DE69408660T2

DE69408660T2 - Filtersystem für zigarettenrauch

Info

Publication number: DE69408660T2
Application number: DE69408660T
Authority: DE
Inventors: Larry Bowen; Stanislav Snaidr
Original assignee: Ontario Inc
Current assignee: Ontario Inc
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2014-04-15
Also published as: FI954872A0; NO312326B1; JP3485926B2; US5752527A; US5497791A; US5638833A; MY110797A; NO308191B1; KR100265817B1; ZA942403B; NO954041L; DE69408661D1; NO954041D0; US5495859A; CN1074276C; JPH08508411A; CN1073837C; DE69408661T2; AU681397B2; JP2944219B2

Description

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Filter für Zigarettenrauch zur Verwendung in einem Raucherzubehör und insbesondere Filter, wie sie in Raucherzubehör verwendet werden, die im wesentlichen sämtliche Feststoff- und gasförmigen Bestandteile des Zigarettenrauchs entfernen, um in die Umgebung auszutreten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wird eine Zigarette geraucht, wird durch Austreten von Hauptstromrauch, Exhalierrauch sowie Seitenstromrauch, der durch die brennende Zigarette zwischen Zügen erzeugt wird, sichtbarer Rauch erzeugt. Zigarettenrauch wird von manchen Leuten als störend empfunden und hat zu Rauchverbotsgesetzen verschiedener Strengegrade in bestimmten Gerichtsbarkeiten und Umgebungen geführt.
Es ist eine Anzahl früherer Vorschläge für Strukturen gemacht worden, die dazu ausgelegt sind, die Bildung von sichtbarem Rauch beim Rauchen einer Zigarette auf ein Minimum zu begrenzen oder zu beseitigen. Den Anmeldern ist jedoch kein dem Stand der Technik entsprechendes offenbartes Gerät bekannt, das nicht nur für die substantielle Beseitigung des gesamten sichtbaren Rauchs sorgt, sondern dem Raucher auch den gleichen Rauchgeschmack und die gleiche Rauchgualität bietet, als würde auf normale Weise geraucht.
Mehrere Geräte mit verschiedenen Graden an Komplexheit sind entwickelt worden, um Seitenstromrauch und/oder Exhalierrauch zu filtern. Das U.S.-Patent 4,052,179 offenbart ein Beispiel des Standardtyps eines Aschenbechersystems, das den Seitenstromrauch durch ein Aktivkohlefilter saugt, das innerhalb eines feinmaschigen Draht- oder Glasfasersiebs gehalten ist. An der Austrittsseite des Systems kann ein Deodoranskissen enthalten sein, um alle restlichen Zigarettenrauchgerüche, die vom Aktivkohlefilter nicht entfernt worden sind, zu überdecken.
Eine andere Form von Seitenstromrauchfilter ist in U.S.-Patent 4,685,477 offenbart. Eine Zigarette wird in das Gerät eingesetzt, das rohrförmig und an jedem Ende offen ist. Beim Inhalieren der Zigarette wird durch den Lufteintritt Frischluft angesaugt. Die angezündete Zigarette wird innerhalb des rohrförmigen Filters angeordnet. Bei weiterhin brennender Zigarette drängt der Seitenstromrauch durch das umgebende rohrförmige Filter. Da die brennde Zigarette innerhalb des Filters aufgenommen ist, kann das Filtermaterial durch Wärme nicht beeinflußt werden und wird durch den Zigarettenglut nicht ohne weiteres entzündet. Während die Zigarette geraucht wird, kontaminiert der eingeschlossene Rauch das Zigarettenpapier und den Zigarettentabak, was in unbefriedigendem Geschmack resultiert.
Das U.S.-Patent 4,200,114 offenbart eine Rauchermaske, die über dem Gesicht des Rauchers angebracht werden kann. Das System gestattet das Inhalieren und Exhalieren des Zigarettenrauchs, wobei der gesamte Seitenstrom- und Exhalierrauch durch ein einziges Filter gefiltert wird. Eine komplexe Rückschlagventilanordnung ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß der gesamte Rauch das Filter passiert oder innerhalb einer vorgrößerten Rauchkammer zurückgehalten wird.
Das U.S.-Patent 4,790,332 offenbart ein Raucherzubehör, in dem die Zigarette vollständig eingeschlossen ist. Sowohl Seitenstrom- als auch exhalierter Rauch werden im selben Filter gefiltert. Das Filter besteht normalerweise aus zwei Lagen. Ein inneres Filter aus HEPA oder einem ähnlichen Material entfernt Feststoffteilchen aus dem Zigarettenrauch. Die äußere Lage des Filters besteht aus einem Polyurethanschaumstoff oder einem ähnlichen Material, das mit Aktivkohle imprägniert ist, um den Geruch aus der Luft zu entfernen, wenn sie vom Inneren des Geräts durch die Filter in die Umgebung strömt.
Das U.S.-Patent 4,899,766 beschreibt einen Rauchfänger, der für das Einfangen sowohl des Seitenstrom- als auch des exhalierten Rauchs sorgt. Ein Gebläse wird zusammen mit Filtern verwendet, um den Seitenstromrauch und den exhalierten Rauch durch Filter zu saugen, bevor er in die Umgebung austritt. Die Filter weisen zwei oder mehr in Reihe angeordnete Filterelemente auf. Das Austrittsgebläse befindet sich stromabwärts der Filterelemente. Wahlweise kann das Austrittsgebläse so angeordnet sein, daß es den Rauch ohne Filtrierung nach außen abgibt.
Das U.S.-Patent 4,993,435 offenbart ein Raucherzubehör, das den Seitenstromrauch zum Inhalieren durch den Raucher einfängt und das mit einer Exhalier-Filteranordnung versehen ist. Es sind mehrere in Reihe angeordnete Scheibenfilter vorgesehen. Das Scheibenfilter kann Aktivkohle und dgl. oder Preßpapiermaterial mit geeigneter Porosität zum Zwecke der Filterung des exhalierten Rauchs enthalten.
Ein Scheibenfilter ist ebenfalls in einem Raucherzubehör verwendet worden, das innerhalb einer Handeinheit ein motorbetätigtes Gebläse enthält. Der Seitenstromrauch wird von der angezündeten Zigarette durch ein Scheibenfilter gesaugt, bevor er in der in U.S.-Patent 4,637,407 dargestellten Weise in die Umgebung ausgestoßen wird.
Auf dem Gebiet von Filtern, wie sie an Zigaretten vorgesehen sind, um eine teilweise Filterierung zum Verringern der vom Raucher inhalierten Teer- und Nikotinmenge zu bewirken. Es besteht jedoch Einigkeit darüber, daß Zigarettenfilter nicht konzipiert sind, um im wesentlichen den gesamten Zigarettenrauch zu entfernen, so daß der Raucher weiterhin den üblichen Geschmack und das übliche Aroma erfährt. Zigarettenfilter z.B., die nach ihrer Art rohrförmig sind, sind so konzipiert, daß sie einige der Rauchpartikel aus dem Rauchstrom filtern. Das U.S.-Patent 3,685,523 offenbart einen rohrförmigen Typ Zigarettenspitzenfilter, das den Zigarettenrauch teilweise filtert, wenn dieser vom Inneren des rohrförmigen Filters zu dessen Äußeren strömt, bevor der vom Raucher inhaliert wird. Ein ähnlicher Filtertyp ist im U.S.-Patent 3,854,384 beschrieben, das ein rohrförmiges Filter beinhaltet, das nur relativ zur Mittelachse der Zigarette versetzt ist. Beide Filter sind so konzipiert, daß sie unzureichend sind, damit die verschiedenen Bestandteilen des Zigarettenrauchs das Fil ter passieren können, so daß der Raucher den gewünschten Geschmack und das gewünschte Aroma erfährt.
Das dem Anmelder erteilte kanadische Patent 1,057,924 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Polymerfasern im Micron-Größenbereich, die in Zigarettenfiltern verwendet werden können. Solche Microfasern werden in Zigarettenfiltern des im U.S.-Patent 3,882,877 des Anmelders sowie in der internationalen Anmeldung W090/09741 verwendet. Die nach dem Verfahren des kanadischen Patents 1,057,924 hergestellten Microfasern haben die Futrierleistung im Vergleich zu Zigarettenfiltern aus üblichem Zelluloseacetat, Aktivkohle und dergl. erhöht. Um sich die Leistungsfähigkeit dieser Filter zunutze zu machen, ist ein dünnes zylindrisches Filter in der Filterspitze einer Zigarette vorgesehen, wie in der W090/ 09741 beschrieben, das für eine gleichmäßige Teerzufuhr während des Rauchens sorgt.
Keines der dem Stand der Technik entsprechenden beschriebenen Geräte stellt jedoch in Form einer tragbaren und kompakten Struktur die wichtigen Merkmale einer erheblichen Entfernung sowohl des Seitenstromrauchs als auch des Exhalierrauchs so wie der Vermittlung des Rauchgeschmacks und der Rauchqualität an den Raucher in dem gleichen Maße, als wenn er eine Zigarette auf normale Weise raucht, bereit.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Filter bereitgestellt, das zum Filtern von Zigarettenrauch verwendet werden kann. Die Filter sind zur Verwendung mit Geräten wie beispielsweise ein kompaktes tragbares Raucherzubehör vorgesehen, das es dem Raucher ermöglicht, eine Zigarette zu rauchen, während es gleichzeitig zumindest den Seitenstromrauch und den exhalierten Rauch im wesentlichen beseitigt. Ein derartiges Gerät kann ein Gehäuse aufweisen, in dem sich die Zigarette zum Rauchen befindet. Der Raucher kann an der sich innerhalb des Gehäuses befindenden Zigarette ziehen und exhaliert auch zurück in das Gerät, wo die entsprechenden Filter entweder den Seitenstromrauch oder den exhalierten Rauch verarbeiten.
Ein Gebläse kann in dem Gehäuse vorgesehen werden, um einen Zwangs-Luftstrom durch das Gehäuse sicherzustellen, damit Frischluft wie erforderlich für das richtige Brennen der Zigarette zugeführt wird und auch, damit die Temperatur der Umgebungsluft der Zigarette gesenkt wird, um ein Versengen des Zigarettenpapiers zu verhindern und um ein Ansaugen der heißen Luft aus dem Gehäuse durch den Raucher zu verhindern, was in einem unbefriedigenden Geschmack und Aroma für den Raucher resultieren würde. Auf diese Weise könnte das gleiche Maß an Rauchgeschmack und -qualität aufrechterhalten werden als würde die Zigarette wie üblich geraucht.
Im allgemeinen wird Filtriermaterial mit niedrigem Druckabfall und hoher Leistungsfähigkeit zum Filtrieren sowohl des Seitenstromrauchs als auch des Exhalierrauchs verwendet. Ein derartiges Filtriermaterial hoher Leistungsfähigkeit weist im allgemeinen eine Masse aus mikrofeinen Fasern auf. Eine derartige Filtrierung erfolgt auf praktische Weise in getrennten Kammern oder in denselben Kammern innerhalb des Gehäuses durch verschiedene Filterelemente.
Das oder die Filterelemente können so aufgebaut sein, daß die Filtrierung des Zigarettenrauchs vor dem Kontakt eines solchen Rauchs mit den permanenten Bauelementen der Rauchvorrichtung erfolgt, um die Verunreinigung der nicht austauschbaren Elemente des Geräts durch Komponenten des Tabakrauchs auf einem Minimum zu halten.
Die Rauchvorrichtung ist so aufgebaut, daß mindestens der Tabakabschnitt der Zigarette während des Rauchens innerhalb der Einheit eingeschlossen ist, um sicherzustellen, daß der gesamte Seitenstromrauch durch die Einheit gefiltert wird, und daß sie außerdem für die Filtrierung des Exhalierrauchs auf eine solche Weise sorgt, daß die Tätigkeit des Rauchens für den flüchtigen Beobachter nicht ohne weiteres sichtbar ist. Die Rauchvorrichtung kann auch so aufgebaut sein oder verwendet werden, daß sie nicht für die Filtrierung des Exhalierrauchs sorgt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Filter für Zigarettenrauch zur Verwendung in einem Raucherzubehör zum Filtern von Zigarettenrauch folgendes auf:
ein rohrförmiges Filter bestehend aus Microfasern zum Entfernen von Feststoffteilchen aus Zigarettenrauch, wobei das rohrförmige Filter ein Eintrittsende, durch das Zigarettenrauch in eine innere längliche Kammer innerhalb des rohrförmigen Filters eintritt, und das rohrförmige Filter ein geschlossenes Ende gegenüber dem Eintrittsende hat, wobei die Microfasern einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 10 um haben und aus einer geeigneten Faserzusammensetzung bestehen,
wobei das rohrförmige Filter eine ausreichende radiale Dicke hat, um im wesentlichen sämtliche Bestandteile an Feststoffteilchen aus von der inneren länglichen Kammer radial nach außen durch das rohrförmige Filter passierendem Zigarettenrauch zu entfernen, wobei das Microfaser-Filtermaterial einen geringen Druckabfall aufweist, damit ein Luftstrom bei minimalem Widerstand gegen einen solchen Strom durch das Filter strömen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Filterpatrone für Zigarettenrauch zur Verwendung in einem Raucherzubehör zum Filtern von aus einer brennenden Zigarette emittiertem Seitenstromrauch folgendes auf:
ein Zigarettenrohr, in das eine brennende Zigarette eingeführt ist, wobei das Zigarettenrohr mindestens so lang wie die zu rauchende Zigarette ist und einen mindestens 1,5 mal so großen Durchmesser wie die Zigarette hat, und wobei das Zigarettenrohr gegenüber Seitenstromrauch nicht porös ist, ein poröses rohrförmiges Filterelement mit geringem Druckabfall an einem Ende des Zigarettenrohrs zum Entfernen von Seitenstromrauch, wobei das Filterelement ein Eintrittsende aufweist, durch das Seitenstromzigarettenrauch in eine innere längliche Kammer innerhalb des rohrförmigen Filters eintritt, wobei das rohrförmige Filter ein dem Eintrittsende gegenüberliegendes geschlossenes Ende aufweist,
Einrichtungen zum Verbinden eines ersten Endes des Zigarettenrohrs mit dem Eintrittsende des Filterelements, wobei zu filternder Seitenstromrauch entlang dem Zigarettenrohr in die innere Kammer und radial nach außen durch das rohrförmige Filterelement strömt, und wobei
ein zweites Ende des Zigarettenrohrs offen ist, um das Einführen einer angezündeten Zigarette in das Zigarettenrohr zu gestatten, wobei das zweite Ende ds Zigarettenrohrs so ausgeführt ist, daß es in einem Halter für eine angezündete Zigarette aufgenommen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Filterpatrone für Zigarettenrauch zur Verwendung zum Filtern von Zigarettenrauch, der von einem Zigarettenraucher exhaliert wird, folgendes auf:
ein inneres rohrförmiges Filter bestehend aus Microfasern zum Entfernen von Feststoffteilchen aus Zigarettenrauch, wobei das innere rohrförmige Filter ein Eintrittsende, durch das Zigarettenrauch in eine innere längliche Kammer innerhalb des rohrförmigen Filters eintritt, das rohrförmige Filter ein geschlossenes Ende gegenüber dem Eintrittsende hat, die Microfasern einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 10 um haben und aus einer geeigneten Microfaserzusammensetzung bestehen,
einen das innere Filter umgebenden äußeren Filtermantel bestehend aus Aktivkohlematerial, das auf einer Trägermatrix gehalten wird, die gegenüber dem Luftstrom porös ist,
wobei das innere rohrförmige Filter eine ausreichende Dicke hat, um im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen aus von der inneren länglichen Kammer radial durch das rohrförmige Filter passierendem Zigarettenrauch zu entfernen, wobei das Microfaser-Filtermaterial einen geringen Druckabfall aufweist, damit ein Luftstrom bei minimalem Widerstand gegen einen solchen Strom durch das Filter strömen kann,
wobei der äußere Filtermantel aus Aktivkohle von ausreichender radialer Dicke ist, um im wesentlichen sämtliche gasförmigen Bestandteile des Zigarettenrauchs aus einem so gefilterten exhalierten Zigarettenrauchstrom zu adsorbieren, wobei die Patrone neben dem Eintrittsende einen Endabschnitt aufweist, wobei dieser Endabschnitt von einem Exhaliermundstück aufgenommen wird, um einem Benutzer das Exhalieren in diese Filterpatrone zu erleichtern, und
wobei das innere rohrförmige Filter zusammen mit dem äußeren Filter einen gefilterten Luftstrom liefert, der im wesentlichen frei von Zigarettenrauch ist, um in die Umgebung auszutreten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Raucherzubehörs, von dem Abschnitte entfernt worden sind, um die Lage der Filterpatronen zu zeigen, die den Seitenstromrauch und den Exhalierrauch filtern;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Seitenstromrauch-Filterpatrone;
Fig. 2A einen vergrößerten Schnitt des mit der Filterpatrone von Fig. 2 verwendeten porösen Siebs;
Fig. 3 einen weiteren Schnitt durch die Filterpatrone von
Fig. 2, der die Anordnung derselben darstellt;
Fig. 4 eine Endansicht der Filterpatrone von Fig. 2;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine Filterpatrone für den Exhalier-Zigarettenrauch;
Fig. 6 eine Endansicht der Filterpatrone von Fig. 5;
Fig. 7 einen Schnitt durch ein Filter für den Seitenstrom- Zigarettenrauch gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht von Abschnitten des Seitenstrom-Zigarettenfilters von Fig. 7;
Fig. 9 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform für eine Filterpatrone für Zigaretten-Exhalierrauch;
Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht eines Endes der Exhalier- Filterpatrone von Fig. 9.

BEGRIFFSBESTIMMUNGEN

Um die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zu erleichtern, werden die folgenden Begriffsbe stimmungen für verschiedene Komponenten und andere Aspekte in Zusammenhang mit der Erfindung bereitgestellt.
Exhalierrauch ist Zigarettenrauch, der von einem Raucher beim Rauchen einer Zigarette exhaliert wird.
Gasförmige Bestandteile sind die von Feststoffteilchen verschiedenen Bestandteile von Zigarettenrauch, die bei Vorhandensein in einem Luftstrom für einen erkennbaren Geruch von Zigarettenrauch sorgen.
Geringer Druckabfall bedeutet, daß das Material ausreichend porös gegenüber einem Luftstrom ist, so daß ein Druckabfall über das Material ausreichend niedrig ist, damit die Größe des Gebläses, dessen Antrieb und der Exhalierdruck so beschaffen sein können, daß das Raucherzubehör in der Hand gehalten werden kann. Zur Optimierung der Zubehörauslegung beträgt ein geringer Druckabfall vorzugsweise weniger als ca. 10 mm H&sub2;O.
Unter Microfaser ist eine Faser mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ca. 10 um oder darunter zu verstehen.
Minimaler Widerstand gegenüber dem Luftstrom bedeutet, daß das Filtermaterial oder dgl. bei der durchströmenden Luft einen sehr geringen Druckabfall verursacht.
Nicht porös bedeutet, daß das Material keinen Strom bestimmter Bestandteile durch das Material zuläßt. Ist ein Material beispielsweise gegenüber Rauchpartikeln nicht porös, so werden Rauchpartikel daran gehindert, das Material zu durchströmen, aber z.B. Luft könnte weiterhin durch das Material strömen.
Feststoffteilchen sind die Bestandteile von Zigarettenrauch, die in Partikelform vorliegen und im allgemeinen eine Größe unter ca. 1 um und normalerweise eine Größe im Bereich von ca. 0,1 um bis ca. 0,6 um haben.
Porös bedeutet, daß das Material durch Löcher, Kanäle oder dgl. ausreichend offen ist, um einen Luftstrom durch es hindurch zuzulassen.
Seitenstromrauch ist Zigarettenrauch, der von einer angezündeten Zigarette aufsteigt.
"Im wesentlichen sämtliche" bedeutet im Hinblick auf das Entfernen von Rauchpartikeln oder gasförmigen Bestandteilen aus Zigarettenrauch, daß im wesentlichen keine sichtbaren oder gasfrömigen Bestandteile verbleiben, die zumindest durch ihren Geruch erkannt werden können.
"Geeignete faserbildende Zusammensetzung" beinhaltet jedes Material, das zu Microfasern geformt werden kann und bei Kontakt mit Zigarettenrauch seine Struktur und Funktionseigenschaften beibehält.
Rohr oder rohrförmig bezieht sich auf einen länglichen hohlen Gegenstand mit einer Seitenwand jeder beliebigen Querschnittsform, z.B. kreisförmig, rechtwinklig, quadratisch, dreieckig, oval, mehrseitig (5 oder mehr Seiten) und dgl.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Den verschiedenen Filterkomponenten gemäß etlichen bevorzug ten Ausführungsformen der Erfindung ist die Verwendung eines Filterelements von rohrförmiger Art gemeinsam. Das rohrförmige Filter besteht vorzugsweise aus Microfasern einer geeigneten faserbildenden Zusammensetzung, die Materialien aus Mineral-, Metall-, Polymer- oder jedem anderen elementaren Material enthält, das zu Microfasern geformt werden kann.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung kann das Filterelement in einer Konfiguration mit der Seitenstromrauch-Filterpatrone oder in einer anderen Konfiguration als eine Exhalierrauch- Filterpatrone verwendet werden. Die Seitenstromrauch-Filterpatrone und die Exhalierrauch-Filterpatrone können in einem Raucherzubehör insbesondere des Typs, der ein Gebläse zum Ansaugen des Seitenstrom-Zigarettenrauchs durch die Filterpatrone verwendet und den Exhalierrauch in einer Exhalier Filterpatrone gesondert behandelt, die entweder Bestandteil des Raucherzubehörs oder getrennt vom Raucherzubehör für die Filtrierung des Seitenstrom-Zigarettenrauchs sein kann.
Die Funktionsweise des Raucherzubehörs geht aus dieser Anmeldung hervor, jedoch wird zu Beschreibungszwecken der Funktion der Filter gemäß dieser Erfindung eine kurze Beschreibung des in Fig. 1 dargestellten Raucherzubehörs gegeben.
Das Raucherzubehör 10 hat einen zentralen Körper 12, der ein Gebläse 14 trägt und aufnimmt. An der Seite des zentralen Gehäuses 12 ist ein Seitenstrom-Filtergerät 14 befestigt, das ein Gehäuse 16 für eine Seitenstromfilterpatrone 18 aufweist. An der anderen Seite des zentralen Gehäuseabschnitts 12 be findet sich ein Exhalierfiltergerät 20 mit einem Gehäuse 22 für eine Exhalierfilterpatrone 24. Das Gerät 20 wird wahlweise an der Seite des zentralen Gehäuseabschnitts 12 befestigt. Es vesteht sich, daß das Gerät zum Filtern des Seitenstromrauchs in einer Hand und das Gerät 20 zum Filtern des Exhalierrauchs in seinem eigenen vollständigen Gehäuse getrennt und im Abstand vom Seitenstromfiltergerät in der anderen Hand gehalten werden kann.
Die Seitenstromfilterpatrone 18 weist ein Zigarettenrohr 26 auf, in das eine angezündete Zigarette 28 eingesetzt werden kann. Die angezündete Zigarette kann in das Zigerettenrohr 26 eingeführt werden, indem die angezündete Zigarette durch den Zigarettenhalter 32, der einen Einsatz 34 mit einer Bohrung 36 darin aufweist, geschoben wird. Das angezündete Ende 26 der Zigarette wird durch die Bohrung 36 eingeführt. Vorzugsweise ragt der Filterspitzenabschnitt 38 der Zigarette 28 aus dem Zigarettenhalter 32 nach außen, um dem Benutzer das Inhalieren von Zigarettenrauch in Richtung von Pfeil 40 zu gestatten. Auf diese Weise hat der Benutzer beim Benutzen des Rauchzubehörs 10, wenn er das Zigarettenfilter in den Mund nimmt, die gleiche Wahrnehmung, die er bei normalen Rauchbedingungen hätte. Der Zigarettenhalter 32 ist mit einer Vielzahl Öffnungen 42 ausgeführt, durch die Frischluft angesaugt wird. Die Frischluft strömt in Richtung der Pfeile 44 entlang der Zigarette 28 und über die brennende Glut 46. Die Frischluft wird aufgrund des laufenden Gebläses 14 durch die Öffnung 42 angesaugt. Der Seitenstromrauch wird von der Frischluft 44 auf ihrem Weg durch das Filterelement 48 in Richtung der Pfeile 50 und entlang des Inneren des Gehäuses 16 in Richtung der Pfeile 52 und in den Eintritt des Gebläses 14 in Richtung der Pfeile 54 mitgenommen. Da Feststoffteilchen und wahlweise gasförmige Bestandteile aus dem Rauch herausgefiltert worden sind, kann das Gebläse die gefilterte Luft durch seinen Austritt 56 und durch den Gitterabschnitt 58 des Gehäuses 20 ausstoßen. Es versteht sich, daß dann, wenn die Exhalierfilterkomponenten 20 nicht am Seitenstromfiltergerät befestigt ist, das Gebläse 14 den Rauch durch seinen Austritt 56 in die Umgebung ausstoßen kann. Filtert das Filterelement 48 nur die Feststoffteilchen, kann ein zweites Filterelement vorgesehen werden, das die gasförmigen Bestandteile entfernt. Das zweite Filterelement, das vorzugsweise aus Aktivkohle besteht, kann über der Filterpatrone 48, am Gitter 58 der Exhalierfilterkomponente 20 oder am Austritt 56 des Gebläses 14 vorgesehen sein.
Die Exhalierfilterpatrone 24 hat ein Filterelement 60 mit einem daran befestigten Mundstück 62. Der Benutzer exhaliert in Richtung des Pfeils 64* in das Mundstück, und die exhalierte Luft wandert durch das Filter in Richtung der Pfeile 64 und passiert dann das Gitter 58 in die Umgebung 66. Das Gebläse 14 kann mit einem Elektromotor 68 versehen sein. In Anbetracht der Tragbarkeit der Einheit kann der Elektromotor 68 von einer wiederaufladbaren Akkumulatoreinheit 70* mit Spannung versorgt werden. An der zentralen Einheit 12 kann ein geeigneter Schalter 12 zum Ein- und Ausschalten des Gebläses vorgesehen werden. Einzelheiten der Funktionsweise des Raucherzubehörs bezüglich dessen Aufbau, Funktion und Betrieb sind in der oben genannten U.S.-Patentanmeldung des Anmelders ausführlicher beschrieben.
Die Filterkomponenten sowohl des Seitenstromrauchfilters und des Exhalierrauchfilters sind rohrförmig und haben vorzugsweise eine Zylinderform. Das Filtermaterial hat einen ringförmigen Querschnitt und erstreckt sich über die Länge des rohrförmigen Elements. Das rohrförmige Filterelement hat eine längliche Kammer, in die der Rauch eingeführt wird. Zweck des Filterelements ist es, im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen im Zigarettenrauch zu entfernen. Im Hinblick auf die kompakte Beschaffenheit der Filterelemente hat das Filtermaterial einen hochleistungsfähigen Aufbau mit geringem Druckabfall. Das rohrförmige Filterelement hat eine ausreichende Querschnittsdicke, die sich in radialer Richtung vom Mittelpunkt des rohrförmigen Elements aus erstreckt, um die Entfernung der Feststoffbestandteile aus dem Zigarettenrauch zu er zielen, während der Rauch in radialer Richtung von der inneren länglichen Kammer durch das rohrförmige Filter strömt. Der geringe Druckabfall des Materials kann mittels einer Vielfalt bekannter Verfahren bestimmt und gemessen werden, z.B. durch die Verdrängung gemessener mm H&sub2;O in einem Drucksensorgerät. Das Filtermaterial hat vorzugsweise einen geringen Druckabfall im Bereich von ca. 5 bis ca. 10 mm H&sub2;O. Ein anderes Maß des Druckabfalls sind Corseta-Einheiten. Die Filter dieser Erfindung sollten einen Corseta-Wert im Bereich von ca. 10.000 Corseta-Einheiten haben.
Die rohrförmige Filterkomponente kann ein einziges Filtermaterial zum Entfernen nur von Feststoffteilchen aufweisen. Die gasförmigen Bestandteile des Zigarettenrauchs können durch ein getrenntes Filtergerät des Adsorptionstyps entfernt werden, das über dem gesamten Gitterabschnitt 58 des Gehäuses der Exhalierfilterpatrone oder über dem Gebläseaustritt angeordnet ist. Wahlweise kann das adsorpierende Material zum Entfernen der gasförmigen Bestandteile aus dem Zigarettenstrom die Außenseite des Filtermaterials für die Feststoffteilchen umgeben. Das Adsorptionsmaterial ist rohrförmig und kann das innere Filter für die Feststoffteilchen berühren, oder es kann einen größeren Innendurchmesser haben und sich im Abstand zu diesem inneren Filter befinden. Somit werden aus dem beide Filterelemente passierenden Zigarettenrauch im wesentlichen sowohl sämtliche Feststoffteilchen als auch gasförmigen Bestandteile entfernt. Darüber hinaus kann ein alternatives Feststoff-Filtermaterial an der Innenseite des primären Feststoff-Filtermaterials vorgesehen werden. Dieses innerste Material kann von grober Beschaffenheit sein, um die größeren Feststoffteilchen vor dem Entfernen der feineren Feststoffteilchen durch das nächste benachbarte ringförmige Feststoff-Filter zu entfernen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine geeignete Filterkomponente zur Verwendung im Seitenstromfilter und im Exhalierfilter in Fig. 2 bis 6 dargestellt. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Filterpatrone 18 für den Seitenrauchstrom ein Rohr 70 aus Pappe oder einem ähnlichen billigen Material auf, in dem sich eine zu rauchende Zigarette befindet, sowie eine rohrförmige Anordnung 72 mit geschlossenem Ende aus Zigarettenrauch-Filtermaterial, die auf jede geeignete Weise z.B. mittels Zigarettenspitzenpapier 74 am Papperohr 70 befestigt ist.
Das Filtermaterial des Filterelements 72 enthält vorzugsweise ein hochleistungsfähiges Rauchfiltermaterial 76 mit geringem Druckabfall, das im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen aus Seitenstromrauch einer sich in der Filterpatrone 18 befindenden brennenden Zigarette entfernt, so daß dieses nur im wesentlichen unsichtbare Gase passieren. Wie zuvor erwähnt, können solche unsichtbaren Gase, d.h. die gasförmigen Bestandteile, durch ein sich an anderer Stelle des Rauchzubehörs befindendes Aktivkohlefilter entfernt werden.
Das hochleistungsfähige Tabakrauch-Filtermaterial 76 mit geringem Druckabfall weist vorzugsweise microfeines Material auf. Ein derartiges Fasermaterial hat im allgemeinen entlang seiner Länge einen gleichmäßigen Durchmesser im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 10 um. Das Microfasermaterial ist besonders nützlich für das Zurückhalten von Rauchpartikeln von ca. 0,2 um Durchmesser und größer. Es versteht sich jedoch, daß das Seitenstromfilter eine geeignete Filtrierfunktion mit groben Fasern z.B. Celluloseacetatfasern bieten kann. Extradickes grobes Filtermaterial wäre erforderlich, um die im wesentliche vollständige Entfernung der Feststoffanteile zu erzielen. Der wichtige Aspekt des Seitenstromfilters ist die Bereitstellung des rohrförmigen Filters am Ende des Zigarettenrohrs, wo das Rohr eine spezielle Größe wie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 beschrieben hat.
Das bevorzugte microfeine Fasermaterial des Filterelements 76 kann eine Dicke von ca. 0,3 bis ca. 6 mm und ein Packungsgewicht von ca. 5 g/m² bis ca. 500 g/mm bei einer Blattdicke im Bereich von ca. 0,1 mm bis ca. 3 mm haben. Vorzugsweise liegt das Packungsgewicht im Bereich von ca. 10 g/m- bis ca. 200 g/m², und bei den am meisten bevorzugten Anwendungen kann es im Bereich von nur ca. 10 g/m² bis ca. 50 g/m² liegen. Das Filtermaterial 76 kann ohne jeglichen Träger verwendet werden oder kann auf jede geeignete Weise im Filterelement 72 unter- stützt werden, beispielsweise durch eine innere Schicht aus grobem Filtermaterial 78, das eine erste Filtrierung des Seitenstromrauchs bewirkt, bevor die microfeinen Fasern angetroffen werden. Die Außenfläche des microfeinen Faserfilterelements 76 kann durch ein geeignetes poröses Siebmaterial 79 unterstützt werden, das auf eine solche Weise gekräuselt oder gebündelt wird, daß es eine Dichtung 80 bildet, wie in Fig. 4 detaillierter dargestellt. Eine solche Dichtung schließt das distale Ende 81 des rohrförmigen Filterelements 76 ab.
Das poröse Sieb 79 kann aus Kunststoff mit ausreichend feinen Öffnungen zum Halten der Microfasern bestehen. Ein solches Sieb kann dem in Fig. 2A dargestellten Typ entsprechen. Die Öffnungen 81 werden durch Kreuzen von Kunststoffasern 83 begrenzt. Die Fasern 83 sind hinreichend flexibel, um die Fil termicrofasern in der gewünschten zylindrischen Form zu halten.
Das Papperohr 70 ist vorzugsweise mit einer Auskleidung 82 aus Aktivkohle oder dgl. versehen, um Kondensate aus dem Zigarettenrauch zu adsorbieren und damit zur Geruchsbeseitigung beizutragen.
Die wegwerfbare Seitenstromrauch-Filterpatrone 18 ist zur Verwendung beim Rauchen einer oder mehrerer Zigaretten vor gesehen und dann zu beseitigen. Die rohrförmige Beschaffenheit der Anordnung stellt sicher, daß Seitenstromrauch gefiltert wird, bevor er zu einem anderen Teil der Vorrichtung gelangt, so daß die Bauelemente der Vorrichtung im wesentlichen frei von Kondensaten aus dem Zigarettenrauch bleiben und die Vorrichtung mit minimal erforderlicher Reinigung wiederverwendet werden kann. Unter Bezugnahme auf eine alternative Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 7 bis 10 wird um das rohrförmige Feststoffilter ein Aktivkohlefilter vorgesehen, um die gasförmigen Bestandteile, die durch das innere Feststoffilter passieren, zu entfernen. Bei dieser Anordnung entfällt eine Reinigung der Einheit im wesentlichen, da sämtliche Bestandteile des Zigarettenrauchs im Filterelement zurückgehalten werden.
Die Exhalierfilterpatrone gemäß Fig. 5 und 6 weist eine längliche Anordnung 84 aus Tabakrauch-Filtermaterial ähnlich dem oben für das Filterelement 72 beschriebenen auf, das vorzugsweise ein hochleistungsfähiges Rauchfiltermaterial 86 mit geringem Druckabfall enthält, das im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen aus dem exhalierten Rauch entfernt, so daß nur noch im wesentlichen unsichtbare gasförmige Zigarettenrauchbestandteile durch dieses passieren. Ein Rauchfiltermaterial mit geringem Druckabfall wie oben für das Filterelement 76 beschrieben kann verwendet werden. Um dem Filterelement 84 Halt zu geben, sind eine innere Schicht aus grobem Filtermaterial 88 und ein äußeres poröses Siebmaterial 87 wie das von Fig. 2A bereitgestellt, die einen gekräuselten Endverschluß 90 für das Exhalierrauch-Filterelement 24 bilden. Der Endverschluß 90 dichtet das Ende des Filters ab, um sicherzustellen, daß in das Exhalierfilter exhalierter Rauch radial durch das Filter wandert. Das Tabakrauch-Filtermaterial 88 kann auch ohne jeglichen Träger verwendet werden.
Ein austauschbares Mundstück 62 ist bereitgestellt, um das Exhalieren des Rauchs in das Innere der Patrone 24 zu erleichtern. Ein Mundstückhalter 94 wird auf jede geeignete Weise mit der Filterstruktur 84 verbunden, z.B. durch ein Zigarettenspitzenpapier 96. Durch die Verwendung eines solchen Filtriermaterials mit geringem Druckabfall besteht gegenüber dem Exhalieren wenig Widerstand, so daß das Exhalieren vom Raucher durch das Filter einer nomalen Exhalieraktion nahekommt. Der gefilterte Exhalierrauch tritt durch die Schlitze 58 in der Seitenwand des Gehäuses 20 aus. Der Aufbau der Exhalierfilterpatrone 24 kann ähnliche Abmessungen haben wie die Seitenstromrauch-Filterpatrone 18. Der Aufbau des Befestigungselements kann von ähnlicher Ausführung sein wie der des Befestigungselements für das Seitenstromfilter. Die Abmessung der Exhalierrauch-Filterpatrone 24 kann so dimensioniert sein, daß sie in das Rohr 70 des Seitenstromfilterelements paßt, um eine effiziente Packung der Elemente zu erleichtern.
Ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel der Seitenstromund Exhalierfilter ist in Fig. 7 bis 10 dargestellt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, hat die Seitenstromfilterpatrone 18 ein rohrförmiges Filterelement 98 mit einem Endverschluß 100, der das distale Ende des Filterelements abdichtet. Eine längliche Kammer 102 ist innerhalb des Filterelements 104 vorgesehen, die einen Eintritt 104 hat. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, wird eine angezündete Zigarette in das Zigarettenrohr 106 eingeführt. Das Zigarettenrohr 106 ist bei 108 mit dem Eintrittsbereich des rohrförmigen Filters verbunden. Das Zigarettenrohr 106 hat ein offenes Ende 110, um das Einführen der angezündeten Zigarette in dieses zu gestatten. Wie in Fig. 7 dargestellt besteht das Zigarettenrohr vorzugsweise aus mehreren Schichten 112. Die mehreren Schichten können am Ende 110 miteinander verklebt werden, um strukturelle Steifigkeit zu erlangen und dadurch das Ende 110 zum Einfügen in einen geeigneten Halter wie den Zigarettenhalter 32 von Fig. 1 anzupassen. Es versteht sich, daß das Zigarettenrohr aus einer einzelnen Dicke Schichtmaterial oder aus einer einzelnen Dicke Glas, hochtemperaturbeständigem Kunststoff oder Metall bestehen kann.
Wie in Fig. 8 dargestellt weist das rohrförmige Filterelement 98 ein inneres Filterelement 114 und ein äußeres Filterelement 116 auf. Das innere Filterelement 114 ist aus mehreren Lagen Schichtmaterial 118 aufgebaut. Das Schichtmaterial 118 wird geschichtet, um eine Vielzahl von Lagen aus Filtermaterial in radialer Richtung zu bilden, wie durch Pfeil 120 gekennzeichnet. Das Schichtmaterial kann aus dem in Zusammenhang mit dem hochleistungsfähigen Filter 76 mit geringem Druckabfall gemäß Fig. 2 beschriebenen Microfasermaterial gebildet sein. Das Microfasermaterial kann entweder aus einer geeigneten faserbildenden Zusammensetzung aus Mineralien, Metallen, Polymeren oder jedem anderen elementaren Material bestehen, das zu Microfasern geformt werden kann. Eine geeignete Polymerzusammensetzung ist vorzugsweise Polypropylen, obwohl Einigkeit darüber besteht, daß es mehrere andere Typen polymeren Materials gibt, die versponnen werden können, um die Microfasern des geschichteten Produkts zu bilden. Beispiele solcher weiteren polymeren Materialien sind u.a. Polyacrylate, Polyamide, Polyester und Polystyrole. Der Prozeß zum Bilden solcher Microfasern entspricht dem im oben genann ten kanadischen Patent 1,057,924, das dem Anmelder erteilt wurde, beschriebenen. Der Prozeß, nachdem solche Fasern zu einer geeigneten Schicht geformt werden, ist in den kanadischen Patenten 1,278,659 und 1,311,889 beschrieben.
Die alternativen Ausführungsformen des Filterelements wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Fig. 8 beschrieben haben etwas andere Leistungsfähigkeiten. Es wurde festgestellt, daß eine einzige Lage des Microfasermaterials 76 von Fig. 2 nicht so leistungsfähig ist wie die mehreren Lagen des Microfaser materials 118 von Fig. 8. Dank der Schichtenbildung aus dem Microfaser-Schichtmaterial wird die Filtrierwirkung für eine gegebene radiale Dicke erheblich verbessert, um bei einer spezifischen radialen Dicke im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen zu entfernen, wodurch nur die gasförmigen Bestandteile zur Entfernung durch das äußere Filter 116 verbleiben.
Die zweite Filterkomponente, die die ersten Filterkomponente umgibt, besteht vorzugsweise aus Aktivkohle, um die vom inneren Filterelement 114 nicht zurückgehaltenen gasförmigen Bestandteile zu entfernen. Es besteht Einigkeit darüber, daß das äußere Filterelement jedoch aus anderen Materialtypen zum Adsorbieren gasförmiger Bestandteile hergestellt werden kann, wie beispielsweise Zeolitmaterialien, die von Union Carbide unter dem Handelsnamen Silicalite vertrieben werden, und solchen, die früher in Zigarettenfiltern verwendet worden sind, z.B. gemäß dem U.S.-Patent Nr. 3,327,718. Werden pulverförmige Silicalite, Aktivkohle und dgl. verwendet, kann das äußere Filterelement 116 dadurch gebildet werden, daß das pulverförmige Material um das innere Filter herum von einem porösen Sieb gemäß Fig. 2A oder dgl. gehalten wird. Obwohl das Sieb gegenüber dem Luftstrom porös ist, ist es gegenüber dem pulverförmigen Material undurchlässig, wodurch es das pulverförmige Material in der gewünschten Form hält.
Das bevorzugte äußere Filtermaterial besteht aus Aktivkohlefaser, die in Schichtform bereitgestellt wird. Das äußere Filterelement 116 kann in Form einer einzigen Lage von gewünschter Dicke hergestellt werden, oder die Lagen 122 können wahlweise in sich selbst geschichtet werden, wie in Fig. 8 dargestellt, um die gewünschte Dicke des äußeren Filterelements 116 zu entwickeln. Die Aktivkohlefasern der Lagen 122 sind von verschiedenen Lieferquellen erhältlich, z.B. von Futamura Chemical Industries in Nagoya, Japan.
Das innerste Ende 108 des Zigarettenrohrs 106 ist zwischen dem äußeren Filterelement 116 und dem inneren Filterelement 114 befestigt. Die Lagen 118 sind im Bereich 124 in gewissem Maße zusammengedrückt, so daß sie innerhalb der Innenseite des inneren Endes 108 des Rohrs 106 angeordnet werden können. Das äußere Filterelement 116 wird dann an der Außenseite 126 des Zigarettenrohrs 106 angeordnet. Vorzugsweise wird Kleber zum Verkleben des Endes 108 mit dem inneren Filterelement im Bereich 124 und des äußeren Filterelements im Bereich 128 verwendet.
Das Zigarettenrohr 106 wird vorzugsweise aus Lagen von Schichtmaterial 112 geformt. Das geschichtete Rohr 106 hat eine ausreichende strukturelle Steifigkeit, so daß dann, wenn das offene Ende 110 am Zigarettenhalter 36 der Fig. 1 befestigt wird, das Rohr innerhalb des Gehäuses des Raucherzubehörs hängend angeordnet ist.
Es besteht Einigkeit darüber, daß die Lagen des Zigarettenrohrs 106 aus einer Vielfalt von Materialien geformt werden können. Es besteht außerdem Einigkeit darüber, daß das Zigarettenrohr aus einer einzigen Materiallage hergestellt werden kann, das eine der Dicke der mehreren Lagen 112 für das Zigarettenrohr entsprechende Dicke haben kann. Das bevorzugte Material für das Zigarettenrohr 106 ist eine Vielzahl einander überlagerter Schichten aus mit Kohlenstoff imprägniertem Papier. Das mit Kohlenstoff imprägnierte Papier kann ein feuerhemmendes Mittel enthalten oder nicht, um Entzünden des Kohlepapiers durch die glühende Zigarette auszuschalten. Es gibt mehrere Lieferanten von Kohlepapier, das ein feuerhemmendes Mittel enthalten kann oder nicht. Das Kohlepapier hat typischerweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 2 mm und ist gegenüber dem Zigaretten-Seitenstromrauch nicht porös. Das heißt, daß dann, wenn die Zigarette innerhalb des Zigarettenrohrs brennt, Rauch nicht durch das Zigarettenrohr entweichen kann, so daß der gesamte von der brennenden Zigaretten abgegebene Seitenstromrauch durch das Filterelement 98 passieren muß. Es besteht Einigkeit darüber, daß ein solches Kohlepapier anders als die alternativen Strukturen wie das Glasrohr gegenüber Luft porös sein kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist festgestellt worden, daß eine marginale Porosität des Zigarettenrohrs gegenüber Luft von Vorteil ist. Das bedeutet, daß das Rohrmaterial gegenüber unter hohem Druck stehender Luft porös ist, was einem hohen Druckabfall über das Material entspricht, aber weiterhin gegenüber den Feststoffteilchen und den gasförmigen Bestandteilen des Zigarettenrauchs nicht porös ist. Obwohl der Erfolg einer geringen Porosität des Zigarettenrohrs noch nicht vollständig geklärt ist, geht man davon aus, daß die innerhalb des Rohrs entwickelten heißen Gase zu einem gewissen Grad entweichen können, während die Zigarettenrauchbestandteile innerhalb des Rohrs verbleiben, um vom Gebläse abgesaugt zu werden. Das Ausmaß der Porosität des Rohrs relativ zum Filterelement ist gering; so hat beispielsweise das Zigarettenrohr aus Kohlepapier in Corseta-Einheiten ausgedrückt eine Porosität im Bereich von ca. 20 bis ca. 50 Corseta-Einheiten, während das Filtrelement eine Porosität im Bereich von ca. 10.000 Corseta-Einheiten hat. Wir haben außerdem bestimmt, daß der Durchmesser des Zigarettenrohrs im Bereich von ca. dem 1,5-fachen Durchmesser oder größer der Zigarette liegt. Es ist festgestellt worden, daß bei Zigarettenrohren mit einem Durchmesser unter ca. dem 1,5-fachen des Durchmessers der Zigarette das Rohrmaterial somit zu nahe bei der brennenden Zigarette liegt und Verschmoren oder Überhitzen der Zigarette auftritt, was zu einem unbefriedigenden Rauchgeschmack führt. In Anbetracht der Tatsache, daß der Rohrquerschnitt eine Vielfalt von Formen haben kann, besteht Einigkeit darüber, daß der Durchmesser des Rohrs die durchschnittliche lichte Weite des Rohrinneren umfassen soll.
Eine Kappe 100 ist zum Schließen des Endes 99 für das Filterelement 98 vorgesehen. Die Kappe 100 hat eine ringförmige Leiste 130, die zwischen dem inneren Filterelement 114 und dem äußeren Filter 116 angeordnet ist. Der ringförmige Abschnitt 130 kann mittels eines geeigneten Klebers zwischen dem inneren und dem äußeren Filterelement befestigt werden. Vorzugsweise erstreckt sich das äußere Filterelement 116 über das innere Element 114 hinaus, und die Dicke der Kappe 100 ist so gewählt, daß sie ein bündiges Ende der Seitenstrom Filterpatrone herstellt.
Fig. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Exhalierfilters 24. Der Exhalierfilter hat ein inneres Filterelement 132 und ein äußeres Filterelement 134. Das distale Ende des Exhalierfilterelements 24 ist mit einer Kappe 136 verschlossen, die zwischen dem inneren und äußeren Filterelement eingesetzt werden kann und deren Form der Kappe von Fig. 8 entsprechen kann. Die Kappe 136 kann in ihrer Lage verklebt werden, in der sich das äußere Filterelement 134 über das innere Filterelement 132 hinaus erstreckt, und die Dicke der Kappe 100 ist so gewählt, daß sie ein bündiges Ende des Filterelements 24 herstellt. Das innere Filterelement 132 kann aus dem gleichen Microfasermaterial hergestellt werden, wie es für das innere Filterelement von Fig. 8 verwendet wird. Analog kann das äußere Filtermaterial 134 aus Aktivkohlefaser- Schichtmaterial hergestellt werden, wie es für das äußere Filterelement 116 von Fig. 8 verwendet wird. Des weiteren können die verschiedenen Alternativen für die Materialien des inneren und äußeren Filters, wie sie im Hinblick auf Fig. 8 beschrieben werden, ebenfalls für das Exhalierfilter von Fig. 9 verwendet werden.
Das innere rohrförmige Filter 132 hat ein Eintrittsende 138, das sich über den Endabschnitt 140 des äußeren Filters hinaus erstreckt. Dieser Eintrittsendeabschnitt 138 ist in Fig. 10 detaillierter dargestellt. Die Lagen 142 des inneren Filters 132 können miteinander verklebt oder von einem Außenring 144 ummantelt werden, um diesem herausragenden Abschnitt 138 eine ausreichende strukturelle Beschaffenheit zu verleihen, so daß er in ein geeignetes Mundstück wie beispielsweise das Mundstück 62 von Fig. 1 eingeführt werden kann. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, sind die inneren Lagen 142 aus Microfasermaterial erheblich dünner als die äußeren Lagen aus Aktivkohle- Fasermaterial.
Größe und Packungsgewicht des Materials des inneren Filters der Ausführungsformen gemäß Fig. 7 und 9 können innerhalb des gleichen Bereichs liegen wie das des Materials des inneren Filters gemäß Fig. 2; d.h. eine Gesamtdicke im Bereich von ca. 0,3 mm bis ca. 6 mm und ein Packungsgewicht im Bereich von ca. 5 g/m² bis ca. 500 g/m² auf Basis der Gesamtdicke. Die einzelnen Materiallagen können eine Dicke im Bereich von ca. 0,1 mm bis ca. 3 mm haben. Der bevorzugte Bereich das Packungsgewicht beträgt ca. 10 bis ca. 200 g/m² und der besonders bevorzugte Bereich der Packungsdichten liegt im Bereich von ca. 10 g/m² bis ca. 50 g/m² bei einer Lagendicke von ca. 0,15 bis ca. 0,3 mm. Das für das innere Filter verwendete Microfasermaterial ist besonders geeignet zum Entfernen von Zigarettenrauchpartikeln mit einer Größe bis herunter zu ca. 0,2 pin. Die bevorzugte Größe für die Microfasern des inneren Filters liegt im Bereich von ca. 0,5 um bis ca. 2,5 um. Die ausreichende Dicke des Kohlefaserfilters liegt normalerweise im Bereich von ca. 1 mm bis ca. 7 mm.
Das Microfasermaterial der Filterelemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung ist besonders leistungsfähig beim Entfernen von Feststoffteilchen mit Größen im Bereich von ca. 0,2 um und größer. Es besteht Einigkeit darüber, daß durch Variieren der Faserdicke der gesamte Bereich von Rauchpartikeln entfernt werden kann, selbst diejenigen mit Größen unter ca. 0,3 um. Obwohl das Prinzip der Filtrierung durch die Microfasern noch nicht vollständig geklärt ist, geht man davon aus, daß der Durchmesser der Partikel im Zigarettenrauch im Bereich von ca. 0,1 bis ca. 0,6 um liegt. Die im Filter verwendeten Microfasern mit kleinem Durchmesser verhindern eine Verschiebung der Bewegungsrichtung der Partikel in der Weise, daß sie direkt mit den Microfasern kollidieren und dann von den Microfasern gehalten werden. Dies steht im Gegensatz zu den normalen dickeren Fasern, die typischerweise in herkömmlichen Celluloseacetatfiltern verwendet werden. Solche Fasern sind normalerweise im Bereich von ca. 10 bis ca. 25 um, was eine Verschiebung der Luftströmung um die Faser bewirkt, so daß die Partikel von einer direkten Kollision mit den Fasern abgelenkt werden. Dies wurde durch Tests bei mehreren Gelegenheiten nachgewiesen, wo Filtermaterial aus Fasern mit erheblich dickeren Durchmessergrößen weitaus weniger wirksam beim Entfernen der kleineren Feststoffteilchen ist als das Filtermaterial mit Durchmessergrößen im Bereich von ca. 0,1 bis ca. 10 um und vorzugsweise unter ca. 5 um. Bei manchen Anwendungen kann die bevorzugte Fasergröße im Bereich von ca. 05 bis ca. 2,5 um liegen.
Eine weitere Alternative der Filterausführungsformen gemäß Fig. 7 und 9 besteht darin, das äußere rohrförmige Filterelement 116 beispielsweise aus Aktivkohle im Abstand zum inneren Filterelement 114 anzuordnen. Die Enden des Filterelements 98 würden in geeigneter Weise abgedichtet, um sämtliche gasförmigen Bestandteile durch einen solchen Ringraum und in das äußere Filter zu leiten. Ein solcher Ringraum kann mit geeigneten oxidierenden Katalysatoren gefüllt sein, um die gasförmigen Bestandteile des Rauchs vor dem Durchgang durch das äußere Kohlefilter zu zerlegen.
Die Alternative eines Grobfilterelements innerhalb des Microfaserelements, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, kann ebenso mit der geschichteten Microfaser 114 verwendet werden. Ein derartiges Grobfilterelement kann aus Standard- Celluloseacetatfasern mit Durchmessern im Bereich von ca. 20 um bestehen. Das Grobfilterelement entfernt die groben Rauchpartikel von Zigarettenasche und dgl. vor dem Microfaserfilter. Es versteht sich natürlich von selbst, daß die im Filterelement verbleibende Zigarettenasche aus dem Seitenstrom-Filterelement geschüttet werden oder in diesem bis zum Zeitpunkt des Austauschs verbleiben kann. Es hat sich gezeigt, daß das Belassen von Zigarettenasche im Filterelement die Filterleistungsfähigkeit nicht schmälert, wenn entweder das Grobfaser- oder das Microfaserelement im Innersten der inneren länglichen Kammer angeordnet ist.
Die Seitenstrom- und Exhalierfilterpatronen gemäß dieser Erfindung können in verschiedenen Typen von Raucherzubehör verwendet werden, die dazu eingerichtet sind, den Seitenstromrauch durch das Filterelement zu saugen, indem Frischluft in das Eintrittsende des Zigarettenrohrs eintreten kann. Analog kann die Exhalierfilterpatrone mit dem Raucherzubehör verwendet werden, das den Seitenstromrauch filtert, oder sie kann unabhängig von diesem anderen Zubehör verwendet werden. Das Exhalierfilter kann getrennt in der Hand gehalten und immer dann zum Mund geführt werden, wenn das Exhalieren von Zigarettenrauch gewünscht ist. Die in Fig. 9 dargestellte Exhalierfilterpatrone ist im Vergleich zu Fig. 7 erheblich größer, um für den geringsten Druckabfall zu sorgen, so daß man auf beinahe normale Weise in das Filter exhalieren kann, als würde man in die Umgebung exhalieren. Der geringe Druckabfall des Exhalierfilters liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 0,5 mm bis ca. 10 mm H&sub2;0. In Anbetracht der Tatsache, daß die Filterpatronen in einem Raucherzubehör oder dgl. austauschbar sind, versteht es sich von selbst, daß die Filterpatronen getrennt vom Raucherzubehör verkauft werden können. Die Patronen können in Packungen zu 5 oder 10 und zusammen mit den Zigaretten verkauft werden. Vorzugsweise sind die Filterpatronen in der Lage, den Zigarettenrauch von bis zu ca. 20 bis ca. 25 Zigaretten zu filtern, so daß ein Austausch der Filterpatronen nur nach jeder gerauchten Packung Zigaretten erforderlich ist.

Claims

1. Filter für Zigarettenrauch zur Verwendung in einem Raucherzubehör (10) zum Filtern von Zigarettenrauch, wobei dieses Filter folgendes aufweist:

ein rohrförmiges Filter (48; 72, 18) bestehend aus Microfasern zum Entfernen von Feststoffteilchen aus Zigarettenrauch, wobei das rohrförmige Filter ein Eintrittsende (104), durch das Zigarettenrauch in eine innere längliche Kammer (102) innerhalb des rohrförmigen Filters eintritt, und das rohrförmige Filter ein geschlossenes Ende (80, 100) gegenüber dem Eintrittsende hat, wobei die Microfasern eine durchschnittliche Dicke im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 10 um haben und aus einer geeigneten Faserzusammensetzung bestehen, wobei das rohrförmige Filter eine ausreichende Dicke hat, um im wesentlichen sämtliche Bestandteile an Feststoffteilchen aus von der inneren länglichen Kammer nach außen durch das rohrförmige Filter passierendem Zigarettenrauch zu entfernen, wobei das Microfaser-Filtermaterial (76, 78, 79; 114, 116) einen geringen Druckabfall aufweist, damit ein Luftstrom bei minimalem Widerstand gegen einen solchen Strom durch das Filter strömen kann.

2. Filter für Zigarettenrauch nach Anspruch 1, bei dem das Filter mehrere Lagen aus verschiedenem Filtermaterial hat, wobei ein innerstes rohrförmiges Filter innerhalb des rohrförmigen Filters aus Microfasern vorgesehen ist, wobei dieses innerste Filter ein grobes Filtermaterial enthält, um Anteile größerer Feststoffteilchen aus dem Rauch zu entfernen.

3. Filter für Zigarettenrauch nach Anspruch 1, bei dem das Filter mehrere Lagen aus verschiedenen Filtermaterialien hat: einen das rohrförmige Filter umgebenden äußeren Filtermantel bestehend aus Aktivkohlematerial, das auf einer Trigermatrix gehalten wird, die gegenüber einem Luftstrom porös ist, wobei das rohrförmige Filter aus Microfasern ein relativ zum äußeren Filter inneres Filter ist,

wobei der aus Aktivkohle bestehende äußere Filtermantel eine ausreichende radiale Dicke hat, um im wesentlichen sämtliche gasförmigen Bestandteile von Zigarettenrauch aus einem solchen gefilterten Zigarettenrauchstrom zu adsorbieren,

wobei das innere rohrförmige Filter zusammen mit dem äußeren Aktivkohle-Filter einen gefilterten Luftstrom liefert, der im wesentlichen frei von Zigarettenrauch ist, um in die Umgebung auszutreten.

4. Filter für Zigarettenrauch nach Anspruch 3, bei dem das innerste rohrförmige Filter innerhalb des inneren rohrförmigen Filters angeordnet ist, wobei das innerste Filter ein grobes Filtermaterial zum Entfernen größerer Feststoffteilchen aus dem Rauch enthält.

5. Filter für Zigarettenrauch nach Anspruch 4, bei dem das innere rohrförmige Filter mehrere einzelne Lagen aus Microfasermaterial enthält.

6. Filter für Zigarettenrauch nach Anspruch 5, bei dem mehrere Lagen aus einer dünnen aus Microfasern gebildeten Folie aus einem Polymermaterial bestehen, wobei die Folie eine Breite hat, die eine Längenabmessung des rohrförmigen Filters definiert, wobei die Lagen aus Polymer-Folienmaterial für eine schrittweise Entfernung von Feststoffteilchen aus Zigarettenrauch sorgen, um dadurch die Filterleistung zu verbessern.

7. Filter für Zigarettenrauch nach Anspruch 3, bei dem das Aktivkohlematerial die Form von Aktivkohlepartikeln hat, die von einem Maschenträger gehalten werden, wobei die Aktivkohlepartikel um das innere rohrförmige Filter durch den Maschenträger in ihrer Lage gehalten werden.

8. Filterpatrone (18) für Zigarettenrauch zur Verwendung in einem Raucherzubehör (10) zum Filtern von Seitenstromrauch einer brennenden Zigarette (28), wobei die Patrone folgendes aufweist:

ein Zigarettenrohr (70; 106), in das eine brennende Zigarette eingeführt wird, wobei das Zigarettenrohr mindestens so lang wie die zu rauchende Zigarette ist und einen mindestens 1,5 mal so großen Durchmesser wie die Zigarette hat, und wobei das Zigarettenrohr gegenüber Seitenstromrauch nicht porös ist,

ein poröses rohrförmiges Filterelement (48; 72; 98) mit geringem Druckabfall an einem Ende des Zigarettenrohrs zum Entfernen von Seitenstromrauch, wobei das Filterelement ein Eintrittsende (104) aufweist, durch das Seitenstromrauch in eine innere längliche Kammer (102) innerhalb des rohrförmigen Filters eintritt, wobei das rohrförmige Filter ein dem Eintrittsende gegenüberliegendes geschlossenes Ende (80; 100) aufweist,

Einrichtungen (74; 128) zum Verbinden eines ersten Endes des Zigarettenrohrs mit dem Eintrittsende dieses Filterelements, wobei zu filternder Seitenstromrauch (44) entlang dem Zigarettenrohr in diese innere Kammer und radial nach außen (50) durch das rohrförmige Filterelement strömt, und wobei

ein zweites Ende (110) dieses Zigarettenrohrs offen ist, um das Einführen einer angezündeten Zigarette (28) in das Zigarettenrohr zu gestatten, wobei das zweite Ende dieses Zigarettenrohrs so ausgeführt ist, daß es in einem Halter (32) für eine angezündete Zigarette aufgenommen wird.

9. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 8, bei der das Zigarettenrohr aus einem nicht brennbaren mit Aktivkohlematerial imprägnierten Papier besteht.

10. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 91 bei der das Papier dünner als die gewünschte Dicke der Rohrwand ist, wobei mehrere Lagen dieses Papiers so geschichtet sind, daß sie die gewünschte Dicke der Rohrwand ergeben.

11. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 8, bei der das rohrförmige Filterelement folgendes aufweist: ein inneres rohrförmiges Filter bestehend aus Microfasern zum Entfernen von Feststoffteilchen aus Seitenstromrauch, wobei das innere rohrförmige Filter das Eintrittsende&sub1; das geschlossene Ende und die innere längliche Kammer aufweist, wobei die Microfasern eine durchschnittliche Dicke im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 10 um haben und aus einer geeig neten Microfaserzusammensetzung bestehen,

einen das innere rohrförmige Filter umgebenden äußeren Filtermantel bestehend aus Aktivkohlematerial, das auf einer Trägermatrix gehalten wird,

wobei das innere rohrförmige Filter eine ausreichende Dicke hat, um im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen aus von der inneren länglichen Kammer radial durch das rohrförmige Filter passierendem Zigarettenrauch zu entfernen, wobei das Microfaser-Filtermaterial einen geringen Druckabfall aufweist, damit ein Luftstrom bei minimalem Widerstand gegen einen solchen Strom durch das Filter strömen kann,

wobei der äußere Filtermantel aus Aktivkohle von ausreichender Dicke ist, um im wesentlichen sämtliche restlichen Spuren von Zigarettenrauch aus einem so gefilterten Seitenstromrauch zu adsorbieren,

wobei das innere rohrförmige Filter zusammen mit dem äußeren Filter aus Aktivkohle einen gefilterten Luftstrom liefert, der im wesentlichen frei von Zigarettenrauch ist, um in die Umgebung auszutreten.

12. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 11, bei der das innere rohrförmige Filter mehrere übereinander liegende Lagen einer dünnen Microfaser bildenden Folie aus Polymermaterial aufweist, wobei die Folie eine Breite hat, die eine Längenabmessung des rohrförmigen Filters definiert.

13. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 11, bei der das Aktivkohlematerial die Form von Aktivkohlepartikeln hat, die von einem Maschenträger gehalten werden, wobei die Aktivkohlepartikel in ihrer das innere rohrförmige Filter umgebenden Lage durch diesen Maschenträger gehalten werden.

14. Filterpatrone (24) für Zigarettenrauch zur Verwendung zum Filtern von Zigarettenrauch (64*), der von einem Zigarettenraucher exhaliert wird, wobei die Patrone folgendes aufweist:

ein inneres rohrförmiges Filter (60; 132) bestehend aus Microfasern zum Entfernen von Feststoffteilchen aus Zigarettenrauch, wobei das innere rohrförmige Filter ein Eintrittsende (138), durch das Zigarettenrauch in eine innere längliche Kammer innerhalb des rohrförmigen Filters eintritt, das rohrförmige Filter ein geschlossenes Ende (136) gegenüber diesem Eintrittsende hat, die Microfasern einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 10 um haben und aus einer geeigneten Microfaserzusammensetzung bestehen,

einen das innere Filter umgebenden äußeren Filtermantel (134) bestehend aus Aktivkohlematerial, das auf einer Trägermatrix gehalten wird, die gegenüber dem Luftstrom porös ist,

wobei das innere rohrförmige Filter eine ausreichende Dicke hat, um im wesentlichen sämtliche Feststoffteilchen aus von der inneren länglichen Kammer radial (64) durch das rohrförmige Filter passierendem Zigarettenrauch zu entfernen, wobei das Microfaser-Filtermaterial einen geringen Druckabfall aufweist, damit ein Luftstrom bei minimalem Widerstand gegen einen solchen Strom durch das Filter strömen kann,

wobei der äußere Filtermantel aus Aktivkohle von ausreichender Dicke ist, um im wesentlichen sämtliche gasförmigen Bestandteile des Zigarettenrauchs aus einem so gefilterten exhalierten Zigarettenrauchstrom zu adsorbieren,

wobei die Patrone neben dem Eintrittsende einen Endabschnitt (140) aufweist, wobei dieser Endabschnitt von einem Exhaliermundstück (62) aufgenommen wird, um einem Benutzer das Exhalieren in diese Filterpatrone zu erleichtern, und

wobei das innere rohrförmige Filter zusammen mit dem äußeren Filter einen gefilterten Luftstrom liefert, der im wesentlichen frei von Zigarettenrauch ist, um in die Umgebung auszutreten.

15. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 14, bei der der Endabschnitt eine Verlängerung dieses inneren rohrförmigen Filters über den äußeren Filtermantel hinaus bildet, um einen rohrförmigen Endabschnitt und eine Einrichtung zum Verstärken dieses Endabschnitts bereitzustellen, um die Aufnahme durch das Exhaliermundstück zu erleichtern.

16. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 14, bei der das innere rohrförmige Filter mehrere übereinander liegende Lagen einer dünnen Microfaser bildenden Folie aus Polymermaterial aufweist, wobei die Folie eine Breite hat, die eine Längenabmessung des rohrförmigen Filters definiert.

17. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 14, bei der das Aktivkohlematerial die Form von Aktivkohlepartikeln hat, die von einem Maschenträger gehalten werden, wobei die Aktivkohlepartikel um das innere rohrförmige Filter durch den Maschenträger in ihrer Lage gehalten werden.

18. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 14, die in einem Gehäuse untergebracht ist, wobei das Gehäuse ein Mundstück hat, in welches der Patronenendabschnitt eingesetzt ist, wobei das Gehäuse einen Auslaß hat, durch den ein gefilterter Luftstrom, der im wesentlichen frei von Zigarettenrauch ist, strömt, wenn ein Benutzer Zigarettenrauch durch das Mundstück in diese Filterpatrone exhaliert.

19. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 18, bei der die Aktivkohle die Form einer Matte aus Aktivkohlefasern hat.

20. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 19, bei der die Matte aus Aktivkohlefasern dünner ist als die ausreichende radiale Dicke des Aktivkohlefilters, wobei die Matte um sich selbst gewickelt ist, um mehrere Schichten von ausreichender radialer Dicke zu bilden.

21. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 20, bei der die Microfasern aus faserbildendern Polypropylen bestehen, wobei diese ausreichende radiale Dicke des inneren Filters im Bereich von ca. 0,03 mm bis ca. 6 mm und das Packungsgewicht im Bereich von ca. g/m² bis ca. 500 g/m² bei einer Foliendicke im Bereich von ca. 0,1 mm bis ca. 3 mm liegt.

22. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 21, bei der das Packungsgewicht im Bereich von ca. 10 g/m² bis ca. 200 g/m² liegt.

23. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 22, bei der das Packungsgewicht im Bereich von ca. 10 g/m² bis ca. 50 g/m² liegt.

24. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 23, bei der das innere rohrförmige Filter mit Microfasern eines Durchmessers unter ca. 5 um Rauchpartikel von ca. 0,2 um Dikke und darüber aus Zigarettenrauch entfernt.

25. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 24, bei der die Microfasern eine Dicke im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 2,5 um haben.

26. Filterpatrone für Zigarettenrauch nach Anspruch 25, bei der diese ausreichende radiale Dicke im Bereich von ca. 1 mm bis ca. 7 mm liegt.