DE69836691T2

DE69836691T2 - Betätigungssystem für zigarettenanzünder

Info

Publication number: DE69836691T2
Application number: DE69836691T
Authority: DE
Inventors: Neal H. Richmond NUNNALLY; E. Dave Chesterfield SHARPE; L. Michael Chester WATKINS; J. Douglas North Andover ELY; R. Neal Acton BUTLER; J. Patrick Nashua COBLER
Original assignee: Philip Morris Products SA; Philip Morris Products Inc
Current assignee: Philip Morris Products SA; Philip Morris Products Inc
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: MY124754A; KR100579783B1; DE69836691D1; US5902501A; KR20010031288A; ATE348983T1; JP2001521124A; AU9786698A; EP1036289A4; CN1280661A; JP4142248B2; ID27902A; WO1999020940A1; EP1036289A1; CN1135325C; EP1036289B1; ES2276477T3; HK1027153A1

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch betriebene Raucherartikel und im Besonderen Anzünder von elektrisch betriebenen Systemen zum Rauchen und ihre Betätigungselemente, die sie für den Betrieb vorbereiten.
Hintergrund der Erfindung
Die US-Patente Nr. 5,388,594, Nr. 5,505,214 und Nr. 5,591,368 derselben Zessionarin beschreiben verschiedene elektrisch betriebene Systeme zum Rauchen, die elektrische Anzünder und Zigaretten umfassen. Die Systeme sorgen für Rauchgenuss, während sie Nebenstromrauch bedeutend verringern und es dem Raucher gestatten, das Rauchen selektiv auszusetzen und wiederaufzunehmen.
Die bevorzugte Ausgestaltung des Anzünders im US-Patent Nr. 5,388,594 hat eine Mehrzahl von metallischen schlangenförmigen Heizvorrichtungen, die in einer Konfiguration angeordnet sind, die einen Tabakstockteil der Zigarette des Systems gleitend aufnimmt. Die Zigarette und der Anzünder sind so konfiguriert, dass, wenn die Zigarette in den Anzünder eingesteckt ist, und beim Aktivieren einzelner Heizvorrichtungen für jeden Rauchzug ein lokalisiertes Verkohlen an Punkten um die Zigarette an der Stelle auftritt, an der jede Heizvorrichtung an der Zigarette anliegt (im Folgenden als „Heizungsspur" bezeichnet).
Im US-Patent Nr. 5,388,594 wird die Reihenfolge und die Menge der Energie, die jedem Heizelement während eines Rauchzügezyklus zugeführt wird, von einer Logikschaltung einer Steuereinheit geregelt, die auf Erhalten eines Signals von einem Zugsensor hin, eine Stromversorgungssubroutine durchführt. Die Stromversorgungssubroutine beinhaltet die folgenden Schritte: Ablesen der Spannung der Energiequelle (Batterien) beim Einleiten des Zugs und Ermitteln eines Abschaltsignals in Kooperation mit einer Konstant-Joule-Energie-Zeitsteuerung, sodass die Dauer der Impulse (ihre Zyklusperiode) relativ zur Spannung der Energiequelle eingestellt wird, um im ganzen Spannungsbereich des Batterieentladezyklus die gleiche Energiegesamtmenge (Joule) bereitzustellen.
Die US-Patente Nr. 5,388,594, Nr. 5,505,214 und Nr. 5,591,368 derselben Zessionarin beschreiben Zigarettenausführungen, die eine röhrenförmige tabakbeschichtete Bahn aufweisen, die Tabakrauchbestandteile freisetzt, wenn die Trägerbahn erhitzt wird. Vorzugsweise ist die Tabakbeschichtung entlang dem Inneren der Bahn aufgebracht und die Bahn weist einen ungefüllten Teil oder Hohlraum auf, um eine komplettere Entwicklung von Tabakaerosol zu fördern. Die diversen Formen von Hohlräumen (auch Lücken und Zwischenräume genannt) verbessern die Abgabe in elektrisch erhitzten Zigaretten.
US-Patent Nr. 5.591.368 beschreibt ein elektrisches System zum Rauchen, umfassend einen elektrischen Anzünder mit einer Mehrzahl von elektrischen Heizwiderständen und einer Steuereinheit zusammen mit einer Zigarette, die eine röhrenförmige Tabakbahn hat, die nur teilweise mit zerkleinertem Schnitttabak gefüllt ist, um einen gefüllten Tabakstockteil und einen ungefüllten Tabakstockteil zu definieren. Bei vollständigem Einführen der Zigarette in den Anzünder überlappen vorzugsweise funktionelle Teile von Heizelementen im Anzünder teilweise sowohl den oben erwähnten gefüllten Teil als auch den ungefüllten Teil des Tabakstocks. Mit einer solchen Überlappung entsteht aus dem leichter verbrannten ungefüllten Tabakstockteil eine sofortige Freisetzung von Tabakrauch, sodass der Raucher beim Einleiten eines Rauchzugs eine sofortige Reaktion erhält. Die Verbrennung des gefüllten Tabakstockteils ist geringfügig verzögert und trägt die Aromen und den Geschmack des Tabaks oder der Tabakmischung bei, den/die der gefüllte Teil des Tabakstocks umfasst.
Dementsprechend verleiht die Anordnung dem Raucher Rauchgenussaspekte, die er vom Rauchen traditionellerer Zigaretten her erwartet, eine Reaktionsdirektheit und den Geschmack und die Aromen von Fülltabaken.
Beim System des US-Patents Nr. 5,591,368 ist es wichtig, dass die Innenstrukturen der Zigarette und des Anzünders aufeinander abgestimmt sind, sodass die gewünschten Heizvorrichtungsüberlappungsproportionen erreicht werden. Dementsprechend ist ein Bedarf dahingehend entstanden, dass der Anzünder mit einer Fähigkeit zum Erkennen versehen ist, ob eine bestimmte Zigarette, die in den Anzünder eingesetzt wurde, die erwünschte Innenstruktur hat, besonders dahingehend, ob die Zigarette einen Hohlraum innerhalb einer röhrenförmigen Bahn hat. Ferner ist es in Bezug auf diesen Bedarf wichtig, dass die Zigarette und der Anzünder eines elektrischen Systems zum Rauchen so aufeinander abgestimmt sind, dass man den erwünschten Geschmack und vorbestimmte Abgabeniveaus erhält.
Die oben genannten US-Patente Nr. 5,388,594, Nr. 5,505,214 und Nr. 5,591,368 derselben Zessionarin beschreiben alle Systeme, in denen ein Zigarettendetektor als Reaktion auf ein Einführen einer Zigarette (ein) Signal(e) an eine Logikschaltung anlegt, wobei einige der Detektoren optische Komponenten aufweisen. Es wurde festgestellt, dass sich gerne Schmutz und/oder Tabakrauchkondensate an der Linse und anderen lichtdurchlässigen Komponenten, die an den oder um die Heizelemente(n) des Anzünders angeordnet sind, ansammeln und diese trüben.
Auch wurde festgestellt, dass optische Detektoren Störsignale erzeugen können, wenn sie Umgebungs-(Außen)lichtquellen ausgesetzt sind. Dieses Problem wird erschwert, wenn versucht wird, derartige Detektoren von den Heizelementen weg und näher am Eingang der Zigarettenaufnahmeöffnung des Anzünders zu positionieren.
Erfindungsgemäß ist ein elektrisches System zum Rauchen vorgesehen, das Folgendes umfasst: eine Zigarette mit einer Komponente, die mit einer vorbestimmten induktiven Markierung versehen ist; und einen elektrischen Anzünder, der Folgendes umfasst: ein zigarettenaufnehmendes Behältnis; einen Zigarettenidentifikator zum Erzeugen eines Signals, das für die Anwesenheit eines induktiven Markers an einer Stelle entlang dem genannten zigarettenaufnehmenden Behältnis kennzeichnend ist; und eine mit dem genannten Zigarettenidentifikator in Kommunikation stehende Steuereinheit, wobei die genannte Steuereinheit konfiguriert ist, um den Betrieb des genannten elektrischen Anzünders nach Empfang und Verarbeiten des genannten Signals zu erlauben oder nicht zu erlauben.
Die Erfindung sieht auch ein elektrisches Zigarettenanzündersystem vor, wobei der genannte Anzünder Folgendes umfasst: ein zigarettenaufnehmendes Behältnis; einen Zigarettenidentifikator, wobei der genannte Zigarettenidentifikator zum Erzeugen eines Signals konfiguriert ist, das für eine Höhe des Wirkwiderstands eines Induktors bezeichnend ist, der an einer Stelle entlang dem genannten zigarettenaufnehmenden Behältnis positioniert ist; und eine mit dem genannten Zigarettenidentifikator in Kommunikation stehende Steuereinheit, wobei die genannte Steuereinheit konfiguriert ist, um den Betrieb des genannten elektrischen Anzünders nach Empfang und Verarbeiten des genannten Signals zu erlauben oder nicht zu erlauben.
Die Erfindung sieht auch eine Zigarette mit einem induktiven Marker an einer Stelle entlang der genannten Zigarette vor, wobei der induktive Marker metallische, kapazitive oder induktive Farbe umfasst.
Des Weiteren sieht die Erfindung ein Zigarettenidentifikationssystem vor, das eine Spule an einer Stelle entlang dem zigarettenaufnehmenden Behältnis des Anzünders, einen mit der Spule in Kommunikation stehenden Schwingkreis und eine zum Aktivieren oder Deaktivieren des Anzünders als Reaktion auf einen Ausgang des Schwingkreises konfigurierte Steuereinheit umfasst.
Ausgestaltungen der Erfindung haben den Vorteil, dass sie einen Zigarettenidentifikationsmechanismus in einem elektrischen System zum Rauchen bereitstellen, der eine hohlraumaufweisende Zigarette von einer traditionelleren Zigarette unterscheiden kann.
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass sie ein Zigarettenidentifikationssystem bereitstellen, dass neben einer elektrischen Heizvorrichtung funktionieren kann.
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können ein Zigarettenidentifikationssystem bereitstellen, das weder gegenüber Rauchkondensaten oder Schmutz noch gegenüber Störungen durch Umgebungslicht empfindlich ist.
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können ein Zigarettenidentifikationssystem bereitstellen, das innerhalb der kompakten Begrenzungen eines handgehaltenen elektrischen Anzünders funktionsfähig ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Anzünder eines elektrischen Systems zum Rauchen ein Zigarettenidentifikationssystem auf, das zum Erkennen einer in der Zigarette, vorzugsweise einer teilweise gefüllten Zigarette, bereitgestellten induktiven Markierung konfiguriert ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung stellt innerhalb einer teilweise gefüllten Zigarette eine induktive Markierungskomponente bereit, die eine Metallfolie oder alternativ eine kapazitive Farbe oder ein kapazitives Band umfasst.
Im Folgenden werden nun Ausgestaltungen der Erfindung nur beispielhaft und mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben; dabei zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines Systems zum Rauchen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit einer in den elektrisch betriebenen Anzünder eingesetzten Zigarette des Systems;
2 eine perspektivische Darstellung des Systems zum Rauchen von 1, wobei aber die Zigarette nach Abschluss des Rauchens aus dem Anzünder abgezogen wurde;
3A eine teilweise perspektivische Detailansicht einer bevorzugten Ausgestaltung der Heizvorrichtung von 1 mit welligen Haarnadel-Heizelementen und Teilen eines bevorzugten Zigarettenidentifikationssystem;
3B ein Schaltschema des in 3A gezeigten bevorzugten Zigarettenidentifikationssystems;
4 eine perspektivische teilweise auseinandergezogene Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung der in 1 gezeigten teilweise gefüllten Zigarette mit einer induktiven Markierung;
5 eine perspektivische teilweise auseinandergezogene Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der in 1 gezeigten teilweise gefüllten Zigarette mit einer anderen induktiven Markierung;
6 ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Steuerschaltung des in den 1 und 2 gezeigten Anzünders;
7 eine grafische Darstellung des typischen Induktionskreisausgangs im Verhältnis zur Zeit und
8 ein Elektronikschaltschema einer Schaltung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen
Eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, Bezug nehmend auf 1 und 2, sieht ein System zum Rauchen 21 vor, das vorzugsweise eine teilweise gefüllte Filterzigarette 23 und einen wiederverwendbaren Anzünder 25 hat. Die Zigarette 23 ist zum Einführen in eine Zigarettenaufnahme 27, die sich an einem vorderen Endteil 29 des Anzünders 25 befindet, und zum Entfernen aus ihr ausgebildet. Wenn die Zigarette 23 eingesteckt ist, wird das System zum Rauchen 21 weitgehend wie eine traditionellere Zigarette verwendet, aber ohne Anzünden oder Glimmen. Die Zigarette 23 wird nach einem oder zwei Rauchzügezyklen weggeworfen. Vorzugsweise ergibt jede Zigarette 23 insgesamt wenigstens acht Rauchzüge (Rauchzügezyklen) pro Rauchen, die Einstellung auf eine kleinere oder größere Gesamtzahl von verfügbaren Rauchzügen ist aber eine Sache von Konstruktionsbehelfen.
Weitere Besonderheiten des Systems zum Rauchen werden auch in den US-Patenten Nr. 5.388.594, Nr. 5.505.214, Nr. 5.591.368 und Nr. 5.499.636 derselben Zessionarin beschrieben.
Der Anzünder 25 hat ein Gehäuse 31 mit einem vorderen und einem hinteren Gehäuseteil 33 und 35. Wenigstens eine Batterie 35a ist entfernbar im hinteren Gehäuseteil 35 positioniert und versorgt eine Heizvorrichtung 39 mit Energie, die eine Mehrzahl von elektrisch widerstandsbehafteten Heizelementen 37 hat (auch in 3A gezeigt). Die Heizelemente 37 sind im vorderen Gehäuseteil 33 angeordnet, um die Zigarette 23 gleitend aufzunehmen. Am Basisteil der Heizvorrichtung 39 ist ein Anschlag 182 bereitgestellt, der gewährleistet, dass vollständig eingesetzte Zigaretten durchweg relativ zu den Heizelementen 37 liegen. Die Zigarettenaufnahme 27, die Heizelemente 37 und der Anschlag 182 bilden zusammenwirkend einen Zigarettenaufnahmeraum 127 zum Aufnehmen einer Zigarette 23.
Eine Steuerschaltung 41 im vorderen Gehäuseteil 33 stellt während der Ausführung jedes rauchzugbetätigten Stromversorgungszyklus selektiv die elektrische Kommunikation zwischen den Batterien 35a und wenigstens einem Heizelement 37 her. Die bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Zigarettenidentifikationssystem 50 auf, das erkennen kann, wenn eine teilweise gefüllte Filterzigarette 23 in den Anzünder 25 eingesetzt ist. Bei erfolgter Detektion macht die Steuerschaltung 41 den Anzünder für rauchzugbetätigten Betrieb bereit. In Abwesenheit einer Detektionsaktivität hält die Steuerschaltung 41 den Anzünder in einem energiesparenden inaktiven Modus. Aspekte des Zigarettenidentifikationssystems 50 werden in der folgenden Beschreibung eingehend behandelt.
Der hintere Teil 35 des Anzündergehäuses 31, wobei weiterhin auf die 1 und 2 Bezug genommen wird, ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er leicht geöffnet und geschlossen werden kann, wie z.B. durch Schrauben oder Schnappverschlussteile, um das Wechseln der Batterien zu erleichtern. Falls erwünscht, können eine elektrische Buchse oder Kontakte zum Wiederaufladen der Batterien in einem mit Netzstrom oder dergleichen gespeisten Ladegerät bereitgestellt sein. Vorzugsweise ist der vordere Gehäuseteil 33 abnehmbar mit dem hinteren Gehäuseteil 35 verbunden, z.B. durch eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Muffenpassung.
Die Batterien 35a haben eine solche Größe, dass sie ausreichend Strom liefern können, damit die Heizvorrichtungen 37 vorgesehenermaßen funktionieren, und umfassen vorzugsweise einen austauschbaren und wiederaufladbaren Typ. Andere Stromquellen, wie Kondensatoren, sind auch geeignet. In der bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Stromquelle vier in Reihe geschaltete Nickel-Cadmium-Batteriezellen mit einer gesamten Leerlaufspannung im Bereich von etwa 4,8 bis 5,6 Volt. Die charakteristischen Eigenschaften der Stromquelle sind aber hinsichtlich der charakteristischen Eigenschaften anderer Komponenten im System zum Rauchen 21 ausgewählt, besonders der charakteristischen Eigenschaften der Heizelemente 37. Das US-Patent Nr. 5.144.962 derselben Zessionarin, das hiermit durch Bezugnahme eingebunden wird, beschreibt mehrere Arten von in Verbindung mit dem System zum Rauchen der vorliegenden Erfindung nützlichen Stromquellen, wie z.B. wiederaufladbare Batteriequellen und Stromversorgungsanordnungen, die eine Batterie und einen Kondensator, der von der Batterie wiederaufgeladen wird, umfassen.
Wenn die Schaltungsanordnung 41, wobei speziell auf 2 Bezug genommen wird, das richtige Signal vom Zigarettenidentifikator 50 erhält, ist sie bereit, bei Erhalt weiterer Signale vom durch Rauchzüge betätigten Sensor 45, der weder gegenüber Druckänderungen noch gegenüber Änderungen der Luftströmgeschwindigkeit empfindlich ist, die bei Einleiten eines Ziehens an der Zigarette 23 durch einen Raucher stattfinden, Stromversorgungszyklen auszuführen. Der durch Rauchzüge betätigte Sensor 45 ist vorzugsweise im vorderen Gehäuseteil 33 des Anzünders 25 angeordnet und steht über einen Kanal, der sich durch einen an der Basis der Heizvorrichtung 39 befindlichen Anschlag 182 erstreckt, mit dem Zigarettenbehältnis 127 der Heizvorrichtung 39 in Verbindung. Ein zur Verwendung in dem System zum Rauchen 21 geeigneter durch Rauchzüge betätigter Sensor 45 wird in US-Patent Nr. 5.060.671 und US-Patent Nr. 5.388.594 derselben Zessionarin beschrieben.
Der durch Rauchzüge betätigte Sensor 45 umfasst vorzugsweise einen Siliziumsensor Modell 163PCO1D35, hergestellt vom MicroSwitch-Unternehmen der Honeywell, Inc., Freeport, Illinois. Auch die Nützlichkeit von Strömungssensorvorrichtungen, wie jene, die die Hitzdrahtanemometergrundsätze verwenden, zum Aktivieren eines zutreffenden der Heizelemente 37 bei Erfassen einer Änderung der Luftströmung wurde erfolgreich demonstriert. Nach dem Betätigen durch den Sensor 45 leitet die Steuerschaltungsanordnung 41 elektrischen Strom zu einem zutreffenden der Heizelemente 37.
Das bevorzugte Zigarettenidentifikationssystem 50, wobei jetzt auf die 3A und 3B Bezug genommen wird, weist eine Spule 1102 auf, die konzentrisch um eine Stelle entlang der Zigarettenaufnahme 27 angeordnet ist, und eine Oszillatorschaltung 1106, die in die Steuerschaltung 41 integriert sein kann oder vorzugsweise als ein neben der Spule 1102 befindliches separates elektronisches Element angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Induktionsspule 1102 etwa 15 bis 25 Wicklungen oder Windungen, vorzugsweise etwa 20 Windungen aus 20- bis 40-Gauge-Draht, vorzugsweise 30-Gauge-Draht. Elektrische Leiter 1104 verbinden die Spule 1102 mit der Oszillatorschaltung 1106.
Die Oszillatorschaltung 1106 ist durch die Steuerschaltung an einer geeigneten Verbindung 1108 mit den Batterien 35a verbunden und legt durch Leiter 112 ein Ausgangssignal (v_id) an die Steuerschaltung 41 an.
An einer Stelle außen am Anzünder 25 entlang, vorzugsweise am vorderen Gehäuseteil 33, befindet sich ein Anzeiger 51 zum Anzeigen der noch verbleibende Anzahl von Rauchzügen beim Rauchen einer Zigarette 23. Der Anzeiger 51 weist vorzugsweise eine Siebensegment-Flüssigkristallanzeige auf. In der bevorzugten Ausgestaltung wird bewirkt, dass der Anzeiger 51 die Ziffer „8" anzeigt, wenn das Zigarettenidentifikationssystem 50 erfasst, dass sich eine teilweise gefüllte Zigarette 23 in der Heizvorrichtung 39 befindet. Das Zigarettenidentifikationssystem 50 ist vorzugsweise so angeordnet, dass es ein Signal an die Schaltungsanordnung 41 anlegt, die als Reaktion darauf wiederum ein Signal an den Anzeiger 51 anlegt und den Rauchzügesensor 45 in Bereitschaft versetzt. Die Anzeige der Ziffer „8" im Anzeiger 51 gibt an, dass die bei jeder Zigarette 23 vorgesehenen acht Rauchzüge verfügbar sind, d.h. dass kein Rauchzügezyklus durchgeführt wurde und keines der Heizelemente 37 zum Erhitzen der Zigarette 23 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 das Zigarettenidentifikationssystem 50 keine Zigarette 23 mehr und der Anzeiger 51 wird ausgeschaltet.
Alternativ zum Anzeigen der verbleibenden Rauchzügezahl kann die Detektoranzeige stattdessen so angeordnet sein, dass sie anzeigt, ob das System aktiv oder inaktiv („ein" oder „aus") ist.
Stromquellen, Schaltungsanordnungen, durch Rauchzüge betätigte Sensoren und Anzeiger, die mit dem System zum Rauchen 21 der vorliegenden Erfindung nützlich sind, werden in den US-Patenten Nr. 5.060.671, Nr. 5.388.594 und Nr. 5.591.368 derselben Zessionarin beschrieben.
Der vordere Gehäuseteil 33 des Anzünders 25, wobei jetzt auf 3A Bezug genommen wird, umschließt eine im Wesentlichen zylindrische Heizvorrichtung 39, deren Heizelemente 37 die Zigarette 23 gleitend aufnehmen. Die Heizvorrichtung 39 ist ausgebildet, um eine eingesteckte Zigarette 23 in einer festen Beziehung zu den Heizelementen 37 zu halten, sodass die Heizelemente 37 an etwa der gleichen Stelle entlang jeder neu eingesteckten Zigarette 23 neben der Zigarette 23 positioniert sind. In der bevorzugten Ausgestaltung hat die Heizvorrichtung 39 acht zueinander parallele Heizelemente 37, die konzentrisch um die Symmetrieachse der Zigarettenaufnahme 27 angeordnet sind.
Die Stellen, an denen jedes Heizelement 37 an einer vollständig eingesteckten Zigarette 23 anliegt (oder in thermischer Kommunikation damit ist), werden hierin als Heizungsspur bezeichnet.
Vorzugsweise haben die Heizelemente 37 eine Konstruktion, die hierin als ein welliges Haarnadel-Heizelement 37 bezeichnet wird, wobei jedes Heizelement 37 wenigstens ein erstes und ein zweites schlangenförmiges längliches Element 53a und 53b aufweist, die an einem Endteil (Spitze) 54 miteinander verbunden sind. Die Spitzen 54 befinden sich neben der Öffnung 183 der Zigarettenaufnahme 27. Die entgegengesetzten Enden 56a und 56b jedes Heizelements 37 sind elektrisch mit den einander entgegengesetzten Polen der Stromquelle 35a verbunden, wie von der Steuereinheit 41 selektiv eingerichtet wird. Speziell wird ein elektrischer Pfad durch jede Heizvorrichtung 37 jeweils durch einen Anschlussstift 104, eine Verbindung 122 zwischen dem Stift 104 und einem freien Endteil 56a von einem der schlangenförmigen Elemente 53a, durch wenigstens einen Teil der Spitze 54 zu dem anderen schlangenförmigen Element 53b und seinem Endteil 56b eingerichtet. Vorzugsweise stellt ein angeformter gemeinsamer Verbindungsring 110 eine gemeinsame elektrische Verbindung unter allen Endteilen 56b des länglichen Elements 53b bereit. In der bevorzugten Ausgestaltung ist der Ring 110 durch eine Verbindung 123 zwischen dem Ring 110 und einem Stift 105 mit dem Pluspol der Stromquelle 35a (oder Masseleiter) verbunden. Weitere Einzelheiten des Aufbaus und der Herstellung elektrischer Verbindungen in der Heizvorrichtung 39 werden in den US-Patenten Nr. 5.060.671, Nr. 5.388.594 und Nr. 5.591.368 derselben Zessionarin illustriert und beschrieben.
Zu zusätzlichen Heizvorrichtungen 37, die als Teil des Anzünders 25 funktionsfähig sind, zählen die im US-Patent Nr. 5.665.262 derselben Zessionarin und im US-Patent Nr. 5.498.855 derselben Zessionarin offengelegten.
Vorzugsweise werden die Heizkörper 37 unter der durch Rauchzüge betätigten Steuerung der Schaltungsanordnung 41 einzeln von der Stromquelle 35a unter Strom gesetzt, um die Zigarette 23 vorzugsweise acht mal an voneinander beabstandeten Stellen um den Umfang der eingesteckten Zigarette 23 zu erhitzen. Das Erhitzen ergibt acht Rauchzüge von der Zigarette 23, wie dies gewöhnlich beim Rauchen einer traditionelleren Zigarette erreicht wird. Eventuell wird bevorzugt, für einen oder mehrere der Rauchzüge oder für alle mehr als ein Heizkörper gleichzeitig zu aktivieren.
Die Zigarette 23, wobei jetzt auf 4 Bezug genommen wird, umfasst vorzugsweise einen Tabakstock 60 und ein Filtermundstück 62, die vorzugsweise mit Belagpapier 64 miteinander verbunden sind.
Der Tabakstock 60 der Zigarette 23 weist vorzugsweise eine Tabakbahn 66 auf, die um einen Freistromfilter 74 an einem ihrer Enden und einen Tabakeinsatz 80 am anderen Ende herum zu einer röhrenförmigen (zylindrischen) Form gerollt wurde. Alternativ könnte anstelle des Tabakeinsatzes 80 ein Celluloseacetateinsatz verwendet werden.
Eine Umhüllung 71 ist eng um die Tabakbahn 66 gewickelt und wird entlang einer Längsnaht zusammengehalten, wie beim Aufbau traditionellerer Zigaretten üblich ist. Die Umhüllung 71 hält die Tabakbahn 66 in einem um einen Freistromfilter 74 und einen Tabakeinsatz 80 gewickelten Zustand.
Die Tabakbahn 66 selbst umfasst vorzugsweise eine Trägerbahn 68 und eine Schicht Tabakgeschmack-Material 70, die entlang der inneren Oberfläche der Trägerbahn 68 angeordnet ist. Am Mundstückende 72 des Tabakstocks 60 ist die Tabakbahn 66 zusammen mit der Umhüllung 71 um den röhrenförmigen Freistromfiltereinsatz 74 gewickelt. Vorzugsweise wird der Tabakeinsatz 80 separat von der Tabakbahn 66 hergestellt und umfasst ein relativ kurzes Strangstück aus geschnittenem Fülltabak, das vorzugsweise in einer Einsatzumhüllung 84 eingewickelt ist und von ihr gehalten wird.
Allgemein ist die Länge des Tabakeinsatzes 80 vorzugsweise relativ zur Gesamtlänge des Tabakstocks 60 festgelegt, sodass am Tabakstock 60 entlang zwischen dem Freistromfilter 74 und dem Tabakeinsatz 80 eine Lücke (oder „Hohlraum") 90 eingerichtet wird. Der Hohlraum 90 entspricht einem ungefüllten Teil des Tabakstocks 60 und steht durch den Freistromfilter 74 des Tabakstocks 60 in unmittelbarer Fluidkommunikation mit dem Mundstück 62.
Das Mundstück 62 umfasst vorzugsweise einen neben dem Tabakstock 60 befindlichen Freistromfilter 92 und einen Mundstückfilterstab 94 am vom Tabakstock 60 distalen Ende des Mundstücks 62. Der Freistromfilter 92 ist vorzugsweise röhrenförmig und lässt Luft mit sehr geringem Druckabfall durch. Stattdessen könnten aber auch andere standardmäßig konfigurierte Filter mit niedrigem Wirkungsgrad verwendet werden. Der Innendurchmesser für den Freistromfilter 92 liegt vorzugsweise bei oder zwischen 2 bis 6 Millimetern und ist vorzugsweise größer als der des Freistromfilters 74 des Tabakstocks 60.
Der Mundstückfilterstab 104 verschließt das freie Ende des Mundstücks 62 zum Zweck des Erscheinungsbildes und um, falls erwünscht, etwas Filterung zu bewirken, obwohl der Mundstückfilterstab 104 vorzugsweise einen wirkungsarmen Filter mit einem Wirkungsgrad von vorzugsweise etwa 15 bis 25 Prozent umfasst.
Eine weitere ausführliche Beschreibung dieses Typs von Zigarette ist im US-Patent Nr. 5,499,636 derselben Zessionarin zu finden.
Die Zigarette 23 zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner eine induktive Markierung 900 auf, die vorzugsweise einen Folienbelag 904 umfasst, der um den Freistromfilterstab 94 angeordnet ist. Vorzugsweise hat der Folienbelag 904 eine Dicke im Bereich von etwa 0,001270 cm bis 0,00254 cm (0,00005 Zoll bis 0,001 Zoll), vorzugsweise von etwa 0,000635 bis etwa 0,001270 cm (0,00025 bis 0,0005 Zoll), bevorzugt etwa 0,001270 cm (0,0005 Zoll). Der Folienbelag 904 kann fakultativ einen Schichtstoff aus Folie, wie bereits beschrieben, und eine Lage von traditionellem Filtereinsatzbelagsmaterial umfassen.
Alternativ, wobei jetzt auf 5 Bezug genommen wird, kann die induktive Markierung 900' einer Zigarette 23' stattdessen einen Streifen oder eine Schicht aus metallischer, magnetischer oder induktiver Farbe 906 umfassen, die vorzugsweise an einer inneren Oberfläche des Belagpapiers 64' angeordnet ist. Die Farbe 906 kann auf ausgewählte Teile des Belagpapiers 64' aufgebracht sein oder seine innere Oberfläche vollständig bedecken. Alternativ kann die Farbe 906 auf andere Komponenten der Zigarette 23' aufgebracht sein, wie ihren ersten Freistromfilter 74', den zweiten Freistromfilter 92' oder Teile der Umhüllung 71' neben dem Freistromfilter 74'.
Es ist offensichtlich, dass diverse Anwendungen von Folien, Farben oder metallischen Elementen wie metallisierte Bänder, magnetisierte Bänder oder Stäbe ausgewählt werden können, um eine induktive Markierung 900 in einer bestimmten Zigarettenform herzustellen, um zur Produktidentifizierung mit der Spule 1102 der Oszillatorschaltung 1106 zusammenzuwirken, wie in der folgenden Beschreibung noch erläutert wird. Des Weiteren könnte, obwohl der Farbstreifen 906 in 5 längs verlaufend gezeigt ist, der Streifen, das Band oder das metallische Element stattdessen auch in Umfangsrichtung verlaufen, um an einer Stelle entlang der Zigarette 23' eine Schleife zu bilden.
Die elektrische Steuerschaltung 41 des Anzünders 25, wobei jetzt auf die 2 und 6 Bezug genommen wird, hat eine Logikschaltung 195, die vorzugsweise einen Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (oder „ASIC") umfasst. Die Logikschaltung 195 kommuniziert durch die Steuerschaltung 41 mit dem Zigarettenidentifikationssystem 50, dem Rauchzüge-Sensor 45 zum Erfassen eines Ziehens an der eingesteckten Zigarette 23, dem LCD-Anzeiger 51 zum Anzeigen der verbleibenden Zahl von Rauchzügen an einer Zigarette, der Stromquelle 37 und einem Zeitsteuerungsnetz 197.
Die Logikschaltung 195 kann jede beliebige konventionelle Schaltung umfassen, die die hierin besprochenen Funktionen durchführen kann. Ein frei programmierbarer Logikschaltkreis (field-programmable gate array) (z.B. vom Typ ACTEL A1280A FPGA PQFP 160, erhältlich von der Actel Corporation, Sunnyvale, Kalifornien) oder ein Mikrocontroller kann zum Durchführen der digitalen Logikfunktionen programmiert werden, wobei die analogen Funktionen von anderen Bauteilen durchgeführt werden. Eine ASIC oder ein Mikrocontroller können die analogen und die digitalen Funktionen zusammen in einem Bauteil durchführen. Der Steuerschaltung 41 und der Logikschaltung 195 der vorliegenden Erfindung ähnliche Merkmale der Steuerschaltungsanordnung und der Logikschaltungsanordnung werden beispielsweise in den US-Patenten Nr. 5.388.594, Nr. 5.505.214, Nr. 5.591.368 und Nr. 5.499.636 derselben Zessionarin offengelegt.
Weitere Details sind auch in der mitanhängigen US-Patentanmeldung der Seriennummer 08 755,044, Anmeldungsdatum 22. Oktober 1996, derselben Zessionarin enthalten.
In der bevorzugten Ausgestaltung sind acht einzelne Heizelemente 37 durch entsprechende Feldeffekttransistor-(FET-)Heizelementschalter 201–208 mit einem Pluspol der Stromquelle 35a verbunden und geerdet. Während der Ausführung eines Stromversorgungszyklus durch die Logikschaltung 195 schalten sich einzelne (oder ausgewählte) der Heizelementschalter 201–208 unter der Steuerung der Logikschaltung 195 durch die jeweiligen Anschlusspunkte 211–218 ein. Die Logikschaltung 195 erzeugt Signale zum Aktivieren und Deaktivieren bestimmter Heizelementschalter 201–208 zum Aktivieren und Deaktivieren des entsprechenden Heizelements 37 der Heizvorrichtung 39.
Die Logikschaltung 195 wirkt mit der Zeitsteuerungsschaltung 197 zusammen, um die Aktivierung und Deaktivierung jedes Heizelements 37 gemäß einer vorbestimmten Gesamtzyklusperiode („t_total") präzise auszuführen und jede Gesamtzyklusperiode präzise in eine vorbestimmte Anzahl von Phasen zu unterteilen, wobei jede Phase ihr eigenes vorbestimmtes Zeitintervall („t_phase") hat. In der bevorzugten Ausgestaltung wurde die Gesamtzyklusperiode t_total als 1,6 Sekunden ausgewählt (um kürzer zu sein als die normalerweise mit dem Ziehen eines Rauchers an einer Zigarette assoziierte Zweisekundendauer, plus einem Betrag für Spielraum), und die Gesamtzyklusperiode t_total ist vorzugsweise in zwei Phasen unterteilt, wobei eine erste Phase ein vorbestimmtes Zeitintervall („t_phase 1") von 1,0 Sekunden und eine zweite Phase ein vorbestimmtes Zeitintervall („t_phase 2") von 0,6 Sekunden hat. Die Gesamtzyklusperiode t_total, die Gesamtzahl der Phasen und der jeweiligen Phasenintervalle sind Parameter, unter anderen, die gemäß der folgenden Lehre zum Einrichten einer Fähigkeit in der Steuerschaltung 41 zum Ausführen eines Stromversorgungszyklus ermittelt werden, der eine bevorzugte thermische Wechselwirkung („thermisches Profil" oder „Thermo-Histogramm") zwischen dem jeweiligen Heizelement 37 und angrenzenden Teilen der Zigarette 23 genau dupliziert. Außerdem werden, wenn das bevorzugte Thermo-Histogramm eingerichtet worden ist, gewisse Parameter (vorzugsweise Auslastungsgrade in jeder Phase) von der Steuerschaltung 41 dynamisch eingestellt, um das vorbestimmte Thermo-Histogramm bei jedem Stromversorgungszyklus durch den ganzen Bereich der vom oben erwähnten Batterieentladungszyklus umfassten Spannungen v_in genau zu duplizieren.
Der durch Rauchzüge betätigte Sensor 45 legt ein Signal an die Logikschaltung 195 an, das für eine Aktivierung durch einen Raucher bezeichnend ist (z.B. ein kontinuierlicher Druckabfall oder eine kontinuierliche Luftströmung über ein ausreichend anhaltendes Zeitintervall). Die Logikschaltung 195 hat eine Entprellroutine zum Unterscheiden zwischen kleineren Luftdruckschwankungen und anhaltenderen Zügen an der Zigarette, um die unbeabsichtigte Aktivierung von Heizelementen in Reaktion auf ein Fehlsignal vom durch Rauchzüge betätigten Sensor 45 zu vermeiden. Der durch Rauchzüge betätigte Sensor 45 kann einen piezoresistiven Drucksensor oder einen optischen Klappensensor aufweisen, der zum Ansteuern eines Operationsverstärkers verwendet wird, dessen Ausgang wiederum zum Anlegen eines logischen Signals an die Logikschaltung 195 verwendet wird. Zu den durch Rauchzüge betätigten Sensoren, die zur Verwendung in Verbindung mit dem System zum Rauchen geeignet sind, zählen ein Siliziumsensor Modell 163PCOID35, hergestellt vom MicroSwitch-Unternehmen der Honeywell, Inc., Freeport, Illinois, oder ein Sensor des Typs NPH-5-02.5G NOVA, erhältlich von Lucas-Nova, Freemont, Kalifornien, oder ein Sensor des Typs SLP004D, erhältlich von SenSym Incorporated, Sunnyvale, Kalifornien.
Um Energie zu sparen, wird bevorzugt, dass der durch Rauchzüge betätigte Sensor 45 bei niedrigen Auslastungsgraden (z.B. einem Auslastungsgrad von etwa 2 bis 10 %) ein- und ausgeschaltet wird. Beispielsweise wird bevorzugt, dass der durch Rauchzüge aktivierte Sensor 45 alle 10 Millisekunden für eine Dauer von 1 Millisekunde eingeschaltet wird. Wenn der durch Rauchzüge aktivierte Sensor 45 beispielsweise während vier aufeinander folgender Impulse (d.h. über einen Zeitabschnitt von 40 Millisekunden) eine/n für ein Ziehen an einer Zigarette bezeichnende/n Druckabfall oder Luftströmung erfasst, sendet der durch Rauchzüge aktivierte Sensor ein Signal durch einen Anschlusspunkt 221 zur Logikschaltung 195. Die Logikschaltung 195 sendet dann ein Signal durch einen zutreffenden der Anschlusspunkte 211–218, um einen zutreffenden der FET-Heizkörperschalter 201–208 einzuschalten.
Ausgangssignale des Zigarettenidentifikationssystems 50 werden durch einen Anschlusspunkt 223 zur Logikschaltung 195 geleitet. Bei Empfang eines Signals vom Zigarettenidentifikationssystem 50, das angibt, dass eine teilweise gefüllte Zigarette in das Zigarettenbehältnis 127 eingesteckt worden ist, sendet die Logikschaltung 195 ein Signal durch Anschlusspunkt 225 zum durch Rauchzüge betätigten Sensor 45, um den durch Rauchzüge betätigten Sensor einzuschalten, sodass die durch Rauchzüge betätigten Stromversorgungszyklen beginnen können. Die Logikschaltung 195 sendet auch ein Signal durch Anschlusspunkt 227 zum Anzeiger 51, um ihn einzuschalten.
Die Logikschaltung 195 hat einen PROM (programmierbaren Festwertspeicher) 300, der vorzugsweise wenigstens zwei Datenbanken oder „Verweistabellen" 302 und 304 und fakultativ eine dritte Datenbank (Verweistabelle) 306 und möglicherweise eine vierte Verweistabelle 307 oder mehr hat. Jede der Verweistabellen 302, 304 (und fakultativ 306, 307) setzt ein für die Batteriespannung v_in bezeichnendes Signal in ein für den Auslastungsgrad („dc₁" für die erste Phase und „dc₂" für die zweite Phase) bezeichnendes Signal um, das bei der Ausführung der jeweiligen Phase des unmittelbar erfolgenden Stromversorgungszyklus zu verwenden ist. Die dritte und die vierte Verweistabelle 306 und 307 funktionieren ähnlich.
Bei der Einleitung eines Stromversorgungszyklus empfängt die Logikschaltung ein für die Batteriespannung v_in bezeichnendes Signal und referenziert dann den unmittelbaren Messwert v_in mit der ersten Verweistabelle 302, um einen Auslastungsgrad dc₁ für die Einleitung der ersten Phase des Stromversorgungszyklus festzulegen. Die erste Phase wird fortgesetzt, bis das Zeitsteuerungsnetz 197 ein Signal anlegt, das anzeigt, dass das vorbestimmte Zeitintervall der ersten Phase t_phase 1 verstrichen ist, woraufhin die Logikschaltung 195 v_in und die zweite Verweistabelle 304 referenziert und einen Auslastungsgrad dc₂ für die Einleitung der zweiten Phase festlegt. Die zweite Phase wird fortgesetzt, bis das Zeitsteuerungsnetz 197 ein Signal anlegt, das anzeigt, dass das vorbestimmte Zeitintervall der zweiten Phase t_phase 2 verstrichen ist, woraufhin das Zeitsteuerungsnetz 197 ein Abschaltsignal an Anschlusspunkt 229 an die Logikschaltung 195 anlegt. Fakultativ könnte die Logikschaltung 195 eine dritte Phase einleiten und einen dritten Auslastungsgrad dc₃ festlegen und das Abschaltsignal würde erst nach Ablauf des vorbestimmten Intervalls der dritten Phase (t_phase 3) erzeugt. Ein ähnliches System könnte fakultativ mit einer vierten Phase (t_phase 4) eingerichtet werden. Die vorliegende Erfindung könnte auch mit zusätzlichen Phasen ausgeübt werden.
Auch andere Zeitsteuerungsnetz-Schaltungskonfigurationen und Logikschaltungen können verwendet werden, wie die in der mitanhängigen US-Patentanmeldung derselben Zessionarin, die am 16. Oktober 1997 angemeldet wurde (Patentamtsbeglaubigung PM 1782B), und den US-Patenten Nr. 5.388.594, Nr. 5.505.214, Nr. 5.591.368, Nr. 5.499.636 und Nr. 5.372.148 derselben Zessionarin beschriebenen, die hiermit alle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingebunden sind.
Wenn die Logikschaltung 195 durch Anschlusspunkt 221 ein Signal vom durch Rauchzüge betätigten Sensor 45 erhält, dass ein anhaltender Druckabfall oder Luftstrom erfasst wurde, sendet die Logikschaltung 195 ein Signal durch Anschlusspunkt 231 an das Zeitgebernetz 197, um das Zeitgebernetz zu aktivieren, das dann beginnt Phase um Phase wie bereits beschrieben zu funktionieren. Die Logikschaltung 195 ermittelt auch anhand einer Rückzählroutine, welches der acht Heizelemente erhitzungsfällig ist, und sendet ein Signal durch einen zutreffenden Anschlusspunkt 211–218, um einen zutreffenden der FET-Heizkörperschalter 201–208 einzuschalten. Der zutreffende Heizkörper bleibt eingeschaltet, während der Zeitgeber läuft.
Wenn das Zeitsteuerungsnetz 197 ein Signal durch Anschlusspunkt 229 zur Logikschaltung 195 sendet, das anzeigt, dass der Zeitgeber nicht mehr läuft, wird der betreffende eingeschaltete FET-Heizkörperschalter 211–218 ausgeschaltet, wodurch die Stromversorgung des betreffenden Heizelements 37 abgestellt wird. Die Logikschaltung 195 zählt auch rückwärts und sendet ein Signal durch Anschlusspunkt 227 zum Anzeiger 51, sodass der Anzeiger anzeigt, dass ein Zug weniger übrig bleibt (z.B. „7" nach dem ersten Zug). Wenn der Raucher das nächste Mal an der Zigarette 23 zieht, schaltet die Logikschaltung 195 einen weiteren vorbestimmten der FET-Heizkörperschalter 211–218 ein, wodurch ein weiteres vorbestimmtes der Heizelemente mit Strom versorgt wird. Der Vorgang wird wiederholt, bis der Anzeiger 51 „0" anzeigt, was bedeutet, dass die Zigarette 23 keine weiteren Rauchzüge mehr bietet. Wenn die Zigarette 23 aus dem Anzünder 25 entfernt wird, zeigt der Zigarettensensor 57 an, dass keine Zigarette vorhanden ist, und die Logikschaltung 195 wird rückgesetzt.
Die Zigarettenmarkierung 900 der Zigarette 23 und das Zigarettenidentifikationssystem 50 im Anzünder 25 kooperieren, um in der Schaltung 54 eine Fähigkeit zum Erkennen dessen einzurichten, dass eine Zigarette in das Zigarettenbehältnis 127 eingesteckt wurde und dass sie vom richtigen Typ ist, mit dem der Anzünder ordnungsgemäß funktionieren wird.
Allgemein gesprochen, weist Induktivität eine Eigenschaft eines elektrischen Stromkreises auf, gegenüber äußeren elektromagnetischen Einflüssen suszeptibel zu sein. Gewöhnlich können induktive Schaltungen zum Erzeugen rasch wechselnder und verstärkter elektrischer Ströme oder für andere elektronische Effekte verwendet werden.
Es ist allgemein anerkannt, dass, wenn eine widerstandsbehaftete Last, z.B. ein Material, das das elektromagnetische Feld nahe einer induktiven Spule dämpft, an einen Induktor angelegt wird, dessen Q (Gütefaktor) verringert wird. Wenn der Induktor Teil eines Colpitts-Oszillators bildet, verursacht die Verringerung von Q einen Anstieg einer Steuerspannung, der wiederum einen Anstieg des Vorspannungsstroms verursacht zum Ausgleichen gestiegener Verluste in der reaktiven Last. Dieses Phänomen ausnutzend, haben die Anmelder ein neuartiges Verfahren zum Identifizieren, ob geeignete Artikel in die Anzünderöffnung eingeführt wurden, konzipiert.
Je nach der Art des in die induktive Spule eingeführten Produkts kann die Oszillatorschaltung so gewählt sein, dass sie eine Frequenz aufweist, die die induktiven Änderungen, die von dem in den Anzünder eingeführten richtigen Artikel bewirkt werden, am besten verstärken wird. Beispielsweise kann die Frequenz von etwa 0,25 Megahertz bis etwa 30 Megahertz reichen. Gedruckte induktive Farben, wie die Farbe 906 in der Zigarette 23' von 5, werden mit der Spule 1102, wie bereits beschrieben, und einem konventionellen Zigarettendurchmesser bei etwa 20 Megahertz am besten erfasst, während die bereits beschriebene Folie 904 der Zigarette 23 von 4 bei Verwendung eines konventionellen Zigarettendurchmessers vorzugsweise bei etwa 1 Megahertz erfasst wird.
Für eine fachkundige Person ist es in Bezug auf diese Offenbarung klar, dass beim Auswählen der geeigneten Frequenz mehrere Variablen berücksichtigt werden müssen, wobei zu diesen Faktoren der Durchmesser der Spule 1102, die Windungszahl der Spule 1102, die Beabstandung zwischen Windungen, das Spulenmaterial, die Spannung und andere Faktoren zählen, die beim Ermitteln der zutreffenden Frequenz alle zu berücksichtigen sind. Analyse und/oder Testen eines Prototyps der Oszillatorschaltung 1106 über einen Bereich von Frequenzen lassen gewöhnlich erkennen, welche Frequenz der Oszillatorschaltung 1106 das Ansteigen der Impedanz der jeweiligen Spule 1102 auf einen Spitzenwert verursacht, und die Schaltung 1106 wird dann entsprechend abgestimmt.
Die Logikschaltung 195, wobei auf 7 Bezug genommen wird, ist vorzugsweise so programmiert, dass sie das Ausgangssignal v_id der Oszillatorschaltung 1106 ständig überwacht, vorzugsweise mit einer modulierten Frequenz, die Strom spart. Vorzugsweise prüft die Logikschaltung 195 in Abwesenheit einer Zigarette das Ausgangssignal v_id mit einer Frequenz von 5 bis 15 Hertz, vorzugsweise etwa 8 Hertz; wenn die Detektion eingeleitet worden ist, prüft die Logikschaltung 195 das Ausgangssignal v_id dagegen mit 25 bis 35 Hertz, vorzugsweise etwa 31 Hertz. Vorzugsweise bestätigt die Logikschaltung 195, wenn das Einstecken erkannt worden ist, den anfänglichen Messwert durch mehrere, vorzugsweise drei, zusätzliche aufeinanderfolgende Messwerte, bevor sie den Anzünder 25 für durch Rauchzüge aktivierten Betrieb aktiviert. Die Logikschaltung 195 ist zum Vergleichen des Signals v_id mit einem vorbestimmten Schwellenwert (V_min) und mit einem vorbestimmten Höchstwert (V_max), die vorzugsweise im Festwertspeicher der Logikschaltung 195 (EPROM oder dergleichen) gespeichert werden, konfiguriert. Der Schwellen-Mindestwert ist hoch genug festgesetzt und der Höchstwert ist niedrig genug festgesetzt, so dass nur richtige Artikel (z.B. eine induktive Markierung 900) ein Signal v_id erzeugen, das in den Bereich C in 7 fällt, der zwischen v_min und v_max definiert ist. Der Empfang eines solchen Signals verursacht, dass die Logikschaltung 195 den durch Rauchzüge betätigten Betrieb des Anzünders wie bereits beschrieben einschaltet.
Während eines ersten Zeitlinienabschnitts A in 7 werden von der Oszillatorschaltung 1106 keine Artikel erfasst, was angibt, dass keine Artikel mit wesentlicher Konduktanz (induktive Beeinflussung) in die Region der Spule 1102 eingeführt wurden. Am Punkt X in 7 wird etwas in den Anzünder 25 eingesteckt, das den Messwert von v_id ändert. Wenn diese Änderung während eines zweiten Zeitlinienabschnitts B in den vorbestimmten Bereich C fällt, akzeptiert die Logikschaltung 195 effektiv den eingeführten Artikel als eine zur Verwendung mit dem jeweiligen Anzünder 25 bestimmte echte Zigarette. Wenn v_max überschritten würde, z.B. durch Einführen eines massiven Metallstabs der Größe eines Bleistifts, würde die Logikschaltung 195 den Artikel nicht als echt erkennen und den Betrieb des Anzünders nicht zulassen.
Eine oben besprochene bevorzugte funktionelle Schaltung wird in 8 illustriert. Sie weist einen die Spule 1002 (L1 in 8) umfassenden Oszillatorschaltungsteil zusammen mit Kondensatoren C1 und C3 und einem Transistor Q2 auf. Der Wirkwiderstand der Spule L1 wird vom Widerstand RL1 in 8 dargestellt. Der Ausgang einer Stromquelle Q3 ist als v_id messbar, was ein zur Kommunikation mit der Logikschaltung 195 verfügbares Signal ist. Die bevorzugte Anordnung ist als Colpitts-Oszillator funktionell, der bei einer vorbestimmten Frequenz arbeitet, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 20 MHz, zum Erzeugen eines Ausgangs von 1,4 Volt Spitze-Spitze (an OSC OUT (Oszillatorausgang) in 8).
Wenn eine Zigarette so eingesteckt wird, dass sich eine induktive (metallische) Markierung 900 neben der Spule 1102 (L1) befindet, ändert sich die Spulenwirkspannung (RL1), was wiederum den Gütefaktor Q der Spule ändert. Wenn Q reduziert wird, wird die zum Beibehalten der Oszillation im Rückkopplungsteil der Schaltung erforderliche Antriebsstrommenge größer. Der Strom wird erfasst und in eine Ausgangsspannung v_id umgewandelt, die von der Logikschaltung 195 des Anzünders 25 verwendet werden kann, um zu ermitteln, dass eine eine Markierung aufweisende Zigarette 900 vorhanden ist.
Es gibt mehrere Varianten dieses Systems, die gleich gut funktionieren könnten. Die Folie kann im oder außen am Artikel zum Rauchen positioniert sein und die Spule kann in der Heizvorrichtung oder, was bevorzugt wird, in einem Bereich niedriger Temperatur nahe der Zigarettenoberfläche montiert sein, wie in einem Dichtungsring oder einer Dichtung. In diesem Fall muss der Schwellenwert sorgfältig ausgewählt werden, so dass er einem speziellen Zigarettentyp gegenüber empfindlich ist, der so aufgebaut ist, dass er den entsprechenden Gütefaktor Q in der Induktionsspule ergibt.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar gemäß bevorzugten Ausgestaltungen illustriert und beschrieben, es wird aber anerkannt, dass an ihr Variationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen eingeschlossen ist, abzuweichen. Die oben beschriebene Zigarettenmarkierung 900, Spule und Schaltungsanordnung des Zigarettenidentifikationssystems werden bevorzugt, eine fachkundige Person würde aber nach Vertrautmachen mit dieser Offenbarung leicht erkennen, dass andere vergleichbare Komponenten und Tests aufgebaut werden können, die ganz andere Werte als die oben speziell bereitgestellten haben, die aber durch ihre Werteproportionen und andere Ähnlichkeiten funktionell vergleichbare Wirkungen ergeben, einschließlich der Möglichkeit des Erkennens der Anwesenheit einer induktiven Markierung an einer Stelle entlang einer Zigarette, wie hierin gelehrt wird. Außerdem wird in Betracht gezogen, dass die Erfindung auf andere Zigarettentypen als eine teilweise gefüllte Zigarette angewendet werden kann.

Claims

Elektrisches System zum Rauchen, das Folgendes umfasst: eine Zigarette (23) mit einer Komponente, die mit einer vorbestimmten induktiven Markierung (900, 900a) versehen ist; und einen elektrischen Anzünder (25), der Folgendes umfasst: ein zigarettenaufnehmendes Behältnis (27); einen Zigarettenidentifikator (1102) zum Erzeugen eines Signals, das für die Anwesenheit eines induktiven Markers an einer Stelle entlang dem genannten zigarettenaufnehmenden Behältnis kennzeichnend ist; und einen mit dem genannten Zigarettenidentifikator in Kommunikation stehende Steuereinheit (41), wobei die genannte Steuereinheit konfiguriert ist, um den Betrieb des genannten elektrischen Anzünders nach Empfang und Verarbeiten des genannten Signals zu erlauben oder nicht zu erlauben.
Elektrisches Zigarettenanzündersystem, wobei der genannte Anzünder (25) Folgendes umfasst: ein zigarettenaufnehmendes Behältnis (27); einen Zigarettenidentifikator (1102), wobei der genannte Zigarettenidentifikator zum Erzeugen eines Signals konfiguriert ist, das für eine Höhe des Wirkwiderstands eines Induktors bezeichnend ist, der an einer Stelle entlang dem genannten zigarettenaufnehmenden Behältnis positioniert ist; und eine mit dem genannten Zigarettenidentifikator in Kommunikation stehende Steuereinheit (41), wobei die genannte Steuereinheit konfiguriert ist, um den Betrieb des genannten elektrischen Anzünders nach Empfang und Verarbeiten des genannten Signals zu erlauben oder nicht zu erlauben.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Zigarettenidentifikator einen Induktionssensor (1102) umfasst.
System nach Anspruch 3, bei dem der Induktionssensor eine Spule (1102) umfasst, wobei die genannte Spule ein Inneres hat und mit einem Schwingkreis (1105) verbunden ist, wobei die genannte Spule zum Aufnehmen einer Zigarette in ihr Inneres konfiguriert ist.
System nach Anspruch 4, bei dem der Schwingkreis (1106) ein Ausgangsspannungssignal (V_OUT) erzeugt, das von der Steuereinheit (41) abgetastet wird.
System nach Anspruch 5, bei dem die Steuereinheit (41) die abgetastete Ausgangsspannung (V_OUT) mit einem voreingestellten ausgewählten Bereich von Werten vergleicht und den Anzünder (25) als Reaktion auf die Ergebnisse des Vergleichs aktiviert oder deaktiviert.
System nach Anspruch 1, bei dem die Zigarette (23) eine induktive Markierung (900) zum Beeinflussen von Q einer Drosselspule an der genannten Stelle umfasst.
System nach Anspruch 7, bei dem die induktive Markierung (900) eine Metallfolie (904) ist.
System nach Anspruch 7, bei dem die induktive Markierung (900') eine induktive Farbe (906) ist, die sich auf einer Komponente der Zigarette befindet.
System nach Anspruch 7, bei dem die induktive Markierung (900) ein metallisches Band ist.
Elektrisches System zum Rauchen nach Anspruch 8, bei dem die Folie (904) etwa 0,001270 cm (0,0005 Zoll) dick ist.
Elektrisches System zum Rauchen nach Anspruch 3, bei dem der genannte Zigarettenidentifikator eine Drosselspule (1102) umfasst, die konzentrisch um das genannte zigarettenaufnehmende Behältnis (27) angeordnet ist, wobei die genannte Steuereinheit (41) Mittel (195) zum Erkennen induktiver Änderungen an der genannten Drosselspule aufweist.
System nach Anspruch 12, bei dem das genannte zigarettenaufnehmende Behältnis (27) eine Aufnahme aufweist, die einen Kanal zum gleitenden Aufnehmen einer Zigarette hat, wobei die genannte Spule konzentrisch um den genannten Kanal angeordnet ist.
System nach Anspruch 3, bei dem der Induktionssensor eine Induktionsspule (1102) umfasst und bei dem die Konstantspannungsrückkopplungsschleife mit der genannten Induktionsspule verbunden ist und wobei eine Spannungsausgangsleitung mit der genannten Induktionsspule in Kommunikation steht, wodurch Abweichungen eines Wirkwiderstands der Induktionsspule Änderungen in der Spannungsausgangsleitung erzeugen.
System nach Anspruch 14, bei dem die genannte Rückkopplungsschleife einen Oszillator (1106) mit einer Frequenz von etwa 1 bis 2 Megahertz aufweist.
System nach Anspruch 15, bei dem die genannte Rückkopplungsschleife einen Oszillator (1106) aufweist, der eine Frequenz von etwa einem Megahertz hat.
Schaltkreis nach Anspruch 15, bei dem die genannte Rückkopplungsschleife einen Oszillator (1106) mit einer Frequenz von etwa 20 Megahertz aufweist.
Verfahren zum Betätigen eines Anzünders eines elektrischen Systems zum Rauchen, das den Schritt des Erzeugens eines Steuersignals als Reaktion auf eine Signaländerung umfasst, die für eine Höhe des Wirkwiderstands eines Induktors an einer Stelle entlang einem zigarettenaufnehmenden Behältnis bezeichnend ist.
Zigarette mit einem induktiven Marker (900; 900') an einer Stelle entlang der genannten Zigarette, wobei der induktive Marker metallische, kapazitive oder induktive Farbe umfasst.
Zigarettenidentifikationssystem, das eine Spule (1102) an einer Stelle entlang dem zigarettenaufnehmenden Behältnis des Anzünders, einen mit der Spule in Kommunikation stehenden Schwingkreis (1106) und eine zum Aktivieren oder Deaktivieren des Anzünders als Reaktion auf einen Ausgang des Schwingkreises konfigurierte Steuereinheit (41) umfasst.