irgendeiner Ni&sub3;Al- oder Fe&sub3;Al- Legierung.
Dem Fachmann können viele Änderungen, Substitutionen und Verbesserungen offensichtlich sein, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß den folgenden Ansprüchen zu kommen.

Claims

1. Heizkörper zur Verwendung in einem Raucherartikel, der eine elektrische Energiequelle zum Aufheizen eines Tabakgeschmack-Mediums hat, wobei der Heizkörper Folgendes aufweist:

ein Substrat aus elektrisch leitendem Material (300);

einen elektrischen Isolator (310), der auf wenigstens einem Teil des genannten Substrats aufgebracht ist, und

ein elektrisches Widerstandsheizelement (122), das auf dem genannten elektrischen Isolator (310) aufgebracht ist, wobei ein erstes Ende des genannten Heizelements elektrisch mit dem genannten elektrisch leitenden Substrat verbunden ist, wobei ein zweites Ende des genannten Heizelements und ein Teil des genannten Heizelements zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des genannten Heizelements durch den genannten Isolator elektrisch von dem genannten elektrisch leitenden Substrat isoliert sind,

wobei das genannte Substrat und das genannte zweite Ende des genannten Heizelements ausgeführt sind, um elektrisch an die elektrische Stromquelle angeschlossen zu werden, wobei ein Widerstandsheizungsschaltkreis zum Aufheizen des genannten Heizelements gebildet wird, das wiederum das Tabakgeschmack- Medium aufheizt.

2. Heizkörper zur Verwendung in einem Raucherartikel, der eine elektrische Energiequelle zum Aufheizen einer zylindrischen Zigarette hat, wobei der Heizkörper Folgendes aufweist:

eine zylindrische Röhre (350) aus einem elektrisch leitenden Material, die mit einer Mehrzahl von Spalten (130, 135) durch sie hindurch versehen ist, um (a) eine Mehrzahl elektrisch leitender Blätter (120), die ein Behältnis zum Aufnehmen einer hineingesteckten zylindrischen Zigarette definieren, und (b) eine in dem Raucherartikel tragbare, elektrisch leitende gemeinsame Endnabe (210) zu definieren, wobei sich die Blätter von der Endnabe erstrecken;

einen elektrischen Isolator (310), der auf wenigstens einem der Mehrzahlelektrisch leitender Blätter aufgebracht ist;

ein elektrisches Widerstandsheizelement (122), das auf dem genannten Isolator aufgebracht ist, wobei ein erstes Ende des genannten Heizelements elektrisch mit dem wenigstens einen der Mehrzahl von elektrisch leitenden Blättern verbunden ist, und das zweite Ende des genannten Heizelements und ein Teil des genannten Heizelements zwischen dem ersten und dem zweiten Ende durch den genannten Isolator (310) elektrisch von dem genannten wenigstens einen elektrisch leitenden Blatt isoliert sind,

wobei die genannte Endnabe (210) für elektrischen Kontakt mit der elektrischen Energiequelle gestaltet ist und das zweite Ende des genannten Heizelements für elektrischen Kontakt mit der elektrischen Energiequelle gestaltet ist, wodurch beim elektrischen Kontakt der Endnabe und des zweiten Endes ein Widerstandsheizungsschaltkreis zum Aufheizen des genannten elektrischen Widerstandsheizelements gebildet wird, das wiederum eine Zigarette aufheizt, wenn sie in die genannte Röhre (350) gesteckt ist.

3. Heizkörper nach Anspruch 2, bei der der genannte elektrische Isolator (310) auf einer Außenfläche der genannten Röhre aufgebracht ist, die einer Oberfläche der genannten Röhre, die der eingesteckten Zigarette zugekehrt ist, entgegengesetzt ist.

4. Heizkörper nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei der das wenigstens eine Blatt, der aufgebrachte Isolator (310) und das assoziierte Heizelement (122) jeweils einen thermischen Volumenausdehnungskoeffizienten zum Ausgleichen von thermischer Volumenausdehnung, wenn das Heizelement aufgeheizt wird, haben.

5. Heizkörper nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei der die Spalten (130, 135) bezüglich der genannten Röhre längs verlaufen, um eine Mehrzahl von längs verlaufenden Blättern zu definieren.

6. Heizkörper nach Anspruch 2, 3 oder 4, bei der die Spalten (130, 135) gewunden sind.

7. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Spalten (130, 135) größenmäßig bemessen sind, um die Wärmeabgabe aus einem aufgeheizten Heizelement (122) und dem assoziierten Blatt an ein benachbartes Blatt zu minimieren.

8. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Spalten (130, 135) größenmäßig bemessen sind, um das Entweichen von von der aufgeheizten Zigarette entwickelten Dämpfen zu minimieren.

9. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem die genannte Röhre (350) einen Einlass (360) zum Einstecken einer Zigarette und einen relativ verengten Abschnitt aufweist, um für engen Kontakt mit der eingesteckten Zigarette zu sorgen.

10. Heizkörper nach Anspruch 9, bei dem der genannte Einlass (360) einen geringfügig größeren Durchmesser als die eingesteckte Zigarette hat.

11. Heizkörper nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem die genannte Röhre des Weiteren zwischen dem Einlass und dem verengten Abschnitt einen Halsabschnitt (365) aufweist, wobei der Halsabschnitt einen vom Einlassende zum verengten · Abschnitt allmählich abnehmenden Durchmesser hat.

12. Heizkörper nach Anspruch 9, 10 oder 11, bei dem die Blätter (120) nach innen gebogen sind, um den verengten Abschnitt zu definieren.

13. Heizkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem der Einlass an einem Ende der Röhre angeordnet ist, das der genannten gemeinsamen Endnabe (110) gegenüberliegt, und von freien Enden der genannten Blätter (120) definiert wird.

14. Heizkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 13, der des Weiteren eine weitere Endnabe (210) aufweist, die an dem der gemeinsamen Endnabe (210) entgegengesetzten Ende der genannten Röhre angeordnet ist, wobei die andere Endnabe (110) den Einlass zum Einstecken der Zigarette definiert.

15. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 8, der des weiteren eine weitere Endnabe (110) aufweist, die an dem der gemeinsamen Endnabe (210) entgegengesetzten Ende der genannten Röhre angeordnet ist.

16. Heizkörper nach Anspruch 15, bei dem sich die Spalten (130, 135) zwischen den Blättern und der anderen Endnabe erstrecken.

17. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 16, der des Weiteren einen positiven elektrischen Kontakt (128) aufweist, der elektrisch mit dem zweiten Ende des genannten Heizelements (122) verbunden ist.

18. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 17, die des Weiteren Folgendes aufweist: wenigstens zwei elektrische Isolatoren, die beziehungsweise auf wenigstens zwei der Mehrzahl von Blättern (120) aufgebracht sind, und ein assoziiertes Heizelement (122), das auf jedem der genannten Isolatoren aufgebracht ist, so dass ein erstes Ende jedes assoziierten Heizelements elektrisch mit dem assoziierten Blatt verbunden ist, wobei die gemeinsame Endnabe (210) als eine gemeinsame elektrische Leitung für die assoziierten Heizelemente dient, und ein zweites Ende jedes assoziierten Heizelements gestaltet ist, um beziehungsweise an die elektrische Energiequelle angeschlossen zu werden.

19. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem Isolatoren und assoziierte Heizelemente auf jedem zweiten Blatt aufgebracht sind.

20. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem die Isolatoren auf jedem der Mehrzahl von Blättern (120) aufgebracht sind und ein assoziiertes Heizelement (122) auf jedem zweiten Blatt aufgebracht ist.

21. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem die Mehrzahl von Blättern mit einem assoziierten Heizelement (122) mit einer vorbestimmten Zahl erwünschter Züge an der eingesteckten Zigarette zusammenhängt.

22. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem die Zahl von Blättern (120) mit einem assoziierten Heizelement gleich der vorbestimmten Zahl von Zügen ist.

23. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem die Zahl von Blättern (120) mit einem assoziierten Heizelement gleich dem Zweifachen einer vorbestimmten Anzahl erwünschter Züge an der eingesteckten Zigarette ist.

24. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem zwei Blätter (120) mit einem assoziierten Heizelement (122) gleichzeitig widerstandsbeheizt werden.

25. Heizkörper nach einem der Ansprüche 18 bis 24, bei dem die genannten elektrischen Isolatoren (310) auf einer Außenfläche der genannten Röhre (350) aufgebracht sind, die einer Oberfläche der genannten Röhre, die der eingesteckten Zigarette zugekehrt ist, entgegengesetzt ist.

26. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 25, bei dem sich in wenigstens einem der Blätter Perforationen befinden.

27. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 17, bei dem der genannte elektrische Isolator (310) auf einer Innenfläche der genannten Röhre (350) aufgebracht ist, so dass das genannte Heizelement der eingesteckten Zigarette zugekehrt ist.

28. Heizkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 27, bei dem das elektrisch leitende Material der genannten zylindrischen Röhre (350) aus der Gruppe bestehend aus Eisenalaluminiden und Nickelaluminiden ausgewählt ist und bei der das genannte Heizelement (122) ein elektrisches Widerstandsmaterial aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus Eisenaluminiden und Nickelaluminiden ausgewählt ist.

29. Heizkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die/das genannte elektrisch leitende Röhre (350) oder Substrat (300) ein Eisenaluminid aufweist, bei der das genannte elektrische Widerstandsheizelement (122) ein Eisenaluminid aufweist und bei der der genannte elektrische Isolator aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Mullit und Gemischen von Aluminiumoxid und Zirkonoxid ausgewählt ist.

30. Heizkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der genannte Isolator teilweise mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkonoxid aufweist.

31. Heizkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens entweder das/die genannte elektrisch leitende Substrat oder Röhre oder das genannte Widerstandsheizelement ungefähr 77, 92% Ni, ungefähr 21, 73% Al, ungefähr 0,34% Zr und ungefähr 0,01% B aufweist.

32. Heizkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die/das genannte elektrisch leitende Röhre (350) oder Substrat (300) ein Nickelaluminid mit einem für die aus Zr und B bestehende Gruppe ausgewählten Modifizierer aufweist.

33. Heizkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das genannte Heizelement (122) ein Nickelaluminid mit einem für die aus Zr und B bestehende Gruppe ausgewählten Modifizierer aufweist.

34. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem die genannte zylindrische Röhre des Weiteren ein gemeinsames Blatt aus elektrisch leitendem Material aufweist, das sich von der gemeinsamen Endnabe erstreckt, wobei das gemeinsame Blatt ausgeführt ist, um in elektrischem Kontakt mit der elektrischen Energiequelle zu sein.

35. Heizkörper nach Anspruch 18, bei dem die genannte gemeinsame Nabe einen Einlass zum Einstecken der Zigarette definiert, wobei das erste Ende des genannten Heizelements im Verhältnis zu der gemeinsamen Nabe proximal ist und das zweite Ende des genannten Heizelements im Verhältnis zu der genannten gemeinsamen Nabe distal ist.

36. Heizkörper nach Anspruch 13, bei dem das erste Ende des genannten Heizelements im Verhältnis zu der gemeinsamen Nabe distal ist und das zweite Ende des genannten Heizelements im Verhältnis zu der genannten gemeinsamen Nabe proximal ist.

37. Verfahren zum Bilden einer Heizkörpers zur Verwendung in einem elektrischen Raucherartikel zum Aufheizen einer zylindrischen Zigarette, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen eines elektrisch leitenden Materials;

Formen (a) einer Mehrzahl von Blättern aus dem elektrisch leitenden Material, die Spalten zwischen sich haben, und (b) eines gemeinsamen Endabschnitts, wobei sich die Blätter von dem gemeinsamen Endabschnitt erstrecken;

Formen eines elektrischen Isolators auf wenigstens einem der Mehrzahl elektrisch leitender Blätter;

Formen eines elektrischen Widerstandsheizkörpers auf dem geformten elektrischen Isolator, so dass ein erstes Ende des Heizkörpers in elektrischem Kontakt mit dem wenigstens einen elektrisch leitenden Blatt ist; Formen eines elektrischen Kontakts an einem zweiten Ende des geformten Heizkörpers und

Formen der Mehrzahl von Blättern und des gemeinsamen Abschnitts zu einem zylindrischen Behältnis zum Aufnehmen einer eingesteckten Zigarette.

38. Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Schritte des Formens eines elektrischen Isolators und eines elektrischen Widerstandsheizkörpers durch Abdecken und thermisches Spritzen der betreffenden Isolator- und Widerstandsheizkörpermuster durchgeführt werden.

39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, bei dem der genannte Schritt des Formens der Mehrzahl von Blättern das Laserschneiden einer Röhre aus elektrisch leitendem Material aufweist, um die Mehrzahl von Blättern zu bilden.

40. Verfahren nach Anspruch 37, 38 oder 39, das des Weiteren das Formen der Mehrzahl von Blättern vor dem Schritt des.

Formens eines elektrischen Isolators an der Röhre aufweist.

41. Verfahren nach Anspruch 37, 38, 39 oder 40, bei dem der Schritt des Bereitstellens eines elektrisch leitenden Materials das Pressen eines Bogens elektrisch leitenden Materials zu einer Röhre aufweist.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41, bei dem der genannte Blattformungsschritt das Formen von Blättern aufweist, die sich bezüglich einer Längsachse der Röhre parallel erstrecken.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41, bei dem der genannte Blattformungsschritt das Formen von Blättern aufweist, die im Verhältnis zu einer Längsachse einer Röhre aus elektrisch leitendem Material gewunden sind.

44. Verfahren nach Anspruch 43, bei dem die gewundenen Blätter geformt werden, indem die Röhre gedreht wird, während eine Schneidvorrichtung im Verhältnis zur rotierenden Röhre in Längsrichtung verschoben wird.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 44, das des Weiteren das Drehen einer Röhre aus elektrisch leitendem Material während des genannten Schritts des Formens eines elektrischen Isolators aufweist.

46. Verfahren nach Anspruch 45, das des Weiteren das Drehen der Röhre zwischen jedem Schritt des Formens eines elektrischen Widerstandsheizkörpers aufweist.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 46, das des Weiteren Folgendes aufweist: das Pressen eines Bogens elektrisch leitenden Materials zum Formen eines gemeinsamen Abschnitts und einer Mehrzahl von Blättern, die sich in einer gemeinsamen Richtung senkrecht zum gemeinsamen Abschnitt erstrecken, und Walzen des gemeinsamen Abschnitts zum Formen einer Nabe, wobei sich die Mehrzahl von Blättern von ihr erstreckt, um das Behältnis zum Aufnehmen der zylindrischen Zigarette zu definieren.

48. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 46, das des Weiteren Folgendes aufweist: das Pressen eines Bogens elektrisch leitenden Materials zum Formen einer zentralen Nabe und einer Mehrzahl von Blättern, die sich radial von ihr erstrecken, und Falten der Blätter in der gleichen Richtung, um das Behältnis für das Einstecken der zylindrischen Zigarette zu definieren.

49. Verfahren nach Anspruch 48, das des Weiteren das Falten eines Abschnitts jedes der genannten Blätter um ungefähr 180º auf die geformte gemeinsame Nabe zu aufweist, wobei das erste Ende des Heizkörpers proximal zu der gemeinsamen Nabe geformt wird, und des Weiteren das Formen einer elektrischen Verbindung von dem zweiten Ende des Heizkörpers an dem gefalteten Abschnitt des Blatts entlang auf die gemeinsame Nabe zu aufweist.