JP2001521124A - ライター作動システム - Google Patents

ライター作動システム

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Abstract

(57)【要約】 本発明はライターの紙巻きタバコ受入口（２７）に沿った位置にあるコイル（１１０２）、コイル（１１０２）と通信する発振回路（１１０６）、及び発振回路の出力に反応してライターを活性化又は不活性化するように構成された制御器を含む紙巻きタバコ識別システム（５０）である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は電気出力喫煙システム、特に電気出力喫煙システムのライター及びそ
れらを操作するために準備するそれらの作動器に関する。
【０００２】発明の背景 共通の譲受人の米国特許 No.５３８８５９４，５５０５２１４及び５５９１３
６８は電気ライター及び紙巻きタバコを含む様々な電気出力喫煙システムを開示
する。そのシステムは副流煙をかなり減らしかつ喫煙者に喫煙の中断及び再開を
選択的に行わせることができる喫煙の満足感を提供する。
【０００３】 米国特許 No.５３８８５９４におけるライターの好ましい例はシステムの紙巻
きタバコのタバコ棒部分をスライド可能に受入れる構成で配置された複数の金属
蛇行ヒーターを含む。紙巻きタバコ及びライターは紙巻きタバコがライターに挿
入され個々のヒーターがタバコの各ふかしごとに活性化されるとき、各ヒーター
が紙巻きタバコに対して支持する場所の紙巻きタバコのまわりの箇所に局部的に
焦げ（以下“ヒーターフットプリント（heater footprint）”として言及する）
を生じるように構成されている。
【０００４】 米国特許 No.５３８８５９４では、１回のふかしサイクル中に各加熱素子に適
用されるエネルギーの量及び順序はふかしセンサーからの信号を受けると出力サ
ブルーチンを実施する制御器の論理回路によって調整される。出力サブルーチン
はふかしの開始時に出力源（電池）の電圧を読みとり、パルス時間（そのサイク
ル時間）が出力源の電圧に対して調整されて電池放電サイクルの電圧範囲全体に
わたって同じ全体量のエネルギー（ジュール）を与えるように不変ジュールエネ
ルギータイマーと協同してシャットオフ信号を分離する工程を含む。
【０００５】 共通の譲受人の米国特許 No.５３８８５９４，５５０５２１４及び５５９１３
６８は熱がウェブに適用されるときタバコ喫煙成分を放出する管状タバコ被覆ウ
ェブを含む紙巻きタバコデザインを開示する。好ましくはタバコはウェブの内部
に沿って被覆され、ウェブはタバコエアロゾルのより完全な発達を促進するよう
に未充填の部分又はキャビティを含む。様々な形のキャビティ（間隙及びボイド
とも称される）は電気加熱紙巻きタバコにおける送出を改良する。
【０００６】 米国特許 No.５５９１３６８は充填タバコ棒部分及び未充填タバコ棒部分を規
定するように切断タバコで部分的に充填されたにすぎない管状タバコウェブを有
する紙巻きタバコとともに複数の電気抵抗ヒーター及び制御器を有する電気ライ
ターを含む電気喫煙システムを記載する。好ましくはライター中への紙巻きタバ
コの完全な挿入で、ライター内のヒーター素子の作動部分は紙巻きタバコ棒の前
述の充填部分及び未充填部分の両方を部分的にオーバーラップする。かかるオー
バーラップによって、タバコ煙の即時放出がより容易に燃焼される未充填タバコ
棒部分から生じ、かくして喫煙者は吸い込み開始で即座の反応を受ける。充填タ
バコ棒部分の燃焼はわずかに遅れ、タバコ棒の充填部分を含むタバコのブレンド
又はタバコの香気及び風味に寄与する。従って、装置は従来の紙巻きタバコを喫
煙することから期待する喫煙の満足感、反応の即時性及びフィルタータバコの風
味及び香気を喫煙者に提供する。
【０００７】 米国特許 No.５５９１３６８のシステムでは、紙巻きタバコ及びライターの内
部構造がヒーターオーバーラップの所望の割合が達成されるように調和されてい
ることが重要である。従って、ライターに挿入された所定の紙巻きタバコが所望
の内部構造を有するかどうか、特に紙巻きタバコが管状タバコウェブ内にキャビ
ティを含むかどうかを認識する能力をライターに与える必要性が生じている。さ
らにこの必要性のため、電気喫煙システムの紙巻きタバコ及びライターが所望の
風味及び予め決められた送出レベルが得られることが重要である。
【０００８】 上の共通の譲受人の米国特許 No.５３８８５９４，５５０５２１４及び５５９
１３６８はいずれも紙巻きタバコ検知器が紙巻きタバコの挿入に反応して論理回
路に信号を送り、それらの検知器の幾つかが光学的構成要素を含むシステムを開
示する。ライターのヒーター素子に又はそのまわりに位置されたレンズ又は他の
光送信構成要素が汚れ及び／又はタバコ喫煙凝縮物を収集し、傷つく傾向がある
ことが見出された。
【０００９】 また、光学検知器が光の周囲（外部）源に暴露されるなら間違った信号を発生
するかもしれないことが見出された。この問題はライターの紙巻きタバコ受入口
の入口の近くでヒーター素子から離れてかかる検知器を位置しようとすると一層
悪化する。
【００１０】発明の目的及び概要 従って、本発明の目的は伝統的な紙巻きタバコとキャビティ担持紙巻きタバコ
を区別することができる電気喫煙システムにおける紙巻きタバコ識別機構を提供
することにある。
【００１１】 本発明の別の目的は電気ヒーター取付具に隣接して作動する能力を有する紙巻
きタバコ識別システムを提供することにある。
【００１２】 本発明のさらに別の目的は喫煙凝縮物及び汚れに攻撃されない紙巻きタバコ識
別システムを提供することにある。
【００１３】 本発明の別の目的は周囲光からの干渉に攻撃されない紙巻きタバコ識別システ
ムを提供することにある。
【００１４】 本発明のさらに別の目的はハンドヘルド電気ライターのコンパクトな領域内で
作動可能な紙巻きタバコ識別システムを提供することにある。
【００１５】 これらの及び他の目的はライターが好ましくは部分充填紙巻きタバコの、紙巻
きタバコに与えられた誘導マーカーを認識するように構成された紙巻きタバコ識
別システムを含む電気喫煙システムを提供する本発明によって達成される。
【００１６】 特に、本発明はライターの紙巻きタバコ受入口に沿った位置にあるコイル、コ
イルと通信している駆動発振回路及び発振回路の出力に応答してライターを活性
化又は不活性化するように構成された制御器を含む紙巻きタバコ識別システムを
提供する。
【００１７】 本発明の別の側面は金属箔又はその代わりに容量性（capacitive）インク又は
テープを含む誘導マーカー構成要素を部分充填紙巻きタバコ内に与えることであ
る。
【００１８】図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び他の目的、利点及び新規な特徴は添付図面と結合して考
えるとき本発明の好ましい例の以下の詳細な記述から明らかになるだろう。
【００１９】 図１は電気的に作動されるライターに挿入されるシステムの紙巻きタバコを伴
った本発明の好ましい例による喫煙システムの透視図である。 図２は図１の喫煙システムの透視図であるが、喫煙が終わってライターから取
り出された紙巻きタバコを伴う。 図３Ａは好ましい紙巻きタバコ識別システムの部分及び波状ヘアピンヒーター
素子を含む、図１のヒーター取付具の好ましい例の部分的な透視詳細図である。 図３Ｂは図３Ａに示された好ましい紙巻きタバコ識別システムの概略図である
。 図４は誘導マーカーを含む、図１に示された部分充填紙巻きタバコの好ましい
例の透視的部分分解図である。 図５は別の誘導マーカーを含む、図１に示された部分充填紙巻きタバコの別の
好ましい例の透視的部分分解図である。 図６は図１及び図２に示されたライターの好ましい制御回路の概略的ブロック
図である。 図７は典型的な誘導回路出力対時間のグラフ表示である。 図８は本発明の好ましい例による回路の電気的な概略図である。
【００２０】好ましい例の詳細な記述 図１及び図２を参照すると、本発明の好ましい例は好ましくは部分充填フィル
ター紙巻きタバコ２３及び再使用可能ライター２５を含む喫煙システム２１を提
供する。紙巻きタバコ２３はライター２５の前端部分２９に位置される環状紙巻
きタバコ受口２７に挿入及びそこから除去されるように適応されている。いった
ん紙巻きタバコ２３が挿入されると、喫煙システム２１は着火又はくすぶりのな
いことを除いて伝統的な紙巻きタバコと多くが同じ方式で使用される。紙巻きタ
バコ２３は１以上のふかしサイクル後に廃棄される。好ましくは、各紙巻きタバ
コ２３は１回の喫煙あたり合計８回以上のふかし（ふかしサイクル）を与える。
しかしながら、ふかしの合計数を多くしたり少なくしたりすることは設計上の都
合である。
【００２１】 喫煙システムのさらなる詳細は共通の譲受人である米国特許 No.５３８８５９
４，５５０５２１４，５５９１３６８及び５４９９６３６にも記載されており、
それらの全ては全体を参考としてここに組入れる。
【００２２】 ライター２５は前及び後ハウジング部分３３及び３５を有するハウジング３１
を含む。１以上の電池３５ａが後ハウジング部分３５内に取りはずし可能に位置
され、エネルギーを複数の電気抵抗ヒーター素子３７（図３Ａにも示される）を
含むヒーター取付具３９に供給する。ヒーター素子３７は紙巻きタバコ２３をス
ライド可能に受けるために前ハウジング部分３３内に配置される。ヒーター取付
具３９のベース部分には止め１８２が設けられ、それは十分に挿入された紙巻き
タバコ２３がヒーター素子３７に対して一定に位置されることを保証する。紙巻
きタバコ受口２７、ヒーター素子３７及び止め１８２は紙巻きタバコ２３を受入
れるための紙巻きタバコ受入空間１２７を協同して確立する。
【００２３】 前ハウジング部分３３内の制御回路４１は各ふかし作動出力サイクルの実行中
１以上のヒーター素子３７と電池３５ａの間で電気的連通を選択的に確立する。
本発明の好ましい例は部分充填フィルター紙巻きタバコ２３がライター２５中に
挿入されるときに認識できる紙巻きタバコ識別システム５０を含む。いったん検
知が行われると、制御回路４１はふかし作動操作のためにライターを準備させる
。いかなる検知活性もないときは、制御回路４１はエネルギー保存休止モードで
ライターを維持する。紙巻きタバコ識別システム５０は続く記載に詳述されるだ
ろう。
【００２４】 さらに図１及び図２を参照すると、好ましくはライターハウジング３１の後部
分３５は電池の取り替えを容易にするように、例えばねじ又はスナップ嵌め構成
要素で容易に開閉されるように適応されている。もし望むなら、家庭用電流など
で供給される充電器において電池を再充填するための電気的ソケット又は接点を
与えられてもよい。好ましくは、前ハウジング部分３３は例えばＺ形接合部又は
ソケット嵌めで後ハウジング部分３５に取りはずし可能に接合される。
【００２５】 電池３５ａはヒーター３７が意図したように機能するために十分な電力を与え
るような大きさのものであり、好ましくは取り替え及び再充電可能なタイプから
なる。コンデンサーの如き他の電源も好適である。好ましい例では、電源は約４
．８〜５．６ボルトの範囲の全体非負荷電圧を有する直列接続された四つのニッ
ケル−カドミウム電池からなる。しかしながら、電源の特性は喫煙システム２１
の他の構成要素の特性、特にヒーター素子３７の特性に照らして選択される。共
通の譲受人である米国特許 No.５１４４９６２（ここに参考として組み入れられ
る）は本発明の喫煙システムと接続すると有用な幾つかのタイプの電源、例えば
再充電可能な電池源、及び電池及び電池によって再充電されるコンデンサーを含
む出力装置を記載する。
【００２６】 特に図２を参照すると、好ましくは、いったん回路４１が紙巻きタバコ識別器
５０から適切な信号を受けると、喫煙者によって紙巻きタバコ２３の吸い込みが
開始されて起こる気流の速度の変化又は圧力の変化のいずれかに感受性のあるふ
かし作動センサー４５からさらなる信号を受けて出力サイクルを実行する準備を
する。ふかし作動センサー４５は好ましくはライター２５の前ハウジング部分３
３内に位置され、ヒーター取付具３９のベースに位置される止め１８２を通って
延びる口を介してヒーター取付具３９の紙巻きタバコ受口１２７と通信される。
喫煙システム２１に使用するために好適なふかし作動センサー４５は共通の譲受
人である米国特許 No.５０６０６７１及び米国特許 No.５３８８５９４に記載さ
れており、それらの開示は参考としてここに組み入れられる。
【００２７】 ふかしセンサー４５はHoneywell, Inc., Freeport, IllinoisのMicroSwitch部
門によって製造されるModel 163 PCO1D35珪素センサーを含むことが好ましい。 熱線風速計の原理を使用するものの如き流速感知装置は気流の変化の検知時にヒ
ーター素子３７の適当なものを作動するために有用であることがうまく証明され
ている。いったんセンサー４５によって作動されると、制御回路４１は電流をヒ
ーター素子３７の適当なものに向ける。
【００２８】 図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、好ましい紙巻きタバコ識別システム５０は紙
巻きタバコ受口２７に沿った位置のまわりに同軸配置されたコイル１１０２，及
び制御回路４１に一体化されることができる（好ましくはコイル１１０２に隣接
して位置される別個の電気的素子として配置される）発振回路１１０６を含む。
好ましくは、誘導コイル１１０２は２０〜４０ゲージワイヤー、より好ましくは
約３０ゲージワイヤーの約１５〜２５巻き、より好ましくは約２０巻きからなる
。電気的リード線１１０４はコイル１１０２を発振回路１１０６と連結する。
【００２９】 発振回路１１０６は好適な接続１１０８において制御回路４１を通して電池３
５ａに接続され、リード線１１２を通して出力信号（ｖｉｄ）を制御回路４１に
与える。
【００３０】 表示器５１はライター２５の外部に沿った位置に、好ましくは前ハウジング部
分３３上に与えられ、紙巻きタバコ２３の１回の喫煙で残っているふかしの数を
表示する。表示器５１は７分割液晶表示を含むことが好ましい。好ましい例では
、表示器５１は紙巻きタバコ識別システム５０がヒーター取付具３９における部
分充填紙巻きタバコ２３の存在を検知すると数字“８”を表示させる。好ましく
は、紙巻きタバコ識別システム５０は信号を回路４１に与え、それは順に反応し
て信号を表示器５１に与え、ふかしセンサー４５を準備するように配置される。
表示器５１上の数字“８”の表示は各紙巻きタバコ２３について与えられる八つ
のふかしが利用可能であること、即ち、ふかしサイクルが全く行われておらず、
ヒーター素子３７のどれも紙巻きタバコ２３を加熱するために活性化されていな
いことを反映する。紙巻きタバコ２３が完全に喫煙された後、表示器は数字“０
”を表示する。紙巻きタバコ２３がライター２５から除去されるとき、紙巻きタ
バコ識別システム５０はもはや紙巻きタバコ２３の存在を検知せず、表示器５１
はスイッチオフにされる。
【００３１】 ふかし数の残りを表示するための別の方法では、検知表示はその代わりにシス
テムが活性化又は不活性化されているか（“オン”又は“オフ”）を表示するよ
うに配置されてもよい。
【００３２】 本発明の喫煙システム２１で有用な電源、回路、ふかし作動センサー、及び表
示器は共通の譲受人である米国特許 No.５０６０６７１，５３８８５９４及び５
５９１３６８に記載されており、それらの全ては参考としてここに組み入れられ
る。
【００３３】 図３Ａを参照すると、ライター２５の前ハウジング部分３３は実質的に円筒形
の加熱取付具３９を包囲し、そのヒーター素子３７は紙巻きタバコ２３をスライ
ド可能に受ける。ヒーター取付具３９はヒーター素子３７が各々の新たに挿入さ
れた紙巻きタバコ２３に沿ったほぼ同じ位置で紙巻きタバコ２３と並んで位置さ
れるように挿入されたタバコ２３をヒーター素子３７に対し固定された関係で支
持するように適応される。ヒーター取付具３９は紙巻きタバコ受口２７の対称軸
のまわりに同軸配置されている八つの相互に平行なヒーター素子３７を含む。各
ヒーター素子３７が十分に挿入された紙巻きタバコ２３に対して支持する（又は
熱伝達関係にある）位置はここではヒーターフットプリントとして言及される。
【００３４】 好ましくはヒーター素子３７は波状ヘアピンヒーター素子３７としてここでは
言及されるデザインを有し、各ヒーター素子３７は端部分（先端）５４で相接さ
れる第１及び第２蛇行細長部材５３ａ及び５３ｂを少なくとも含む。先端５４は
紙巻きタバコ受口２７の開口１８３に隣接する。各ヒーター素子３７の反対端５
６ａ及び５６ｂは制御器４１によって選択的に確立されるように電源３５ａの対
極に電気的に接続される。特に、各ヒーター取付具３７を通る電気的通路はそれ
ぞれ末端ピン１０４、ピン１０４と蛇行部材５３ａの一つの自由端部分５６ａの
間の接続１２２を通り、先端５４の少なくとも一部を通って他の蛇行部材５３ｂ
及びその端部分５６ｂに至るように確立される。好ましくは、一体的に形成され
た共通の接続環１１０は細長部材５３ｂの端部分５６ｂの全てに対して共通の電
気的接続を与える。好ましい例では、環１１０は環１１０とピン１０５の間の接
続１２３を通して電源３５ａの正端子に接続される。ヒーター取付具３９の電気
的接続の構成及び確立のさらなる詳細は共通の譲受人である米国特許 No.５０６
０６７１，５３８８５９４及び５５９１３６８に図示及び記載されており、それ
らの全ては参考としてここに組み入れる。
【００３５】 ライター２５の一部として作動可能である追加のヒーター取付具３７は共通の
譲受人である米国特許 No.５６６５２６２及び米国特許 No.５４９８８５５に開
示されているものを含み、それらの特許の全ては参考として全体をここに組み入
れる。
【００３６】 好ましくは、ヒーター３７は回路４１のふかし作動制御下で電源３５ａによっ
て個々に付勢され、紙巻きタバコ２３の周囲のまわりに間隔を置いた位置で好ま
しくは８回紙巻きタバコ２３を加熱する。加熱は従来の伝統的な紙巻きタバコの
喫煙で一般に達成されるように紙巻きタバコ２３から８回のふかしをする。１以
上又は全てのふかしについて同時に１以上のヒーターを活性化することが好まし
い。
【００３７】 図４を参照すると、紙巻きタバコ２３はタバコ棒６０及びフィルターチッピン
グ６２を含むことが好ましく、それらはチッピング紙６４とともに接合されるこ
とが好ましい。
【００３８】 紙巻きタバコ２３のタバコ棒６０はタバコウェブ６６を含み、それはその端の
一つで自由流フィルター７４のまわりに、他の端でタバコ栓８０のまわりに管状
（円筒状）形で巻き付けられる。あるいは、酢酸セルロースの栓がタバコ栓８０
の代わりに使用されてもよい。
【００３９】 オーバーラップ７１はタバコウェブ６６のまわりに密接して包まれ、伝統的な
紙巻きタバコの構成と共通している縦方向継目に沿って一緒に保持される。オー
バーラップ７１は自由流フィルター７４及びタバコ栓８０のまわりで包まれた状
態でタバコウェブ６６を保持する。
【００４０】 タバコウェブ６６自体はベースウェブ６８及びベースウェブ６８の内側表面に
沿って位置されたタバコフレーバ材料７０の層を含むことが好ましい。タバコ棒
６０の吸い込み端７２において、タバコウェブ６６はオーバーラップ７１ととも
に管状自由流フィルター栓７４のまわりで包まれる。好ましくは、タバコ栓８０
はタバコ栓６６から別々に構成され、栓包み８４内で包まれ、その中で保持され
ることが好ましいカットフィルタータバコの相対的に短い柱状部を含む。
【００４１】 一般的なこととして、タバコ栓８０の長さはボイド（又は“キャビティ”）９
０が自由流フィルター７４とタバコ栓８０の間でタバコ棒６０に沿って確立され
るようにタバコ棒６０の全長に対して設定されることが好ましい。ボイド９０は
タバコ棒６０の未充填部分に相当し、タバコ棒６０の自由流フィルター７４を通
るチッピング６２と即時流体連通状態にある。
【００４２】 チッピング６２はタバコ棒６０に隣接して位置される自由流フィルター９２及
びタバコ棒６０からチッピング６２の遠端にあるマウスピースフィルター栓９４
を含む。好ましくは、自由流フィルター９２は管状であり、極めて小さな圧力低
下で空気を送る。しかしながら代わりに他の低効率フィルターの標準構成を使用
することもできる。自由流フィルター９２の内径は２〜６ミリメートルであるこ
とが好ましく、タバコ棒６０の自由流フィルター７４のそれより大きいことが好
ましい。
【００４３】 マウスピースフィルター栓９４は外観のためチッピング６２の自由端を閉じ、
所望により濾過を実施する。但し、マウスピースフィルター栓９４が好ましくは
約１５〜２５％効率の低効率フィルターを含むことが好ましい。
【００４４】 このタイプの紙巻きタバコのさらなる詳細な記述は共通の譲受人である米国特
許 No.５４９９６３６に見出され、それはその全体を参考としてここに組み入れ
る。
【００４５】 本発明による装置に使用するための紙巻きタバコ２３は好ましくは自由流フィ
ルター栓９４のまわりに配置された箔栓包み９０４からなる誘導マーカー９００
をさらに含む。好ましくは、箔栓包み９０４は約０．００００５〜０．００１イ
ンチ厚さ、より好ましくは約０．０００２５〜約０．０００５インチ厚さ、最も
好ましくは約０．０００５インチ厚さの範囲である。箔栓包み９０４は所望によ
り前述したような箔の積層体及び伝統的な栓包み材料の層を含んでもよい。
【００４６】 図５を参照すると、代替例では、紙巻きタバコ２３′の誘導マーカー９００′
は代わりに栓包み６４′の内面に沿って配置されることが好ましい金属、磁性又
は誘導インク９０６のストライプ又は層を含んでもよい。インク９０６は栓包み
６４′の選択された部分に適用されてもよく、あるいはその内面の全体をカバー
してもよい。代替例では、インク９０６は紙巻きタバコ２３′の他の構成要素、
例えばその第１自由流フィルター７４′、第２自由流フィルター９２′又は自由
流フィルター７４′に隣接する包み７１′の部分に適用されてもよい。
【００４７】 続く記載で説明されるように製品識別のために発振回路１１０６のコイル１１
０２と相互作用するように所定の紙巻きタバコデザイン内で誘導マーカー９００
を確立するために金属テープ、磁気テープ又は棒の如き箔、インク又は金属要素
の様々な適用を選択してもよいことは明らかである。さらに、図５中のインクで
塗られたストライプ９０６が長手方向に延びるように示されているが、代わりに
ストライプ、テープ又は金属要素を円周状に延ばして紙巻きタバコ２３′に沿っ
た位置にループを形成してもよい。
【００４８】 図２及び図６を参照すると、ライター２５の電気制御回路４１は論理回路１９
５を含み、それはマイクロコントローラー又は専用集積回路（又は“ＡＳＩＣ”
）を含むことが好ましい。論理回路１９５は制御回路４１を通して紙巻きタバコ
識別システム５０；挿入された紙巻きタバコ２３の吸い込みを検知するためのふ
かしセンサー；紙巻きタバコに残っているふかし数を表示するためのＬＣＤ表示
器５１；及びタイミングネットワーク１９７と通信される。
【００４９】 論理回路１９５はここで述べた関数を実施できる従来のいかなる回路を含んで
もよい。他の構成要素によって実施されるアナログ関数とともにデジタル論理回
路を実施するように書替え可能ゲートアレー（例えばActel Corporation, Sunny
vale, Californiaから入手可能なタイプACTEL A1280A FPGA PQFP 160）又はマイ
クロコントローラーをプログラムすることができる。ＡＳＩＣ又はマイクロコン
トローラーは一つの構成要素でアナログ及びデジタル関数の両方を実施すること
ができる。本発明の制御回路４１及び論理回路１９５と同様の制御回路及び論理
回路の特徴は例えば共通の譲受人である米国特許 No.５３８８５９４，５５０５
２１４,５５９１３６８及び５４９９６３６に開示され、それらの全てはそれら の全体を参考としてここに組み入れる。さらなる詳細は係属中の共通の譲受人で
ある米国出願シリアルNo. ０８／７５５０４４（１９９６年１０月２２日出願）
にも与えられている。
【００５０】 好ましい例では、八つの個々のヒーター素子３７は電源３５ａの正端子に及び
対応する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ヒータースイッチ２０１−２０８を通
してアースに接続される。ヒータースイッチ２０１−２０８の個々の（または選
択された）ものが論理回路１９５による出力サイクルの実行中、それぞれ端子２
１１−２１８を通して論理回路の制御下でスイッチオンになるだろう。論理回路
１９５はヒーター取付具３９の対応するヒーター素子３７を活性化及び不活性化
するようにヒータースイッチ２０１−２０８の特定のものを活性化及び不活性化
するための信号を与える。
【００５１】 論理回路１９５はタイミング回路１９７と協同して予め決められた全サイクル
期間（“ｔｔｏｔａｌ”）に従って各ヒーター素子３７の活性化及び不活性化を
正確に実施し、各全サイクル期間を予め決められた数の位相に正確に分割する。
各位相はそれ自身の予め決められた期間の時間（“ｔｐｈａｓｅ”）を有する。
好ましい例では、全サイクル期間合計は（喫煙者の紙巻きタバコの１回の吸い込
みプラス余裕の設定で通常想定される２秒間より短いように）１．６秒であるよ
うに選択され、全サイクル期間合計は好ましくは２位相に分割され、第１位相は
１．０秒の予め決められた時間期間（“ｔｐｈａｓｅ１”）を有し、第２位相は
０．６秒の予め決められた時間期間（“ｔｐｈａｓｅ２”）を有する。
【００５２】 全サイクル期間合計、位相の全体数及び各位相期間は特に紙巻きタバコ２３の
各ヒーター素子３７と隣接部分の間の好ましい熱相互作用（“熱分布”又は“熱
ヒストグラム”）を正確に再現する出力サイクルを実行する能力を制御回路４１
内で確立するために従う教示によって解析されるパラメーターである。さらに、
いったん好ましい熱ヒストグラムが確立されると、あるパラメーター（好ましく
は各位相内のデューティサイクル）は前述の電池放電サイクルによって達成され
る電圧ｖｉｎの範囲の全体を通してあらゆる出力サイクルに関し予め決められた
熱ヒストグラムを正確に再現するように制御回路４１によって動的に調整される
。
【００５３】 ふかし作動センサー４５は喫煙者の活動の活性化（即ち、十分に持続された期
間の時間にわたる気流又は圧力の連続低下）を示す信号を論理回路１９５に供給
する。論理回路１９５はふかし作動センサー４５からの誤った信号に反応してヒ
ーター素子の不注意な活性化を避けるために紙巻きタバコについての持続した吸
い込みと微小気圧変動の間で区別するためのデバウンシングルーチンを含む。ふ
かし作動センサー４５は演算増幅器を駆動するために使用される光学フラップセ
ンサー又はピエゾ抵抗圧力センサーを含んでもよい。演算増幅器の出力は順に論
理信号を論理回路１９５に供給するために使用される。喫煙システムと関連して
使用するために好適なふかし作動センサーはHoneywell, Inc., Freeport, Illの
MicroSwitch部門によって製造されるModel 163PCO1D35珪素センサー、又はLucas
-Nova, Freemont, Californiaから入手可能なタイプNPH-5-02.5G NOVAセンサー 、又はSenSym Incorporated, Sunnyvale, Californiaから入手可能なタイプSLP0
04Dを含む。
【００５４】 エネルギーを保存するため、ふかしセンサー４５は低いデューティサイクル（
例えば約２〜１０％デューティサイクル）でオンとオフを繰り返されることが好
ましい。例えばふかし作動センサー４５は１０ミリ秒ごとに１ミリ秒の間スイッ
チオンにされることが好ましい。もし例えばふかし作動センサー４５が四つの連
続パルス中（即ち、４０ミリ秒間にわたって）紙巻きタバコについての吸い込み
を示す気流又は圧力低下を検知するなら、ふかし作動センサーは信号を端子２２
１を通して論理回路１９５に送る。論理回路１９５は次いで信号を端子２１１−
２１８の適切なものを通して送り、ＦＥＴヒータースイッチ２０１−２０８の適
切なものをオンにする。
【００５５】 紙巻きタバコ識別システム５０の出力は端子２２３を通って論理回路１９５に
向けられる。部分的に充填された紙巻きタバコが紙巻きタバコ受口１２７中に挿
入されていることを示す紙巻きタバコ識別システム５０からの信号を受けとると
、論理回路１９５は信号を端子２２５を通してふかし作動センサー４５に送り、
ふかし作動出力サイクルが開始するようにふかし作動センサーをスイッチオンに
する。また、論理回路１９５は信号を端子２２７を通して表示器５１に送り、そ
れをスイッチオンにする。
【００５６】 論理回路１９５はＰＲＯＭ（プログラム可能読取り専用記憶装置）３００を含
み、それは好ましくは少なくとも二つのデータベース又は“ルックアップテーブ
ル”３０２及び３０４、及び所望により第３データベース（ルックアップテーブ
ル）３０６及び可能なら第４ルックアップテーブル３０７又はそれ以上を含む。
ルックアップテーブル３０２，３０４（及び所望により３０６，３０７）の各々
は即時出力サイクルの各位相の実行中に使用されるデューティサイクルを示す信
号（第１位相に対して“ｄｃ１”、第２位相に対して“ｄｃ２”）に電池電圧ｖ ｉｎ を示す信号を変換する。第３及び第４ルックアップテーブル３０６及び３０
７は同様に機能する。
【００５７】 出力サイクルが開始すると、論理回路は電池電圧ｖｉｎを示す信号を受け、次
いで第１ルックアップテーブル３０２への即時読取りｖｉｎを参照して出力サイ
クルの第１位相の開始のためのデューティサイクルｄｃ１を確立する。第１位相
はタイミングネットワーク１９７が第１位相ｔｐｈａｓｅ １の予め決められた
時間期間が経過したことを示す信号を与えるまで続けられ、それで論理回路１９
５はｖｉｎ及び第２ルックアップテーブル３０４を参照し、第２位相の開始のた
めのデューティサイクルｄｃ２を確立する。第２位相はタイミングネットワーク
１９７が第２位相ｔｐｈａｓｅ ２の予め決められた時間期間が経過したことを
示す信号を与えるまで続けられ、それでタイミングネットワーク１９７は端子２
２９において論理回路１９５にシャットオフ信号を与える。所望により、論理回
路１９５は第３位相を開始し第３デューティサイクルｄｃ３を確立し、シャット
オフ信号は第３位相（ｔｐｈａｓｅ ３）の予め決められた期間が経過するまで
生成されないだろう。同様の方式を所望により第４位相（ｔｐｈａｓｅ ４）で
確立することができる。本発明は同様に追加の位相を用いて実施されることがで
きる。
【００５８】 係属中の共通の譲受人である米国シリアルNo. ＿（１９９７年１０月１６日出
願）（Attorney Docket PM 1782B）及び共通の譲受人である米国特許 No.５３８
８５９４，５５０５２１４，５５９１３６８，５４９９６３６及び５３７２１４
８に記載されているものの如き他のタイミングネットワーク回路構成及び論理回
路を使用してもよい。それらの全てはそれらの全体を参考としてここに組み入れ
る。
【００５９】 論理回路１９５が持続された圧力低下又は気流が検知されたことをふかし作動
センサー４５から端子２２１を通して信号を受けるとき、論理回路１９５は信号
を端子２３１を通してタイマーネットワーク１９７に送り、タイマーネットワー
クを活性化し、それは次いで前述の方法で位相ごとに機能を開始する。また、論
理回路１９５はダウンカウントルーチンによって八つのヒーター素子のどれが加
熱されるべきかを決定し、ＦＥＴヒータースイッチ２０１−２０８の適切なもの
をオンにするために適切な端子２１１−２１８を通して信号を送る。適切なヒー
ターはタイマー作動中オンのままである。
【００６０】 タイミングネットワーク１９７はタイマーが作動を停止したことを示す信号を
端子２２９を通って論理回路１９５に送るとき、特定のＯＮ状態のＦＥＴヒータ
ースイッチ２１１−２１８がオフにされ、それによって特定のヒーター素子３７
から出力を除去する。また、論理回路１９５はダウンカウントし、表示器が一つ
少ないふかしが残っていること（例えば１回ふかし後の“７”）を表示するよう
に端子２２７を通して表示器５１に信号を送る。喫煙者が次に紙巻きタバコ２３
をふかすとき、論理回路１９５はＦＥＴヒータースイッチ２１１−２１８の別の
予め決められたものをオンにし、それによってヒーター素子の予め決められたも
のに電力を供給する。工程は紙巻きタバコ２３に残っているふかしが全く残って
いないことを意味する“０”を表示器５１が表示するまで繰り返される。紙巻き
タバコ２３がライター２５から除去されるとき、紙巻きタバコセンサー５７は紙
巻きタバコが存在しないことを示し、論理回路１９５はリセットされる。
【００６１】 紙巻きタバコ２３の紙巻きタバコマーカー９００とライター２５中の紙巻きタ
バコ識別システム５０は回路４１中の容量を確立し、紙巻きタバコが紙巻きタバ
コ受口１２７に挿入されたこと及びそれがライターが適切に機能する正しいタイ
プのものであることを認識する。
【００６２】 インダクタンス（誘導子）は一般に外部の電磁的影響を受けやすい電気回路の
特性を含む。通常、誘導回路は迅速に変化する増幅電流を生成するため又は他の
電気的効果のために使用されることができる。
【００６３】 抵抗負荷、例えば誘導コイルの近くの電界を減衰させる材料が誘導子に適用さ
れるとき、そのＱ（品質ファクター）は低下されることが一般に認められる。誘
導子がColpitts発振器の一部であるなら、Ｑの低下は制御電圧の増加を生じ、そ
れは順にバイアス電流の増加を生じ、リアクタンス負荷の増大した損失を補償す
る。この現象を利用して、出願人は適切な物品がライター開口中に挿入されたか
どうかを識別する新規な方法を創案した。
【００６４】 誘導コイル中に挿入される製品の性質によって、発振回路はライターに挿入さ
れる正しい物品によってもたらされる誘導変化を最良に増幅する周波数を有する
ように選択されてもよい。例えば、周波数は約０．２５メガヘルツ〜約３０メガ
ヘルツの範囲であってもよい。図５の紙巻きタバコ２３′におけるインク９０６
の如き誘導インクは前述したようなコイル１１０２及び通常の紙巻きタバコ直径
を使用して約２０メガヘルツで最良に感知され、一方図４の紙巻きタバコ２３の
前述のような箔９０４は通常の紙巻きタバコ直径を使用して約１メガヘルツで感
知されることが好ましい。
【００６５】 当業者はこの開示に関して、適切な周波数、コイル１１０２の直径、コイル１
１０２の巻き数、巻きの間の間隔、コイル材料、電圧及び他のファクターを含む
それらのファクターを選択するとき幾つかの変動を考慮する必要があることは明
らかである。それらのファクターの全ては適切な周波数を分解するときに考慮さ
れるものである。周波数の一範囲を横切るプロトタイプ発振回路１１０６の分析
及び／又は試験は発振回路１１０６のどの周波数が特定のコイル１１０２のイン
ピーダンスをピークにさせるかを通常示し、次いで回路１１０６がそれに応じて
変えられる。
【００６６】 図７を参照すると、論理回路１９５は好ましくは出力を保存する変調速度で発
振回路１１０６の出力信号ｖｉｄを常にモニターするようにプログラムされるこ
とが好ましい。好ましくは、紙巻きタバコのない場合には、論理回路１９５は５
〜１５ヘルツの速度で、より好ましくは約８ヘルツで出力信号ｖｉｄをチェック
する。一方いったん検知が開始すると、論理回路１９５は２５〜３５ヘルツ、よ
り好ましくは約３１ヘルツで出力信号ｖｉｄをチェックする。好ましくは、いっ
たん挿入が検知されると、論理回路１９５はふかし作動操作のためにライター２
５を活性化する前に幾つかの、好ましくは三つの追加の連続読取りを有する初期
読取りを確認する。論理回路１９５は論理回路１９５の読出し専用メモリー（Ｅ
ＰＲＯＭなど）に記憶されることが好ましい予め決められた最大値（ｖｍａｘ）
及び予め決められたしきい値（ｖｍｉｎ）の両方と信号ｖｉｄを比較するように
構成される。しきい値最小値は十分に高く設定され、最大値は十分に低く設定さ
れ、かくして適切なアイテム（例えば誘導マーカー９００）がｖｍｉｎとｖｍａ ｘ の間で規定される図７の範囲Ｃ内にある信号ｖｉｄを作る。かかる信号を受け
ると論理回路１９５は前述のようなライターのふかし作動操作を実現する。
【００６７】 図７の第１時間ライン部分Ａ中、発信回路１１０６によって感知されるアイテ
ムは全くなく、コイル１１０２の領域中に挿入される有意なコンダクタンス（誘
導効果）を有するアイテムが全くないことを示す。図７のＸ地点では、ｖｉｄの
測定値を変化するライター２５中に挿入されるものがある。もしその変化が第２
時間ライン部分Ｂ中に予め決められた範囲Ｃ内にあるなら、論理回路１９５は実
際には特定のライター２５で使用するために設計された本物の紙巻きタバコとし
て挿入されたアイテムを受け入れる。もしｖｍａｘが例えば固型の金属棒の挿入
によって鉛筆のサイズを上回ったなら、論理回路１９５は本物としてアイテムを
認識せず、ライター２５の操作を許可しないだろう。
【００６８】 上述の好ましい作動回路が図８に示されている。それはコンデンサーＣ１及び
Ｃ３及びトランジスタＱ２とともにコイル１００２（図８中のＬ１）を含む発振
回路部分を含む。コイルＬ１の有効抵抗は図８中の抵抗ＲＬ１によって表される
。電流源Ｑ３の出力は論路回路１９５への通信のために利用可能な信号であるｖ ｉｄ として読取ることが可能である。好ましい配置は予め決められた周波数、好
ましくは約１〜２０ＭＨｚの範囲で作動するColpitts発振器として作動され、（
図８中のＯＳＣ ＯＵＴで）１．４ボルトのピークからピークの出力を生成する
。
【００６９】 紙巻きをタバコ２３が挿入されて誘導（金属）マーカー９００がコイル１１０
２（Ｌ１）に隣接するとき、有効コイル抵抗（ＲＬ１）が変化され、それは順に
コイルのＱを変化する。Ｑが減少されるとき、回路のフィードバック部分におけ
る振動を持続するために要求される駆動電流の量が増大される。電流は感知され
、ライター２５の論理回路１９５に使用可能な出力電圧ｖｉｄに変換され、マー
カー担持紙巻きタバコ９００が存在することを決定する。
【００７０】 十分に等しく作動できるこのシステムの幾つかの変形が存在する。箔は喫煙物
品の内側又は外側に置かれてもよく、コイルはヒーター内に、より好ましくは紙
巻きタバコ表面に最も近い低温領域、例えば封止リング又はガスケット内に装着
されてもよい。この場合において、しきい値は誘導コイルにおいて適切なＱを生
じる構成を有する特定のタイプの紙巻きタバコに感受性があるように注意深く選
択されなければならない。
【００７１】 本発明を好ましい例に従って図示及び記載したが、特許請求の範囲に包含され
る本発明から逸脱せずに変更及び変形をその中でなしうることが認識される。上
述の紙巻きタバコマーカー９００、コイル及び紙巻きタバコ識別システムの回路
が好ましいが、当業者はこの開示を熟知して上に特に与えたものとは全く異なる
値を有する他の匹敵する構成要素及び試験をそれらの値の比例によって構成して
もよいこと及び他の類似物がここで教示されたような紙巻きタバコに沿った位置
における誘導マーカーの存在を識別するための設定を含む機能的に匹敵しうる効
果を与えることを現実に悟るだろう。本発明を部分的に充填された紙巻きタバコ
以外の紙巻きタバコのタイプに適用してもよいことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電気的に作動されたライターに挿入されるシステムの紙巻きタバコを伴った本
発明の好ましい例による喫煙システムの透視図である。
【図２】 図１の喫煙システムの透視図である。
【図３Ａ】 好ましい紙巻きタバコ識別システムの部分及び波状ヘアピンヒーター素子を含
む、図１のヒーター取付具の好ましい例の部分的な透視詳細図である。
【図３Ｂ】 図３Ａに示された好ましい紙巻きタバコ識別システムの概略図である。
【図４】 誘導マーカーを含む、図１に示された部分充填紙巻きタバコの好ましい例の透
視的部分分解図である。
【図５】 別の誘導マーカーを含む、図１に示された部分充填紙巻きタバコの別の好まし
い例の透視的部分分解図である。
【図６】 図１及び図２に示されたライターの好ましい制御回路の概略的ブロック図であ
る。
【図７】 典型的な誘導回路出力対時間のグラフ表示である。
【図８】 本発明の好ましい例による回路の電気的概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ワトキンス， マイケル エル． 米国， ヴァージニア 23831， チェス ター，グローヴ アヴェニュー 3318 (72)発明者 エリー， ダグラス ジェイ． 米国， マサチューセッツ 01845， ノ ース アンドーバー， グレート ポンド ロード 386 (72)発明者 バトラー， ニール アール． 米国， マサチューセッツ 01720， ア クトン， スクール ストリート 144 (72)発明者 コブラー， パトリック ジェイ． 米国， ニュー ハンプシャー 03062， ナシュア， チェリー ホロウ ロード 26

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記のものを含む電気喫煙システム： − 予め決められた誘導マーカーを与えられた構成要素を含む紙巻きタバコ；
    及び − 紙巻きタバコ受入口；前記紙巻きタバコ受入口に沿った位置に誘導マーカ
    ーの存在を示す信号を発生するように適応された紙巻きタバコ識別器；及び前記
    紙巻きタバコ識別器と通信する制御器（前記制御器は前記信号の受信及び処理で
    電気ライターの操作を可能及び不可能にするように構成されている）を含む電気
    ライター。
  2. 【請求項２】 電気紙巻きタバコライターシステムであって、前記ライター
    が下記のものを含むシステム： − 紙巻きタバコ受入口； − 前記紙巻きタバコ受入口に沿った位置にある誘導子の有効抵抗のレベルを
    示す信号を発生するように構成された紙巻きタバコ識別器；及び − 前記紙巻きタバコ識別器と通信する制御器（前記制御器は前記信号の受信
    及び処理で前記電気ライターの操作を可能及び不可能にするように構成されてい
    る）。
  3. 【請求項３】 紙巻きタバコ識別器が誘導センサーを含む請求項１又は２記
    載のシステム。
  4. 【請求項４】 誘導センサーがコイルを含み、前記コイルが内部を有しかつ
    発振回路に接続され、前記コイルが紙巻きタバコをその内部に受入れるように構
    成される請求項３記載のシステム。
  5. 【請求項５】 発振回路が制御器によって感知される出力電圧信号を発生す
    る請求項４記載のシステム。
  6. 【請求項６】 制御器が感知された出力電圧を予め設定された選択範囲の値
    と比較し、比較の結果に応答してライターを活性化又は不活性化する請求項５記
    載のシステム。
  7. 【請求項７】 紙巻きタバコが前記位置での誘導コイルのＱに影響を及ぼす
    ように適応された誘導マーカーを含む請求項１記載のシステム。
  8. 【請求項８】 誘導マーカーが金属箔である請求項７記載のシステム。
  9. 【請求項９】 誘導マーカーが紙巻きタバコの構成要素上に位置された誘導
    インクである請求項７記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 誘導マーカーが金属テープである請求項７記載のシステム
    。
  11. 【請求項１１】 箔が約０．０００５インチ厚である請求項８記載の電気喫
    煙システム。
  12. 【請求項１２】 前記紙巻きタバコ識別器が前記紙巻きタバコ受入口のまわ
    りに同軸配置された誘導コイルを含み、前記制御器が前記誘導コイルにおける誘
    導変化を検知するための手段を含む請求項３記載の電気喫煙システム。
  13. 【請求項１３】 前記紙巻きタバコ受入口が紙巻きタバコをスライド可能に
    受入れるように配置された口を有する受口を含み、前記コイルが前記口のまわり
    に同軸配置されている請求項１２記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 下記のものを含む電気制御回路： − 誘導コイル； − 前記誘導コイルに接続された一定電圧フィードバックループ；及び − 前記フィードバックループに通信する電圧出力線（それによって誘導コイ
    ルの有効抵抗の変動が電圧出力線の変化を発生する）。
  15. 【請求項１５】 前記フィードバックループが約１〜２０メガヘルツの周波
    数を有する発振器を含む請求項１４記載の回路。
  16. 【請求項１６】 前記フィードバックループが約１メガヘルツの周波数を有
    する発振器を含む請求項１５記載の回路。
  17. 【請求項１７】 前記フィードバックループが約２０メガヘルツの周波数を
    有する発振器を含む請求項１５記載の回路。
  18. 【請求項１８】 紙巻きタバコ受入口に沿った位置に誘導子の有効抵抗のレ
    ベルを示す信号の変化に応答して制御信号を発生する工程を含む、電気喫煙シス
    テムのライターの作動方法。
  19. 【請求項１９】 紙巻きタバコに沿った位置において誘導マーカーを含む紙
    巻きタバコ。
  20. 【請求項２０】 ライターの紙巻きタバコ受入口に沿った位置にあるコイル
    、コイルと通信する発振回路、及び発振回路の出力に応答してライターを活性化
    又は不活性化するように構成された制御器を含む紙巻きタバコ識別システム。
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