JP4142248B2 - ライター作動システム - Google Patents

Description

【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５５９１３６８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５５９１３６８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５５９１３６８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.５３８８５９４，５５０５２１４，５５９１３６８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３３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３５ａに接続され、リード線１１２を通して出力信号（ｖ_ｉｄ）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５５９１３６８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５６ａ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.５０６０６７１，５３８８５９４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”）９０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１１０２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１９５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, Sunnyvale, 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.５３８８５９４，５５０５２１４,５５９１３６８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２１１−２１８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（“ｔ_{ｔｏｔａｌ}”）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（“ｔ_{ｐｈａｓｅ}”）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（“ｔ_{ｐｈａｓｅ}１”）を有し、第２位相は０．６秒の予め決められた時間期間（“ｔ_{ｐｈａｓｅ}２”）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ｖ_ｉｎ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SLP004D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２２１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“ｄｃ_１”、第２位相に対して“ｄｃ_２”）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３０７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ｖ_ｉｎ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ｖ_ｉｎ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ｄｃ_１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ｔ_{ｐｈａｓｅ 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１９５はｖ_ｉｎ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ｄｃ_２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ｔ_{ｐｈａｓｅ 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２２９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ｄｃ_３を確立し、シャットオフ信号は第３位相（ｔ_{ｐｈａｓｅ 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（ｔ_{ｐｈａｓｅ 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.５３８８５９４，５５０５２１４，５５９１３６８，５４９９６３６及び５３７２１４８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１１０２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ｖ_ｉｄ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ｖ_ｉｄ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ｖ_ｉｄ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２５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（ＥＰＲＯＭ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（ｖ_ｍａｘ）及び予め決められたしきい値（ｖ_ｍｉｎ）の両方と信号ｖ_ｉｄ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ｖ_ｍｉｎとｖ_ｍａｘの間で規定される図７の範囲Ｃ内にある信号ｖ_ｉｄ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、ｖ_ｉｄ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ｖ_ｍａｘ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１１０２（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ｖ_ｉｄ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。

Claims (12)

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であって、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前記制御器を含む電気ライター。
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であって、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前記制御器。
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. 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. 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. 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. 紙巻きタバコが前記位置での誘導コイルのクオリティファクタ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. 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。
9. 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８記載のシステム。
10. 請求項３記載のシステムであって、前記誘導センサーが下記のものを含むシステム：
    − 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であって、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前記電圧出力線。
11. 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１０記載の回路。
12. 紙巻きタバコ受入口に沿った位置における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。

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