NO172561B - Varmekilde til bruk i en roekeartikkel - Google Patents

Description

Varmekilde til bruk i en røkeartikkel, omfattende en masse av karbonholdig materiale med én eller flere gjennomgående fluidpassasjer i lengderetningen. Mer spesielt angår oppfinnelsen en karbonholdig varmekilde for en røkeartikkel som skaffer tilstrekkelig varme til å frigjøre fra en aromamasse en aromatisert aerosol for inhalering av røkeren.

Det er tidligere gjort forsøk på å skaffe en varmekilde for en slik røkeartikkel. Imidlertid har disse forsøk ikke vært helt tilfredsstillende.

For eksempel viser Siegel, US-PS nr. 2 907 686, en trekullstav med et askeinnhold på mellom 10% og 20% og en porøsitet i størrelsesorden 50-60%. Trekullstaven er dekket av en kon-sentrert sukkeroppløsning slik at det dannes et ugjennomtrengelig lag under forbrenning. Det ble antatt at dette lag ville inneslutte gasser dannet under røking og konsentrere den således dannede varme. Trekullet kan være aktivert eller ikke.

Boyd et al., US-PS nr. 3 943 941, viser en tobakkserstatning som består av et brensel og minst ett flyktig stoff som impregnerer brenselet. Brenselet består hovedsakelig av brennbare, fleksible og selv-koherente fibre fremstilt av et karbonholdig materiale med minst 80 vektprosent karbon. Karbonet er produktet av den kontrollerte pyrolyse av en cellulosebasert fiber som bare inneholder karbon, hydrogen og oksygen, og som har gjennomgått et vekttap på minst 60% under pyrolysen.

Bolt et al., US-PS nr. 4 340 072, viser en ringformet brensel-stav som er ekstrudert eller støpt av tobakk, en tobakkserstatning, en blanding av tobakkserstatning og karbon, andre brennbare materialer såsom tremasse, halm og varmebehandlet cellulose eller en "SCMC" og en karbonblanding. Veggen til brenselstaven er hovedsakelig ugjennomtrengelig overfor luft. Banerjee et al., US-PS nr. 4 714 082, viser et kort, brennbart brenselelement med en tetthet større enn 0,5 g/cm<3>. Brensel-elementet vist i dette patentskrift har en rekke langsgående passasjer i et forsøk på å maksimere varmeoverføringen til aerosolgeneratoren.

Europeisk publisert patentsøknad nr. 0 117 355 (Hearn et al.) viser en karbonvarmekilde og en fremgangsmåte til å fremstille en karbonvarmekilde for en røkeartikkel. Karbonvarmekilden er dannet av pyrolysert tobakk eller annet karbonholdig materiale og har form av et rør.

Utlagt europeisk patentsøknad nr. 0 236 992 (Farrier et al.) viser et karbonbrenselelement og en fremgangsmåte til å fremstille karbonbrenselelementet. Det karbonbrenselelement som er vist, inneholder karbonpulver, et bindemiddel og andre ytterligere ingredienser etter ønske og dannes med en eller flere langsgående passasjer.

Utlagt europeisk patentsøknad nr. 0 245 732 (White et al.) viser et brenselelement med dobbelt forbrenningshastighet, og som benytter et hurtigbrennende segment og et langsomtbrennende segment.

Alle disse varmekilder er mangelfulle, da de skaffer utilfreds-stillende varmeoverføring til aromamassen, hvilket fører til en utilfredsstilende røkeartikkel, dvs. en som ikke simulerer aromaen og følelsen av og antallet drag hos en vanlig sigarett.

Det ville være ønskelig å skaffe en karbonholdig varmekilde som maksimerer varmeoverføringen til aromamassen.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en karbonholdig varmekilde som maksimerer varmeoverføringen til aromamassen.

Disse og andre hensikter oppnås ved at varmekilden i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet av at passasjen eller hver passasje er definert av en rekke overflater som skjærer hverandre, idet det geometriske overflateareal av passasjen eller passasjene er minst omtrent lik det utvendige geometriske overflateareal av varmekilden.

Videre er en eller flere av fluidpassasjene er dannet i form av fleroddede stjerner og varmekilden er på i og for seg kjent måte sylinderformet.

De ovenstående og andre hensikter og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå ved betraktning av den følgende detaljerte be-skrivelse, tatt i samband med den ledsagende tegning, hvor de samme henvisningsbetegnelser over alt viser til like deler. Fig. 1 viser et tverrsnitt i lengderetningen av en røke-artikkel hvor varmekilden i henhold til oppfinnelsen kan benyttes. Fig. 2 viser et enderiss av en utførelse av varmekilden. Røkeartikkelen 10 består av et aktivt element 11, et ekspan-sjonskammerrør 12 og et munnstykkeelement 13, omgitt av et sigarettdekkpapir 14. Det aktive element 11 omfatter en karbonvarmekilde 20 og en aromamasse 21 som frigjør aromati-serte damper når den kommer i kontakt med varme gasser som strømmer gjennom varmekilden 20. Dampene passerer inn i ekspansjonskammerrøret 12 og danner en aerosol som passerer til munnstykkeelementet 13 og deretter inn i munnen hos en røker.

Varmekilden 20 bør oppfylle en rekke krav for at røkeartikkelen 10 skal virke tilfredsstillende. Den bør være liten nok til å passe inne i røkeartikkelen 10 og likevel brenne med en varme som er nok til å sikre at de gasser som går gjennom den, er oppvarmet tilstrekkelig til å frigjøre nok tobakksaroma fra aromamassen 21 til å skaffe vanlig sigarettaroma til en røker. Varmekilden 20 bør også være i stand til å brenne med en begrenset luftmengde inntil karbonet i varmekilden 20 er forbrukt. Ideelt etterlater varmekilden 20 minimalt med aske etter forbrenning. Den bør også danne betydelig mer karbondiok-sid enn karbonmonoksid ved forbrenning. Varmekilden 20 bør ha en lav grad av termisk ledningsevne. Hvis for meget varme ledes bort fra forbrenningssonen til andre deler av varmekilden 20, vil forbrenningen ved dette punkt opphøre når temperaturen faller under slukkingstemperaturen til varmekilden 20. Endelig bør varmekilden 20 antennes under normale tenningsforhold for en vanlig sigarett.

Det ønskelig å forhindre at for meget varme går tapt fra varmekilden 20 for å unngå en utslukkende forbrenning av varmekilden 20. I tillegg bidrar minimering av varmetap til å holde varmekilden 20 nær dens forbrenningstemperatur mellom røkerens drag på røkeartikkelen 10. Dette minimerer den tid som er nødvendig for å høyne temperaturen av varmekilden 20 til dens forbrenningstemperatur under et drag. Dette sikrer i sin tur at tilstrekkelig med varme gasser passerer gjennom aromamassen 21 under hele røkerens drag på røkeartikkelen 10 og maksimerer således tobakksaromaen som frigjøres fra aromamassen 21.

Det utvendige geometriske overflateareal av varmekilden 20 bør minimeres for å minimere strålingsvarmetap. Fortrinnsvis oppnås minimeringen av det utvendige geometriske overflateareal av varmekilden 2 0 ved å gi varmekilden 20 form av en sylinder. Varmeledningstap til det omgivende dekke på røkear-tikkelen 10 kan minimeres ved å sikre at et ringformet luftrom er anordnet omkring varmekilden 20. Fortrinnsvis har varmekilden 20 en diameter på ca. 4,6 mm og en lengde på ca. 10 mm. Diameteren på 4,6 mm tillater et ringformet luftrom omkring varmekilden 20 uten å gjøre diameteren av røkeartikkelen 10 større enn diameteren av en vanlig sigarett.

Varmekilden 20 bør imidlertid overføre så mye varme som mulig til aromamassen 21. En måte å oppnå denne varmeoverføring på, er å ha en eller flere langsgående luftstrømningspassasjer 22 gjennom varmekilden 20. Langsgående luftstrømningspassasjer 22 bør ha et stort geometrisk overflateareal for å forbedre varmeoverføringen til luften som strømmer gjennom varmekilden 20. Ved å maksimere det geometriske overflateareal til de langsgående luftstrømningspassasjer 22, maksimeres varmeover-føringen til aromamassen 21. Formen og antallet av langsgående luftstrømningspassasjer 22 bør velges slik at det innvendige geometriske overflateareal av varmekilden 20 er lik eller større enn det utvendige geometriske overflateareal av varmekilden 20. Fortrinnsvis oppnås maksimering av varmeover-føringen til aromamassen 21 ved å danne hver langsgående luftstrømningspassasje 22 i form av en fleroddet stjerne. Enda mer fortrinnsvis bør hver fleroddet stjerne ha lange, spisse odder og en liten innvendig omkrets definert av de innerste kanter av stjernen (se fig. 2). I tillegg resulterer maksimering av det innvendige geometriske overflateareal av varmekilden 20 ved bruk av en eller flere fleroddede, stjerneformede, langsgående luftstrømningspassasjer 22 i at et større areal av varmekilden 20 står til rådighet for forbrenning. Dette større forbrenningsareal resulterer i at et større karbonvolum involveres i forbrenningen og følgelig en varmekilde med høyere forbrenningstemperatur.

En viss minimumsmengde karbon er nødvendig for at røkeartik-kelen 10 skal skaffe en tilsvarende grad av statisk forbren-ningstid og antall drag for en røker som en vanlig sigarett ville det. Typisk er mengden av varmekilden 20 som forbrennes ca. 65 mg av en karbonsylinder som er 10 mm lang og 4,65 mm i diameter. En større mengde kan være nødvendig i betraktning av det volum av varmekilden 20 som er omgitt av og foran montasje-strukturen 24 som ikke forbrenner.

I tillegg til karbonmengden påvirker varmeoverføringsraten, dvs. mengden av varme pr. vektenhet karbon overført til luften som går gjennom varmekilden 20, den mengde varme som står til rådighet for aromamassen 21. Varmeoverføringsraten avhenger av utførelsen av varmekilden 20. Som ovenfor omtalt, oppnås optimale varmeoverføringskarakteristikker når det geometriske overflateareal av de langsgående luftstrømningspassasjer 22 er minst lik og fortrinnsvis større enn det utvendige geometriske overflateareal av varmekilden 20. Dette kan oppnås ved bruk av en eller flere langsgående luftstrømningspassasjer 22 som hver har form av en fleroddet stjerne med lange, smale odder og en liten innvendig omkrets definert av de innerste kanter av stjernen.

Ved den foreliggende oppfinnelse er det således skaffet en karbonholdig varmekilde som maksimerer varmeoverføringen til aromamassen.

Claims (3)

1. Varmekilde til bruk i en røkeartikkel, omfattende en masse av karbonholdig materiale med én eller flere gjennomgående fluidpassasjer i lengderetningen, karakterisert ved at passasjen eller hver passasje (22) er definert av en rekke overflater som skjærer hverandre, idet det geometriske overflateareal av passasjen eller passasjene er minst omtrent lik det utvendige geometriske overflateareal av varmekilden (20).

2. Varmekilde i henhold til krav 1, karakterisert ved at en eller flere av fluidpassasjene (22) er dannet i form av fleroddede stjerner.

3. Varmekilde i henhold til krav 2, karakterisert ved at varmekilden (20) på i og for seg kjent måte er sylinderformet.