FI82592C

FI82592C - smoking Product

Info

Publication number: FI82592C
Application number: FI883458A
Authority: FI
Inventors: Jr Andrew Jackson Sensabaugh; Henry Thomas Ridings; Iv John Hughes Reynolds; Michael David Shannon; Chandra Kumar Banerjee; Ernest Gilbert Farrier
Original assignee: Reynolds Tobacco Co R
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1991-04-10
Also published as: DK416785A; ATE114414T1; HK63095A; EP0337506A2; NO172522B; EP0339689A3; IE65679B1; YU144185A; ES296359Y; JPH0390162A; DE3587952D1; NO853599L; FI870467A; HK20095A; JPH0390161A; FI883458A; EP0337507A2; ATE114413T1; PT81127A; SG178294G

Abstract

The cigarette has a carbonaceous fuel element. A separate aerosol generator has a substrate bearing an aerosol forming material. The fuel element and substrate are arranged in a conductive relationship, so that the heat-stable substrate receives conductive heat transfer throughout the burning time of the fuel element. The fuel element is less than 30mm in length, with a density of at least 5 g/cc. An insulation material can surround part of the fuel element. The insulation is resilient and at least 15 mm thick. The cigarette also has a mouthpiece.

Description

1 825921 82592

Tupakointituote. - Rökningsprodukt.Smoking Product. - Rökningsprodukt.

Esillä olevan FI-hakemuksesta no: Θ53486 jakamalla erotetun hakemuksen keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen tupakointituote, joka muodostaa tupakansavua muistuttavaa aerosolia ja joka sisältää vain mahdollisimman vähäisen määrän epätäydellisiä palamis- tai pyrolyysituotteita.The present invention relates to a smoking article according to the preamble of claim 1, which forms an aerosol resembling tobacco smoke and which contains only the smallest possible amount of incomplete combustion or pyrolysis products.

Vuosien varrella, erityisesti viimeksi kuluneiden 20 - 30 vuoden aikana on kehitelty monia tupakointituotteita, mutta yksikään näistä tuotteista ei ole koskaan saavuttavut kaupallista menestystä.Over the years, especially in the last 20 to 30 years, many smoking products have been developed, but none of these products have ever achieved commercial success.

Vuosikymmeniä kestäneistä yrityksistä ja mielenkiinnosta huolimatta ei markkinoilla vieläkään ole tupakointituotet-ta, joka tarjoaa tavanomaisen savukkeenpolton hyödyt ja edut muodostamatta huomattavia määriä epätäydellisiä palamis- ja pyrolyysituotteita.Despite decades of effort and interest, there is still no smoking product on the market that offers the benefits and advantages of conventional cigarette smoking without generating significant amounts of incomplete combustion and pyrolysis products.

Esimerkiksi patenttijulkaisun SE - 220072 osalta on huomattava, että vaikka tämä artikkeli on esitetty yli 20 vuotta sitten, se ei ole koskaan saavuttanut minkäänlaista kaupallista menestystä. Patenttijulkaisussa esitetty tuote käsitteli useita ilmeisiä epäkohtia mukaanlukien metalli-putken 3 esiintyöntyminen tupakan kulumisen jälkeen. Muut ilmeiset epäkohdat käsittävät tupakkapyrolyysituotteiden huomattavan esiintymisen tuotteen aerosolissa, huomattavan sivuvirtaussavun ja tuhkan esiintymisen ja mahdollisen nikotiinin lähdemateriaalin pyrolyysin metalliputkessa.For example, with regard to patent publication SE - 220072, it should be noted that although this article was presented more than 20 years ago, it has never achieved any commercial success. The product disclosed in the patent addressed a number of obvious disadvantages, including the protrusion of the metal tube 3 after tobacco wear. Other obvious disadvantages include the significant presence of tobacco pyrolysis products in the aerosol of the product, the significant presence of sidestream smoke and ash, and the possible pyrolysis of the nicotine source material in the metal tube.

2 825922,82592

Julkaisussa US-patentti no. 4340072 tupakointituotteet koostuvat tupakka- tai tupakkakorvikepolttoainesauvasta, jossa on keskeinen ilmakanava ja suun puoleinen kammio sisältäen aerosolin muodostamaa ainetta. Tällaisessa tupakointituotteessa ei ole lämmönjohtamiselintä.U.S. Pat. 4340072 Smoking products consist of a tobacco or tobacco substitute fuel rod with a central air passage and an oral chamber containing an aerosol-forming substance. Such a smoking article does not have a heat conducting member.

Esillä olevan keksinnön mukaiset tuotteet käyttävät johtavaa lämmönsiirtoa lämmönjohtamiselimen avulla, kuten vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa on esitetty. Täten hakemuksen mukaisessa keksinnössä aerosolin muodostusosa vastaanottaa lämpöä sekä imaisun aikana että kytemisen aikana, kun taas US-julkaisun laite perustuu lämmönsiirtä-miseen konvektion avulla ja pääasiallisesti johtaa lämpöä suuosan aerosolikammioon vain imaisun aikana. Ero tuloksissa on dramaattinen. Esillä olevan keksinnön mukaiset edulliset tupakointituotteet muodostavat enemmän kuin nelinkertaisen aerosolin muodostumisen (mitattuna märkänä kokonaishiukkasaineksena) aerosolin muodostusosasta, verrattuna viitejulkaisun laitteen aerosolin muodostajaan (0.57 - 1.85 mg aerosolia tuotteen koko elinaikana).The products of the present invention use conductive heat transfer by means of a heat conducting member, as set out in the characterizing part of claim 1. Thus, in the invention according to the application, the aerosol generating part receives heat both during suction and during smoking, while the device of the US publication is based on heat transfer by convection and mainly conducts heat to the aerosol chamber of the oral part only during suction. The difference in results is dramatic. Preferred smoking articles of the present invention account for more than four times the aerosol formation (measured as total wet particulate matter) of the aerosol generating portion compared to the aerosol former of the reference device (0.57 to 1.85 mg aerosol over the life of the product).

Keksinnön kohteena on tupakointituote, joka kykenee muodostamaan huomattavia määriä aerosolia sekä alkuvaiheessa että tuotteen käyttöiän ajan ilman aerosolin muodostajan huomattavaa lämpöhajaantumista ja ilman huomattavien pyrolyysi-tai epätäydellisten palamistuotteiden läsnäoloa ja edullisesti ilman huomattavia määriä sivuvirtaussavua. Keksinnön mukaiset tupakointituotteet kykenevät antamaan käyttäjälle savukkeenpolton aistimukset ja edut tupakkaa polttamatta.The invention relates to a smoking article capable of generating significant amounts of aerosol both in the initial phase and during the life of the article without significant thermal decomposition of the aerosol former and without the presence of significant pyrolysis or incomplete combustion products and preferably without significant amounts of sidestream smoke. The smoking articles of the invention are capable of giving the user the sensations and benefits of smoking cigarettes without smoking tobacco.

Nämä ja muut edut saavutetaan muodostamalla pitkänomainen savukkeen kaltainen tupakointituote, jolle on tunnusomaista 3 82592 patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat. Sytytettäessä tupakointituote kehittää polttoaine-elementti lämpöä, jota käytetään aerosolin muodostusaineen tai aerosolin muodostusosassa olevien aineiden haihduttamiseksi. Nämä haihtuvat materiaalit kulkevat sitten suunpuo-leista päätä kohti erityisesti imaisun aikana ja edelleen käyttäjän suuhun samalla tavoin kuin tavanomaisen savukkeen savu.These and other advantages are achieved by forming an elongate cigarette-like smoking article characterized by the features set forth in the characterizing portion of claim 3,82592. When ignited, the smoking article generates heat from the fuel element which is used to evaporate the aerosol-forming agent or substances in the aerosol-forming member. These volatile materials then pass from the mouthpieces towards the head, especially during suction, and further into the user's mouth in the same way as the smoke of a conventional cigarette.

Polttoaine-elementti on edullisesti pituudeltaan vähemmän kuin noin 30 mm, edullisesti alle 15 mm, sen tiheys on ainakin 0,5 g/cm3 ja se on varustettu yhdellä tai useammalla pitkittäiskanavalla. Aerosolin muodostusosaan kuuluu edullisesti yhtä tai useampaa aerosolin muodostusainetta sisältävä lämmönkestävä substraatti. Polttoaineen ja aerosolin muodostajan välinen lämmönvaihtosuhde saadaan edullisesti aikaan esimerkiksi metallikalvoa olevalla lämpöä johtavalla elimellä, joka johtaa tai siirtää lämpöä tehokkaasti palavasta polttoaine-elementistä aerosolin muodostusosaan. Tämä lämpöä johtava elin koskettaa polttoaine-elementtiä ja aerosolin muodostusosaa ainakin osalta niiden kehäpintoja.The fuel element is preferably less than about 30 mm in length, preferably less than 15 mm, has a density of at least 0.5 g / cm 3 and is provided with one or more longitudinal channels. The aerosol generating member preferably includes a heat-resistant substrate containing one or more aerosol generating agents. The heat exchange ratio between the fuel and the aerosol generator is preferably provided, for example, by a thermally conductive member in a metal foil which efficiently conducts or transfers heat from the combustible fuel element to the aerosol generating member. This thermally conductive member contacts the fuel element and the aerosol generating member at least with respect to their circumferential surfaces.

Koska edullinen polttoaine-elementti on suhteellisen lyhyt, kuuma, palava tulikartio on jatkuvasti lähellä aerosolin muodostusosaa, mikä maksimoi lämmön siirtymisen siihen ja maksimoi myös saadun aerosolintuotannon erityisesti sellaisissa suoritusmuodoissa, jotka on varustettu lämpöä johtavalla elimellä. Suhteellisen lyhyen, vähämassaisen substraatin tai kantoaineen edullinen käyttö aerosolin muodostusosana lähellä lyhyttä polttoaine-elementtiä lisää myös aerosolintuotantoa minimoimalla substraatin lämpönieluvaikutuksen. Koska aerosolin muodostusaine 4 82592 on fyysisesti erillään polttoaine-elementistä, se joutuu alttiiksi olennaisesti alhaisemmille lämpötiloille kuin palavassa tulikartiossa on minimoiden siten aerosolin muodostajan lämpöhajaantumismahdollisuuden. Käyttämällä lisäksi erityisen edullisesti hiilipitoista polttoaine-elementtiä, jossa ei ole olennaisesti lainkaan haihtuvaa orgaanista materiaalia, saadaan eliminoiduksi olennaisesti kaikkien pyrolyysi- tai epätäydellisten palamistuotteiden läsnäolo ja lisäksi saadaan eliminoiduksi olennaisesti sivuvirtaussavun muodostuminen.Because the preferred fuel element is relatively short, the hot, combustible cone of fire is continuously close to the aerosol generating member, which maximizes heat transfer thereto and also maximizes the resulting aerosol production, especially in embodiments equipped with a thermally conductive member. The preferred use of a relatively short, low mass substrate or carrier as an aerosol generating member near a short fuel element also increases aerosol production by minimizing the heat sink effect of the substrate. Because the aerosol former 4,82592 is physically separated from the fuel element, it is exposed to substantially lower temperatures than in a combustible cone of fire, thus minimizing the potential for thermal decomposition of the aerosol former. In addition, by using a particularly advantageous carbonaceous fuel element with essentially no volatile organic material, the presence of substantially all pyrolysis or incomplete combustion products is eliminated and, in addition, the formation of sidestream smoke is eliminated.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa tupakointituotteessa polttoaine-elementti ja aerosolin muodostusosa on muodostettu ilman sisäänrakennettua suukappaletta tai aerosolin siirto-osaa käyttämällä erillistä, kertakäyttöistä tai uudelleen käytettävää suukappaletta.In the smoking article of the present invention, the fuel element and the aerosol generating member are formed without a built-in mouthpiece or aerosol transfer member using a separate, disposable or reusable mouthpiece.

Keksinnön mukaiseen tupakointituotteeseen voi kuulua myös tupakka-annos tai -tulppa, jota voidaan käyttää tupakan maun lisäämiseksi aerosoliin. Tupakka sijoitetaan edullisesti aerosolin muodostusosan suun puoleiseen päähän tai se voidaan sekoittaa aerosolin muodostusaineen kanto-aineeseen. Aromi- ja makuainetta voidaan myös lisätä tuotteeseen käyttäjälle siirtyvän aerosolin maun parantamiseksi .The smoking article of the invention may also include a dose or stopper of tobacco that can be used to add tobacco flavor to the aerosol. The tobacco is preferably placed at the mouth end of the aerosol generating member or may be mixed with the aerosol generating carrier. Flavor and flavor may also be added to the product to enhance the taste of the aerosol transferred to the user.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot kykenevät toimittamaan ainakin 0,6 mg aerosolia mitattuna märkänä kokonaishiuk-kasaineksena kolmen ensimmäisen imaisun aikana poltettaessa niitä FTC:n tupakointisääntöjen mukaisesti (FTC:n tupakointisääntöihin kuuluu kahden sekunnin imaisu) kokonaisvolyymi 35 ml, joita erottaa toisistaan 58 sekunnin kyteminen. Keksinnön edullisemmat suoritusmuodot kykenevät 1 5 82592 toimittamaan 1,5 mg tai enemmänkin aerosolia kolmen ensimmäisen imaisun aikana. Keksinnön kaikkein edullisimmat suoritusmuodot kykenevät toimittamaan 3 mg tai enemmänkin aerosolia kolmen ensimmäisen imaisun aikana poltettaessa niitä FTC:n tupakointimääräysten mukaisesti. Lisäksi keksinnön edulliset suoritusmuodot toimittavat keskimäärin ainakin noin 0,8 mg märkää kokonaishiukkasainesta imaisua kohti ainakin ensimmäisen kuuden imaisun ajan, edullisesti ainakin noin 10 imaisun ajan FTC-tupakointimääräysten mukaisesti.Preferred embodiments of the invention are capable of delivering at least 0.6 mg of aerosol measured as total wet particulate matter during the first three puffs when incinerated in accordance with FTC smoking rules (FTC smoking rules include two second suction) with a total volume of 35 ml separated by 58 seconds of smoking. More preferred embodiments of the invention are capable of delivering 1.5 mg or more of aerosol during the first three aspirations. The most preferred embodiments of the invention are capable of delivering 3 mg or more of aerosol during the first three puffs when burned in accordance with FTC smoking regulations. In addition, preferred embodiments of the invention provide an average of at least about 0.8 mg of total wet particulate matter per puff for at least the first six puffs, preferably for at least about 10 puffs according to FTC smoking regulations.

Keksinnön mukainen tupakointituote kykenee myös muodostamaan aerosolin, joka on kemiallisesti yksinkertainen ja muodostuu olennaisesti hiilen oksideista, ilmasta, vedestä ja aerosolista, jossa on haluttuja maku- ja hajuaineita tai muita haluttuja haihtuvia materiaaleja sekä pienistä määristä muita materiaaleja. Jäljempänä selvitettävän Ames-testin peruteella aerosolilla ei edullisesti ole olennaista geenejä muuttavaa vaikutusta. Lisäksi tuote voidaan tehdä olennaisesti tuhkattomaksi, joten käyttäjän ei tarvitse karistaa tuhkaa käytön aikana.The smoking article of the invention is also capable of forming an aerosol which is chemically simple and consists essentially of carbon oxides, air, water and an aerosol with the desired flavors or other desired volatile materials and small amounts of other materials. Based on the Ames test discussed below, the aerosol preferably does not have a substantial gene-modifying effect. In addition, the product can be made substantially ash-free, so the user does not have to shed the ash during use.

Tässä käytettynä ja vain tämän hakemuksen tarkoituksia palvelemaan "aerosoli" on rajoitettu kattamaan höyryt, kaasut, hiukkaset ja vastaavat, jotka ovat sekä näkyviä että näkymättömiä sekä erityisesti ne aineosat, jotka käyttäjä kokee "savumaisiksi" ja jotka muodostuvat palavasta polttoaine-elementistä tulevan lämmön vaikutuksesta aerosolin muodostusosassa tai muualla tuotteessa oleviin aineisiin. Tällä tavoin määriteltynä termi "aerosoli" kattaa myös haihtuvat makuaineet ja/tai farmakologisesti tai fysiologisesti vaikuttavat aineet riippumatta siitä, muodostavatko 6 82592 ne näkyvää aerosolia.As used herein, and for the purposes of this application only, the "aerosol" is limited to vapors, gases, particles, and the like that are both visible and invisible, and in particular those ingredients that the user perceives as "smoky" and formed by the heat from the combustible fuel element. substances in the constituent or elsewhere in the product. As defined in this way, the term "aerosol" also includes volatile flavors and / or pharmacologically or physiologically active substances, whether or not they form a visible aerosol.

Tässä käytettynä termi "johtava lämmönvaihtosuhde" on määritelty aerosolin muodostusosan ja polttoaine-elementin fyysiseksi järjestelyksi, jolloin lämpö siirtyy johtumalla palavasta polttoaine-elementistä aerosolin muodostusosaan olennaisesti polttoaine-elementin koko palamisvaiheen ajan. Johtava lämmönvaihtosuhde voidaan saada aikaan sijoittamalla aerosolin muodostusosa kosketukseen polt.to-aine-elementin kanssa ja hyvin lähelle polttoaine-elementin palavaa osaa ja/tai käyttämällä hyväksi johtavaa elintä lämmön siirtämiseksi palavasta polttoaineesta aerosolin muodostusosaan. Edullisesti käytetään molempia menetelmiä johtavan lämmönsiirron aikaansaamiseksi.As used herein, the term "conductive heat exchange ratio" is defined as the physical arrangement of an aerosol generating member and a fuel element, wherein heat is transferred from the combustible fuel element to the aerosol generating member during substantially the entire combustion phase of the fuel element. The conductive heat exchange ratio can be achieved by placing the aerosol generating member in contact with the fuel element and very close to the combustible portion of the fuel element and / or utilizing a conductive member to transfer heat from the combustible fuel to the aerosol generating member. Preferably, both methods are used to provide conductive heat transfer.

Tässä käytettynä termi "hii1ipitöinen" tarkoittaa pääasiallisesti hiiltä.As used herein, the term "carbonaceous" means primarily carbon.

Tässä käytettynä termi "eristysosa" tarkoittaa kaikkia materiaaleja, jotka toimivat pääasiallisesti eristiminä.As used herein, the term "insulating member" means any material that acts primarily as an insulator.

Nämä materiaalit eivät edullisesti pala käytössä, mutta ne voivat sisältää hitaasti palavia hiiliä ja vastaavia, materiaaleja sekä materiaaleja, jotka sulavat käytön aikana ja jollaisia ovat esimerkiksi pienilämpötilalaatuiset lasikuidut. Eristeiden lämmönjoh tavuus yksikköinä g-kal/(sek.) (cm^)(°C/cm) on vähemmän kuin noin 0,05, edullisesti vähemmän kuin noin 0,02, edullisimmin vähemmän kuin noin 0,005.These materials are preferably non-combustible in use, but may include slow-burning carbon and the like, as well as materials that melt during use, such as low temperature glass fibers. The thermal conductivity of the insulators in g-cal / (sec) (cm 2) (° C / cm) is less than about 0.05, preferably less than about 0.02, most preferably less than about 0.005.

Kts. Hackh's Chemical Dictionary, 34 (4. painos, 1969) ja Lange'n Handbook of Chemistry, 10, 272-274 (11. painos, 1973 ).See Hackh's Chemical Dictionary, 34 (4th edition, 1969) and Lange's Handbook of Chemistry, 10, 272-274 (11th edition, 1973).

Keksinnön mukaista tupakointituotetta selvitetään yksi- , tyiskohtaisemmin seuraavassa keksinnön yksityiskohtaisessa selityksessä ja oheisissa piirustuksissa, joissa;The smoking article according to the invention is explained in more detail in the following detailed description of the invention and in the accompanying drawings, in which;

Kuviot 1 - 8 ovat pitkittäiskuviu keksinnön eri suoritusmuodoista.Figures 1 to 8 are longitudinal views of different embodiments of the invention.

7 825927 82592

Kuvio IA on leikkauskuva kuvion 1 mukaisesta suoritusmuodosta pitkin kuvion 1 viivaa 1A-1A;Fig. 1A is a sectional view of the embodiment of Fig. 1 taken along line 1A-1A of Fig. 1;

Kuvio 2A on pitkittäiskuva modifioidusta suipennetusta kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesta polttoaine-elementistä;Fig. 2A is a longitudinal view of a modified tapered fuel element according to the embodiment of Fig. 2;

Kuvio 3A on leikkauskuva kuvion 3 mukaisesta suoritusmuodosta pitkin kuvion 3 viivaa 3A-3A;Fig. 3A is a sectional view of the embodiment of Fig. 3 taken along line 3A-3A of Fig. 3;

Kuviossa 1 esitetyn keksinnön suoritusmuodon halkaisija on edullisesti sama kuin tavanomaisen savukkeen ja siihen kuuluu lyhyt, palava hiilipitoinen polttoaine-elementti 10, siihen rajoittuva aerosolin muodostusosa 12 ja kalvolla päällystetty paperiputki 14. Tässä suoritusmuodossa polttoaine-elementti 10 on puuhiiltä, eli hiillytettyä puuta oleva "puhalluspilli", joka on varustettu viidellä pitkittäin ulottuvalla reiällä 16, kts. kuvio 1A. Polttoaine-elementti on noin 20 mm pitkä ja se voidaan vaihtoehtoisesti kääriä savukepaperiin puuhiilipolttoaineen syttymisen parantamiseksi. Tämä paperi voidaan käsitellä tunnetuilla palo-lisäaineilla.The embodiment of the invention shown in Figure 1 is preferably the same diameter as a conventional cigarette and includes a short, combustible carbonaceous fuel element 10, an adjoining aerosol generating member 12, and a film-coated paper tube 14. In this embodiment, the fuel element 10 is charcoal, i.e., charred wood "provided with five longitudinally extending holes 16, see Figure 1A. The fuel element is about 20 mm long and can alternatively be wrapped in cigarette paper to improve the ignition of the charcoal fuel. This paper can be treated with known fire additives.

Aerosolin muodostusosaan 12 kuuluuu useita aerosolin muo-dostusaineella tai -aineilla, kuten glyseriinillä, päällystettyjä lasihelmiä 20. Lasihelmiä pitää paikallaan huokoinen levy 22, joka voi olla valmistettu selluloosa-asetaatista. Tämä levy voi olla varustettu sarjalla kehäuria 24, jotka muodostavat kanavat levyn ja kalvolla päällystetyn putken 14 välille.The aerosol generating member 12 includes a plurality of glass beads 20 coated with an aerosol-forming agent or agents, such as glycerin. The glass beads are held in place by a porous plate 22, which may be made of cellulose acetate. This plate may be provided with a series of circumferential grooves 24 which form channels between the plate and the film-coated tube 14.

Kalvo- tai foliopäällysteinen paperiputki 14 ympäröi aerosolin muodostusosaa β 82592 12 sekä polttoaine-elementin 10 syttymätöntä takaosaa.A film or foil coated paper tube 14 surrounds the aerosol generating portion β 82592 12 and the non-flammable rear portion of the fuel element 10.

Putki muodostaa myös aerosolin siirtokanavan 26 aerosolin muodostusosan 12 ja tuotteen suun puoleisen pään välille.The tubes also form an aerosol transfer passage 26 between the aerosol generating portion 12 and the mouth end of the product.

Foliopäällysteinen putki 16 liittää toisiinsa polttoaineen 10 syttymättömän pään ja aerosolin muodostajan 12 ja lisäksi sen mukanaolo parantaa lämmön siirtymistä aerosolin muodostajaan. Folio auttaa myös tulikartion sammuttamisessa.The foil-coated tube 16 connects the non-flammable end of the fuel 10 to the aerosol former 12 and, in addition, its presence enhances heat transfer to the aerosol former. The foil also helps to extinguish the fire cone.

Kun jäljellä on vain pieni määrä palamatonta polttoainetta, lämmönhäviö folion läpi toimii lämpönieluna, joka auttaa sammuttamaan tulikartion.With only a small amount of unburned fuel left, heat loss through the foil acts as a heat sink to help extinguish the fire cone.

Tässä tuotteessa käytetty folio on tyypillisesti alumiinifolio, jonka paksuus on 0,0089 mm, mutta paksuutta ja/tai käytettyä metallityyppiä voidaan vaihdella halutun lämmön-siirtoasteen saavuttamiseksi. Lisäksi voidaan käyttää muunkinlaisia lämmönjohdinelimiä, kuten Union Carbide-yhtiön Grafoil.The foil used in this product is typically an aluminum foil with a thickness of 0.0089 mm, but the thickness and / or the type of metal used can be varied to achieve the desired degree of heat transfer. In addition, other types of heat conductor members can be used, such as Grafoil from Union Carbide.

Kuviossa 1 kuvattuun tuotteeseen kuuluu myös valinnaisesti tupakkamassa tai -tulppa 28 maun antamiseksi aerosoliin.The product illustrated in Figure 1 also optionally includes a tobacco mass or stopper 28 for imparting flavor to the aerosol.

Tämä tupakka-annos 28 voidaan sijoittaa levyn 22 suun puoleiseen päähän kuviossa 1 esitetyllä tavalla tai se voidaan sijoittaa lasihelmien 20 ja levyn 22 väliin. Se voidaan sijoittaa myös kanavaan 26 aerosolin muodostajasta 12 välimatkan päässä olevaan kohtaan.This dose of tobacco 28 may be placed at the mouth end of the plate 22 as shown in Figure 1 or may be placed between the glass beads 20 and the plate 22. It can also be placed in the channel 26 at a distance from the aerosol former 12.

Kuviossa 2 esitetyssä suoritusmuodossa on lyhyt polttoaine-elementti 10 puristettu hiilisauva tai -tulppa, jonka pituus on noin 20 mm ja joka on varustettu aksiaalisella reiällä 16. Vaihtoehtoisesti polttoaine voidaan muodostaa hiillytetyistä kuiduista ja edullisesti varustaa myös reikää 16 vastaavalla aksiaalisella kanavalla. Tässä suoritusmuodossa aerosolin muodostusosaan 12 kuuluu lampökestavä johtava hiilipitoinen substraatti 30, joka voi olla esimerkiksi huokoista hiiltä oleva tulppa ja joka on impregnoitu 9 82592 tai kyllästetty aerosolin muodostusaineella tai -aineilla. Tässä substraatissa voi olla valinnainen aksiaalinen kanava 32, kuten kuviossa 2 on esitetty. Myös tässä suoritusmuodossa on tupakkamassa 28, joka on edullisesti sijoitettu substraatin 30 suun puoleiseen päähän.In the embodiment shown in Figure 2, the short fuel element 10 is a compressed carbon rod or plug about 20 mm long and provided with an axial hole 16. Alternatively, the fuel may be formed from carbonized fibers and preferably also provided with an axial channel corresponding to the hole 16. In this embodiment, the aerosol generating member 12 includes a heat-resistant conductive carbonaceous substrate 30, which may be, for example, a porous carbon plug and which is impregnated with 9,82592 or impregnated with an aerosol-forming agent or agents. This substrate may have an optional axial channel 32, as shown in Figure 2. Also in this embodiment is a tobacco mass 28, which is preferably located at the mouth end of the substrate 30.

Kuten kuviossa 2A on esitetty, polttoaine-elementin syttyvä pää 11 voi valinnaisesti olla suipennettu syttyvyyden parantamiseksi.As shown in Figure 2A, the flammable end 11 of the fuel element may optionally be tapered to improve flammability.

Kuviossa 3 esitettyyn keksinnön suoritusmuotoon kuuluu lyhyt palava, hiilipitoinen polttoaine-elementti 10, joka on kiinnitetty aerosolin muodostusosaan 12 lämpöä johtavalla sauvalla 99 ja foliopäällysteisellä paperiputkella 14, joka johtaa myös tuotteen suun puoleiseen päähän. Tässä suoritusmuodossa polttoaine-elementti 10 voi olla puhallus-pillipuuhiiltä tai puristettu tai suulakepuristettu hiili-sauva tai -tulppa tai joku muu hiilipitoinen polttoainelähde.The embodiment of the invention shown in Figure 3 includes a short combustible, carbonaceous fuel element 10 attached to the aerosol generating member 12 by a thermally conductive rod 99 and a foil-coated paper tube 14 which also leads to the mouth end of the product. In this embodiment, the fuel element 10 may be blown whistle or a pressed or extruded carbon rod or plug or other carbonaceous fuel source.

Aerosolin muodostusosaan 12 kuuluu lämpöä kestävä hiilipitoinen substraatti 30, joka on esimerkiksi huokoista hiiltä oleva tulppa ja joka on kyllästetty aerosolin muodostusaineella tai -aineilla. Tässä suoritusmuodossa on tyhjä tila 97 polttoaine-elementin 10 ja substraatin 30 välillä. Tätä tyhjää tilaa ympäröivään foliopäällys-teisen putken 14 osaan kuuluu useita kehäreikiä 100, jotka päästävät riittävästi ilmaa työntymään tyhjään tilaan tarpeellisen paineen alenemisen aikaansaamiseksi.The aerosol generating member 12 includes a heat-resistant carbonaceous substrate 30, such as a porous carbon plug, impregnated with an aerosol generating agent or agents. In this embodiment, there is a void 97 between the fuel element 10 and the substrate 30. The portion of the foil-coated tube 14 surrounding this void includes a plurality of circumferential holes 100 that allow sufficient air to enter the void to provide the necessary pressure drop.

Kuten kuviossa 3 ja 3A on esitetty, lämmönjohtoelimiin kuuluu johtava tanko 99 ja foliopäällysteinen putki 14.As shown in Figures 3 and 3A, the heat conducting members include a conductive rod 99 and a foil-coated tube 14.

Tanko 99 on muodostettu edullisesti alumiinista ja siinä t 10 82592 on ainakin yksi, edullisesti 2-5 kehäuraa 96 ilman päästämiseksi kulkemaan substraatin läpi. Kuvion 3 mukainen tuote on siinä mielessä edullinen, että tyhjään tilaan 97 lisätty ilma sisältää vähemmän hiilen hapetus-tuotteita, koska sitä ei vedetä palavan polttoaineen läpi.The rod 99 is preferably formed of aluminum and has at least one, preferably 2 to 5 circumferential grooves 96 to allow air to pass through the substrate. The product of Figure 3 is preferred in that the air added to the void 97 contains less carbon oxidation products because it is not drawn through the combustible fuel.

Kuviossa 4 esitettyyn suoritusmuotoon kuuluu kuituhiili-polttoaine-elementti 10, joka voi olla karbonoitua puuvillaa tai raionia. Polttoaine-elementissä on yksi aksiaalinen reikä 16. Aerosolin muodostajan substraatti 38 on rakeista lärapökestävää hiiltä. Tupakkamassa 28 on sijoitettu välittömästi substraatin taakse. Tämä tuote on varustettu sellu-loosa-asetaattiputkella 40 edellisten suoritusmuotojen foliopäällysteisen putken asemesta. Tässä putkessa 40 on selluloosa-asetaattihahtuvaa oleva rengasosa 42, joka ympäröi valinnaista muovi-, esim. polypropyleeniputkea 44.The embodiment shown in Figure 4 includes a fibrous carbon fuel element 10, which may be carbonized cotton or rayon. The fuel element has one axial hole 16. The aerosol former substrate 38 is granular heat resistant carbon. The tobacco mass 28 is located immediately behind the substrate. This product is provided with a cellulose acetate tube 40 instead of the foil-coated tube of the previous embodiments. This tube 40 has a cellulose acetate fluff ring portion 42 surrounding an optional plastic, e.g. polypropylene tube 44.

Tuote on koko pituudeltaan kääritty savukepaperiin 46. Paperin sisään on sijoitettu foliokaista 50 lähelle tuotteen polttoaineen puoleista päätä. Tämä kaista ulottuu edullisesti polttoaine-elementin takaosasta tupakka-annoksen 28 suun puoleiseen päähän. Se voi olla integraalinen paperin kanssa tai se voi olla erillinen kappale, joka on sovitettu paikalleen ennen paperilla päällystämistä.The entire length of the product is wrapped in cigarette paper 46. A foil strip 50 is placed inside the paper near the fuel-side end of the product. This band preferably extends from the rear of the fuel element to the mouth end of the tobacco dose 28. It may be integral with the paper or it may be a separate piece fitted in place prior to coating with the paper.

Kuvion 5 mukainen suoritusmuoto on samanlainen kuin kuviossa 4 esitetty. Tässä suoritusmuodossa aerosolin muo-dostusosa on muodostettu alumiinisesta makrokapselista 52, joka on täytetty rakeisellla substraatilla tai piirustuksessa esitetyllä tavalla rakeisen substraatin 54 ja tupakan 56 seoksella. Makrokapseli 52 on päistään 58, 60 taitettu materiaalin sulkemiseksi siihen ja aerosolin i 11 82592 muodostajan poistumisen estämiseksi. Polttoaineen puoleinen taitettu pää 58 on edullisesti vasten polttoaine-elementin takapäätä johtavan lämmönsiirtymisen muodostamiseksi. Pään 58 muodostama tyhjä tila 62 auttaa myös estämään aerosolin muodostajan pääsyä polttoaineeseen. Pituussuuntaiset kanavat 59 ja 61 on muodostettu ilman ja aerosolin muodostusaineen kulun sallimiseksi. Makrokapseli 52 ja polttoaine-elementti 10 voidaan yhdistää tai liittää toisiinsa tavanomaisella savukepaperilla 47 kuviossa esitetyllä tavalla, perforoidulla keraamisella paperilla tai folionauhalla. Mikäli käytetään savukepaperia, lähellä polttoaineen takapäätä oleva osa 64 pitäisi painaa tai käsitellä natriumsilikaatilla tai joillain tunnetuilla materiaaleilla, jotka aiheuttavat paperin sammumisen. Tuotteen koko pituus on päällystetty tavanomaisella savukepaperilla 46.The embodiment of Figure 5 is similar to that shown in Figure 4. In this embodiment, the aerosol-forming portion is formed of an aluminum macrocapsule 52 filled with a granular substrate or a mixture of granular substrate 54 and tobacco 56 as shown in the drawing. The macrocapsule 52 is folded at its ends 58, 60 to enclose the material therein and to prevent the aerosol former from escaping. The folded end 58 on the fuel side is preferably against the rear end of the fuel element to form a conductive heat transfer. The void space 62 formed by the head 58 also helps to prevent the aerosol former from entering the fuel. Longitudinal passages 59 and 61 are formed to allow the passage of air and aerosol generating agent. The macrocapsule 52 and the fuel element 10 may be joined or bonded together with conventional cigarette paper 47 as shown in the figure, perforated ceramic paper or foil tape. If cigarette paper is used, the portion 64 near the back of the fuel should be printed or treated with sodium silicate or some known materials that cause the paper to quench. The entire length of the product is coated with ordinary cigarette paper 46.

Kuviossa 6 on esitetty eräs toinen suoritusmuoto, jossa on puristettua hiiltä oleva polttoainetulppa 10. Tässä suoritusmuodossa polttoaine-elementissä on suipennettu sytytyspää 11 sytytyksen helpottamiseksi ja suipennettu takapää 9 sen sovittamiseksi helpommin putkimaiseen folio-päällykseen 66. Polttoaine-elementin takapäätä vasten on alumiinilevy 68, jossa on keskireikä 70. Reiällä 74 varustettu toinen, valinnainen alumiinilevy 72 on sijoitettu aerosolin muodostajan 12 suun puoleiseen päähän. Välissä on hiukkasmaista substraattia sisältävä alue 76 ja tupakkaa sisältävä alue 78. Polttoaine-elementti on kiinnitetty foliopäällykseen 66 ja tämä ulottuu toisen alumiinilevyn 72 taakse. Tähän suoritusmuotoon kuuluu myös ontto sellu-loosa-asetaattitanko 42, jossa on sisäpuolinen polypropy- i2 82592 leeniputki 44. Tuote on edullisesti koko pituudeltaan kääritty savukepaperiin 46.Figure 6 shows another embodiment with a fuel plug 10 of compressed carbon. In this embodiment, the fuel element has a tapered ignition head 11 to facilitate ignition and a tapered rear end 9 to facilitate its fitting to the tubular foil cover 66. The rear end of the fuel element has an aluminum plate 68. is a central hole 70. A second, optional aluminum plate 72 with a hole 74 is located at the mouth end of the aerosol former 12. In between is a region 76 containing a particulate substrate and a region 78 containing tobacco. The fuel element is attached to the foil wrapper 66 and this extends behind the second aluminum plate 72. This embodiment also includes a hollow cellulose acetate rod 42 having an inner polypropylene tube 82592 44. The product is preferably wrapped along its entire length in cigarette paper 46.

Kuviossa 7 ja 8 esitettyihin suoritusmuotoihin kuuluu palamaton eristysvaippa 86 polttoaine-elementin 10 ympärillä polttoaine-elementissä olevan lämmön eristämiseksi ja keskittämiseksi. Nämä suoritusmuodot vähentävät myös sitä mahdollisuutta, että palava tulireaktio aiheuttaisi tulipalon.The embodiments shown in Figures 7 and 8 include a non-combustible insulating sheath 86 around the fuel element 10 for isolating and concentrating the heat in the fuel element. These embodiments also reduce the possibility that a burning fire reaction would cause a fire.

Kuviossa 7 esitetyssä suoritusmuodossa sekä polttoaine-elementti 10 että substraatti 30 on sijoitettu eristys-kuitujen, kuten keraamisten (esim. lasi) kuitujen muodostamaan rengasvaippaan tai putkeen 86. Keraamisten kuitujen sijasta voidaan käyttää palamattomia hiili- tai grafiitti-kuituja. Polttoaine-elementti 10 on edullisesti suulake-puristettu hiilitulppa, jossa on reikä 16. Esitetyssä suoritusmuodossa sytytyspää 11 ulottuu hieman vaipan 86 reunan yli sytytyksen helpottamiseksi. Substraatti 30 on kiinteätä huokoista tiilimateriaalia, vaikkakin : muunkin tyyppisiä substraatteja voidaan käyttää. Subs traattia ja polttoaine-elementin takaosaa ympäröi alu-miinifoliopala 87. Esitetyllä tavalla tämä vaipoitettu polttoaine/substraattiyksikkö on kiinnitetty selluloosa-asetaattiputkeen 40 käärimällä se tavanomaiseen savuke-paperiin 46. Vaippa 86 ulottuu substraatin 30 suun puoleiseen päähän, mutta se voidaan korvata selluloosa-asetaattitangolla 42.In the embodiment shown in Figure 7, both the fuel element 10 and the substrate 30 are disposed in a ring sheath or tube 86 formed of insulating fibers, such as ceramic (e.g., glass) fibers. Non-combustible carbon or graphite fibers may be used in place of the ceramic fibers. The fuel element 10 is preferably an extruded carbon plug with a hole 16. In the illustrated embodiment, the ignition head 11 extends slightly over the edge of the jacket 86 to facilitate ignition. Substrate 30 is a solid porous brick material, although: other types of substrates may be used. The subs wire and the back of the fuel element are surrounded by an aluminum foil piece 87. As shown, this jacketed fuel / substrate unit is attached to a cellulose acetate tube 40 by wrapping it in conventional cigarette paper 46. The sheath 86 extends to the mouth end of the substrate 30 but may be replaced by a cellulose insert 42.

Kuviossa 8 esitetyssä suoritusmuodossa käytetään kuviossa 5 esitetyn tyyppistä alumiinimakrokapselia 52 rakeisen substraatin 54 ja tupakan 56 ympäröimiseksi. Tämä makro- 13 82592 kapseli on edullisesti sijoitettu kokonaan eristinvaipan 86 sisään. Lisäksi po1ttoaine-elementin 10 sytytyspää 11 ei työnny vaipan 86 etupäan yli. Makrokapse 1 ia ja polttoaine-elementin takaosaa ympäröi edullisesti alumiini-foliokappale samalla tavoin kuin kuviossa 8 on esitetty.In the embodiment shown in Figure 8, an aluminum macrocapsule 52 of the type shown in Figure 5 is used to surround the granular substrate 54 and the tobacco 56. This macro-13 82592 capsule is preferably housed entirely inside the insulating sheath 86. In addition, the ignition end 11 of the fuel element 10 does not protrude beyond the front end of the jacket 86. The macrocapsule 1 and the back of the fuel element are preferably surrounded by an aluminum foil body in the same way as shown in Fig. 8.

Vaihtoehtoisesti substraattia ympäröivä alumiinifolio 52 on taitettu ainoastaan suun puoleisesta päästä. Tällaisessa suoritusmuodossa polttoaine-elementin takapää voidaan työntää folion toiseen päähän ja polypropyleeniputki voidaan sovittaa folion suun puoleisen pään päälle tai sijoittaa rajakkain sen kanssa. Koko yksikkö kääritään tai päällystetään lasikuidulla tavanomaisen savukkeen halkaisijaan.Alternatively, the aluminum foil 52 surrounding the substrate is folded only at the mouth end. In such an embodiment, the rear end of the fuel element may be inserted into one end of the foil and the polypropylene tube may be fitted over or adjacent to the mouth end of the foil. The entire unit is wrapped or coated with fiberglass to the diameter of a conventional cigarette.

Sytytettäessä joku yllä mainituista suoritusmuodoista polttoaine-elementti palaa kehittäen lämpöä, jota käytetään haihduttamaan aerosolin muodostusosassa oleva aerosolin muodostusaine tai -aineet. Nämä haihtuvat materiaalit vedetään sitten kohti suun puoleista päätä erityisesti imaisun aikana ja edelleen käyttäjän suuhun samalla tavoin kuin tavanomaisen savukkeen savu.When ignited, one of the above embodiments burns the fuel element to generate heat which is used to evaporate the aerosol generating agent or agents in the aerosol generating member. These volatile materials are then drawn towards the mouth end, especially during suction, and further into the user's mouth in the same way as the smoke of a conventional cigarette.

Koska polttoaine-elementti on edullisesti suhteellisen lyhyt, kuuma, palava tulikartio on aina lähellä aerosolin muodostusyksikköä, mikä maksimoi lämmönsiirron aerosolin muodostusosaan sekä siitä seuraavan aerosolin muodostumisen erityisesti silloin, kun käytetään edullista lämmönjoh-tamiselintä. Lisäksi edullinen eristyselin pyrkii rajoittamaan, suuntaamaan ja keskittämään lämmön kohti tuotteen keskustaa lisäten siten aerosolin muodostusaineeseen siirtynyttä lämpöä.Because the fuel element is preferably relatively short, the hot, combustible cone of fire is always close to the aerosol generating unit, which maximizes heat transfer to the aerosol generating portion and subsequent aerosol formation, especially when a preferred heat conducting member is used. In addition, the preferred insulating member tends to limit, direct and concentrate heat towards the center of the product, thus increasing the heat transferred to the aerosol-forming agent.

Koska aerosolin muodostusaine on fyysisesti erillään polttoaine-elementistä, se on alttiina olennaisesti alhai- ' semmille lämpötiloille kuin palavassa tulikartiossa esiintyvät lämpötilat. Tämä minimoi aerosolin muodostajan i4 82592 lämpöhajaantumismahdol1isuuden. Tämä johtaa myös aerosolin muodostukseen imaisun aikana, mutta vähän tai ei lainkaan aerosolia muodostuu kytemisen aikana. Lisäksi edullisten hiilipitoisten polttoaine-elementtien ja fyysisesti erillisen aerosolin muodostusosan käyttö eliminoi olennaisesti pyrolyysi- tai epätäydellisten palamistuotteiden muodostumisen ja estää olennaisesti sivuvirtaussavun muodostumisen.Because the aerosol-forming agent is physically separate from the fuel element, it is exposed to substantially lower temperatures than those present in a burning fire cone. This minimizes the potential for thermal decomposition of the aerosol former i4 82592. This also results in aerosol formation during aspiration, but little or no aerosol formation during smoking. In addition, the use of preferred carbonaceous fuel elements and a physically separate aerosol generating member substantially eliminates the formation of pyrolysis or incomplete combustion products and substantially prevents the formation of sidestream smoke.

Johtuen keksinnössä käytetyn edullisen hii1ipitoisen polttoaine-elementin pienestä koosta ja palamisominai-suuksista, alkaa polttoaine-elementti yleensä palaa olennaisesti koko näkyvissä olevalta pituudeltaan muutaman imaisun jälkeen. Aerosolin muodostusosan välittömässä läheisyydessä oleva polttoaine-elementin osa kuumenee siis nopeasti, mikä lisää huomattavasti lämmön siirtymistä aerosolin muodostusosaan erityisesti alku- ja keski-imaisujen aikana. Koska edullinen po1ttoaine-elementti on lyhyt, ei missään vaiheessa ole pitkää palamatonta polttoaine-kappaletta, joka toimisi lämpönieluna ja kuten asianlaita tavallisesti oli aikaisemmissa lämpöaerosolituotteissa. Lämmönsiirtoa ja tästä syystä aerosolin kulkua parantaa myös polttoaineen läpi kulkevien reikien käyttö, jotka reiät vetävät kuumaa ilmaa aerosolin muodostajaan erityisesti imaisun aikana.Due to the small size and combustion characteristics of the preferred carbonaceous fuel element used in the invention, the fuel element generally begins to burn over substantially its entire visible length after a few aspirations. The part of the fuel element in the immediate vicinity of the aerosol generating part thus heats up rapidly, which considerably increases the transfer of heat to the aerosol generating part, especially during the initial and central suction. Because the preferred fuel element is short, there is at no point a long non-combustible piece of fuel that would act as a heat sink, as was usually the case with previous thermal aerosol products. Heat transfer and therefore the flow of the aerosol is also improved by the use of holes passing through the fuel, which draw hot air into the aerosol generator, especially during suction.

Keksinnön edullisissa suoritusmuodoissa lyhyt hiilipitoinen polttoaine-elementti, lämmönjohtamiselin, eristysosa ja polttoaineessa olevat kanavat toimivat yhdessä aerosolin muodostajan kanssa aikaansaaden järjestelmän, joka kykenee tuottamaan huomattavia määriä aerosolia käytännöllisesti katsoen jokaisella imaisulla. Se, että tulikartio on hyvin lähellä aerosolin muodostajaa muutaman imaisun : jälkeen sekä eristysosan käyttö johtaa voimakkaaseen lämmönsiirtoon sekä imaisun aikana että imaisujen välisen suhteellisen pitkän kytemisvaiheen aikana.In preferred embodiments of the invention, the short carbonaceous fuel element, the heat conducting member, the insulating member, and the channels in the fuel cooperate with the aerosol former to provide a system capable of producing substantial amounts of aerosol with virtually every aspiration. The fact that the fire cone is very close to the aerosol former after a few aspirations: after both the use of the insulating part leads to a strong heat transfer both during aspiration and during the relatively long boiling phase between aspirations.

Vaikka tarkoituksena ei olekaan pitäytyä teoriaan, voidaan is 82592 uskoa, että aerosolin muodostusosa pysyy suhteellisen korkeassa lämpötilassa imaisujen välillä ja että imaisujen aikana aiheutettu lisälämpö, jota huomattavasti lisää polttoaine-elementissä oleva reikä tai reiät, toimii pääasiallisesti aerosolin muodostusaineen haihduttamiseksi.Although not intended to be theoretical, it can be believed that the aerosol generating member remains at a relatively high temperature between aspirations and that the additional heat generated during aspirations, greatly increased by a hole or holes in the fuel element, acts primarily to evaporate the aerosol generating agent.

Tämä parantunut lämmönsiirto merkitsee käytettävissä olevan polttoaine-energian tehokkaampaa käyttöä, pienentää tarvittavaa po1ttoainemäärää ja edesauttaa alkuvaiheessa aerosolin kulkua. Lisäksi keksinnössä käytetty johtava lämmönsiirto alentaa hiilipolttoaineen palamislämpöti1 aa, mikä teorian mukaan edelleen pienentää polttoaineen muodostamissa palamistuotteissa CO/Cs^-suhdetta. Kts. esim.This improved heat transfer means a more efficient use of the available fuel energy, reduces the amount of fuel required and facilitates the initial flow of the aerosol. In addition, the conductive heat transfer used in the invention lowers the combustion temperature of the carbon fuel, which in theory further reduces the CO / Cs 2 ratio in the combustion products formed by the fuel. See e.g.

G. H agg, General Inorganic Chemistry, sivu 592 (John Wiley & Sons, 1969).G. H agg, General Inorganic Chemistry, page 592 (John Wiley & Sons, 1969).

Edelleen valitsemalla sopivasti po1ttoaine-elementti, eristysvaippa, paperipäälly s ja lammönjohdinelin on mahdollista valvoa tai ohjata po1ttoainelähteen palamisomi-naisuuksia. Tällä tavoin on mahdollista ohjata lämmönsiirtoa aerosolin muodostajaan, mikä puolestaan muuttaa imaisujen määrää ja/tai käyttäjälle tulevaa aerosolimäärää.Furthermore, by appropriately selecting the fuel element, the insulating jacket, the paper wrapper and the heat conductor member, it is possible to monitor or control the combustion properties of the fuel source. In this way, it is possible to control the heat transfer to the aerosol generator, which in turn changes the amount of suction and / or the amount of aerosol coming to the user.

Yleisesti ottaen keksinnön toteuttamisessa käytettävät palavat polttoaine-elementit ovat alle 30 mm pitkiä.In general, the combustible fuel elements used to practice the invention are less than 30 mm long.

Edullisesti polttoaine-elementin pituus on noin 20 mm tai vähemmän, edullisesti noin 15 mm tai vähemmän. Polttoaine-elementin halkaisija on edullisesti noin 3-8 mm, edullisemmin noin 4-5 mm. Tässä käytettyjen polttoaine- elementtien tiheys on ollut noin 0,5 g/cm^ - noin 1,5 3 3 1 q/cm . Tiheys on edullisesti suurempi kuin 0,7 g/cm , edullisemmin suurempi kuin 0,8 g/crn^. Polttoaine on edullisesti varustettu yhdellä tai useammalla pituussuuntaan ulottuvalla reiällä, kuten reikä 11 kuvioissa 1-5. Nämä reiät aikaansaavat huokoisuuden ja parantavat alkuvaiheessa lämmönsiirtoa substraattiin suurentamalla substraattiin pääsevien kuumien kaasujen määrää.Preferably, the length of the fuel element is about 20 mm or less, preferably about 15 mm or less. The diameter of the fuel element is preferably about 3-8 mm, more preferably about 4-5 mm. The density of the fuel elements used herein has been from about 0.5 g / cm 2 to about 1.5 3 3 1 q / cm. The density is preferably greater than 0.7 g / cm 3, more preferably greater than 0.8 g / cm -1. The fuel is preferably provided with one or more longitudinally extending holes, such as hole 11 in Figures 1-5. These holes provide porosity and initially improve heat transfer to the substrate by increasing the amount of hot gases entering the substrate.

τ~ _ ΐ6 82592τ ~ _ ΐ6 82592

Keksinnössä käytetyt edulliset po1ttoaine-elementit on pääasiallisesti muodostettu hiilipitoisesta materiaalista.The preferred fuel elements used in the invention are mainly formed of a carbonaceous material.

Hii1ipitois ten polttoaine-elementtien pituus on edullisesti noin 5-15 mm, edullisemmin noin 8-12 mm. Näillä ominaisuuksilla varustetut hiilipitoiset polttoaine-elementit sisältävät riittävästi polttoainetta ainakin noin 7 -10 imaisuun, joka on yleensä normaali imaisumäärä poltettaessa tavanomaista savuketta FTC määräysten mukaisesti.The length of the carbonaceous fuel elements is preferably about 5-15 mm, more preferably about 8-12 mm. Carbonaceous fuel cells equipped with these properties contain sufficient fuel for at least about 7 to 10 puffs, which is generally the normal puff amount when burning a conventional cigarette in accordance with FTC regulations.

Tällaisen po1ttoaine-elementin hiilipitoisuus on edullisesti ainakin 60 - 70 %, edullisemmin ainakin noin 80 painoprosenttia tai enemmänkin. Erinomaisia tuloksia on saavutettu polttoaine-elementeillä, joiden hiilipitoisuus on yli noin 85 painoprosenttia. Runsaasti hiiltä sisältävät polttoaineet ovat edullisia, koska ne muodostavat mahdollisimman vähän pyrolyysi- ja epätäydellisiä palamistuotteitä, vähän tai ei lainkaan näkyvää sivuvirtaussavua ja mahdollisimman vähän tuhkaa ja lisäksi niiden lämpökapasiteetti on suuri. Tämän keksinnön piiriin kuuluvat kuitenkin myös vähemmän hiiltä, esim. noin 50 - 65 painoprosenttia sisältävät polttoaine-elementit erityisesti silloin, kun käytetään palamatonta inerttiä täyteainetta.The carbon content of such a fuel element is preferably at least 60 to 70%, more preferably at least about 80 weight percent or more. Excellent results have been achieved with fuel cells with a carbon content of more than about 85% by weight. Carbon-rich fuels are preferred because they produce as few pyrolysis and incomplete combustion products as possible, little or no visible sidestream smoke, and as little ash, and also have a high heat capacity. However, fuel elements containing less carbon, e.g. about 50 to 65% by weight, are also within the scope of this invention, especially when a non-combustible inert filler is used.

Käyttökelpoisia, vaikkakaan eivät edullisia, ovat myös muut polttoainemateriaalit, kuten tupakka, tupakkakorvikkeet ja vastaavat edellyttäen, että ne kehittävät ja johtavat riittävästi lämpöä aerosolin muodostusosaan halutun aeroso-limäärän tuottamiseksi aerosolin muodostusmateriaalista, kuten yllä on selvitetty. Käytetyn polttoaineen tiheyden pitäisi olla yli noin 0,5 g/cm^, edullisesti yli noin 0,7 g/cmmikä on suurempi kuin tavanomaisissa tupa-kointituotteissa normaalisti käytetyt tiheydet. Köytettäessä tällaisia muita materiaaleja on hyvin edullista sisällyttää polttoaineeseen hiiltä määrien ollessa edullisesti ainakin noin 20 - 40 painoprosenttia, edullisemmin ainakin noin 50 painoprosenttia ja edullisimmin ainakin noin 65 -70 painoprosenttia, jolloin loppuosa muodostuu muista i7 82592 po1ttoaineosista mukaanluettuna mahdollinen sideaine, palamisen säätöaineet, kosteus jne.Other fuel materials, such as tobacco, tobacco substitutes, and the like, are also useful, though not preferred, provided that they generate and conduct sufficient heat to the aerosol generating member to produce the desired amount of aerosol from the aerosol generating material, as discussed above. The density of the fuel used should be greater than about 0.5 g / cm 2, preferably greater than about 0.7 g / cm 2, which is greater than the densities normally used in conventional smoking articles. When ropeing such other materials, it is very preferred to include carbon in the fuel in amounts of preferably at least about 20 to 40 weight percent, more preferably at least about 50 weight percent, and most preferably at least about 65 to 70 weight percent, with the remainder consisting of other fuel components, possible binder, .

Edullisessa polttoaineessa tai edullisena polttoaineena käytetyt hiilipitoiset materiaalit voidaan saada käytännöllisesti katsoen mistä tahansa monista hiililähteistä, jotka ammattimiehi1le ovat tunnettuja. Hiilipitoinen materiaali saadaan edullisesti selluloosamateriaalin pyrolyysillä tai karbonoinnilla, jollaisia materiaaleja ovat puu, puuvilla, raion, tupakka, kookospähkinä, paperi ja vastaavat, vaikkakin muidenkin lähteiden hiilipitoisia materiaaleja voidaan käyttää.The carbonaceous materials used in the preferred fuel or as the preferred fuel can be obtained from virtually any of a variety of carbon sources known to those skilled in the art. The carbonaceous material is preferably obtained by pyrolysis or carbonation of a cellulosic material, such as wood, cotton, rayon, tobacco, coconut, paper, and the like, although carbonaceous materials from other sources may be used.

Useimmissa tapauksissa hiilipitoinen polttoaine-elementti pitäisi kyetä sytyttämään tavanomaisella savukkeen-sytyttäjällä käyttämättä hapettavaa ainetta. Tämän tyyppiset palamisominaisuudet saadaan yleensä selluloosamateriaalista, joka on pyrolysoitu lämpötiloissa noin 400 - noin 1000°C, edullisesti noin 500 - noin 950°C inertissä ilmakehässä tai tyhjössä. Pyrolyysiaika ei ilmeisestikään ole ratkaiseva, kunhan vain lämpötila pyrolysoidun massan keskustassa on saavuttanut mainitun lämpötila-alueen ainakin muutamaksi minuutiksi. Useiden tuntien aikana asteittain nousevia lämpötiloja käyttävän hitaan pyrolyysin uskotaan kuitenkin tuottavan yhtenäisempää materiaalia ja suuremman hiilen saannon. Vaikka useimmissa tapauksissa tämä on ei-toivottavaa, keksinnön suojapiiriin kuuluvat myös sellaiset hiilipitoiset polttoaine-elementit, jotka vaativat hapettavan aineen lisäämistä niiden sytyttämiseksi savukkeensytyttäjäl1ä ja samalla tavoin keksintöön kuuluvat hiilipitoiset materiaalit, jotka vaativat hehkumishidastimen tai jonkun muun tyyppisen palamisen säätöaineen käyttöä. Tällaisia palamisen modifiointiaineita on esitetty monissa patenteissa ja julkaisuissa ja ne ovat ammattimiehille tuttuja.In most cases, the carbonaceous fuel element should be able to ignite with a conventional cigarette lighter without the use of an oxidizing agent. Combustion properties of this type are generally obtained from a cellulosic material pyrolyzed at temperatures of about 400 to about 1000 ° C, preferably about 500 to about 950 ° C in an inert atmosphere or vacuum. The pyrolysis time is obviously not decisive, as long as the temperature in the center of the pyrolyzed mass has reached said temperature range for at least a few minutes. However, slow pyrolysis using gradually rising temperatures over several hours is believed to produce a more uniform material and a higher carbon yield. Although in most cases this is undesirable, the invention also includes carbonaceous fuel elements that require the addition of an oxidizing agent to ignite them from a cigarette lighter, and similarly include carbonaceous materials that require the use of an incandescent or other type of combustion regulator. Such combustion modifiers have been disclosed in many patents and publications and are familiar to those skilled in the art.

Keksinnön toteuttamisessa käytettävät edullisimmat hiilipitoiset polttoaine-elementit ovat olennaisesti täysin i8 82592 vailla haihtuvaa orgaanista materiaalia. Tällä tarkoitetaan sitä, että polttoaine-elementtiä ei tarkoituksellisesti impregnoida tai siihen sekoiteta huomattavia määriä haihtuvia orgaanisia aineita, kuten haihtuvat aerosolin muodostusta! mausteaineet, jotka saattaisivat hajota palavassa polttoaineessa. Polttoaineessa voi kuitenkin olla pieniä määriä vettä, jotka polttoaine luonnostaan adsorboi.The most preferred carbonaceous fuel elements used in the practice of the invention are substantially completely free of volatile organic material. This means that the fuel element is not intentionally impregnated or mixed with significant amounts of volatile organic substances, such as volatile aerosol formation! spices that could decompose in combustible fuel. However, the fuel may contain small amounts of water, which are naturally adsorbed by the fuel.

Samalla tavoin aerosolin muodostusosasta voi myös lähteä pieniä määriä aerosolin muodostusaineita ja niitä voi siis olla läsnä polttoaine-elementissä.Similarly, small amounts of aerosol generating agents may also be emitted from the aerosol generating member and thus may be present in the fuel element.

Eräs edullinen hiilipitoinen polttoaine-elementti on puristettu tai suulakepuristettu hiilimassa, joka on valmistettu hiilestä ja sideaineesta tavanomaisilla paine-puristus- tai sulakepuristusmenetelmillä. Edullinen aktiivihiili tällaiseen polttoaine-elementtiin PCB-G ja edullinen ei-aktiivinen hiili on PXC , joita molempia saadaan yhtiöstä nimeltä Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA. Muita edullisia hiiliä painepuristamiseksi ja/tai suulakepuris-tamiseksi valmistetaan pyrolysoidusta puuvillasta tai pyrolysoiduista papereista.A preferred carbonaceous fuel element is a compressed or extruded carbon mass made from carbon and a binder by conventional pressure-compression or extrusion methods. The preferred activated carbon for such a fuel element is PCB-G and the preferred inactive carbon is PXC, both available from Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh, PA. Other preferred carbons for compression and / or extrusion are made from pyrolyzed cotton or pyrolyzed papers.

Tällaisen polttoaine-elementin valmistuksessa käytettävät *. sideaineet ovat alalla hyvinkin tunnettuja. Eräs edullinen sideaine on natriumkarboksimetyyliselluloosa (SCMC), jota voidaan edullisesti käyttää yksinään tai toisaalta yhdessä muiden materiaalien kanssa, jollaisia ovat natrium-kloridi, vermikuliitti, bentoniitti, kalsiumkarbonaatti ja vastaavat. Muita käyttökelpoisia sideaineita ovat kumit, kuten guarkumi ja muut selluloosajohdannaiset, kuten metyyliselluloosa ja karboksimetyyliselluloosa (CMC).Used in the manufacture of such a fuel cell *. binders are well known in the art. A preferred binder is sodium carboxymethylcellulose (SCMC), which may be advantageously used alone or in combination with other materials such as sodium chloride, vermiculite, bentonite, calcium carbonate and the like. Other useful binders include gums such as guar gum and other cellulose derivatives such as methylcellulose and carboxymethylcellulose (CMC).

: Erittäin monia sideainepitoisuuksia voidaan käyttää.: Very many binder concentrations can be used.

Sideainemäärä on edullisesti rajoitettu, jotta sideaine vaikuttaisi mahdollisimman vähän ei-toivottujen palamis- i9 82592 tuotteiden muodostumiseen. Toisaalta sideainetta pitää olla riittävästi po1ttoaine-elementin pitämiseksi koossa valmistuksen ja käytön aikana. Käytetty määrä riippuu siis polttoaine-elementissä olevan hiilen koossapysyvyydestä.The amount of binder is preferably limited so that the binder has as little effect as possible on the formation of undesired combustion products. On the other hand, there must be sufficient binder to hold the fuel element together during manufacture and use. The amount used thus depends on the cohesiveness of the carbon in the fuel element.

Haluttaessa mainitut polttoaine-elementit voidaan pyrolysoida muodostamisen jälkeen esimerkiksi noin 65Q°C:een 2 tunniksi sideaineen muuttamiseksi hiileksi, jolloin muodostuu käytännöllisesti katsoen 100-prosenttinen hiilipoltto-aine-element ti.If desired, said fuel elements can be pyrolyzed after formation to, for example, about 65 ° C for 2 hours to convert the binder to carbon, thereby forming a virtually 100% carbon fuel element.

Esillä olevassa keksinnössä käytetyt polttoaine-elementit voivat sisältää myös yhtä tai useampaa lisäainetta palamisen parantamiseksi, jolloin kysymykseen tulee jopa noin 5 painoprosenttia natriumkloridia kytemisominaisuuksien parantamiseksi ja toimimaan hehkumisen hidastimena. Samoin syttyvyyden parantamiseksi voidaan lisätä jopa noin 5, edullisesti 1-2 painoprosenttia kaliumkarbonaattia.The fuel elements used in the present invention may also contain one or more additives to improve combustion, in which case up to about 5% by weight of sodium chloride may be used to improve the boiling properties and act as a glow retarder. Likewise, up to about 5, preferably 1-2% by weight of potassium carbonate may be added to improve flammability.

Samoin voidaan käyttää myös lisäaineita fyysisten ominaisuuksien parantamiseksi, jolloin kysymykseen tulevat savet, kuten kaoliinit, serpentiinit, attapulgiitit ja vastaavat.Additives can also be used to improve physical properties, in which case clays such as kaolins, serpentines, attapulgites and the like can be used.

Eräs toinen hiilipitoinen polttoaine-elementti on hiili-kuitupolttoaine, jota voidaan valmistaa karbonoimalla kuitumainen edeltäjä, kuten puuvilla, raion, paperi, polyakryIonitii1i ja vastaavat. Yleensä riittää pyrolyysi lämpötilassa noin 650 - 1Q00°C, edullisesti noin 950°C noin 30 minuutin ajan inertissä ilmakehässä tai tyhjössä tuottamaan sopivaa hiilikuitua, jolla on hyvät palamis-ominaisuudet. Näihin kuitupolttoaineisiin voidaan myös lisätä palamisen modi fiointilisäaineita.Another carbonaceous fuel element is carbon-fiber fuel, which can be prepared by carbonizing a fibrous precursor such as cotton, rayon, paper, polyacrylonitrile, and the like. In general, pyrolysis at a temperature of about 650 to 10 ° C, preferably about 950 ° C for about 30 minutes in an inert atmosphere or vacuum is sufficient to produce a suitable carbon fiber with good combustion properties. Combustion modifiers can also be added to these fibrous fuels.

Keksintöä suoritettaessa käytetty aerosolin muodostusosa on fyysisesti erillään pol11oaine-e 1ementistä. Fyysisesti erillään tarkoittaa sitä, että aerosolin muodostusmateriaalit sisältävä substraatti, säiliö tai astia ei ole sekoittunut 20 8 2 5 9 2 eikä edes osa siitä ole sekoittunut palavaan polttoaine-elementtiin. Kuten aikaisemmin todettiin, tämä järjestely vähentää tai eliminoi aerosolin muodostusaineen lämpö-hajaantumisen ja sivuvirtaussavun läsnäolon. Vaikkakaan aerosolin muodostusosa ei ole osa polttoainetta, se on kuitenkin johtavassa lämmönvaihtosuhteessa polttoaine-elementtiin ja sijaitsee edullisesti rajakkain polttoaine-elementin kanssa tai välittömästi sen vieressä.The aerosol generating member used in the practice of the invention is physically separate from the pollutant element. Physically separate means that the substrate, container or container containing the aerosol-forming materials is not mixed with 20 8 2 5 9 2 and not even part of it is mixed with the combustible fuel element. As previously stated, this arrangement reduces or eliminates the thermal dispersion of the aerosol former and the presence of sidestream smoke. Although the aerosol generating member is not part of the fuel, it is in a conductive heat exchange relationship with the fuel element and is preferably located adjacent to or immediately adjacent to the fuel element.

Aerosolin muodostusosaan kuuluu edullisesti yhtä tai useampaa lämpökestävää materiaalia, joissa on yhtä tai useampaa aerosolin muodostusainetta. Tässä keksinnössä käytetty lämpökestävä materiaali kykenee kestämään polttoaineen läheisyydessä esiintyviä korkeita lämpötiloja, esim. 400 - 600°C hajoamatta tai palamatta. Tällaisen materiaalin käytön uskotaan ylläpitävän aerosolin yksinkertaisen "savukemiän", kuten todistaa Ames-vaikutuksen puuttuminen edullisista suoritusmuodoista. Keksinnön mukaista on käyttää, vaikkakaan ei ole edullista käyttää muitakin aerosolin muodostusosia, kuten lämmössä halkeavia mikrokapseleita tai kiinteitä aerosolin muodostusaineita edellyttäen, että ne kykenevät vapauttamaan riittävästi aerosolin muodostushöyryjä, jotka muistuttavat tyydyttävästi tupakansavua.The aerosol generating member preferably includes one or more heat-resistant materials having one or more aerosol-forming agents. The heat-resistant material used in this invention is capable of withstanding high temperatures in the vicinity of fuel, e.g. 400-600 ° C, without decomposing or burning. The use of such a material is believed to maintain a simple "smoke chemistry" of the aerosol, as evidenced by the absence of the Ames effect in the preferred embodiments. It is in accordance with the invention to use, although it is not preferred to use other aerosol-forming components, such as thermally fissile microcapsules or solid aerosol-forming agents, provided that they are capable of releasing sufficient aerosol-forming vapors that satisfactorily resemble tobacco smoke.

Aerosolin muodostusaineen substraattina tai kantoaineena käytettävät lämpökestävät materiaalit ovat ämmättimiehille hyvinkin tunnettuja. Käyttökelpoisten substraattien pitäisi olla huokoisia ja niiden pitää kyetä pitämään aerosolin muodostusyhdiste silloin, kun sitä ei käytetä ja vapauttamaan, mahdollinen aerosolin muodostushöyry polttoaine-elementtiä lämmitettäessä.The heat-resistant materials used as the substrate or carrier for the aerosol-forming agent are well known to mammals. Useful substrates should be porous and should be able to hold the aerosol-forming compound when not in use and release any aerosol-forming vapor when heating the fuel element.

Käyttökelpoisiin lämpökestäviin materiaaleihin kuuluvat lämpökestävät adsorboivat hiilet, kuten huokoiset laatu-hiilet, grafiitti, aktiivi- tai ei-aktiivihiilet ja vas- 2i 82592 taavat. Muita sopivia materiaaleja ovat kiinteät epäorgaaniset aineet, kuten keraamiset aineet, lasi, alumiini-oksidi, vermikuliitti, savet, kuten bentoniitti ja vastaavat. Nykyisin edullisia substraattimateriaaleja ovat hiilihuovat, -kuidut ja -levyt, aktiivihiilet ja huokoiset hiilet, kuten PC-25 ja PG-60 Union Carbide-yhtiöltä samoinkuin SGL-hiili, jota saadaan Calgon'lta.Useful heat-resistant materials include heat-resistant adsorbent carbons such as porous quality carbons, graphite, activated or inactive carbons, and the like. Other suitable materials include solid inorganic materials such as ceramics, glass, alumina, vermiculite, clays such as bentonite, and the like. Currently preferred substrate materials include carbon felts, fibers and sheets, activated carbons and porous carbons such as PC-25 and PG-60 from Union Carbide, as well as SGL carbon available from Calgon.

Riippuen siitä, mitä tiettyä aerosolin muodostusosaa käytetään, sen koostumus ja rakenne voidaan yleensä valita hiukkasmaisista, kuituisista, huokoisista kappaleista, kiinteistä kappaleista, joiden läpi ulottuu yksi tai useampia aksiaalisia kanavia sekä vastaavista. Erityisesti hiukkasmaiset substraatit voidaan sijoittaa säiliöön, joka on edullisesti muodostettu me ta 11ifoli osta.Depending on which particular aerosol-forming member is used, its composition and structure may generally be selected from particulate, fibrous, porous bodies, solid bodies through which one or more axial channels extend, and the like. In particular, the particulate substrates can be placed in a container, which is preferably formed from the material.

Keksinnössä käytetty aerosolin muodostusosa sijoitetaan tavallisesti korkeintaan noin 60 mm:n, edullisesti korkeintaan 30 mm:n ja edullisimmin korkeintaan 15 mm:n päähän polttoaine-elementin sytytyspäästä. Aerosolin muodostajan pituus voi vaihdella välillä noin 2 - 60 mm, edullisesti noin 5 - 40 mm ja edullisimmin noin 20 -35 mm. Mikäli käytetään ei-hiukkasmais ta substraattia, se voidaan varustaa yhdellä tai useammalla reiällä substraatin pinta-alan suurentamiseksi ja ilmanvirtauksen ja lämmönsiirtymän lisäämiseksi.The aerosol generating member used in the invention is usually located at a distance of at most about 60 mm, preferably at most 30 mm and most preferably at most 15 mm from the ignition end of the fuel element. The length of the aerosol former may vary from about 2 to 60 mm, preferably from about 5 to 40 mm, and most preferably from about 20 to 35 mm. If a non-particulate substrate is used, it may be provided with one or more holes to increase the surface area of the substrate and to increase airflow and heat transfer.

Keksinnössä käytetyn aerosolin muodostusaineen tai -aineiden pitää kyetä muodostamaan aerosoli aerosolin muodostusosassa olevissa lämpötiloissa palavan polttoaine-elementin lämmit- 1 täessä ne. Aineet muodostuvat edullisesti hiilestä, vedystä ja hapesta, mutta niihin voi kuulua muitakin materiaaleja. Aerosolin muodostusaineet voivat olla kiinteitä, puolikiin-teitä tai nestemäisiä. Aineen ja/tai aineiden seoksen kiehumispiste voi olla jopa noin 500°C. Tällaisilla ominaisuuksilla varustettuja aineita ovat moniarvoiset alkoholit, 22 82592 kuten glyseriini ja propyleeniglyköli samoinkuin mono-, di- tai polykarboksyylihappojen alifaattiset esterit, kuten metyylistearaatti, do de k andioaa11i, dimetyylitetra-dodekandioaatti ja muut.The aerosol generating agent or agents used in the invention must be able to form an aerosol at the temperatures in the aerosol generating member when heated by a combustible fuel element. The substances are preferably composed of carbon, hydrogen and oxygen, but may include other materials. Aerosol generating agents can be solid, semi-solid or liquid. The boiling point of the substance and / or mixture of substances can be as high as about 500 ° C. Substances with such properties include polyhydric alcohols, such as glycerin and propylene glycol, as well as aliphatic esters of mono-, di- or polycarboxylic acids, such as methyl stearate, dichloroethioate, dimethyl tetradodandioate and others.

Aerosolin muodostusaineisiin kuuluu edullisesti seos, jossa on korkean kiehumispisteen omaavaa, pienihöyryn-paineista ainetta ja alhaisen kiehumispisteen omaavaa, suurihöyrynpaineista ainetta. Ensimmäisissä imaisuissa muodostaa siis alhaisen kiehumispisteen omaava aine suurimman osan alkuaerosolista sekä lämpötilan noustessa aerosolin muodostajassa korkean kiehumispisteen omaava aine muodostaa suurimman osan aerosolia.The aerosol-forming agents preferably include a mixture of a high boiling point low vapor pressure agent and a low boiling point high vapor pressure agent. Thus, in the first aspirations, the low-boiling substance forms the majority of the initial aerosol, and as the temperature rises in the aerosol former, the high-boiling substance forms the majority of the aerosol.

Edullisia aerosolin muodostusaineita ovat moniarvoiset alkoholit tai moniarvoisten alkoholien seokset. Erityisen edullisia aerosolin muodostajia ovat glyseriini, propyleeni-glykoli, trietyleeniglykoli tai niiden seokset.Preferred aerosol-forming agents are polyhydric alcohols or mixtures of polyhydric alcohols. Particularly preferred aerosol generators are glycerin, propylene glycol, triethylene glycol or mixtures thereof.

Aerosolin muodostusaine voi olla hajaantuneena aerosolin muodostusosaan pitoisuuden ollessa sellainen, että se riittää substraatin, kantoaineen tai säiliön päällystämiseksi tai kyllästämiseksi. Aerosolin muodostusainetta voidaan käyttää esimerkiksi sellaisenaan eli täydellä tehollaan tai laimeana liuoksena kastamalla, suihkuttamalla, höyry-levittämällä tai vastaavilla menetelmillä. Kiinteät aerosolin muodostusainesosat voidaan sekoittaa substraattiin ja jakaa tasaisesti ennen muodostamista.The aerosol-forming agent may be dispersed in the aerosol-forming portion at a concentration sufficient to coat or impregnate the substrate, carrier, or container. The aerosol-forming agent can be used, for example, as such, i.e. at full power or as a dilute solution by dipping, spraying, steam-spreading or the like. The solid aerosol-forming ingredients can be mixed into the substrate and distributed evenly prior to formation.

Vaikka aerosolin muodostusaineen kuormitus vaihtelee ' kantoaineesta kantoaineeseen ja aerosolin muodostusaineesta aerosolin muodostusaineeseen, nestemäisten aerosolin muodostusaineiden määrä on yleensä noin 20 - 120 mg, edullisesti noin 35 - noin 85 ma ja edullisimmin noin 45 - noin 65 mg. Mahdollisimman paljon aerosolin muodostus-osassa olevaa aerosolin muodostajaa pitäisi saada kulkemaan » 23 82592 käyttäjälle WTPM:nä. Edullisesti yli noin 2 painoprosenttia, edullisemmin yli noin 15 painoprosenttia ja edullisimmin yli noin 20 painoprosenttia aerosolin muodostusosassa olevaa aerosolin muodostajaa kulkeutuu käyttäjälle WTPM:nä.Although the loading of the aerosol-forming agent varies from carrier to carrier and from aerosol-forming agent to aerosol-forming agent, the amount of liquid aerosol-forming agents is generally about 20 to 120 mg, preferably about 35 to about 85 mg, and most preferably about 45 to about 65 mg. As many aerosol generators in the aerosol generating section as possible should be made available to »23,82592 users as WTPM. Preferably, greater than about 2 weight percent, more preferably greater than about 15 weight percent, and most preferably greater than about 20 weight percent of the aerosol former in the aerosol generating member is delivered to the user as a WTPM.

Aerosolin muodostusosaan voi kuulua myös ylitä tai useampaa haihtuvaa makuainetta, kuten mentolia, vanilliinia, keinotekoista kahvia, tupakkauu11eita , nikotiinia, kofeiinia, nesteitä ja muita aineita, jotka antavat makua aerosoliin.The aerosol-forming component may also include excess or more volatile flavors, such as menthol, vanillin, artificial coffee, tobacco smoke, nicotine, caffeine, liquids, and other substances that impart flavor to the aerosol.

Se voi sisältää myös jotain muita haluttuja haihtuvia kiinteitä tai nestemäistä materiaaleja.It may also contain any other desired volatile solid or liquid materials.

Kuten edellä esitettiin, keksinnön mukainen tupakointituote voi sisältää myös tupakka-annoksen tai -tulpan, jota voidaan käyttää tupakan maun lisäämiseksi aerosoliin.As discussed above, the smoking article of the invention may also contain a dose or stopper of tobacco that can be used to add tobacco flavor to the aerosol.

Tupakka sijoitetaan edullisesti aerosolin muodostusosan suun puoleiseen päähän tai se voidaan sekoittaa aerosolin muodostusaineen kantoaineeseen. Tuotteeseen voidaan myös lisätä makuaineita käyttäjälle tulevan aerosolin maustamiseksi .The tobacco is preferably placed at the mouth end of the aerosol generating member or may be mixed with the aerosol generating carrier. Flavors can also be added to the product to flavor the aerosol to the user.

Mikäli käytetään tupakka-annosta, kuumat höyryt kulkevat tupakkakerroksen läpi uuttaen ja haihduttaen tupakan haihtuvat ainesosat ilman, että tupakkaa tarvitsee polttaa. Tämän tupakkatuotteen käyttäjä vastaanottaa siis aerosolin, joka sisältää luonnontupakan laadut ja maut, mutta ei sisällä tavanomaisen savukkeen aiheuttamia palamistuotteitä.If a dose of tobacco is used, the hot vapors pass through the tobacco layer, extracting and evaporating the volatile components of the tobacco without the need to burn the tobacco. The user of this tobacco product thus receives an aerosol which contains the qualities and flavors of natural tobacco but does not contain the combustion products caused by a conventional cigarette.

Vaihtoehtoisesti nämä valinnaiset aineet voidaan sijoittaa aerosolin muodostusosan ja suun puoleisen pään väliin esimerkiksi erilliseen substraattiin tai aerosolin muodos-tusosasta suun puoleiseen päähän johtavassa kanavassa olevaan kammioon tai tilaan tai valinnaiseen tupakka-annokseen. Haluttaessa näitä haihtuvia aineita voidaan käyttää aerosolin muodostusaineen asemesta tai korvata osa tätä ainetta siten, että tuote siirtää käyttäjälle 24 82592 aerosolittoman maun tai muuta ainetta.Alternatively, these optional agents may be placed between the aerosol generating member and the oral end, for example, in a separate substrate or in a chamber or space in the channel leading from the aerosol generating member to the oral end, or in an optional tobacco dose. If desired, these volatile substances may be used in place of the aerosol-forming agent or a part of this substance may be substituted so that the product imparts to the user a non-aerosol flavor or other substance.

Tässä esitetyn kaltaisia tuotteita voidaan käyttää tai modifioida käytettäväksi lääkkeenantotuotteinä haihtuvien farmakologisesti tai fysiologisesti vaikuttavien aineiden antamiseksi, jollaisia ovat esimerkiksi efedriini, meta-protenenoli, terbutaliini tai vastaavat.Products such as those set forth herein may be used or modified for use as drug delivery products for the administration of volatile pharmacologically or physiologically active agents, such as, for example, ephedrine, meta-protenenol, terbutaline, or the like.

Tässä keksinnössä edullisesti käytetty lämmÖnjohtamiselin on tyypillisesti me ta 1li foiio, kuten alumiinifolio, jonka paksuus vaihtelee vähemmästä kuin 0,01 mm:stä noin 0,1 mm:iin tai ylikin. Johtavan materiaalin paksuutta ja/tai tyyppiä voidaan vaihdella minkä tahansa halutun lämmön-siirtymisasteen aikaansaamiseksi. Kuvatuissa suoritusmudoissa esitetyllä tavalla lämmÖnjohtamiselin edullisesti koskettaa tai menee päällekkäin polttoaine-elementin ja aerosolin muodostuselimen osan kanssa ja voi muodostaa säiliön, joka ympäröi aerosolin muodostusainetta.The heat conducting member preferably used in the present invention is typically a metal foil, such as aluminum foil, having a thickness ranging from less than 0.01 mm to about 0.1 mm or more. The thickness and / or type of conductive material can be varied to achieve any desired degree of heat transfer. As shown in the described embodiments, the heat conducting member preferably contacts or overlaps with a portion of the fuel element and the aerosol generating member and may form a container surrounding the aerosol generating agent.

Käytettävät eristyselimet ovat yleensä epäorgaanisia tai orgaanisia kuituja, joita on valmistettu esimerkiksi lasista, alumiinioksidista, piidioksidista, lasimateriaaleista, vuorivillasta, hiilistä, piiaineista, boorista, orgaanisista polymeereistä, selluloosista ja vastaavista mukaanluettuna näiden materiaalien seokset.The insulating members used are generally inorganic or organic fibers made of, for example, glass, alumina, silica, glass materials, rock wool, carbon, silicon, boron, organic polymers, cellulose, and the like, including mixtures of these materials.

Samoin voidaan käyttää ei-kuituma isiä eristysmateriaaleja, kuten piidioksidiaerogeeli, perliitti, lasi ja vastaavat, jotka on muodostettu levyiksi, nauhoiksi tai muihin muotoihin. Edulliset eristyselimet ovat joustavia tavanomaisen savukkeen tunnun matkimiseksi. Nämä materiaalit toimivat pääasiallisesti eristysvaippana säilyttäen ja ohjaten huomattavan osan palavan polttoaine-elementin muodostamasta lämmöstä aerosolin muodostusosaan. Koska eristysvaippa kuumenee palavan polttoaine-elementin vieressä rajoitetusti, se voi johtaa lämpöä myös kohti aerosolin muodostusosaa.Likewise, non-fibrous insulating materials such as silica aerogel, perlite, glass and the like formed into sheets, strips or other shapes can be used. Preferred insulating means are flexible to mimic the feel of a conventional cigarette. These materials act primarily as an insulating jacket, retaining and directing a substantial portion of the heat generated by the combustible fuel element to the aerosol generating member. Because the insulation jacket heats up to a limited extent next to the combustible fuel element, it can also conduct heat toward the aerosol generating member.

25 8259225 82592

Nykyisin edullisina pidettyihin eristysmateriaaleihin kuuluvat keraamiset kuidut, kuten lasikuidut. Kahta erityisen edullista lasikuitua on saatavissa yhtiöstä nimeltä Manning Paper Company of Troy, New York, tuotenimien ollessa Manniglas 1000 ja Manniglas 1200. Tavallisesti eristyskuitu kääritään ainakin polttoaine-elementin osan ja tuotteen jonkun muun halutun osan päälle lopullisen halkaisijan ollessa noin 7-8 mm. Eristyskerroksen edullinen paksuus on siis noin 0,5 - 2,5 mm, edullisemmin noin 1-2 mm. Aina, kun se on mahdollista, pidetään edullisina lasikuitumateriaaleja, joilla on alhainen pehmenemispiste, esim. alle noin 650°C.Currently preferred insulation materials include ceramic fibers such as glass fibers. Two particularly preferred glass fibers are available from Manning Paper Company of Troy, New York under the tradenames Manniglas 1000 and Manniglas 1200. Typically, the insulating fiber is wrapped over at least a portion of the fuel cell and some other desired portion of the product with a final diameter of about 7-8 mm. Thus, the preferred thickness of the insulating layer is about 0.5 to 2.5 mm, more preferably about 1-2 mm. Whenever possible, glass fiber materials with a low softening point, e.g., below about 650 ° C, are preferred.

Kun ersityselin on kuitumainen, käytetään edullisesti tuotteen suun puoleisessa päässä sulkuosaa. Eräs tällainen sulkuosa on erittäin tiivistä selluloosa-asetaattihahtuvaa oleva rengasmainen osa, joka rajoittuu kuituiseen eris-tysosaan ja joka on suljettu edullisesti suun puoleisesta päästä esimerkiksi liimalla ilmavirran estämiseksi kulkemasta hahtuvan läpi.When the excretory member is fibrous, a closure portion is preferably used at the mouth end of the product. One such barrier member is an annular member of highly dense cellulose acetate fluff bordering the fibrous insulation member and preferably closed at the mouth end, for example by an adhesive, to prevent airflow from passing through the fluff.

Keksinnön useimmissa suoritusmuodoissa polttoaine/aero-solin muodostusosayhdistelmä kiinnitetään suukappaleeseen, joka on esimerkiksi savukkeen imuke. Tuotteen tämä osa muodostaa kanavan, joka ohjaa haihtuneen tai höyrystyneen aerosolin muodostusaineen käyttäjän suuhun. Koska sen pituus on edullisesti noin 50 - 60 mm tai enemmänkin, se pitää myös kuuman tulikartion kaukana käyttäjän suusta ja sormista.In most embodiments of the invention, the fuel / Aero-Sol forming member assembly is attached to a mouthpiece, such as a cigarette suction cup. This part of the product forms a channel which directs the evaporated or vaporized aerosol-forming agent into the mouth of the user. Since its length is preferably about 50 to 60 mm or more, it also keeps the hot cone of fire away from the user's mouth and fingers.

Sopivien suukappaleiden pitäisi olla inerttejä aerosolin muodostusaineiden suhteen, niissä pitäisi olla vesi-tai nestetiivis sisäkerros, kondensaatiosta tai suodatuksesta johtuvan aerosolin häviön pitäisi olla mahdollisimman vähäinen ja lisäksi niiden pitäisi kyetä kestämään 26 82592 tuotteen muiden elementtien rajapinnoissa vallitseva lämpötila.Suitable mouthpieces should be inert to aerosol-forming agents, have a water- or liquid-tight inner layer, minimize aerosol loss due to condensation or filtration, and be able to withstand the temperature at the interfaces of other elements of the product.

Keksinnön mukaisiin suukappaleisiin voi kuulua valinnainen "suodatin", jota käytetään antamaan tuotteelle tavanomaisen suodatinsavukkeen ulkonäkö. Näitä suodattimia ovat pienti-heyksiset selluloosa-asetaattisuodattimet ja ontot tai kavennetut muovisuodattimet, jotka on valmistettu esimerkiksi polypropyleenistä. Lisäksi tuote voidaan koko pituudeltaan tai joku sen osa voidaan kääriä savukepaperiin.The mouthpieces of the invention may include an optional "filter" used to give the product the appearance of a conventional filter cigarette. These filters include low-density cellulose acetate filters and hollow or tapered plastic filters made of, for example, polypropylene. In addition, the entire length of the product or any part thereof may be wrapped in cigarette paper.

Keksinnön mukaisten edullisten tuotteiden muodostama aerosoli on kemiallisesti yksinkertaista muodostuen olennaisesti ilmasta, hiilen oksideista, aerosolista, joka kuljettaa haluttuja makuaineita tai muita haluttuja haihtuvia materiaaleja, vedestä ja pienistä määristä muita aineita. Tämän keksinnön mukaisten edullisten tuotteiden muodostamalla märällä koko-naishiukkasaineksella (WTPM) ei ole mutageenista vaikutusta Ames-testillä mitattuna, eli keksinnön mukaisen WTPM:n ja näille tuotteille alttiissa vakiotestimikroorganismeissa esiintyvien revertanttien märän välillä ei ole merkittävää annosreaktiosuhdetta. Ames-testin kehittäjien mukaan merkittävä annoksesta riippuva reaktio osoittaa mutageenisten materiaalien läsnäolon testatuissa tuotteissa. Kts. Ames et ai., Mut, Res., 31:347-364 (1975); Nages et_al., Mut. Res., 42:335 (1977).The aerosol formed by the preferred products of the invention is chemically simple, consisting essentially of air, carbon oxides, an aerosol carrying the desired flavors or other desired volatile materials, water and small amounts of other substances. The total wet particulate matter (WTPM) formed by the preferred products of this invention is not mutagenic as measured by the Ames test, i.e. there is no significant dose-response relationship between the WTPM of the invention and the amount of revertants present in standard test microorganisms susceptible to these products. According to the developers of the Ames test, a significant dose-dependent reaction indicates the presence of mutagenic materials in the tested products. See Ames et al., Mut. Res., 31: 347-364 (1975); Nages et al., Mut. Res., 42: 335 (1977).

Eräs lisäetu keksinnön mukaisissa edullisissa suoritusmuodoissa on käytön aikana muodostuneen tuhkan suhteellinen puuttuminen verrattuna tavanomaisesta savukkeesta tulevaan tuhkaan. Edullisen hiilipolttoainelähteen palaessa se muuttuu olennasesti hiilen oksideiksi muodostaen suhteellisen vähän tuhkaa ja tästä syystä ei ole tarvetta karistaa . tuhkaa tuotetta käytettäessä.An additional advantage of the preferred embodiments of the invention is the relative absence of ash formed during use compared to ash from a conventional cigarette. When a preferred carbon fuel source burns, it essentially converts to carbon oxides, forming relatively little ash and therefore no need to shed. ash when using the product.

Claims

A smoking product for use with a separate nozzle to which the product belongs: a) a carbonaceous fuel element (10); b) a physically prepared aerosol forming member (12) comprising a substrate (20,30,38,54,76) containing an aerosol forming material; wherein the aerosol formation circuit (12) is positioned in the longitudinal direction after the fuel element (10) and attached thereto, characterized in that the product also includes (c) a solid heat conduit (14,50,52,66,68,87.99), and arranged to conduct heat from the fuel element (10) to the aerosol formation means (12) substantially during the entire burning time of the fuel element.

Smoking product according to claim 1, characterized in that the smoking product is a cigarette-like smoking product.

Smoking product according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel element comprises (10) at least 60% by weight koi.

A smoking product according to claims 1-3, characterized in that the fuel element (10) comprises at least 80% by weight koi.

5. A smoking product according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the fuel element (10) is substantially free of volatile organic material.

Smoking product according to any one of claims 1-5, characterized in that the fuel element (10) has several longitudinal passages through this passage (16). 32 82592

Smoking product according to any of claims 1-6, characterized in that the length of the fuel element (10) before smoking is below 30 mm.

Smoking product according to any of claims 1-7, characterized in that the length of the fuel element (10) before smoking is below 20 mm.

9. A smoking product according to any one of claims 1-8, characterized in that the length of the fuel element (10) before smoking is about 10 mm or less.

10. A smoking product according to any one of claims 1-9, characterized in that the diameter of the fuel element (10) is between about 3 to 8 mm.

Smoking product according to any one of claims 1-10, characterized in that the diameter of the fuel element (10) is about 4-5 mm.

Smoking product according to any one of claims 1-11, characterized in that the density of the fuel element (10) is in the range of about 0.5 - 1.5 g / cm 2.

Smoking product according to any one of claims 1-12, characterized in that the aerosol forming part (12) is in the immediate vicinity of the fuel element (10).

Smoking product according to any one of claims 1-13, characterized in that the heat conduit (14, 50,52,66,87,99) is in contact with the blde fuel element (10) and the aerosol forming part (12).

Smoking product according to any one of claims 1-14, characterized in that the heat conduction means (14, 33, 82592, 50, 52, 66, 86) surrounds at least part of the aerosol forming part (12).

Smoking product according to any one of claims 1-15, characterized in that the heat conduit (99) is at least partially inside the fuel element (10).

Smoking product according to any of claims 1-16, characterized in that the heat conduit (99) is at least partially submerged in the aerosol forming part (12).

Smoking product according to any one of claims 1-17, characterized in that the heat conduit (14, 50.52.66.68.87.99) is placed after the ignition end of the fuel element (10):

A smoking product according to any one of claims 1-18, characterized in that the heat conduit (14, 52.66.68.87.99) is a metal member.

Smoking product according to any one of claims 1-19, characterized in that the heat conduit (14, 66) surrounds at least part of the outer longitudinal circumference of the fuel element (10).

Smoking product according to any one of claims 1-20, characterized in that the heat conduit means is a container (52) located next to the fuel element (10), which at least partially encloses the aerosol formation material (54,56) and which conducts heat from the fuel element (10) to the aerosol formation. .

Smoking product according to claim 21, characterized in that the heat-conducting container (52) is a metal tube. 34 82592

Smoking product according to claim 20 or 21, characterized in that the heat conducting container (52) comprises a fixed wall (60) at its end closest to the mouth.

Smoking product according to any one of claims 1-23, characterized in that there is additionally a two-set kit (28) placed in the aerosol formation means (12) or between the aerosol formation means (12) closest to the mouth and the end of the smoking product closest to the mouth. of which the hot vapors pass through the tobacco to evaporate the volatile constituents without burning the tobacco.

Smoking product according to any one of claims 1-24, characterized in that the size and shape of the product is cigarette-like.