NO177174B - Rökeartikkel omfattende et aromagenererende medium - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en røkeartikkel omfattende et aromagenererende medium i henhold til innledningen av krav 1.

Røkeartikler som benytter elektrisk strøm til å varme opp og dermed frigjøre aroma fra tobakk og andre forbindelser kan ha visse fordeler fremfor vanlige røkeartikler. For eksempel gir elektrisk oppvarmede artikler aromaen og inntrykket av røking uten forbrenning av tobakk. Elektrisk oppvarmede artikler frembringer heller ikke synlig aerosol mellom dragene. Imidlertid har det vært forskjellige tekniske problemer med elektrisk baserte artikler.

Det er ønskelig å holde en røkeartikkel ved en hovedsakelig konstant temperatur under bruken for å frembringe et relativt konsistent utslipp av aroma fra drag til drag. Røkeartikkelen må nå driftstemperaturen raskt, den må ikke overhetes og den må holde driftstemperaturen lenge nok til å generere/frigjøre bestemte aromaer, damper og aerosoler (heretter "aromakomponenter"). Artikkelen må også være effektiv med hensyn på sitt effektforbruk.

I lys av det ovenstående er det en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en elektrisk oppvarmet innretning for å generere aromakomponenter. Oppfinnelsen skaffer elektrisk drevne innretninger med et aromagenererende medium som er i stand til å generere/avgi aromakomponenter når de varmes opp, et varmeelement, en kraftkilde og et kontrollsystem til å regulere temperaturen i det aromagenererende medium eller mengden av effekt som leveres til varmeelementet.

En røkeartikkel som er basert på oppfinnelsen, har den fordel at den skaffer en elektrisk oppvarmet artikkel som kan redusere eller eliminere visse biprodukter ved forbrenning. Den har den ytterligere fordel at aromakomponentene kan frigjøres konsistent fra drag til drag. En ytterligere fordel ved artikkelen som er basert på oppfinnelsen, er at leveringen av aromakomponenten kan styres med en minimal mengde tilført energi. En utførelse av oppfinnelsen har fordelen av et passivt system for predikerbart å kontrollere temperaturen til varmeelementet.

De ovennevnte hensikter og fordeler oppnås i henhold til den foreliggende oppfinnelse med en røkeartikkel kjennetegnet ved de trekk som fremgår av de vedføyde krav 1-21.

En røkeartikkel fremstilt i henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen avgir en kontrollert mengde aromakomponenter. Et varmeelement hever temperaturen i et aromagenererende medium til en forhåndsbestemt temperatur som er lavere enn temperaturen hvor forbrenning begynner. For eksempel dannes en ikke-brennende artikkel ved å omgi en termistor med positiv temperaturkoeffisient med det aromagenererende medium som skal varmes opp, å kapsle materialet og varmeelementet i et rør (som typisk kan være f6ret med folie, å anbringe et filter og skaffe et ytre hylster for artikkelen. Det aromagenererende medium varmes opp ved å tilføre elektrisk energi til termistoren. Termistoren trekker elektrisk strøm som øker temperaturen til termistoren til en eller annen forhåndsbestemt "overgangs"-temperatur. Overgangstemperaturen er en kjent verdi, bestemt av sammensetningen av termistoren og ved hvilken innretningens temperatur stabiliserer seg.

I en annen utførelse leverer et kontrollsystem en forhåndsbestemt, tidsstyrt spenningssyklus til varmeelementet eller en temperatursyklus til det aromagenererende medium, og pulserer temperaturen til mediet til den foretrukne temperatur for å frembringe aromakomponenter. Denne flertrinnsoperasjon reduserer effektforbruket, da aromageneratoren befinner seg på forhøyede temperaturer bare i korte tidsrom.

I tillegg til å skaffe aromakomponenter for fornøyelsens skyld, gir røkeartikler fremstilt i henhold til denne oppfinnelse midler til å regulere leveringen av aromakomponenter frembragt av artikkelen. Mengden av aroma som avgis fra det aromagenererende medium varierer i henhold til temperaturen til hvilken det aromagenererende medium er varmet opp. Ved å velge varmeelementer, strømkilder og kontrollsystemer med de passende driftskarakteristikker, kan artikler med forskjellige leveringsmengder fremstilles.

Det skal nå beskrives utførelser av oppfinnelsen, gitt som eksempel" og med henvisning til tegningen.

- Fig. 1 viser delvis oppdelt perspektivriss av en illustrerende utførelse av en røkeartikkel fremstilt i henhold

til prinsippene for denne oppfinnelse.

- Fig. 2 viser en alternativ utførelse av røkeartikkelen på fig. 1. - Fig. 3 viser et lengdesnitt av en annen illustrerende utførelse av en røkeartikkel konstruert i henhold til denne

oppfinnelse.

- Fig. 4 viser en graf av temperaturkarakteristikken til en typisk termistor benyttet som varmekilde for røkeartikkelen i

henhold til denne oppfinnelse.

- Fig. 5 viser en graf som illustrerer effekten forbrukt av en termistor for å oppnå og opprettholde temperaturene vist på

fig. 4.

- Fig. 6 viser et lengdesnitt av en annen illustrerende utførelse av røkeartikkelen konstruert i henhold til denne

oppfinnelse.

- Fig. 7 viser et delvis oppdelt lengdesnitt av en illustrerende utførelse av røkeartikkelen utført i henhold til

denne oppfinnelse og med en aktiv kontrollkrets.

- Fig. 8 viser en illustrerende utførelse av den aktive kontrollkrets til artikkelen på fig. 7. - Fig. 8a viser et skjematisk diagram av en alternativ aktiv kontrollkrets. - Fig. 9 viser et lengdesnitt av en illustrerende utførelse av en røkeartikkel som benytter en kondensator og et batteri som

strømkilde.

- Fig. 10 viser et skjematisk diagram av de elektriske koblin-gene for artikkelen på fig. 9. - Fig. 11 viser et delvis skjematisk diagram av en innretning konstruert i henhold til denne oppfinnelse for å levere elektrisk energi til artikler i henhold til denne oppfinnelse .

- Fig. 12 viser en alternativ utførelse av innretningen på

fig. 11.

- Fig. 13 og 14 viser perspektivriss av apparatlignende innretninger for å levere elektrisk energi til artiklene i henhold til denne oppfinnelse.

På fig. 1 er det vist en artikkel som generelt er betegnet med henvisningstallet 10 og som typisk omfatter det aromagenererende medium 12, et varmeelement 14 og en strømkilde 16 og som er omgitt av et ytre rør eller et hylster 18. Et aromagenererende medium 12 kan typisk være formet i en tett masse eller som en ekstrudert stav anordnet rundt varmeelementet 14 og er da typisk kapslet i et innvendig, varmeisolerende rør 20. Det aromagenererende medium 12 er festet inne i røret 20 med henholdsvis perforerte for- og bakklemmer 22 og 24. Elektrisk energi fra strømkilden 16 leveres til klemmene på varmeelementet 14 som varmer opp det aromagenererende medium for å frembringe en aromakomponent. Luftehull 26 er anordnet i det ytre hylster 18 for å tillate luft fra utsiden å trekkes gjennom det aromagenererende medium 12. Luften fra utsiden blander seg med aromakomponentene og blandingen blir trukket gjennom forklemmen 22 og filteret 28 når brukeren drar på artikkelen. Artikkelen 10 kan tas fra hverandre langs linjen A-A for å tillate brukeren å skifte ut forbrukt aromagenererende medium og filtermaterialer og få adgang til strømkilden 16.

Fig. 2 viser en alternativ utførelse av artikkelen 10 hvor energi leveres til varmeelementet 14 fra en ytre kilde i stedet for en indre strømkilde 16. Energi overføres til kontaktene på varmeelementet 14 via koblingsstifter 30. Et varmeelement-munnstykke 32 som delvis strekker seg gjennom røret 20 bærer og plasserer korrekt koblingsstiftene 30. Energi kan leveres til koblingsstiftene 30 gjennom ledninger som strekker seg til en ytre strømkilde og tillater artikkelen 10 å arbeide når effekten er frakoblet. Alternativt kan artikkelen være plugget direkte i den ytre strømkilde når den varmes opp og deretter fjernes av strømkilden for bruk. En fagmann vil kunne modifisere utførelsen av de her beskrevne artikler for å benytte enten indre eller ytre strømkilder.

Det aromagenererende medium 12 er typisk plassert omkring varmeelementet 14. Alternativt kan varmeelementet omgi det aromagenererende medium. Aromakomponenter frigjøres fra mediet 12 når temperaturen i mediet 12 er blitt hevet til mellom ca. 100°C og 500°C. Det foretrukkede temperaturområde for å generere aromakomponenter ligger mellom 120°C og 400°C og det mest foretrukne område er mellom 200°C og 350°C. Mengden av aromakomponenter som frembringes av artikkelen og følgelig mengden av aroma som frigjøres, avhenger av temperatur, mengde og konsentrasjon av det aromagenererende medium 12. Det aromagenererende medium 12 kan være likt aromapelleter som er vist i felles overdratt US patentsøknad med serienummer 07/222,831, søkt 22. juli 1988, og som det her skal henvises til i sin helhet. Det aromagenererende medium 12 kan omfatte tobakk eller tobakksbasert materiale. Alternativt kan mediet 12 være peppermynte, fruktaromaer eller lignende aromastoffer.

Varmeelementet 14 kan være dannet ved å benytte en rekke materialer. I en foretrukket utførelse er varmeelementet 14 en motstandstrådkveil (såsom wolfram, tantal eller nikrom) anordnet inne i et isolerende rør som typisk kan være papir, folie, karbon, plast eller glass. Alternativt kan varmeelementet være dannet av grafitt eller keramikk og kan være utført med et beskyttende kledning av disse materialer.

Varmeelementet er utført for å varme opp det aromagenererende medium 12 direkte eller varme opp utvendig luft før det trekkes gjennom mediet 12. På fig. 3 er det vist en artikkel 34 som omfatter et første varmeelement 14 i kontakt med et aromagenererende medium 12 og et annet varmeelement 14' for å forvarme luft trukket inn i røret 20 før den kommer inn i mediet 12. Når det trekkes på filteret 28, trekkes utvendig luft gjennom luftehullene 26 som er dannet i det ytre hylster 18. Luften trekkes gjennom en passasje 36 som er dannet mellom det ytre hylser 18 og det varmeisolerende rør 20 med avstands-ringer 38 og 40. Luften kommer ut av passasjen 36 og kommer inn i røret 20 via luftehullene 42 og trekkes forbi varmeelementet 14 og gjennom det oppvarmede aromagenererende medium. Blandingen av oppvarmet luft og aromakomponenter trekkes gjennom filteret 28 for å utnyttes av brukeren.

En kontrollert temperatur i det aromagenererende medium (eller en konsistent oppvarmingstemperatur i et pulsvarmet system (er påkrevet for å sikre en hovedsakelig konsistent av-givelse/generering av aromakomponentene. Det aromagenererende medium 12 blir typisk holdt på en kontrollert temperatur ved hjelp av et kontrollsystem. Kontrollsystemet egnet for bruk med denne oppfinnelse kan enten være "passive" systemer eller "aktive" systemer. Et passivt kontrollsystem er et som benytter varmeelementet 14 eller strømkilden 16 selv til å regulere temperaturen i det aromagenererende medium 12 eller mengden av effekt som leveres til varmeelementet. Et aktivt kontrollsystem benytter ytterligere komponenter såsom en elektronisk kontrollkrets eller krever deltagelse av brukeren for konsistent å varme opp det aromagenererende medium.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen benytter artikkelen passivt, koblet system for å kontrollere varmeprosessen og regulere mengden av den genererte aromakomponent. Karakteristikken til komponentene i det koblede system velges for å holde det aromagenererende medium 12 på en kontrollert temperatur under driften. De kritiske komponenter av det koblede system omfatter det aromagenererende medium 12, varmeelementet 14 og strømkilden 16. Denne type koblet kontrollsystem er mest effektiv u i artikler som har en egen strømkilde.

Det koblede system arbeider som følger. Strømkilden 16 leverer elektrisk energi til varmeelementet 14. Varmeelementet 14 omdanner den leverte elektriske energi til varme. Varmemassen og materialegenskapene til varmeelementet 14 og det aroma genererende medium 12 absorberer hurtig varmen og forhindrer røkeartikkelen 10 fra å overhetes. Mer energi frigjøres ved begynnelsen av driften, når strømkilden 16 er helt ladet. Etter en kort driftsperiode blir effekten fra strømkilden 16 redusert, fordi strømkilden har avgitt det meste av sin potensielle energi og fordi den innvendige motstand til strømkilden 16 stiger (pga. dens selvoppvarmende egenskaper). Utladningskarakteristikkene til strømkilden 16 forandrer seg pga. avgivelsen av energi til varmeelementet og pga. innvendige tap i strømkilden. Fordi det aromagenererende medium 12 og varmeelementet 14 bibeholder varmen generert under den initiale høyenergiutladning av strømkilden 16, forblir temperaturen til det aromagenererende medium 12 hovedsakelig konstant selv når den elektriske energiproduksjon til strømkilden 16 reduseres. Når den elektriske energi til strømkilden 16 er uttømt, kan det aromagenererende medium 12 fjernes og erstattes med friskt materiale og strømkilden 16 kan lades opp på ny, forut for gj enbruk.

En forandring i en av komponentene til det koblede system påvirker ytelsen av de andre komponenter. Det aromagenererende medium 12, varmeelementet 14 og strømkilden 16 kan empirisk skreddersys for å velge den ønskede driftstemperatur for artikkelen 10. For eksempel kan et varmeelement med en lavere motstand og en lavere masse tillate at det går mer strøm og vil gjøre at det aromagenererende medium 12 varmes opp raskere. De termiske karakteristikker til det aromagenererende medium 12 varierer også med størrelsen og mengden av pelletene som danner det aromagenererende medium. Et øket overflateareal som skyldes mindre pelletstørrelse, tillater det aromagenererende medium 12 å absorbere termisk energi med større hastighet for å skaffe bedre kontakt med varmeelementet og tilstøtende partikler.

Mengden av totalt partikkelstoff (TPM) frigjort fra et gitt aromagenererende medium er proporsjonalt med tidsforløpet av mediets temperatur. Oppvarming av en 100 mg's prøve av materialet ved 120°C kan typisk frigjøre 2 mg TPM i et gitt tidsrom. Den samme prøve, oppvarmet til 280°C over samme tidsrom, frigjør 22 mg TPM. Således kan leveransen fra artikkelen reguleres ved å velge komponentene til det koblede system for å oppnå en forhåndsbestemt temperatur.

I en like foretrukket utførelse er varmeelementet 14 en termistor med positiv temperatur. En termistor er en tempera-turfølsom motstand som skaffer passiv temperaturkontroll. Når termistoren når en forhåndsbestemt temperatur (dvs. den såkalte "overgangstemperatur" for termistoren), øker dens elektriske motstand og reduserer strømmen gjennom termistoren og derfor oppvarmingen. Hvis temperaturen til termistoren minker, minker også den elektriske motstand og gjør at ytterligere strøm går og oppvarmingen øker. Termistoren holder en konstant masse-temperatur ved kontinuerlig å justere strømmen som reaksjon på termistortemperaturen (og temperaturen til det aromagenererende medium). Termistorer med positive temperaturkoeffisienter som er egnet til bruk i den foreliggende oppfinnelse kan fås i handelen f.eks. fra Murata Erie North America, 220 Lake Park Drive, Smyrna, Georgia 30080 (termistorkomponent nr. PTH420AG100N032).

Fig. 4 viser en graf for temperaturkarakteristikken til en typisk termistor med positiv temperaturkoeffisient. Ved å velge den passende termistor, kan overgangs- eller stabiliserings-temperaturen velges for å oppnå en ønsket aromastyrke for artikkelen. Fig. 4 viser termistorens evne til rask oppvarming. På grunn av dens kjemiske sammensetning, fungerer termistoren med positiv temperaturkoeffisient som en selvregulerende varmeinnretning.

Det fås en rekke fordeler ved å varme opp artikkelen med termistorer istedenfor vanlig motstandsvarmeelementer. Artikler med termistorer behøver ikke termostater eller kontrollkretser for å forhindre overheting og gir en kontrollert overflate-temperatur uavhengig av de omgivende betingelser og skaffer en stabil temperatur som er nesten uavhengig av forsyningsspenningen. Disse trekk gjør innretningen til et ypperlig valg for å varme opp aromagenererende medier i artikler, da den gir brukeren relativt konsistent leveranse av aroma fra drag til drag.

Fig. 5 viser en graf for effekten forbrukt av termistoren til å frembringe temperaturene vist på fig. 4.

Artikler som benytter den foreliggende oppfinnelse, kan benytte aktive kontrollsystemer for å regulere driften.,Et foretrukket system er pulsutførelse med dobbelt varmeelement, vist på. fig. 6. Et første varmeelement 14 holder temperaturen til det aromagenererende medium 12 på en hovedsakelig konstant temperatur, under den temperatur hvortil det aromagenererende medium 12 må varmes opp for å generere den ønskede aerosol. Et annet varmeelement 14<1>pulses med elektrisk energi for å øke temperaturen i mediet til over fordampningstemperaturen for å frembringe de ønskede aromakomponenter.

Det aromagenererende medium 12 er festet inne i røret 20 som kan være en metallbeholder eller en annen varmeledende beholder. Varmeelementet 14 omgir og kan befinne seg i termisk kontakt med røret 20 for å varme opp innholdet i røret. Varmeelementet 14 varmer fortrinnsvis opp luft trukket gjennom passasjen 36 før luften trekkes inn i røret 20. Varmeelementet 14', som typisk kan være anordnet inne i det aromagenererende medium 12, pulses i et forhåndsbestemt tidsrom med elektrisk energi fra strømkilden 16 for å generere/avgi aromakomponenter for hvert drag.

Pulsutførelsen med dobbelt varmeelement på fig. 6 gir to klare fordeler. For det første kreves det mindre energi fra strøm-kilden 16 for å skaffe den samme aromagenererende evne som et system med konstant temperatur. Det aromagenererende medium holdes på en lavere temperatur under mesteparten av drifts-perioden. En høy temperatur holdes ikke, det aromagenererende medium 12 pulses til en høyere temperatur i korte tidsrom, hvilket forbruker mindre energi. For det annet genereres aromakomponentene i den korte tidsperioden straks før og under trekking. Nominelle mengder av aromakomponenter samler seg opp mellom dragene. Dette gir forbedret leveranse av aromakomponenter .

En mer foretrukket utførelse av artikkelen 10 omfatter bare et enkelt varmeelement som er i kontakt med det aromagenererende medium 12. Varmeelementet skaffer både den konstante lavnivås oppvarming mellom dragene og høytemperaturpulsen for hvert drag.

En annen type av et aktivt kontrollsystem, vist i røke-artikkelen 44 på fig. 7, er en elektronisk kontrollkrets 46 som regulerer effekt levert til et enkelt varmeelement 14. Kretsen 46 skaffer en predikerbar fremgangsmåte til å levere spenning og strøm til varmeelementet 14 og således kontrollere temperaturen i det aromagenererende medium 12. Kontrollkretsen 46 har to driftsmoder for effektiv strømutnyttelse: En "laveffekt"-modus for å holde det aromagenererende medium 12 på en forhåndsbestemt temperatur med lavt nivå (under fordampningstemperaturen) mellom dragene og en "høyeffekt"-modus for raskt å øke temperaturen i varmeelementet 14 til dens foretrukkede, høyere driftstemperatur. Kretsen 46 skaffer typisk en fast utkoblingstid mellom høyeffektsdriften for å forhindre utilsiktet overheting av det aromagenererende medium 12 pga. hyppig høyeffektsdrift.

Kretsen 4 6 er koblet til strømkilden 16 med en dobbeltpolet, dobbeltvirkende bryter 48 som er vist i "av"-stillingen på tegningen. Når bryteren er plassert i "på"-stillingen, er den positive klemme på strømkilden 16 forbundet med inngangs-klemmene (stift 1) på spenningsregulatorene 56 og 58. Regula-torene 5 6 og 5 8 er standard, kommersielt tilgjengelige integrerte kretser, såsom modellene 7508 og LM317T som kan fåes fra Radio Shack, Division of Tandy Corporation, Fort Worth, Texas). Den negative klemme på strømkilden 16 danner en jord-referanse for kretsen.

Ved å drive røkeartikkelen 44, setter brukeren strømbryteren 48 til "på"-stillingen. Artikkelen 44 arbeider initialt i høyeffektmoden. Det aromagenererende medium 12 varmes raskt opp til sin foretrukkede, høyere temperatur og setter brukeren i stand til å trekke på artikkelen 44. Når tidsintervallet for høyeffektmoden er over, går kontrollkretsen 46 til laveffektmoden for å holde det aromagenererende medium 12 på en redusert temperatur. Brukeren forhindres fra å initiere høyeffektmoden i forhåndsbestemt sperretidsrom, for å forhindre overheting av røkeartikkelen. Når sperretidsrommet er over, kan brukeren igjen komme tilbake til høyeffektmoden ved å pådra en bryter 50. Syklusen gjentas hver gang bryteren 50 pådras. Når brukeren er ferdig, kan det forbrukte aromagenererende medium skiftes ut for forberedelse for den neste bruk av innretningen.

Kretsen 46 omfatter to tidskretser 60 og 62 som er basert på standard (laveffekts) integrerte tidskretser 64 og 66 (også av modell TLC555, som kan fås i handelen fra Radio Shack). Tidskretsene d60 og 62 styrer henholdsvis laveffekt- og høyeffekt-driftsmodene. Spenningsregulatoren 56 med stiften 3 koblet til jord regulerer spenningen til motstands- og kondensator-nettverket som bestemmer varigheten av sperreperioden for høyeffekt.

Motstanden 68 forbinder utgang- og spenningsjusteringsstiftene (stiftene 2 og 3 respektive) på spenningsregulatoren 58 og får regulatoren 5 8 til å virke som en strømbegrenser når kretsen 46 arbeider i laveffektmoden. Utgangen på regulatoren 58 er koblet ut under høyeffektmoden.

Den regulerte utgangsspenning (stift 2) på spenningsregulatoren 56 er forbundet med den positive strømklemme (stift 8) på tidskretsen 64 og til et RC-nettverk. Den negative strømklemme (stift 1) på tidskretsen 64 er jordet. RC-nettverket omfatter en variabel motstand 70, en fast motstand 72 og en kondensator 74. Utgangen på tidskretsen 64 (stift 3) styres av RC-nettverket og trigges av en negativ puls på stift 2 som i sin tur frembringes av jordingsstiften 2 over bryteren 50. Opplad ningstiden er bestemt av verdiene til motstandene 7 0 og 72 og kondensatoren 74 som velges for å skaffe en ladetid som typisk kan ligge i området fra ca. 5 til ca. 30 sekunder og fortrinnsvis mellom 10 og 20 sekunder og mer fortrinnsvis 15 sekunder.

Bryteren 5 0 er koblet til RC-nettverket mellom motstanden 72 og kondensatoren 74 på en side og er jordet på den andre. Bryteren 5 0 utlader kondensatoren 74 når den pådras og tilbakestiller

ladningstiden for kretsen 60 til null og genererer en utgang på stiften 3 på tidskretsen 74. Når spenningen på kondensatoren 74 overstiger 2/3 av forsyningsspenningen, er sperreperioden for høy effekt forbi og brukeren kan igjen få kretsen til å gå i høyeffektmoden (for å generere aromakomponenter).

Stift 2 (regulert utgangsspenning) på regulatoren 56 er koblet til tidskretsen 62 over de normalt åpne kontakter på reléet 76. Når utgangen fra stiften 3 på tidskretsen 64 er høy, blir spolen i reléet 7 6 strømførende og relékontakten sluttes. Strøm blir da levert til tidskretsen 62. Tidskretsen 62 mater tidskretsen 66 og et annet RC-nettverk som omfatter en variabel motstand 78, en fast motstand 80 og en kondensator 82. Oppladningstiden for det annet RC-nettverk bestemmes av verdiene av motstandene 78 og 80 og kondensatoren 82 som velges for å få en ladningstid som typisk kan ligge i området fra ca. 0,2 til ca. 4,0 sekunder, fortrinnsvis mellom 0,5 og 2,0 sekunder og mest fortrinnsvis mellom 1,2 og 1,6 sekunder. Denne oppladningstid kontrollerer varigheten av effektmoden. Utgangen fra tidskretsen 66 (stift 3) styres av det annet RC-nettverk og blir høy når spenningen på stift 2 i tidskretsen 66 faller under en 1/3 av forsyningsspenningen. Stift 7 på tidskretsen 64 skaffer en utladningsvei for kondensatoren 82 for å trigge utgangen på stift 3 på tidskretsen 66 og tilbake-stille tidskretsen 62.

De variable motstander 70 og 78 tillater justering av ladningstiden for henholdsvis tidskretsene 60 og 62. I en alternativ utførelse er motstandene 7 0 og 72 og motstandene 78 og 80 erstattet med henholdsvis en eneste, fast motstand. Hvis de ønskede oppladningstider er kjente og faste, er det fordelaktig å benytte en enkelt, fast motstand for hvert par for å redusere størrelsen og kompleksiteten av kretsen 46.

Utgangen fra tidskretsen 66 (stift 3) er koblet til spolen på reléet 86 og styrer derfor spenningen over spolen til reléet 88. Reléet 88 kontrollerer hvorvidt varmeelementet 14 varmer opp i laveffekt- eller høyeffekt-moden ved å kontrollere spenningen over utgangsklemmene 90. Reléet 88 svitsjer enten den regulerte strømutgang til spenningsregulatoren 58 (laveffektmoden) eller den positive spenning fra strømkilden 16 (høyeffektmoden) til utgangsklemmen 90. Kontakten til reléet 88 blir normalt svitsjet til klemme a som er forbundet med den regulerte strømutgang (stift 2) på regulatoren 58. Klemme b på reléet 88 er forbundet til den positive klemme på strømkilden 16 over effektbryteren 48. Når reléet 86 tilføres strøm, går strøm fra strømkilden 16 og gjennom reléet 86 og gjør spolen til reléet 88 strømførende. Kontakten til reléet 88 svitsjer deretter til terminal b. LED 54 forbinder den felles kontakt på reléet 88 med seriemotstanden 92 (motstandens annen klemme er jordet). Motstanden 92 velges slik at LED 54 lyser bare under høye f fektmoden.

Forandring av en komponent i kontrollkretsen 46 vil påvirke ytelsen av hele kretsen og således driften av artikkelen 44. Spesielt vil forandring av verdiene av motstanden og konden-satorene som utgjør de første og andre RC-nettverk i tidskretsene 60 og 62 endre oppladningstidene for disse kretsene og således endre varigheten av effektdriften og varigheten av sperreperioden for høyeffekt. Den optimale varighet av hvert tidsintervall er først og fremst bestemt av karakteristikken av det aromagenererende medium 12 og varmeelementet 14. For eksempel vil et varmeelement med lavere elektrisk motstand tillate at det går mer strøm og ville få det aromagenererende medium til å varmes opp raskere. Dette vil i sin tur tillate en kortere høyeffektdrift.

En tredje type av et aktivt kontrollsystem benytter en temperaturfølende tilbakekoblingssløyfe for å kontrollere varmesyklene som leveres til det aromagenererende medium 12. For eksempel kan temperaturfølende innretninger såsom termo-elementer, termistorer og RTD benyttes til å avføle temperaturen og regulere strømmen som går i varmeelementet for å holde en forhåndsbestemt temperatur. En illustrerende utførelse av dette kontrollsystem er vist på fig. 8a.

På fig. 8a er et varmeelement 14 koblet direkte til en spenningsforsyning og er jordet gjennom en normalt sluttet kontakt av en enkeltpolet, dobbeltvirkende relékontakt 81. Reléet pådras under kontroll av en innstillingspunktregulator 83 (modell AD595 fremstilt av Analog Devices, Norwood, Massachussetts) med pulset utgang, via stiften 9. Regulatoren 83 er forbundet med spenningsforsyningen via stiften 11 og jordet via stiftene 1, 4, 7 og 13. Et termoelement 84 av "K"-typen har en jern- og konstantan-stift som er koblet til henholdsvis stiftene 1 og 4 på regulatoren 83. Regulatoren 83 er (via stiften 8) koblet til en utgangsspenning på ca. 2,5 volt fra stiften 2 på en spenningsregulator 87 (modell AD580, fremstilt av Analog Devices, Norwood, Massachussets). Spenningsregulatoren 87 er forbundet til en spenningsforsyning via stiften 1 og jordet via stiften 3.

Når strømmen til å begynne med slås på, går strømmen gjennom varmeelementet inntil den forhåndsbestemte temperatur innstilt av spenningsreferansen (stift 8) nås. Hvis spenningsreferansen er.2,5 volt, er innstillingstemperaturen 250°C (temperatur-innstillingsmoden svarer til omtrent 100°C pr. volt). Straks innstillingspunkttemperaturen nås, er utgangen fra regulatoren 83 lik forsyningsspenningen og reléet tilføres strøm. På dette punkt vil den normalt sluttende relékontakt åpnes og gjøre at strømmen gjennom varmeelementet opphører. Temperaturen vil deretter falle under innstillingspunkttemperaturen og gjøre at reléet mister strømtilførsel og slutter den normalt sluttede kontakt. Denne tilbakekoblingssyklus fortsetter og holder varmeelementtemperaturen på omtrent innstillingspunkttemperaturen .

Innstillingspunkttemperaturen til kretsen på fig. 8a kan varieres ved å forandre innstillingspunktspenningen ved stiften 8 i regulatoren 83. Komponentene til denne krets vil kunne forandres for å oppnå det samme mål. For eksempel kunne enten et elektronisk relé eller transistorer benyttes i stedet for reléet 81. Det kunne også fremstilles en integrert spesielkrets som innbefatter samtlige av funksjonene i den diskrete krets. Denne kretstype kunne modifiseres til å benytte en RTD eller andre temperatursensorer og -transdusere i stedet for termoelementet 85.

Effekt kan tilføres syklusen i henhold til oppfinnelsen på forskjellige måter. Grovt angitt kan strømkilden 16 være en indre eller ytre kilde. Ytre strømkilder er anordnet inne i artikkelen (se fig. 1) og frembringer et uavhengig system. Ytre kilder er anordnet utenfor artikkelen og typisk forbundet med artikkelen (fig. 2) via koblingsstifter 30.

Indre strømkilder 16 er typisk oppladbare nikkelkadmium (NiCd) batterier, fordi NiCd-batterier lader ut effekt relativt konsistent under hele utladningssyklusen. Imidlertid kan strømkilden 16 være hvilket som helst oppladbart batteri eller engangsbatteri, såsom et oppladbart litiummangandioksidbatteri eller et engangsalkalibatteri. Strømkilden 16 har typisk tilstrekkelig kapasitet til å levere 20-500 milliamperetimer og til å frembringe en spenning på 2,4 volt. En foretrukket utførelse er strømkilden 16 på 1,2 volts, 80 milliamperes batterier bundet i serie. Batterier med denne kapasitet er i stand til å drive en enkelt "10-drags" artikkel. Disse batteriene vil gi tilstrekkelig energi til omtrent 5 minutters drift. I en alternativ utførelse av røkeartikkelen, generelt betegnet med henvisningstallet 95 og vist på fig. 9, omfatter en strømkilde 16, kondensatoren 94 og et batteri 96 for å lade kondensatoren. Batteriet 96 kan lades ut langsomt i perioden mellom dragene for å lade kondensatoren 94. I motsetning til en kondensator, er ikke et batteri godt egnet til hurtig å lade ut lagret energi. Batteriet 9 6 kan frembringe et betydelig større antall drag når det lades ut langsomt enn når det lades ut hurtig. Batteri/kondensatorkombinasjonen tillater bruk av batteri med mindre størrelse og kapasitet og tillater brukeren å lade batteriet mindre hyppig enn det som ville være mulig uten kondensatoren.

I en annen alternativ utførelse, blir energi koblet til artikkelen ved magnetisk eller elektromagnetisk induksjon og likerettet og behandlet forut for oppladning av kondensatoren. Den ytre strømkilde kan typisk være et spesielt utført askebeger som inneholder en passende generator og induktor for å koble magnetisk eller elektromagnetisk energi til artikkelen.

Kondensatoren 94 leverer en forhåndsbestemt mengde energi til et varmeelement 14 for å skaffe en kontrollert leveranse for hvert drag. Kondensatoren 94 lades opp mellom hvert drag for å minimere den nødvendige lagringskapasitet for ladning. Kondensatoren 94 lader ut maksimalt med energi tidlig i utladningssyklusen og øker hurtig temperaturen til det aromagenererende medium 12 til pulstemperaturen. Etter hvert som kondensatoren 94 lades ut, reduseres driftsspenningen til kondensatoren og frembringer en tilsvarende redusert energiproduksjon. En redusert energiproduksjon opprettholder varmeelementtemperaturen og aromakomponentgenereringen.

Kondensatoren 94 må ha tilstrekkelig kapasitans til å lagre nok energi for å drive varmepulsen til et enkelt drag. Kapasitansen og motstanden av varmeelementet 14 må velges for å gi en ønsket utladningstidskonstant for kondensatoren. Kondensatorer egnet

til bruk i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan velges i samsvar med den følgende ligning

C = 2E / V<2>

hvor C er kapasitansen til kondensatoren 94,

E er en forhåndsbestemt mengde energi som er nødvendig for å drive et forhåndsbestemt antall drag og

V er en forhåndsbestemt batterispenning.

Den korrekte motstand for varmeelementet 14 fås ved å dele den ønskede tidskonstant (utladningsraten for kondensatoren 94) med kapasitansen til kondensatoren 94.

På fig. 9 og 10 lader et batteri 96 kondensatoren 94. En kontrollkrets 98 (fig. 10) typisk forbinder kondensatoren 94, batteriet 96 og varmeelementet 14 over en kontrollbryter 100. Når bryteren 100 initialt pådras, forbinder bryteren polene b og c for å lade kondensatoren 94. Bryteren 100 forbinder samtidig polene a og d for å koble batteriet til varmeelementet 14 gjennom en strøm- eller spenningsbegrensningsinnretning for å øke varmeelementets temperatur. Varmeelementet 14 hever temperaturen i det aromagenererende medium 12 til en ved-varende, lav temperatur som ikke overstiger den foretrukkede temperatur for frembringelse av aromakomponenten.

For å trekke på artikkelen 95 betjener brukeren bryteren 100 for å frakoble polene a og d og polene b og c. Koblingsopera-sjonen kan initieres automatisk under trekking av en trykk-eller strømningssensor som detekterer begynnelsen av et drag. Bryteren 100 kobler deretter polene c og d for å lade ut kondensatoren 94 over varmeelementet 14. Artikkelen 95 er typisk utført slik at kondensatorutladningen er tilpasset de elektriske krav til varmeelementet 14 og den ønskede oppvarming oppnås uten ekstra kontrollkretser. Imidlertid kan ytterligere effektkontroll- eller behandlingskretser settes inn mellom polene c og d for å modifisere utladningskarakteristikkene til kondensatoren. Når kondensatoren 94 er ladet ut, er polene c og d frakoblet og polene a og b er igjen forbundet med henholdsvis polene d og c.

Kretsen på fig. 10 kan omfatte ytterligere elementer, såsom motstander, sikringer eller brytere for å modifisere eller kontrollere energioverføringer inne i kretsen. For eksempel kan denne motstand 102 være koblet i serie mellom batteriet 95 og polen b og i parallell med ledningspolen a for å modifisere utladningskarakteristikkene til kondensatoren i kretsen. Motstanden 102 er valgt for å øke tidskonstanten til lade-kretsen og dermed redusere oppladningsraten for kondensatoren 94. En sikring 104 kan være anordnet mellom varmeelementet 14 og polen d på bryteren 100 for å sikre at det ikke leveres overdrevne energinivåer til varmeelementet. En brukerpådratt bryter 106 kan være koblet til batteriet 95 for å forhindre utilsiktet utladning fra batteriet.

Leveransen fra artikkelen 95 kan reguleres på flere måter (i tillegg til fremgangsmåtene som allerede er motholdt). Nivået for kondensatorutladning kan reguleres for derved å kontrollere energien som står til rådighet for varmeelementet 14. Alternativt kan kontrollkretser benyttes til å regulere strømmen eller den totale effekt som går til og fra kondensatoren.

Fig. 11 viser en illustrerende utførelse av en innretning benyttet til å lade batteriet til strømkilden 16 (f.eks. for artikkelen på fig. 1). Oppladningsinnretningen, som generelt er betegnet med henvisningstall 108, omfatter et batteri 110 og en kontrollkrets 112 anordnet inne i et etui 114. Kontrollkretsen 112 regulerer mengden av energi som leveres fra batteriet 110 til strømkilden 16. Oppladningsinnretningen 108 kan også omfatte en bryter 116 for å tillate en bruker å manuelt styre driften av innretningen 108.

En fordypning 118 kan være anordnet inne i etuiet 114 for å motta et parti av artikkelen (dvs. en strømkilde 16) for oppladning. Kantene på inngangen til fordypningen 118 er typisk skrådd for å lette plassering av artikkelen i passasjen. Artikkelen 10 må være orientert slik at den positive klemme på batteriet 110 er elektrisk forbundet med den positive klemme på strømkilden 16. Fordypningen 118 er forsynt med en anordning for å sikre korrekt orientering av artikkelen når artikkelen er plassert i fordypningen for oppladning. I en illustrerende utførelse er det anordnet visuelle markeringer på fordypningen 118 og på artikkelen. Når de visuelle markeringer er korrekt orientert, er strømkilden 16 korrekt plassert for oppladning. Batteriet 110 i innretningen 10 8 er elektrisk forbundet i serie med oppladningskontakter 120 og 122. Kontakten 120 og 122 skaffer en vei for elektrisiteten til kontakten på strømkilden 16. Batteriet 110 har typisk tilstrekkelig kapasitet til å drive ti til tyve artikler (dvs. batteriet 110 har tilstrekkelig kapasitet til å lade opp batteriet til strømkilden 16 ti til tyve ganger) før batteriet 110 må lades opp på ny eller erstattes. Batteriet 110 har en høy spenning for å lette hurtig oppladning av strømkilden 16. Batteriet 110 er typisk et oppladbart litium- eller nikkelkadmiumbatteri.

Når en bruker korrekt plasserer strømkildepartiet av røke-artikkelen inne i innretningen 108, vil strømkilden 116 begynne å lades opp. For å oppnå optimal oppladning, må oppladningsraten og kontrollkretsene være skreddersydd til karakteristik-kene for den bestemte strømkilde som lades opp. For å redusere venteperioden og ulempen for brukeren, er det ønskelig med en rask oppladningsrate. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, lader batteriet 110 opp strømkilden 16 med omtrent en tredjedel av kapasitetsraten (dvs. ved en rate på 83 milliampere for en 25 0 mAh batteripakke). Ladning med denne hurtigere rate eller til og med hurtigere rater (som er mulig med den passende kontrollkrets) nødvendiggjør bruken av kontrollkretser for å hindre overladning og skade strømkilden 16.

Kontrollkretsen 112 regulerer den elektriske energi overført fra batteriet 110 til strømkilden 16. Kretsen 112 tillater strømkilden 16 (f.eks. et nikkekadmiumbatteri) å lades opp med en hurtig rate. Kretsen 112 kan arbeide på en rekke måter.

I en utførelse omfatter kretsen 112 et relé som frakobler effekten til kontakten 120 og 122 når strømkilden 16 er blitt ladet opp til et forhåndsbestemt nivå eller kobler til en dryppladning for å opprettholde full ladning. Strømkilden 16 blir ladet til et nivå som er mindre enn maksimumskapasiteten som typisk kan være omtrent 9 0% av kapasiteten.

I en alternativ utførelse omdanner kretsen 112 overflødig elektrisk energi til varmeenergi (dvs. kretsen 112 funksjonerer som en termisk sperre). Andre kontrollkretser egnet til bruk med denne oppfinnelse er beskrevet i Sanio CADNICA Technical Data Publication, No. SF6235, sidene 35-40, som det her skal henvises til.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen, vist på fig. 12, omfatter oppladningsinnretningen 108 ytre ladekontakter 124, 126 anordnet på utsiden av etuiet 114. Kontaktene 124 og 126 tillater oppladning av batteriet 110 uten å kreve at batteriet skal fjernes fra etuiet. Oppladningsinnretningen 108 kan også omfatte en klemme 120 anordnet på den utvendige overflate av etuiet 114. Klemmen 128 gjør at røkeren kan bære oppladningsinnretningen 108 ved f.eks. å feste den til en lomme, et belte eller en lommebok.

I en ytterligere utførelse av oppfinnelsen kan artikkelen 10 lades eller drives ved bruk av en kraftenhet 130 av apparat-typen vist på fig. 13 og 14. Kraftenheten 130 kan typisk lade et batteri eller en kondensator inne i artikkelen eller kan levere strøm direkte til artikkelens varmeelement med bruk av passende isolasjonsmetoder for å forhindre støtfare. Dette kunne også omfatte metoder for å overføre energien med induktiv kobling eller benytte curiepunktkontroll av temperaturen som nås av varmeelementet. Kraftenheten 130 kan f.eks. benyttes i møterom, på skrivebord eller overalt hvor bærbarhet ikke er påkrevet. Kraftenheten 130 har en eller flere fordypninger 132 til å motta enten strømkilden 16 eller koblingsstiftene 30 på artikkelen (fig. 1 og 2 respektive). Alternativt omfatter kraftenheten 130 strømførende ledninger 134 for elektrisk å koble røkeartikler til en kraftenhet (via koblingsstiftene 30). Ledningene 134 fører elektrisitet til røkeartikkelen når brukeren trekker på artikkelen.

En bryter 136 på kraftenheten 130 kobler og frakobler strømmen til artikkelen. Strøm leveres til kraftenheten 130 via en vanlig strømledning og plugg 138 fra en vanlig 120 volt strømkilde. Kraftenheten 130 omfatter en transformator og en vanlig spenningskontrollkrets for å skaffe en passende spenning og effekttilførsel til artiklene. Kraftenheten 130 kan omfatte kontrollkretser lik kretsen 112 for å hindre overladning av artiklene i fordypningene 132.

Om ønsket, kan artikkelen i henhold til denne oppfinnelse omfatte en anordning for å angi at det aromagenererende medium 12 har nådd slutten av sin nytbare levetid og bør skiftes ut. Denne indikatoranordning kan være en fargeindikator som skifter til en"forhåndsbestemt farge for å angi at innretningen er oppbrukt. Alternativt kan indikatoranordningen være en smeltbar forbindelse som smelter for å frakoble effekten til varmeelementet 14 etter en forhåndsbestemt driftsperiode (fortrinnsvis svarende til nyttelevetiden av det aromagenererende medium 12) .

Det skal forstås at den ovenstående beskrivelse bare er ment å skulle illustrere prinsippene for oppfinnelsen og at forskjellige modifikasjoner kan gjøres av fagfolk uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. For eksempel kunne artikkelen 10 (fig. 2) drives via oppladningskontakter anordnet på den utvendige overflate av og strekke seg i ring omkring varmeelement-bunnstykket 32. Tilsvarende kunne kontakter 120 og 122 på oppladningsinnretningen 108 være erstattet av fjærklemmer innrettet til å komme i kontakt med ringformede ladekontakter på den utvendige overflate av artikkelen 10.

Claims (21)

1. Røkeartikkel omfattende et aromagenererende medium (12), et elektrisk varmeelement (14), og en elektrisk energifor-synings anordning (16) som leverer elektrisk energi til varmeelementet, hvor det elektriske varmeelement (14) står i termisk forbindelse med det aromagenererende medium (12),karakterisert vedat det elektriske varmeelement (14) varmer opp det aromagenererende medium, og at det er anordnet en reguleringsanordning (46) for å regulere mengden av elektrisk energi som leveres av den elektriske energifor-synings anordning (16), idet reguleringsanordningen (46) foretrukket innbefatter en krets for å skaffe en forhåndsbestemt temperaturkontrollsyklus for det aromagenererende medium (12).

2. Røkeartikkel i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat reguleringsanordningen (46) er innrettet til å skaffe en forhåndsbestemt spenningssyklus for varmeelementet (14), idet reguleringsanordningen (46) foretrukket omfatter et kontrollorgan.

3. Røkeartikkel i henhold til krav 1,karakterisert vedat kretsen for å skaffe en forhåndsbestemt temperaturkontrollsyklus for det aromagenererende medium (12) styrer varmeelementet (14) i en forhåndsbestemt temperatursyklus.

4. Røkeartikkel i henhold til krav 1,karakterisert vedat kretsen for å skaffe en forhåndsbestemt temperaturkontrollsyklus for det aromagenererende medium (12) styrer varmeelementet (14) i en forhåndsbestemt spenningssyklus.

5. Røkeartikkel i henhold til krav 2 eller 4,karakterisert vedat reguleringsanordningen (46) er en elektronisk krets som omfatter en svitsjeinnretning (48) for å initiere den forhåndsbestemte spenningssyklus, en spenningsregulator (56) for å benytte en relativt høy spenning på varmeelementet under et første forhåndsbestemt tidsintervall og en sperre innrettet til å hindre spenningsregulatoren (56) fra å virke under et annet forhåndsbestemt tidsintervall.

6. Røkeartikkel i henhold til krav 5,karakterisert vedat den relativt høye spenning på varmeelementet (14) varmer det aromagenererende medium (12) opp til en temperatur i området mellom temperaturen hvorved aromakomponentene frembringes og forbrenningstempe-raturen for det aromagenererende medium (12).

7. Røkeartikkel i henhold til krav 5 eller 6,karakterisert vedat den elektroniske krets dessuten omfatter en spenningsregulator (58) for å benytte relativt lav spenning på varmeelementet (14) når spenningsregulatoren (56) ikke er i drift.

8. Røkeartikkel i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter en sensor (85) for å detektere temperaturen til det aromagenererende medium (12), idet energiforsyningsanordningen (16) reagerer på sensoren (85) for å kontrollere oppvarmingen av det aromagenererende medium.

9. Røkeartikkel i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat energiforsyningsanordningen (16) omfatter et lagringsmedium (110) for å lagre elektrisk energi og benytte energien på varmeelementet (14), slik at varmeelementet får en relativt lav temperatur, idet mindre energi benyttes på varmeelementet når varmeelementet har en relativt høy temperatur, hvorved det aromagenererende medium (12) varmes opp og holdes på en relativt stabil temperatur for hovedsakelig stabilt å frigjøre aromakomponenter.

10. Røkeartikkel i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat varmeelementet (14) og reguleringsanordningen (4 6) utgjøres av en termistor med positiv temperaturkoeffisient.

11. Røkeartikkel i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter et ytterligere varmeelement (14') innrettet til oppvarming av det aromagenererende medium (12).

12. Røkeartikkel i henhold til krav 11,karakterisert vedat det ytterligere varmeelement (14') forvarmer luft som trekkes over det aromagenererende medium (12).

13. Røkeartikkel i henhold til et av kravene 11-12,karakterisert vedat den elektriske energiforsyningsanordning (16) er innrettet til å levere elektrisk energi hovedsakelig kontinuerlig til det første varmeelement (14), og at den elektriske energi leveres selektivt til det ytterligere varmeelement (14').

14. Røkeartikkel i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat det aromagenererende medium (12) og varmeelementet (14) er anordnet inne i et hult rør (20) som danner en forbrenningsfri varmeinnretning.

15. Røkeartikkel i henhold til krav 14,karakterisert vedat røret (20) er kledd med folie.

16. Røkeartikkel i henhold til krav 13 og et av kravene 14 eller 15,karakterisert vedat lagringsmediet (110) for elektrisk energi utgjør en del av artikkelen.

17. Røkeartikkel i henhold til krav 16,karakterisert vedat røret (20) etter lengden kan deles i et første og annet parti, idet det første og annet parti henholdsvis innbefatter det aromagenererende medium (12) og lagringsmediet (110).

18. Røkeartikkel i henhold til krav 17,karakterisert vedat den omfatter en isolator for termisk å isolere minst et parti av røret (20).

19. Røkeartikkel i henhold til krav 18,karakterisert vedat isolatoren omfatter et utvendig hylster (18) som konsentrisk omgir minst et parti av røret (20) og et luftsjikt som befinner seg mellom røret (20) og det utvendige hylster (18).

20. Røkeartikkel i henhold til krav 19,karakterisert vedat den omfatter en smeltbar forbindelse som smelter for å frakoble varmeelementet (14) etter en forhåndsbestemt driftsperiode.

21. Røkeartikkel i henhold til et av kravene 14-20,karakterisert veden holder for å feste varmeelementet (14) og det aromagenererende medium (12) i røret (20) samtidig som luft tillates å passere gjennom røret i kontakt med det aromagenererende medium.