ES2200198T3 - Dispositivo de control de la emision de humo lateral y la velocidad de combustion libre de un cigarrillo. - Google Patents

Dispositivo de control de la emision de humo lateral y la velocidad de combustion libre de un cigarrillo.

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ES2200198T3
ES2200198T3 ES97944659T ES97944659T ES2200198T3 ES 2200198 T3 ES2200198 T3 ES 2200198T3 ES 97944659 T ES97944659 T ES 97944659T ES 97944659 T ES97944659 T ES 97944659T ES 2200198 T3 ES2200198 T3 ES 2200198T3
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Stanislav M. Snaidr
Larry Bowen
Warren A. Brackmann
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Abstract

SE DESCRIBE UN DISPOSITIVO PARA REDUCIR EL HUMO LATERAL DE LOS CIGARRILLOS Y DISMINUIR LA VELOCIDAD DE COMBUSTION LIBRE DE UN CIGARRILLO ENCENDIDO, EL CUAL COMPRENDE: I) UN ELEMENTO TUBULAR INCOMBUSTIBLE (12), QUE RODEA UNA LONGITUD EFECTIVA DE UNA CARGA DE TABACO (22) DE UN CIGARRILLO (14) SITUADO EN EL ELEMENTO TUBULAR, Y II) TENIENDO EL ELEMENTO TUBULAR UN MEDIO PARA REDUCIR TANTO LA EMISION DE HUMO LATERAL DE UNA CARGA DE TABACO ENCENDIDA Y DISMINUIR LA VELOCIDAD DE COMBUSTION LIBRE DE DICHA CARGA DE TABACO ENCENDIDA A FIN DE AUMENTAR EL NUMERO DE CHUPADAS QUE HAY QUE REALIZAR PARA QUEMAR LA CARGA DE TABACO EN COMBUSTION.

Description

Dispositivo de control de la emisión de humo lateral y la velocidad de combustión libre de un cigarrillo.
Alcance de la invención
La invención se refiere generalmente a un aparato que debe utilizarse en combinación con un cigarrillo u otro producto de tabaco para controlar la emisión de humo lateral y el aumento del número de caladas disponibles para el fumador a partir de una cantidad dada de tabaco. El aparato permitirá, por ejemplo, utilizar solamente tanto tabaco como sea necesario para suministrar en un cigarrillo mucho más fino o de diámetro menor, una producción incrementada de la emisión de humo principal desde el tabaco que se quema y sabor convencional, al mismo tiempo que se reduce significativamente la emisión de humo lateral. A diferencia de un cigarrillo convencional, que implica gasto de tabaco considerable, puesto que el cigarrillo más grueso es quemado para producir humo lateral, el uso del cigarrillo más fino con este aparato convierte lo que sería tabaco normalmente gastado en humo lateral en humo de corriente principal.
Indicado de un modo simple, el aparato incluye un tubo que tiene una porosidad predeterminada en el que se inserta un producto de tabaco, tal como un cigarrillo. Preferentemente, existe un espacio entre el exterior del cigarrillo y el interior del tubo. La porosidad del tubo es seleccionada de forma cuidadosa para conseguir la reducción de emisión de humo lateral y la reducción de la velocidad de libre de combustión entre las caladas. Un cigarrillo muy fino puede ser insertado y fumado por el mismo número de caladas que un cigarrillo convencional, con el resultado de que se ahorra tabaco y otros materiales del cigarrillo y una significativa reducción de la emisión de humo lateral. El tubo puede incluir un material catalítico para tratar los constituyentes de la emisión de humo lateral.
El aparato se describirá más detalladamente y puede utilizarse de varias maneras diferentes, por ejemplo, en lugar de un cigarrillo, una carga de tabaco que no puede fumarse de forma separada, es insertada y, controlando los agujeros de la porosidad del tubo, podría fumarse. Es evidente que todos los requerimientos de calidad convencionales en la fabricación de un cigarrillo, tal como la firmeza y el desmoronamiento del extremo no son ya de prioridad con esta invención.
Aunque el aparato podría estar dimensionado para uso con un cigarrillo convencional, una ventaja es que un cigarrillo fino puede ser insertado y fumado con las mismas características de fumar que si fuera un cigarrillo dimensionado convencional.
Antecedentes de la invención
Cuando se fuma de una manera convencional, se entiende generalmente que existen tres tipos de humo de cigarrillo, la emisión de humo principal, el humo exhalado y la emisión de humo lateral. Ha existido un interés significativo en reducir la cantidad de humo lateral emitido por la combustión de un cigarro o cigarrillo puesto que equivale a la mayoría del humo emitido durante el proceso de fumar. Se han realizado intentos por controlar la emisión de humo lateral por una o más de las siguientes técnicas.
1)
alterar la composición del tabaco y las características de envasado de la barra de tabaco o carga en el cigarro o cigarrillo;
2)
alterar la envoltura del cigarro o cigarrillo;
3)
alterar el diámetro del cigarrillo así como su composición del tabaco y/o
4)
proporcionar un dispositivo sobre el cigarrillo o cigarro para contener y/o controlar las emisiones de humo lateral.
Se han sugerido varias formulaciones para papel de cigarrillo y tabaco de cigarrillo que de un modo u otro afectan a la velocidad libre de combustión del cigarrillo o cigarro con vistas a reducir la emisión de humo lateral y/o conseguir la extinción del cigarrillo o cigarro encendido cuando se deja inactivo durante un periodo de tiempo prolongado. Tales diseños incluyen una selección juiciosa de las mezclas de tabaco, densidad y capas múltiples de tabaco de cigarrillo en la carga del tabaco. Diseños de este tipo pueden retrasar de forma apreciable la velocidad de combustión libre del cigarrillo y, por tanto se aumenta el número de caladas obtenidas por unidad de longitud del cigarrillo. O bien la combinación con selección y/o construcción del tabaco o independientemente de la formación del tabaco, varias composiciones del papel del cigarrillo pueden afectar también a la velocidad de combustión libre del cigarrillo. Tales composiciones del papel incluyen el uso de productos químicos que retrasan la velocidad de combustión libre, las envolturas múltiples de los diferentes tipo de papel del cigarrillo de las mismas características o diferentes y la reducción de la permeabilidad del aire. Ver, por ejemplo, Patente Canadiense 1.259.008 y Patentes de los Estados Unidos 4.878.507, y 4.915.117.
Se han proporcionado varios dispositivos que contienen el cigarrillo, principalmente para los fines de prevención de encendidos accidentales. Pueden o no incluir al mismo tiempo varios tipos de filtros para filtrar y reducir así la cantidad de humo lateral. Ejemplos de tales dispositivos se muestran en las Patentes de los Estados Unidos 1.211.071; 3.827.444 y 4.685.477.
Adicionalmente, se han hecho disponibles varios tipos de boquillas de cigarrillos que sirven para la característica principal de reducir al mínimo las manchas de los dedos del fumador. Tales dispositivos pueden estar conectados a la punta del cigarrillo y/o montados sobre el cigarrillo, tal como se muestra en la Patente de los Estados Unidos 1.862.679. Otros tipos de cigarrillos que están encerrados en envolturas que están perforadas de un modo u otro para proporcionar características de seguridad y/o de control de la emisión de humo lateral se describen en la Patente Canadiense 835.684 y Patentes de los Estados Unidos 3.220.418 y 5.271.419.
Los dispositivos que se pueden montar sobre el cigarrillo y que pueden deslizarse a lo largo del cigarrillo para controlar la combustión y por tanto, la velocidad de combustión libre se describe en la patente del Reino Unido 928.089; y Patente de los Estados Unidos 4.638.819 y la solicitud Internacional WO 96/22031. La patente del Reino Unido describe un dispositivo de control de la combustión para cigarrillos limitando el flujo de aire a la brasa de combustión del cigarrillo. Retrasando la combustión del cigarrillo, se sugiere que solamente la mitad de la cantidad convencional del tabaco necesario sea incorporada en el cigarrillo y da lugar de este modo a un cigarrillo más corto. El dispositivo de limitación del flujo de aire puede estar previsto por una serie de aberturas en el dispositivo con abertura variable o por las porciones plegadas en el dispositivo que proporcionan aberturas longitudinales a lo largo de parte del cigarrillo. La Patente de los Estados Unidos 4.638.819 describe un anillo que está colocado sobre el cigarrillo y se desliza a lo largo durante el proceso de fumar para controlar la velocidad de combustión libre del cigarrillo y reducir el humo lateral. El anillo es de material sólido, preferentemente metal que provoca manchas considerables y debido a los diámetros variables del cigarrillo no puede proporcionar de forma fiable el grado deseado de reducción de humo lateral y de tiempos de extinción.
Un sistema de anillo alternativo se describe en la solicitud PCT publicada por el solicitante WO 96/22031. El dispositivo está provisto con un anillo interior que rodea y contacta un perímetro de cigarrillo convencional donde el anillo interior es de un material poroso. El anillo exterior encierra el anillo interior para dirigir el flujo de aire a lo largo de la dimensión longitudinal del anillo interior poroso. Las trayectorias tortuosas en el material poroso del anillo interior controlan la velocidad de difusión del aire al carbón del cigarrillo encendido y controlan de este modo la velocidad de combustión libre del cigarrillo. El material poroso mejora el control de la emisión de humo lateral emitido por el cigarrillo encendido. El dispositivo puede extenderse opcionalmente hasta la mitad de la longitud del cigarrillo donde el aire tendría que fluir a lo largo del anillo poroso interior hasta el carbón de combustión.
Otros sistemas que han sido diseños para controlar la emisión de humo lateral se describen en la solicitud PCT publicada WO 95/ 34226 y las patentes de los Estados Unidos 5.592.955 presentada el 14 de Enero de 1997 y la patente de los Estados Unidos 5.105.838 presentada el 21 de Abril de 1992. Estas referencias describen varias configuraciones tubulares en las que se coloca un elemento de tabaco en un intento de reducir al mínimo la emisión de humo lateral del cigarrillo.
Aunque estos métodos pueden haber cumplido con varios grados de éxito, en el control de las emisiones de la emisión de humo lateral, existen problemas con algunos de los dispositivos que proporcionan sabor y aroma convencional, facilidad de uso, facilidad de fabricación, apariencia racionalizada y reducciones significativas en la cantidad de tabaco utilizado. Las varias formas de realización de esta invención proporcionan un dispositivo que soluciona un número de problemas anteriores controlando tanto la emisión de humo lateral como la velocidad de combustión libre consiguiendo sabor, aroma y suministros de constituyentes comparables con los cigarrillos convencionales. El dispositivo de esta invención permite que al fumar un cigarrillo más fino que tiene solamente tanto tabaco como es necesario para suministrar el sabor deseado al mismo tiempo que se consigue el número convencional de caladas.
Con el fin de facilitar la descripción de la invención, el término carga de tabaco deberá utilizarse haciendo referencia a un cigarrillo, cigarro, puro, barra de tabaco en una malla porosa, una pipa de tabaco o tabaco liado o similar. Se entiende que donde se utilice el término cigarrillo, es intercambiable con cigarro, puro y similar.
Resumen de la invención
De acuerdo con un aspecto de la invención, un dispositivo para reducir al mínimo la emisión de humo lateral de cigarrillo y reducir la velocidad de combustión libre de un cigarrillo en combustión, comprende:
i)
un elemento tubular poroso no combustible que encierra una longitud efectiva de una carga de tabaco de un cigarrillo colocado en dicho elemento tubular, teniendo dicho elemento tubular un extremo abierto adyacente a un extremo distante del cigarrillo para permitir el encendido del extremo distante del cigarrillo y permitir la entrada de aire; y
ii)
teniendo el elemento tubular medios tanto para reducir al mínimo la emisión de humo lateral desde una carga de tabaco de combustión como para reducir la velocidad de combustión libre de tal carga de tabaco de combustión, incrementando el número de caladas desde la carga de tabaco de combustión, comprendiendo los medios para reducir al mínimo la emisión de humo lateral y reducir la velocidad de combustión libre una porosidad predeterminada para el elemento tubular a lo largo de al menos su longitud que encierra una longitud efectiva de una carga de tabaco, donde la porosidad predeterminada para el elemento tubular:
a)
retiene al menos parte de los gases de combustión privados del oxígeno dentro del elemento tubular para reducir al mínimo la liberación de las partículas de humo a través de las aberturas; y
b)
limita el flujo interno del aire para reducir la velocidad de combustión libre de un cigarrillo.
Las aberturas en el elemento tubular en la formación de la porosidad predeterminada puede tomar varias configuraciones tales como ranuras estrechas, muescas o poros donde las ranuras y/o muescas pueden estar cubiertas con una estera porosa de fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de cerámica, fibra de plástico a alta temperatura, fibra de metal y similares. Los poros pueden estar fabricados en la pared tubular del elemento, tal como punzando para formar proyecciones fibrosas dentro del tubo donde tales proyecciones pueden estar basadas en el centro de un cigarrillo en el elemento tubular. Alternativamente, el elemento tubular puede comprender una porción de cuerpo de materiales porosos que realiza las funciones de retener al menos parte de los gases de combustión privados de oxígeno dentro del tubo y limitar el flujo interno de aire para reducir la velocidad de combustión libre del cigarrillo.
De acuerdo con otra alternativa, el elemento tubular puede ser de un material precursor de cerámica tratada con calor que se vuelve poroso por el tratamiento con calor. La formación del material precursor cerámico y el tratamiento con calor se llevan a cabo de una manera que proporcione la porosidad predeterminada deseada.
En cualquiera de los dispositivos anteriores, se entiende que el cigarrillo puede ser suficientemente fijo para proporcionar una dimensión general para el dispositivo que es el de un cigarrillo normal. El cigarrillo fino puede tener un diámetro que oscila de aproximadamente 4 a 8 mm, y preferentemente, de aproximadamente 4 a 6 mm, y de modo más deseable, de aproximadamente 4 mm. Un material catalítico puede estar incorporado en el elemento tubular, particularmente cuando se forma a partir de cerámica. El material catalítico puede o bien ser revestido sobre el elemento tubular o puede estar activado en el elemento tubular durante el tratamiento con calor del precursor de cerámica. El catalizador puede estar seleccionado a partir de una variedad de grupos bien conocidos que incluyen aquellos que están basados en metales preciosos y en metales de tierras raras y en particular, basado en platino o cerio.
Breve descripción de los dibujos
Se muestran varios aspectos de la invención en los dibujos, donde:
La figura 1 es una vista en perspectivo de la forma de realización preferida de esta invención, que muestra el dispositivo en el que se encierra una carga de tabaco de cigarrillo.
La figura 2 es una sección a lo largo del dispositivo de la figura 1.
La figura 3 es una sección a lo largo de las líneas 3-3 de la figura 1.
La figura 4 es la vista ampliada de una vista extrema del dispositivo.
La figura 5 es una vista en perspectiva de una forma de realización alternativa de esta invención que muestra el dispositivo que encierra una carga de tabaco de un cigarrillo.
La figura 6 es una sección a lo largo de un dispositivo alternativo.
La figura 7 es una vista despiezada, ordenada, de un dispositivo reutilizable.
La figura 8 es una vista en perspectiva del dispositivo con una boquilla o punta.
La figura 9 es una vista despiezada, ordenada, de un dispositivo alternativo.
La figura 10 es una sección de un extremo del dispositivo.
La figura 11 es una vista extrema despiezada, ordenada, del dispositivo de la figura 10.
La figura 12 es una sección longitudinal de una estructura alternativa para el dispositivo de la 
\hbox{figura
1.}
La figura 13 es una sección longitudinal de una forma de realización alternativa para el dispositivo de la figura 12.
La figura 14 es una vista en perspectiva de una construcción de envoltura en espiral para el miembro tubular.
La figura 15 es una sección longitudinal de la construcción en espiral de la figura 14.
La figura 16 es una sección longitudinal de una construcción alternativa para la configuración en espiral de la figura 14.
La figura 17 es una vista en planta del dispositivo con un indicador de temperatura.
La figura 18 es una vista despiezada, ordenada, de una punta del cigarrillo adaptada para ajustarse a una boquilla con retén.
La figura 19 es una sección transversal a través de una forma de realización alternativa para el elemento tubular.
La figura 20 es una vista en perspectiva de una forma de realización alternativa para el elemento tubular.
La figura 21 es una sección de la figura 26.
La figura 22 es una vista en sección longitudinal de una forma de realización alternativa para el elemento tubular que tiene una envoltura porosa o lámina de cerámica.
La figura 23 es una vista despiezada, ordenada, de una forma de realización alternativa para la punta del filtro.
La figura 24 es una sección a través del dispositivo montado de la figura 23; y
La figura 25 es una vista en perspectiva de un componente moldeado por inyección del dispositivo de la figura 23.
Descripción detallada de las formas de realización preferidas
El dispositivo de acuerdo con esta invención para reducir al mínimo la emisión de humo lateral procedente de una carga de tabaco tal como en un cigarrillo, al mismo tiempo que se controla la velocidad de combustión libre, tiene muchas características y ventajas. El dispositivo, que encerrando esencialmente una carga de tabaco, es propenso a encendido bajo para proporcionar características de seguridad significativas si es ajustado accidentalmente con carga encendida o materiales inflamables. El dispositivo reduce al mínimo la emisión de humo lateral emitido desde la carga de tabaco debido en parte al aspecto de control de la velocidad de combustión libre del dispositivo. Este dispositivo tiene la ventaja sorprendente de proporcionar control de humo lateral y control de velocidad de combustión libre, al mismo tiempo que se encierra la carga de tabaco, todavía es capaz de proporcionar al mismo tiempo todas las características normales en el fumar un cigarrillo convencional, tal como apariencia, tacto, sabor y aroma. Los materiales catalíticos pueden estar incorporados en o revestidos sobre el dispositivo para promover la combustión adicionalmente de varios gases para evitar cualquier olor desde el dispositivo a medida que un cigarrillo se está quemando dentro.
El dispositivo permite también el uso de un cigarrillo fino no convencional que es considerablemente más fino que un cigarrillo convencional y puede contener hasta 2/3 menos de tabaco en la carga de tabaco de ahí, por tanto ahorros de coste del material y de tabaco significativos en la fabricación de cigarrillos que deben utilizarse con el dispositivo. Más particularmente, puede utilizarse un cigarrillo fino o cigarrillo delgado que no es convencional en el número de caladas reducido e implicando significativamente 2/3 menos de tabaco. El dispositivo con el cigarrillo fino no convencional proporciona al fumador presiones de inhalación normales, cantidades normales de humo inhalado, aroma normal y sabor y número de caladas normales. El cigarrillo fino no convencional puede ofrecer todas estas características juntas si se fuma sin el dispositivo.
Una ventaja esperada que fluya desde el uso de un cigarrillo fino no convencional para uso en este dispositivo es que el diámetro más pequeño del cigarrillo fino asegura la combustión adecuada durante la fase inactiva para evitar la pérdida de sabor. El dispositivo en el control de la velocidad de combustión libre asegura que el cigarrillo encendido durante la fase inactiva retrasa considerablemente la velocidad de avance del carbón de combustión. En virtud del diámetro más pequeño para el cigarrillo no convencional más fino, el carbón de combustión se extiende a través de la cara o la sección transversal del cigarrillo de diámetro más fino. Esto es bastante diferente de lo que ocurre con un cigarrillo de tamaño convencional cuando se controla la velocidad de combustión libre. En un cigarrillo convencional, debido a la cantidad excesiva de tabaco en la sección transversal más grande, el carbón se quema hacia dentro de la porción central del cigarrillo durante la fase inactiva y permite la condensación de productos para fumar en la porción exterior del cigarrillo. Esto parecería ser un resultado particular cuando se utilizan los tipos de la técnica anterior de dispositivos de control de velocidad de combustión libre. A diferencia de esta disposición, la disposición de acuerdo con una forma de realización preferida de esta invención que implica el cigarrillo fino no convencional, es que el carbón a medida que se extiende a través de la cara, asegura la combustión adecuada incluso durante la fase inactiva, de forma que los productos de combustión no se condensan en la porción exterior del cigarrillo delgado. Cuando el cigarrillo se coge de nuevo para la siguiente calada, la etapa de inhalación provoca que el carbón eleve inmediatamente la temperatura y avance rápidamente a lo largo del cigarrillo fino, evitando de este modo cualquier pérdida de sabor debido a que el carbón está inmediatamente por encima de la temperatura al fumar normal. Existe una característica también de la invención donde el cigarrillo no convencional fino puede ser más fino que el cigarrillo delgado normal de aproximadamente 5,5 mm a 6 mm. El cigarrillo no convencional es una nueva estructura en el mercado cuando su diámetro es menor de 5,5 mm y particularmente cuando es menor de 5,2 mm. El cigarrillo fino como se utiliza preferentemente en el dispositivo es no convencional en términos de número de caladas y tamaño. El tamaño no es solamente diferente con respecto al diámetro sino posiblemente la longitudinal también. El cigarrillo fino como con un cigarrillo convencional, tiene una envoltura adecuada que es idealmente la forma normal del papel del cigarrillo que tiene la composición y porosidad normal. El papel puede incluir también modificadores de velocidad de combustión comunes para retrasar adicionalmente la velocidad de combustión libre del cigarrillo tal como los modificadores de velocidad de combustión descritos en la patente de los Estados Unidos 4.679.575.
Una ventaja significativa adicional que fluye desde el uso de un cigarrillo fino en el dispositivo es que el tabaco excesivo en un cigarrillo de tamaño convencional se quema como humo lateral. Con el control de la velocidad de combustión libre de este dispositivo, existe un gasto mínimo de tabaco durante la fase inactiva. En su lugar, lo que se ha gastado en proporcionar humo lateral, durante la fase inactiva de un cigarrillo convencional es la emisión de humo principal en la siguiente bocanada, incrementando de este modo la producción por unidad de tabaco.
Algunas o todas las características de esta invención pueden alcanzarse por una o más de las siguientes formas de realización de la invención, como se describe particularmente con referencia a los dibujos. En la figura 1, el dispositivo 10 tiene un elemento tubular 12 para encerrar un cigarrillo 14. El dispositivo 12 se extiende sobre la longitud efectiva de una carga de tabaco para el cigarrillo. La porción efectiva de la carga de tabaco del cigarrillo está destinada a incluir la longitud de un cigarrillo que se fumaría normalmente con el fin de que el fumador consiga el número normal de caladas (normalmente de ocho a diez) como por un cigarrillo convencional. El dispositivo 12, de acuerdo con esta forma de realización particular tiene varias aberturas 16 en su periferia, una de las cuales se muestra en la figura 1. La abertura 16 es preferentemente una ranura que se extiende longitudinalmente del dispositivo 10. La abertura de la ranura 16 suministra aire al cigarrillo de combustión para soportar la combustión donde a lo largo de la longitud de la abertura, está previsto un componente 18 para efectuar el control de velocidad libre de combustión mientras se consigue en el mismo dispositivo, es decir, reduciendo al mínimo simultáneamente la emisión de humo lateral emitido desde el cigarrillo convencional. De acuerdo con un cigarrillo convencional, el elemento tubular 12 se ha conectado a esto o está formado integralmente con ello una porción de punta de filtro 20 para los fines de filtración de la manera normal de la emisión de humo principal inhalado desde el cigarrillo convencional.
Como se muestra en la figura 2, el dispositivo tubular 12 encierra el cigarrillo 14 que tiene una porción de barra de tabaco liada 22 y de acuerdo con esta forma de realización particular, una porción de punta de filtro 24. El dispositivo 12 se extiende preferentemente desde el extremo distante 26 de la barra de tabaco 22 al menos hasta la línea de la punta del filtro 28. La ranura 16 se extiende al menos hasta la porción trasera de la longitud efectiva de la barra de tabaco 22 para asegurar que el cigarrillo continúa para quemar al menos el número de caladas asociadas con un cigarrillo convencional. El cigarrillo puede ser extinguido después fumando la barra de tabaco próximo a la línea de punta del filtro 28 o en virtud de la ranura que se termina hacia delante de la línea del tabaco 28, de forma que aire insuficiente alcanza la porción extrema de combustión del cigarrillo y se extiende antes de alcanzar la línea de punta del filtro 28. La porción de punta del filtro 20 tiene un taladro 30 previsto dentro para recibir de forma ajustada la punta del filtro 24 del cigarrillo y soportar así el cigarrillo a medida que se extiende hacia fuera desde la punta 20. Se aprecia que el cigarrillo 14 puede tener solamente una barra de tabaco envuelta 22 y ningún filtro. En esta disposición, el extremo de la barra de tabaco sería insertado dentro y soportado por la punta del filtro 20. El taladro 30 de la punta 20, define un taladro ciego, de manera que el taladro no se extiende a través de la punta 20. La punta 20 tiene una porción de cuello reducida 32 para definir una zona lisa 34 sobre la que se desliza el elemento tubular 12 para proporcionar la unidad montada de la figura 2. El panel de la punta 35 perfecciona el conjunto donde la porción lisa 34 puede estar sellada para prevenir que entre el aire en la punta 20 desde el intersticio entre el cigarrillo y el tubo. Con el borde interior 36 del elemento tubular 12 que está en contacto con el tope 38 de la punta 20, la unidad montada aparece sin costura y por tanto, se vuelve a montar un cigarrillo de apariencia convencional de la manera mostrada en la figura 1.
En virtud de la punta 20 que soporta el cigarrillo, la porción de barra de tabaco 22 está colocada substancialmente concéntrica dentro del elemento tubular 12. De acuerdo con esta forma de realización particular, el elemento tubular 12, como se muestra en la figura 3 tiene un diámetro interior definido por la superficie interior 40 que está espaciado desde la superficie exterior 42 de la periferia del papel del cigarrillo. Un espacio de este tipo define un anillo o intersticio 44 que se extiende a lo largo de la longitud del dispositivo 10 hasta la conexión del elemento tubular 12 con la punta del dispositivo 20. El anillo 44 en unión con el componente 18 en la abertura 16, realiza en combinación los aspectos de control requeridos para reducir al mínimo la emisión de humo lateral y la reducción de la velocidad de combustión libre del cigarrillo.
El elemento tubular 12 está formado de un material impermeable al humo de cigarrillo. Con el fin de mantener la integridad estructural del elemento tubular 12 durante el proceso de fumar, el material es no combustible y es capaz de resistir las temperaturas de un carbón de combustión que retrocede hacia dentro de lo largo del elemento tubular durante el proceso de fumar. De manera similar, el componente 18 en las aberturas 16 es no combustible para asegurar que todos los aspectos del control de la emisión de humo lateral y el control de la velocidad de combustión libre se alcanzan mientras se fuma el cigarrillo. El aspecto no combustible del elemento tubular 12 permite también la reutilización del dispositivo para fumar un envase de cigarrillos, retirando solamente el elemento tubular 12 desde la punta 20 y retirando el cigarrillo 14 desde la punta 20. El dispositivo está preparado entonces para la reutilización insertando un cigarrillo nuevo 14 en la punta 20 y remontando el elemento tubular 12 sobre la punta 20. Se entiende, por supuesto, que todos los cigarrillos en el envase pueden estar equipados con el dispositivo 10 y descartar solamente la unidad cuando se haya fumado el cigarrillo.
Como se muestra en la vista ampliada de la figura 3, la ranura 16 define una abertura 46 que tiene el componente 18 previsto dentro para realizar el control de la velocidad de combustión libre del cigarrillo y reducir al mínimo la emisión de humo lateral. Dependiendo de la configuración y el tamaño de las ranuras 16, está previsto un número suficiente a lo largo del elemento tubular 12 para asegurar con los componentes 18 colocados que el suficiente aire alcanza la porción efectiva de una barra de tabaco para mantener la velocidad de combustión libre deseada proporcionando el número normal de caladas equivalentes a un cigarrillo convencional. El componente 18 es preferentemente de un material poroso que es no combustible. El material poroso puede formarse a partir de fibra de carbono, preferentemente fibra de carbono activada, fibra de cerámica, fibra de vidrio, fibra de plástico de alta temperatura, fibra de metal, materiales derivados de madera sintética de una naturaleza porosa (madera briar) y similar. Las fibras pueden estar en forma de hebra larga o pueden esta unidas también o en cierto modo formadas en una estera o lámina y se vuelven porosas por la realización física de poros diminutos en el material (es decir, por perforación láser, lixiviado químico de partículas diminutas solubles desde la estera o calcinación moderada para eliminar los combustibles del material).
El material poroso puede estar en forma de una estera o lámina o puede ser tejido para proporcionar un grado de porosidad que para el número y tamaño de las ranuras seleccionadas 16, proporcione el control necesario para conseguir la velocidad de combustión libre deseada del cigarrillo. La colocación del componente 18 que puede ser el material tejido o no tejido poroso, estera o lámina de material no combustible puede estar justo en la ranura 16 como se muestra. Esto puede realizarse por inmersión del miembro tubular 12 en una suspensión del material fibroso, que es utilizado para formar la estera. Preferentemente, el material fibroso es fibra de carbono activada en una suspensión acuosa opcionalmente en combinación con un aglutinante adecuado y posiblemente materiales catalíticos. Una vez que se ha secado la suspensión y se llenan de este modo las ranuras 16, cualquier exceso es eliminado de la superficie interior 40 del miembro tubular 12.
El material poroso para las ranuras puede ser hebras largas colocadas dentro de las ranuras en lugar de estar unidas o tejidas en una lámina. Esta forma de realización alternativa puesto que se aplicaría a las ranuras que se extienden longitudinalmente en el miembro tubular se muestra en la figura 4. El elemento tubular 12 tiene las ranuras que se extienden longitudinalmente 16 llenadas con un material poroso 18 como en la forma de realización descrita anteriormente de la figura 1. No obstante, la diferencia es la composición para el material fibroso 18 como se muestra más detalladamente en la figura 4. En lugar de una unión, como se describe con respecto a la figura 3, el material fibroso está en forma de hebras que se extienden longitudinalmente 126 que se extienden a lo largo de la longitud de la ranura 16. Las hebras de material pueden ser de vidrio, plástico, metal o fibra de carbono y similares. Preferentemente, las hebras 126 son de una fibra de carbono activa. Un número suficiente de hebras está situado dentro de la ranura 16 para definir los espacios o en esencia los poroso muy largos y estrechos 128 entre las hebras que realizan la función doble necesaria del control de emisión lateral de humo y control de la velocidad de combustión libre. Preferentemente, las hebras son de diámetro similar a un pelo con el fin de incrementar el número que puede ser proporcionado en las ranuras y al mismo tiempo incrementar significativamente el área superficial para el material fibroso para trabajar sobre el control de la emisión de humo lateral mientras se proporciona una caída de presión aceptable para simular las presiones de inhalación normales en el cigarrillo. Las hebras están colocadas a lo largo de la ranura y pueden estar fijadas en varios intervalos a lo largo de la ranura para asegurar que las hebras no se desmoronan de la ranura durante el envasado o uso.
Lo adecuado convencionalmente con respecto al control de la velocidad de combustión libre es limitar el flujo de aire al carbón de combustión de un cigarrillo encendido. Limitando el flujo de aire, se reduce la velocidad de combustión libre del cigarrillo debido a la que se retrasa la velocidad de combustión. Aunque este método haya tenido éxito en el control de la velocidad de combustión, tales dispositivos pueden limitar el flujo de aire cuando el fumador aspira sobre el cigarrillo.
No obstante, el dispositivo de acuerdo con esta invención parecería funcionar de una manera convencional para controlar la velocidad de combustión libre. Aunque la dimensión del material poroso 18 y/o las ranuras 16 pueda limitar el flujo de aire, la porosidad y el tamaño del poro puede seleccionarse de manera que al menos parte de los gases de combustión privados de oxígeno son retenidos por el elemento tubular 12 en la región del anillo 44 de la brasa de combustión. Como se muestra en la figura 2, el cigarrillo de combustión tiene una brasa o carbón 21 que retrocede en el tubo 12 hasta la posición mostrada en puntos. El cono de ceniza normal 27 está detrás de la brasa de avance 21. Los gases de aire caliente están situados en el anillo o intersticio 44 creado por la brasa de combustión tal como se indica en 23 y 25 anteriormente, por debajo y alrededor del cigarrillo. Se cree que al menos parte, si no substancialmente todos o la mayoría de los gases calientes retenidos en las regiones 23 y 25 alrededor de la brasa de combustión 21, debido a la porosidad seleccionada de las aberturas 16 y/o al material poroso 18. En el control de la emisión de humo lateral, la porosidad y la dimensión del poro se selecciona para retener preferentemente una porción principal, si no substancialmente todos los gases calientes y crear, así, en la región de la brasa 21 un gas desprovisto de oxígeno. La porosidad del elemento tubular 12 no solamente limita el flujo de aire, sino que además se cree que contiene gases de combustión privados de oxígeno caliente e impide así la brasa de combustión y reduce la velocidad de combustión y por tanto, retrasa la velocidad de combustión libre del cigarrillo. La porosidad del material se selecciona para asegurar que el flujo de aire dentro del tubo durante la fase inactiva del cigarrillo es mínima. Esta acción mantiene el nivel de gases privados de oxígeno en la región del carbón de combustión y mantiene así la velocidad de combustión libre del cigarrillo a la velocidad de combustión mínima deseada. Cuando un fumador aspira sobre el dispositivo, el aire es aspirado a través de las aberturas y/o material poroso en el elemento tubular así como a través del extremo de abertura para suministrar el aire necesario para mantener la combustión durante la fase de calada. Una vez que el fumador interrumpe la aspiración sobre el cigarrillo, los gases de combustión privados de oxígeno contenido en la región de la brasa de combustión retrasan inmediatamente la velocidad de combustión y, por tanto, reducen la velocidad de combustión libre. Con esta directriz, se aprecia que la dimensión del poro en el tubo puede variar dependiendo del número de factores que incluyen el tipo de propiedades físicas del material del tubo, composición y tipo de aberturas del poro. Se ha demostrado sobre una base repetida que cierto ensayo puede ser necesario en la selección de las varias dimensiones del poro que proporcionan la porosidad del tubo necesaria para controlar la velocidad de combustión libre y la emisión de humo 
\hbox{lateral.}
Este método para controlar la velocidad de combustión libre es bastante diferente de muchos de los dispositivos de la técnica anterior que están enfocados principalmente en el control del flujo de aire respecto a la brasa de combustión. El dispositivo, de acuerdo con esta invención retiene los gases calientes creados en la región de la brasa de combustión proporcionando una región ampliada en el anillo para contener el volumen más grande de los gases calientes comparado con el volumen más pequeño del aire nuevo necesario para soportar la combustión. Proporcionando un anillo de espacio abierto o lleno con material poroso, como se describirá con respecto a la figura 5, están previstos volúmenes mínimos pero suficientes de aire para soportar y mantener la combustión mínima durante la combustión libre y el inicio de la calada sobre el cigarrillo. Puesto que la calada sobre el cigarrillo continúa, se aspira aire adicional a través de las aberturas del elemento tubular y también a través del extremo abierto del elemento tubular.
El material poroso tiene capacidad también para adsorber y absorber los varios componentes en partículas y aerosol de la emisión de humo lateral y capturar dicho material de manera que en el caso de que el dispositivo sea reutilizado, las partículas de humo capturadas no son liberadas para afectar al aroma y sabor de un nuevo cigarrillo sustituido que debe fumarse. El material de carbono preferido para el material poroso es vendido comúnmente en forma de una estera o lámina que puede ser enmarañado o tejido y facilitar así su aplicación a las ranuras 16 en el dispositivo 12. El material de la fibra de carbono puede cubrir la totalidad del interior del tubo o cubrir solo las ranuras. Alternativamente, las hebras largadas de fibras de carbono pueden estar colocadas en y a lo largo de las ranuras 16 de una manera que se describe con respecto a la figura 4.
Se aprecia que las aberturas formadas en el elemento tubular de la forma de realización de la figura 1 puede formarse dentro por corte con láser, corte con sierra de alta velocidad, estampación, punción, penetración y similar. El componente poroso 18 puede aplicarse a las aberturas por la inmersión del elemento tubular en una suspensión de material fibroso para formar una estera fibrosa porosa en las aberturas. Cuando la suspensión se seca dentro del elemento tubular, puede eliminarse el material fibroso en exceso dentro del elemento tubular. Hay que entender también que el material fibroso puede ser colocado de forma exacta en la ranura 16 y calentarse con un haz láser bastante similar a la forma en la que se alcanza impresión con láser sobre el papel.
El elemento tubular 12 está formado de un material no combustible que puede ser preferentemente una cerámica, un plástico a alta temperatura, papel tratado o papel de porcelana, materiales derivados de madera porosa sintética o lámina enrollada y fijada para formar el tamaño deseado para el elemento tubular. El interior puede estar revestido con partículas catalíticas o catalizar la oxidación de gases que contienen carbono y nitrógeno eliminados de la combustión primaria del tabaco. Preferentemente, el exterior del elemento tubular 12 es blanco para que se parezca al papel del cigarrillo o cuando se utiliza sobre un cigarro, es un color tostado para que se parezca a la envoltura del cigarro. Alternativamente, el miembro tubular podría estar liado en un papel de cigarrillo de porosidad suficiente. La punta 20 puede ser un elemento de filtro construido normalmente de un cigarrillo convencional con suficiente integridad estructural para mantener el taladro 30 aquí para recibir la porción de punta 24 del cigarrillo 14. La porción de punta 20 puede estar liada en un papel adecuado o material similar de manera que la unidad montada de la figura 1 se parece a un cigarrillo convencional. Se apreciará que la porción en punta 20, cuando se utiliza con un cigarro, puede formarse para que se parezca a la punta convencional de un cigarro o a la boquilla convencional utilizada normalmente con cigarros.
La forma de realización adicional de la invención, como se muestra en la figura 5 demuestra una disposición alternativa del elemento tubular 48 del dispositivo 10. El elemento tubular 48 encierra un cigarrillo 50 y tiene una punta adecuada 52. El elemento tubular 48 está formado a partir de un espesor substancial de material flexible poroso no combustible. El espesor del material poroso es considerablemente más grueso que el espesor del material poroso utilizado en el componente 18 de la forma de realización de la figura 1. El material poroso puede ser de la misma formación que el material del componente 18. Puede ser una lámina o una estera, con poros formados dentro o una fibra de carbono configurada en forma de estera o tejida, preferentemente, fibra de carbono activa, fibra de vidrio, fibra de cerámica, fibra de plástico de alta temperatura, fibra de metal y similar y puede incluir opcionalmente partículas catalíticas para mejorar la combustión continuada de gas a partir del tabaco en combustión. El componente tubular tiene el material poroso 54 que se extienden la longitud del elemento tubular 48 hasta la línea 56 de la punta del filtro de la punta 52. El material poroso, como con la forma de realización de la figura 1, se extiende a lo largo del elemento tubular para la longitud efectiva de la barra de tabaco sea fumada para simular las mismas condiciones que cuando se fuma un cigarrillo convencional. La punta 52 está construida de una manera similar a la punta 20 de la figura 1. La punta 52 tiene una porción reducida 58 que define una parte lisa 60 con un tope u obturador 62. El elemento tubular 48 tiene una porción extrema 64 y está dimensionado para hacer tope con la parte lisa 60. El papel de la punta 65 es utilizado de una manera convencional para completar el montaje del elemento tubular 48 a la a punta 52. El cigarrillo 50 se ajusta dentro del taladro 66 de una manera descrita con respecto a la figura 2. El cigarrillo 50 está soportado entonces por la punta 52, donde un soporte de este tipo se mejora por el elemento tubular 48 que contacta o se acopla con la periferia del cigarrillo. Este aspecto permite también la fabricación de un cigarrillo que no tiene todas las características de un cigarrillo convencional, tales como firmeza, resistencia, desmoronamiento en el extremo y similar. Lo mismo se aplica al dispositivo de la figura 2, puesto que el cigarrillo está alojado en el elemento tubular y está protegido de este modo y no está sujeto a aspiración constante para eliminar la ceniza como sería el caso si el cigarrillo fuera fumado separado del dispositivo. Se entiende también que el elemento tubular de la figura 2 puede tener nervaduras internas para soportar el cigarrillo de forma concéntrica en el tubo. El dispositivo de esta invención permite el uso de un cigarrillo que puede formarse de una manera bastante no convencional. Pueden evitarse un número de procesos de producción estándar, tales como el uso de tabaco expandido, de tallo desmenuzado o mejorado y similar que fueron necesarios para proporcionar la firmeza y la apariencia del cigarrillo deseadas. Adicionalmente, puede formarse un cigarrillo fino con menos tabaco en total y se requiere de este modo tabaco de calidad considerablemente menor.
Como se muestra en la figura 5, el elemento tubular 48 tiene un diámetro interno definido por la superficie inferior 68 que es esencialmente la misma que el diámetro externo de la periferia 70 del cigarrillo 50. El elemento tubular 48 está deslizado entonces sobre el cigarrillo 50 cuando la periferia del cigarrillo está esencialmente en contacto con la superficie interior del elemento tubular 48. El elemento tubular 48, que está fabricado de material no combustible, retiene su integridad estructural a medida que se fuma el cigarrillo y retrocede dentro del elemento tubular. El elemento tubular 48 reduce al mínimo simultáneamente la emisión de humo lateral desde el cigarrillo en combustión así como controla la velocidad de combustión libre del cigarrillo. Tal retención de la emisión de humo lateral en el tubo se consigue por el material poroso que absorbe y captura las partículas de humo y los aerosoles de la emisión de humo lateral. Adicionalmente, si se incrustan las partículas catalíticas en el material tubular poroso, los constituyentes que provocan el olor de los aerosoles pueden ser oxidados en constituyente sin olor o constituyentes de olor agradable.
El material poroso es de una estructura en forma de una estera o lámina o similar que es capaz de captura tales partículas y el aerosol y retenerlas de manera que no sean liberadas mientras se fuma un nuevo cigarrillo en el dispositivo en el caso de que el dispositivo sea reutilizable. Adicionalmente, la porosidad del material poroso es seleccionada para controlar el flujo de aire y retener los gases de combustión en caliente en la región de la brasa del cigarrillo en combustión para conseguir la reducción deseada a la velocidad de combustión libre, de forma que el humo del cigarrillo simula el número de caladas asociado con el humo de un cigarrillo convencional.
El elemento tubular 48 puede estar formado a partir de una sola lámina o estera. Alternativamente, el elemento tubular 48 puede estar formado por la formación en capas de varias láminas o esteras finas del material poroso para formar el espesor deseado para el elemento tubular. El elemento tubular puede incluir un revestimiento exterior o envuelta de forma que el exterior del elemento tubular se parezca en color a un cigarrillo o cigarro. Se aprecia que tal revestimiento o envoltura debe ser porosa hasta el punto de que no interfiera de forma apreciable con el control que proporciona esta porosidad del elemento tubular 48, alcanzando la velocidad de combustión libre deseada y el control de la emisión de humo lateral. Otros tipos de cubiertas exteriores se describen con respecto a las figuras 12 y 13.
El elemento tubular 12 de la forma de realización de la figura 6 tiene aberturas para controlar la velocidad de combustión libre y la reducción de humo lateral. Mediante la selección de un tamaño de abertura adecuado, tal como anchura de la ranura 16 y proporcionando un anillo de tamaño adecuado 44, puede conseguirse el grado aceptable del control de la emisión de humo lateral y el control de la velocidad de combustión libre. El grado de la reducción de la emisión de humo lateral no es completo en comparación con el dispositivo con el componente 18 en o las ranuras 16. El tamaño de la ranura es más pequeño que la ranura 16 de la figura 1 para controlar la velocidad del flujo de aire en el anillo 44. Se apreciará que las aberturas previstas en el tubo pueden ser también poros que son preferentemente circulares. Las aberturas están formadas preferentemente en el tubo para proporcionar el tamaño de abertura necesario reducido para conseguir el control de la velocidad de combustión libre. Las aberturas pueden estar formadas en el tubo por perforación con láser o similar, donde se entiende que el tamaño de la abertura puede permitir que pase cierta emisión de humo lateral, pero las aberturas proporcionarán todavía una reducción muy substancial en la emisión de humo lateral liberado. La figura 6 demuestra también la fijación permanente de la punta 20 al dispositivo tubular 12. La punta 20 puede incluir un componente similar a un filtro anular 72 que tiene un taladro 74 dentro para recibir la porción de filtro 76 del cigarrillo 78. El componente anular 72 está fijado entonces al miembro tubular 12 por una envoltura de la punta adecuada 80 que ofrece así la apariencia de un cigarrillo acabado y conecta permanentemente la punta 20 al miembro tubular 12.
La figura 7 muestra una vista despiezada, ordenada, del dispositivo de la figura 1 donde la punta 20 puede ser retirada del miembro tubular 12 para exponer el cigarrillo 14 y permitir la retirada de su porción de filtro desde la punta 20. Un nuevo cigarrillo tiene su porción de filtro 24 o solo su porción de barra de tabaco insertada después en la punta 20 y la unidad así montada de nuevo deslizando el miembro tubular 12 sobre la porción de la parte lisa 32.
La figura 8 muestra una disposición alternativa para el dispositivo 10 donde fijado al miembro tubular 12 está una boquilla 82. La boquilla 82 puede recibir en la porción del cuerpo 84, la punta de la carga de tabaco y presentar también una porción lisa sobre la que se desliza el miembro tubular 12. La punta 82 tiene la porción estrechada convencional 86 para producir una sensación agradable en la boca del fumador.
La punta 20 puede parecerse a un filtro de cigarrillo del tipo de acetato de celulosa normal que tiene un tapón de filtro 72 como se muestra en la figura 9. La porción lisa 34 puede tener su extremo anular 86 insertado en el tubo 12 para prevenir la aspiración dentro de la punta 20 del aire desde el anillo definido entre la periferia del cigarrillo 14 y el interior 40 del tubo 12. Se entiende también que puede ser deseable aspirar una cantidad de aire controlada dentro de la punta 20 que puede alcanzarse con agujeros de ventilación convencionales o técnicas de ventilación utilizadas en l apunta del filtro 20. La punta 20 tiene un receso o taladro 73 en el saliente 34 definido por el extremo 86. El extremo de la barra de tabaco 75 está insertado dentro del taladro 73 para fijar la barra de tabaco 22 en la punta del espiral 20 para formar un componente de cigarrillo. El tubo 12 está montado entonces sobre la parte lisa 34 para completar el dispositivo para fumar 10. El dispositivo puede ser desmontado de forma correspondiente para permitir la inserción de una nueva barra 22 para fumar.
Las mejoras adicionales a la estructura incluyen proporcionar en el extremo abierto 85 del miembro tubular 12, un anillo 88, como se muestra en las figuras 10 y 11. El anillo puede tener una abertura 90 que es aproximadamente del mismo tamaño que un diámetro del extremo distante del cigarrillo 26. El anillo 88, de acuerdo con una forma de realización de la invención, es útil en la retención de cenizas en el tubo 12 a medida que se fuma el cigarrillo. El extremo del cigarrillo 87 puede estar localizado ligeramente hacia dentro del anillo 88 para facilitar el encendido del cigarrillo en el dispositivo montado.
Otras variaciones con respecto al dispositivo de control de velocidad de combustión libre en combinación con una carcasa exterior se muestran en las figuras 12 y 13. En la figura 12, el miembro tubular 12 tiene una carcasa exterior 92. La carcasa 92 tiene una pluralidad de aberturas 94 previstas dentro. Estas aberturas están en número y tamaño suficiente para permitir el flujo libre de aire a través de las mismas para suministrar una cantidad de aire normalmente en exceso de lo que es requerido para el cigarrillo de combustión. Con el fin de controlar este flujo de aire y conseguir la reducción al mínimo de la emisión de humo lateral simultánea y el control de la velocidad e combustión libre, está prevista una capa tubular final 96 de material poroso. La capa puede estar colocada sobre la superficie interior del tubo poroso 92 y opcionalmente fijarse a ella. La capa 96 de material poroso tiene una porosidad que consigue el control de flujo del aire deseado y la retención del gas de combustión caliente. Adicionalmente, el material poroso es capaz de absorber y capturar el humo. Como con las otras formas de realización, cuando el dispositivo 10 está diseñado para ser reutilizado, el material poroso 96 retiene el humo capturado y no lo libera hasta después del encendido y de fumar un nuevo cigarrillo. Alternativamente, el material poroso 96 puede estar en forma de un tubo sustituible que es insertado en el elemento tubular 12.
Con la forma de realización de la figura 13, está prevista una capa interior considerablemente más gruesa 98 del material poroso. El espesor de esta capa puede corresponder con el espesor del miembro tubular 48 de la figura 5. La carcasa exterior 100 puede ser un revestimiento exterior muy poroso de papel de alta porosidad, fibra de cerámica, plástico de alta temperatura y similar. Como se demuestra, la envoltura exterior 100 tiene una porosidad como se indica por las aberturas 102 que son en número y tamaño suficientes para no interferir con el funcionamiento del miembro poroso tubular 98. El miembro tubular interior 98 se pone en contacto con la periferia exterior del cigarrillo 14 de la misma manera que la descrita con respecto a la forma de realización de la figura 5. Esto contrasta con la forma de realización de la figura 12, donde el miembro tubular poroso 96 está espaciado de la periferia del cigarrillo 14 para definir un anillo 104 que es similar al a forma de realización descrita con respecto de la figura 2. La función del miembro tubular 98 es igual a la descrita con respecto a la forma de realización de la figura 2. El carbón de combustión con porción de ceniza avanza hacia dentro del tubo. El material poroso 98 controla el flujo de aire y contiene también la porción principal preferida de gases de combustión privados de oxígeno caliente en la región del carbón de combustión para conseguir el control deseado de la velocidad de combustión libre.
Con la forma de realización de la figura 12, 13 y 15, el cigarrillo 14 tiene su punta del filtro 24 que se extiende a través de la punta 20. La punta 20 puede tener una punta del filtro 24 que recibe la porción 95 que es opcionalmente porosa puesto que no es necesario realizar una función de filtración. La porción de recepción 95 está fijada al tubo 12 por el papel de punta 97.
Como se muestra en la figura 14, está prevista una forma de realización alternativa para el miembro tubular 12. El miembro tubular 12 está formado a partir de una envoltura en espiral 106 de material no combustible. El material intermedio está previsto sobre el interior de 108 de la envoltura en espiral para llenar el espacio en espiral 110 con un componente par control la velocidad de combustión libre. En una forma de realización, como se muestra en la figura 15, la envoltura en espiral 106 puede haberse fijado sobre su interior a un miembro tubular 112 de material poroso. El miembro tubular 112 puede funcionar de la misma manera que los dispositivos descritos con respecto a las figuras 12 y 13, donde está previsto un intersticio anular 114 entre el miembro tubular 112 y la periferia del cigarrillo 14. Alternativamente, como se muestra en la figura 16, la envoltura 106 puede haberse fijado a su superficie interior 108 una envoltura 116 de material poroso y que funciona de la misma manera que el material poroso para el miembro tubular 112. La envoltura 106 puede estar formada de cualquier material no combustible, preferentemente fibra de cerámica. El miembro tubular 108 o la envoltura interior 116 es también de un material no combustible que es poroso y está formado preferentemente de fibra de carbono activa.
La forma de realización de la figura 17 puede tener un elemento tubular 12 de cualquiera de las construcciones identificadas anteriormente y sobre su superficie, puede estar previsto un indicador de temperatura 118. El indicador de temperatura puede constar de células individuales 120 que cambian de color, dependiendo de su temperatura. A medida que se quema el carbón de combustión del cigarrillo hacia dentro del elemento tubular 12, la temperatura en esta región cambia el color de las células individuales 120, por tanto, el fumador puede seguir visualmente el movimiento del carbón hacia dentro del elemento 12 y el dispositivo 10 deja de aspirar humo cuando la última célula 120A indica que el carbón de combustión está casi en el filtro. El indicador de temperatura facilita en gran medida el uso del dispositivo 10 y evita al fumador realizar una calada en un cigarrillo que ha extinguido en el elemento tubular 12, en virtud de haber encontrado su porción de filtro. Se entiende también que sobre un dispositivo de uso individual, el elemento tubular 12 puede estar envuelto en papel de cigarrillo poroso. A medida que se quema el carbón del cigarrillo hacia dentro del elemento tubular 12, el papel del cigarrillo se volverá ligeramente incoloro, indicando así la posición del carbón de combustión dentro del elemento tubular 12. Alternativamente, el elemento tubular 12 puede ser de un material no combustible que cambia el color a medida que el carbón de combustión se mueve hacia dentro. Se entiende que el adhesivo utilizado en la terminación de la costura para la cobertura del dispositivo 10 puede ser de material sensible al calor. El material cambia entonces el color a medida que el carbón de combustión se mueve hacia dentro del elemento tubular 12. La envoltura puede formarse de un material resistente al calor no combustible, tal como fibra de cerámica, de forma el dispositivo puede ser reutilizado. El material para el encolado del mismo puede ser de una composición que es capaz de cambiar repetidamente de color a medida que el carbón de combustión se mueve hacia dentro del elemento tubular 12.
Con el fin de alcanzar un encaje único de la punta del cigarrillo con la boquilla, puede proporcionarse una configuración de punta de cigarrillo coincidente y el interior de la boquilla, como se muestra en la figura 18. Un cigarrillo 14 tiene su porción de punta 24 formada con un receso que se extiende longitudinalmente 122. La porción de la punta de la boquilla 20 tiene un retén 124 que se extiende longitudinalmente hacia dentro del taladro 30. La configuración del receso 122 es tal para formar un ajuste coincidente con el retén 124, y asegurar así que solamente los cigarrillos diseñados para uso con su boquilla 20 pueden utilizarse en el dispositivo. Un diseño de este tipo puede estar basado para asegurar, por ejemplo, que se utiliza la longitud correcta del cigarrillo con el tamaño de filtro correcto en la punta 20 o que se utiliza la marca de cigarrillo correcta en el dispositivo.
Otra forma de realización alternativa para el miembro tubular 12 se muestra en la figura 19 donde se muestra una trayectoria tortuosa para el flujo de aire en el miembro tubular y para la emisión de humo lateral hacia el exterior del miembro tubular. Un cigarrillo 14 está rodeado por tres tubos concéntricos. Los primeros dos tubos interiores 130 y 132 tienen ranuras longitudinales definidas dentro similares a la del miembro tubular 12 que es el tubo exterior. El tubo interior 130 tiene sus ranuras 134 desviadas de las ranuras 136 del miembro tubular adyacente 132. Está previsto un espacio anular 138 entre la periferia del cigarrillo en el interior del miembro tubular 130. Un espacio fino 140 está previsto entre los miembros tubulares 130 y 132 y también está previsto un espacio fino 142 entre el miembro tubular 132 y el miembro tubular 12. Tal espacio estrecho entre los miembros tubulares proporciona un grado de comunicación controlado entre las aberturas en los tubos respectivos en la formación de las trayectorias de flujo tortuosas. El miembro tubular 12 se ha colocado dentro de la configuración en forma de estera normal, la fibra tejida o la fibra trenzada para proporcionar el control de la velocidad de combustión libre y el control de la emisión de humo lateral. La emisión de humo lateral a medida que emana desde el cigarrillo en combustión 14 se desplaza hacia fuera a través de las ranuras 134 y después sigue una trayectoria tortuosa entre los miembros tubulares 130 y 132 para desplazarse fuera a través de las aberturas 136 que no coinciden con las aberturas 134 y de nuevo a través del espacio entre los miembros tubulares 132 y 12 para encontrar el material poroso 18 en la ranura exterior 16 del miembro tubular 12. Proporcionando esta trayectoria tortuosa fina de flujo para la emisión de humo lateral, tiene lugar un efecto de filtración mejorado junto con la refrigeración adicional, de manera que el exterior del miembro tubular 12 es cómodo para el tacto y al mismo tiempo reduce el olor en la periferia del cigarrillo.
Una forma de realización alternativa para las aberturas del miembro tubular 12 se muestra en las figuras 20 y 21. El miembro tubular 12 tiene las aberturas 143 formadas dentro de una manera especial para mejorar el control de la emisión de humo lateral mientras se proporciona todavía el control de la velocidad de combustión libre necesario. Esto se consigue, como se muestra en la sección de la figura 21, donde las aberturas 143 están fabricadas en la pared tubular por ejemplo, por la punción o penetración del miembro tubular 12 para proporcionar rebabas o proyecciones 144 de material fibroso que se proyectan hacia dentro del diámetro interior 146 del dispositivo tubular 12. El miembro tubular 12 es normalmente de un tipo de material fibroso, de manera que las rebabas 144 proyectan las fibras 145 hacia dentro del tubo para mejorar adicionalmente la filtración y el tratamiento de la emisión de humo lateral que intenta fluir hacia fuera a través de las aberturas 143.
Como se muestra en la figura 21, las rebabas 144 realizan una característica de localización en la colocación del cigarrillo 14 en el centro dentro del miembro tubular 12 para definir el intersticio 44. Tal colocación del cigarrillo dentro del miembro tubular por las rebabas 144 mejora adicionalmente la característica de tratamiento de la emisión de humo lateral de las rebabas, puesto que el humo necesita fluir a través de las fibras 145 de las rebabas antes de que cualquiera de los productos vaporosos puedan ser emitidos a través de las aberturas 143. Se ha encontrado, de una manera sorprendente, que mediante el uso de este tipo de formación de abertura en el miembro tubular 12, la sensación de humo del elemento no solamente está muy parecido a éste o igual a medida que se fuma un cigarrillo normal, sino que el olor alrededor de la periferia del cigarrillo es normal y no emite un olor desagradable.
La figura 22 muestra todavía otra forma de realización alternativa para el miembro tubular 12, donde el miembro tubular puede ser más fino o aproximadamente del mismo espesor que los otros miembros tubulares de la figura 20. El espesor es indicado por el extremo 148 del miembro tubular. El miembro tubular 12 está espaciado desde el cigarrillo 14 por el intersticio anular 150. El miembro tubular fino está formado de láminas solapadas de material fibroso de cerámica que ha sido acondicionado o calcinado moderadamente en un horno para eliminar por combustión la mayoría del material aglutinante de las fibras de cerámica. La lámina es entonces porosa debido a la eliminación por combustión del aglutinante desde la lámina, está prevista una masa de huecos de intercomunicación para formar la lámina porosa. La lámina muy porosa estar formada en un tubo envolviendo la lámina varias veces sobre sí misma. El resultado final es un miembro tubular de poros muy pequeños que pueden permitir el escape de volátiles no visibles pero al mismo tiempo realiza el control de la emisión de humo lateral y el control de la velocidad de combustión libre para el cigarrillo de combustión 14. Por la selección de una relación adecuada para las fibras de cerámica respecto a aglutinantes utilizados en la fabricación de la lámina de base, el calentamiento de este material puede producir la porosidad deseada por la calcinación controlada del tubo formado que elimina una cantidad deseada de los aglutinantes orgánicos tales como celulosa. La lámina es envuelta sobre sí misma para formar el miembro tubular 12 que es calcinado entonces para formar matrices de poros en comunicación en el miembro tubular proporcionando la porosidad y dimensión del poro requerida para controlar la emisión de humo lateral y la velocidad de combustión libre.
La figura 22 muestra también una disposición especial para el cigarrillo 14 en el tubo 12. El extremo 26 del cigarrillo puede estar espaciado hacia dentro del extremo 148 del tubo. Se ha encontrado que el cigarrillo 14 puede encenderse aspirando los gases calientes de la llama 151 del encendedor 153 dentro del tubo donde el extremo del cigarrillo 26 está colocado bien dentro del tubo 12. Por ejemplo, el extremo 26 puede estar colocado por encima de la mitad de la longitud del cigarrillo fuera del extremo del tubo 148. El posicionamiento ranurado del extremo del cigarrillo reduce la cantidad de emisión de humo lateral que podría liberarse después de encender el cigarrillo en el dispositivo 10.
Se han descrito varias estructuras para la porción de punta del filtro o la porción de boquilla del dispositivo 10. Una construcción alternativa para la punta del filtro se muestra en las figuras 23 y 24, donde la punta del filtro 20 comprende un manguito 160 que puede ser cilíndrico para proporcionar un saliente cilíndrico 162. El elemento tubular cilíndrico 12 es ajustado por fricción sobre el saliente del manguito 162 en virtud de su superficie interior 164 que es aproximadamente del mismo diámetro que el saliente 162. El manguito tiene una pestaña anular 166 que define un tope contra el cual hace tope el extremo 168 del tubo. El papel de la punta del filtro 170 rodea un inserto fino 172 rodea el inserto 172 que resiste el aplastamiento de esta área del filtro para asegurar que este espacio 190 se mantiene. El panel de la punta 170 y el manguito 172 pueden adherirse al elemento tubular para completar el montaje de la punta del filtro sobre el tubo. Alternativamente, el elemento tubular puede separarse del filtro para facilitar la inserción de un nuevo cigarrillo. Cuando se desee proporcionar un grado de ventilación en la emisión de humo principal del cigarrillo, los agujeros de ventilación pueden estar previstos en el inserto 172 de una manera normal.
El manguito 160 tiene un taladro 174 formado dentro que recibe de forma encajada elásticamente sobre una base de ajuste de fricción, una porción extrema 176 de la carga del tabaco 22. El ajuste por fricción de la carga de tabaco tubular en el manguito 160 soporta la carga de tabaco y lo coloca dentro del elemento tubular 12. El manguito 160 puede haberse formado integralmente con ello o conectarse a esto, cuya estructura de soporte porosa tubular 178 puede ser engranada con alambre. La estructura tubular porosa 178 soporta el material de microfibra 180. El material de microfibra puede estar formado de acuerdo con el proceso descrito en la patente Canadiense del solicitante 1.057.924; patente de los Estados Unidos 3.882.877 y la solicitud internacional publicada WO 90/09741. Estas referencias describen el uso de tal material de microfibras en los filtros de cigarrillos. El material de microfibras es muy eficiente en la filtración del humo del tabaco al mismo tiempo que proporciona una caída de presión muy baja a medida que fluye el humo a través del filtro. El humo entra en el filtro tubular 20 a través de la abertura central 182 en la dirección de la flecha 184. El humo se desplaza radialmente a través del primer filtro tubular 180, como se indica por las flechas 186. Se aprecia que a medida que el filtro elimina las partículas del humo del cigarrillo, el humo se desplaza radialmente hacia abajo del filtro tubular 186, de manera que la eficiencia el material de filtración no se ve comprometida. Opcionalmente, rodeando el material de microfibras 180 está un segundo filtro tubular 188 que es de un segundo material de filtración. Preferentemente, el segundo tubo 188 es concéntrico con y solapa el primer filtro tubular 180. Preferentemente, el segundo filtro tubular está fabricado de carbono y especialmente de carbono activado para eliminar las partículas de la emisión de humo así como para modificar el aroma del humo del cigarrillo. El segundo filtro tubular 188 está colocado en el espacio anular definido entre el primer filtro 180 y el inserto de plástico 172. Con el segundo filtro tubular colocado, se define un espacio anular 190 entre el segundo filtro y el papel de punta. El humo fluye en la dirección continuada de la flecha 186 a lo largo del anillo 190 y alrededor de un tope 192 que tiene una serie anular de aberturas 194 que permite que el humo fluya dentro de una cámara 196. La cámara distribuye el humo a través de la cara interior 198 del tapón del filtro 200 para distribuir el humo para fluir en una dirección de las flechas 202 a través del tapón del filtro 200. El tope 192 en esta forma de realización cierra la porción extrema 204 del primer tubo del filtro 180 para asegurar que el humo es forzado a fluir a través del material del filtro de microfibras cuando alguien aspira en el dispositivo del cigarrillo. Esta construcción para la punta del filtro es particularmente beneficiosa para dirigir el flujo de emisión de humo principal desde el cigarrillo fino 14 a través de la disposición de múltiples filtros de componentes para asegurar la filtración adecuada y proporcionar una emisión de humo principal en la punta del filtro que es agradable para el fumador y proporciona el aroma, sabor y caída de presión normales esperados.
Con referencia a la figura 25, se muestra una forma de realización preferida en la construcción de la punta del filtro de la figura 23. En la figura 25, el dispositivo para soportar el primer material del filtro tubular que puede ser un material de microfibras es un elemento moldeado por inyección 206. El elemento tiene el manguito 160 con el saliente exterior definido 162, el tope 166 y el taladro interior 174. El soporte 178 para el primer material del filtro tiene una pluralidad de muescas 208 que se extienden a lo largo de su longitud para permitir que el humo del cigarrillo que pasa a través de la abertura 182 en el soporte tubular para pase radialmente a través de las muescas 208. Como se indica, el tope 192 incluye una porción plana 210 que bloquea la región extrema del soporte tubular 178 por el primer material de filtro. Adicionalmente, el tope 192 incluye botones 214 que proporcionan un espaciador para colocar el tapón del filtro 200 de la figura 24 desde la cara interior 216 del tope para proporcionar la cámara 196, como se describe con respecto a la figura 24. Como se muestra en la figura 25, los botones 214 están situados alrededor de la periferia del tope 192. Adicionalmente, se muestra el espacio de la abertura 194 entre los soportes del botón 212 a través del cual fluye el humo del tabaco en la cámara de llenado 196.
Como se indica previamente, la carga del tabaco puede adoptar la forma de una barra de tabaco formada en una malla porosa y vendida bajo la marca "Custom Cut", por Rothmans, Benson & Hedges Inc. Una barra de tabaco de este tipo, si se funda sobre sí misma, sería muy porosa para permitir el poder fumar. Se entiende que el miembro tubular 12 puede estar adaptado para reducir la porosidad de la malla que sujeta la barra de tabaco para hacer que pueda fumarse. Esto puede alcanzarse proporcionando dentro del miembro tubular 12, una funda interior en la que se desliza la barra de tabaco o para adaptar la forma de realización de la figura 5 o 13, para encerrar y poner en contacto la periferia de la barra de tabaco para proporcionar la reducción necesaria en la porosidad, de manera que pueda fumarse la barra de tabaco. Otras variaciones para un producto que no se puede fumar normalmente, incluyen modificar el filtro del cigarrillo 24 de la figura 2, de tal manera que el papel de la envoltura del filtro o exterior es demasiado poroso para realizar cualquier absorción sobre la carga de tabaco encendido. No obstante, cuando se inserta la punta del filtro poroso 24 del cigarrillo 14 en la punta 20, el interior del taladro en la punta 20, por ejemplo, de la figura 12, sella el exterior del filtro poroso, de manera que el cigarrillo se puede fumar. Otra alternativa es colocar una barra de tabaco liada, no filtrada, fuerte que es demasiado fuerte para fumar normalmente, en la punta 20 para proporcionar el aroma y el sabor del humo filtrado deseado.
El dispositivo que rodea el cigarrillo o cigarro, proporciona una característica de seguridad significativa si el dispositivo se colocara hacia abajo accidentalmente sobre un material inflamable. El miembro tubular no combustible contiene el carbón de combustión del cigarrillo y previene el contacto directo del carbón de combustión con el material potencialmente inflamable. Esta disposición reduce en gran medida los casos de incendios accidentales provocados por un cigarrillo en combustión. Adicionalmente, el elemento tubular, o bien en virtud del anillo o su espesor, proporciona un perímetro que aunque calienta para tocar, no está a una temperatura que quemaría a un fumador. Aunque el elemento tubular puede estar caliente durante el proceso de fumar, no estaría tan caliente como para quemar al usuario. El elemento tubular termina preferentemente con el extremo de la barra de tabaco y puede estar incluso a su nivel. Puesto que el elemento tubular no es combustible, puede aplicarse al extremo del dispositivo una llama para encender el extremo distante del cigarro o cigarrillo, de manera que puede iniciarse la acción de fumar.
Como se indica previamente, una ventaja adicional para proporcionar varias formas de realización de esta invención es incluir material catalítico o partículas que funcionan para convertir los gases que provocan el olor en substituyentes que tienen menos olor o ninguno. Dependiendo del aspecto de la eficiencia del control de la emisión de humo lateral del dispositivo, se ha observado que solamente los constituyentes que se escapan a través del elemento tubular son gases invisibles sin olor. Por tanto, es importante reducir este olor o bien permitiendo que algunos de los constituyentes del humo emanen como vapores invisibles para proteger el olor o realicen etapas para reducir el olor de forma que no sea apreciable durante el proceso de fumar. Como se entiende, las cantidades considerables de gases que provocan olor son emitidas desde un cigarrillo en combustión durante el proceso normal de fumar, no obstante, los olores fuertes procedentes de los gases que provocan tal olor son protegidos por todos los demás constituyentes del humo, que son emitidos con la emisión de humo lateral. No obstante, se ha encontrado que pueden utilizarse los catalizadores adecuados que pueden ser de metales preciosos, metales de tierras raras y similares, y sus mezclas o bien como catalizadores o metales en el catalizador. Los metales preferidos incluyen platino o cerio que pueden utilizarse para oxidar los gases que provocan el olor para hacerlos inodoros. Las partículas del catalizador pueden estar incluidas en varios aspectos del miembro tubular. Pueden colocarse en el material poroso, colocarse en varios tipos de aberturas en el miembro tubular y, por ejemplo, cuando se produce el material configurado en forma de estera 18, las partículas catalíticas pueden estar incluidas en la configuración en forma de estera. Los materiales catalíticos pueden aplicarse al interior o exterior del miembro tubular o pueden adherirse a las hebras fibrosas que están colocadas en las ranuras del miembro tubular. Se aprecia también que el material catalítico puede aplicarse como una película fina al interior del miembro tubular o en las aberturas 104 de la forma de realización de las figuras 12 y 13. El material catalítico puede estar incluido como un material tratado con calor en las aberturas 104 para proporcionar control de la velocidad de combustión libre y de emisión de humo lateral adicional mientras que el catalizador esté colocado en un área donde se active la oxidación deseada de los materiales vaporosos en los aerosoles que permean el miembro tubular.
El material catalítico incluido en el material para formar el miembro tubular tal como la fabricación de la estera 18, ha probado tener ventajas significativas en la conversión de los gases invisibles que provocan olor en gases sin olor o gases con un olor aceptable y al mismo tiempo, permitiendo que uno ejerza el control adicional de proporcionar la porosidad requerida predeterminada en el elemento tubular. Las ventajas son evidentes particularmente cuando el catalizador es utilizado en la fabricación de los miembros tubulares calcinados de la figura 22. El miembro tubular puede estar formado envolviendo dos o más capas de la lámina precursora de cerámica formada para proporcionar un miembro configurado tubular. La lámina puede estar formar de la forma normal realizando una suspensión del material precursor de cerámica que incluye arcillas, aglutinante de sol alúmina, varios tipos de aglutinantes orgánicos, óxido de aluminio y otros constituyentes normales incluidos normalmente en un precursor de cerámica. Con el fin de preparar la lámina, esta suspensión con un contenido de sólidos alto es tendida de acuerdo con los procesos de fabricación de papel normales, laminada y secada para formar una lámina de material precursor de cerámica. La lámina es entonces envuelta, como se indica previamente, sobre sí misma una o más veces dependiendo del espesor de la lámina para proporcionar un miembro tubular de un espesor deseado. En la fabricación de la lámina, los materiales catalíticos y/o los materiales del precursor catalítico pueden incorporarse en la suspensión y o bien solubilizarse o dispersarse en la suspensión, por lo que el material catalítico, o bien en forma de un catalizador o precursor está por consiguiente en el material de lámina cuando se envuelve dentro del elemento tubular y durante la calcinación moderada del elemento tubular. Se ha encontrado que la presencia del material catalítico proporciona un factor de control adicional alcanzando una porosidad deseada en el miembro tubular y también, en virtud de su presencia in situ en el miembro tabular, se proporciona oxidación moderada de los gases que provocan el olor a medida que pasan a través del elemento tubular. Tal oxidación mejorada se compara con el revestimiento del elemento tubular sobre el interior con un material catalítico.
Aunque se cree que pueda utilizarse una variedad de materiales catalíticos, tales como los materiales catalíticos mencionados previamente basados en metales preciosos, tierras raras y similares, que incluyen platino y cerio, se ha encontrado que el material catalítico precursor preferido para la incorporación en la fabricación de tubos, es un precursor de catalizador de óxido de cerio, a saber, óxido de cerio hidratado. Este material puede obtenerse de Advanced Material Resources of Toronto, Ontario, Canadá. La inclusión de una forma hidratada de óxido de cerio en la suspensión de precursor cerámico da lugar a una estructura cristalina que cambia durante el proceso de calcinación moderada. El óxido de cerio es deshidratado para ser un óxido de cerio cristalino alternativo en el material calcinado, normalmente en forma de cristalitos. Durante la conversión del catalizador de óxido de cerio hidratado en catalizador de óxido de cerio se piensa el óxido de cerio en desarrollo cataliza la oxidación, es decir, quema del material de aglutinante, particularmente cuando el aglutinante es orgánico tal como material celulósico. Se piensa que la oxidación catalizada del material aglutinante mejora el tamaño de los poros que se forman en el elemento tubular a medida que se calcina. En virtud de la presencia del óxido de cerio catalítico, la extensión de oxidación del material celulósico puede controlarse para proporcionar un tamaño de poro deseado en el material para alcanzar la porosidad predeterminada deseada en el elemento tubular.
Otra ventaja para la incorporación in situ del catalizador de óxido de cerio en el elemento tubular es que se consigue una oxidación mejorada de los volátiles que provocan el olor invisible para reducir así cualquier olor desagradable que emane de la construcción del cigarrillo. Se ha encontrado que los componentes volátiles invisibles incluyen amoniaco y aldehídos. La presencia in situ del óxido de cerio ha alcanzado, incluso en la presencia de altos niveles de monóxido de carbono que compiten por los sitios de oxidación sobre el catalizador, la oxidación de los constituyentes de amoniaco y aldehído que los convierten en constituyentes sin olor o al menos constituyentes que tienen un olor más normal asociado con el humo del cigarrillo. Es particularmente sorprendente en vista de todos los productos químicos de combustión procedentes de un cigarrillo de combustión, que el catalizador del óxido de cerio trabaje particularmente bien en la neutralización del olor a amoniaco en los volátiles invisibles que permean en el miembro tubular poroso.
Aunque la formación in situ del catalizador de oxido de cerio en el elemento tubular es ventajosa no solamente en la catalización de la oxidación de los volátiles, sino además en proporcionar un control mejorado sobre la porosidad del elemento, se aprecia que el catalizador de óxido de cerio puede aplicarse en forma sinterizada como un polvo al interior de o exterior del elemento tubular o dentro de las aberturas del elemento tubular o sobre la configuración en forma de estera para las aberturas en el elemento tubular, como se describe previamente con respecto a otro tipo de catalizador.
Se ejemplifican a continuación varios aspectos de algunas formas de realización donde los ejemplos específicos no están destinados a limitar el alcance de las reivindicaciones.
El cigarrillo para el dispositivo puede oscilar en tamaño desde aproximadamente 3,5 mm a 10 mm, y preferentemente de aproximadamente 4 a 8 mm de diámetro. Una actuación muy aceptable se ha alcanzado con cigarrillos que tienen diámetros de aproximadamente 4 a 5 mm. Con el fin de proporcionar el aroma y sabor deseado en la emisión de humo principal, particularmente con cigarrillos más finos, se entiende que la mezcla del cigarrillo puede modificarse de acuerdo con los procesos de mezcla descritos en la patente de los Estados Unidos del solicitante 5.524.647. La densidad del envase del cigarrillo, incluso con los cigarrillos más finos no tiene que ser especial. Pueden emplearse densidades de envasado normales tales como en el intervalo de 200 a 300 mg/cm^{3}. El dispositivo proporciona el número deseado de caladas para el cigarrillo más fino, de forma que no existe necesidad de utilizar densidades de envasado más grandes o más pequeñas que las normales. El cigarrillo puede ser envuelto en cualquier papel de cigarrillo normal de una porosidad que puede ser mayor que la porosidad del tubo. La porosidad del papel debería oscilar de 10 a 100 unidades Coresta y preferentemente de 40 a 60 unidades Coresta. Pueden incorporarse vanilina y otros aditivos del aroma en el papel. La velocidad de combustión libre de los cigarrillos finos en condiciones de humo normal, es decir, fuera del tubo, es bastante alta. Por ejemplo, con un cigarrillo de 5 mm de diámetro con mezcla, densidad del envase y papel del cigarrillo normales, la velocidad de combustión libre es aproximadamente 5 mm/minuto. Con el cigarrillo de 4 mm, la velocidad de combustión libre es significativamente mayor, a saber, de 8 a 10 mm/minuto. Esto es muy alta considerando que un cigarrillo de 8 mm normal tiene una velocidad de combustión libre de aproximadamente 3 mm/minuto. Considerando que el uso del dispositivo convierte un cigarrillo fino de longitud normal en un cigarrillo de 8 a 10 caladas es bastante sorprendente al mismo tiempo que se mantiene el sabor y ahora deseado por el fumador.
Los parámetros físicos del tubo que proporciona estas características incluye un valor de porosidad para el tubo en el intervalo de aproximadamente 20 unidades Coresta hasta aproximadamente 60 unidades Coresta. Cuando el dispositivo está montado, la caída de presión por la unidad puede oscilar de aproximadamente 0,5 cm de columna de H_{2}O a 25 cm de columna de H_{2}O y preferentemente, de 3 a 14 cm de columna de H_{2}O y más preferentemente de 5 a 10 cm de columna de H_{2}O. El diámetro interior del tubo es aproximadamente 7 a 10 mm con un espesor de pared de tubo de aproximadamente 0,25 mm a aproximadamente 0,5 mm. Los diámetros preferidos del cigarrillo son aproximadamente 4 a 5 mm para proporcionar un espacio de intersticio de aproximadamente 0,5 mm a 3 mm, preferentemente de aproximadamente 1 a 2,5 mm y más preferentemente de aproximadamente 1,5 a 2,5 mm.
Durante el uso con este intervalo de espacio de intersticio entre el cigarrillo y el tubo, el cigarrillo alcanza una temperatura de aproximadamente 600 a 800ºC, durante la calada y aproximadamente 400 a 600ºC durante el estado no activado. El tubo está a una temperatura considerablemente inferior en el intervalo de aproximadamente 120ºC a 200ºC. La temperatura externa del tubo es envuelta preferentemente en papel de cigarrillo normal que tiene una porosidad de 10 a 100 unidades Coresta y preferentemente de 40 a 80 unidades Coresta, donde la porosidad del papel debería ser mayor que la del tubo para asegurar que el papel no interfiere en con el factor de porosidad del tubo controlando la velocidad de combustión libre. Se ha encontrado que si se aplica un material catalítico, tal como, óxido de cerio al exterior del tubo, la combustión el papel es catalizada de manera que existe una decoloración mayor del papel en cada calada para indicar claramente la colocación del carbón de combustión en el tubo. Con este intervalo de porosidades para el tubo y el papel, donde la porosidad es bastante uniforme a través del material, la emisión de humo lateral no visible pasa a través del tubo solamente los volátiles invisibles pasan que pueden tratarse en la presencia del catalizador para convertir los gases en constituyentes sin olor.
La construcción preferida del filtro del cigarrillo de la figura 24 tiene una caída de presión muy baja, normalmente la mitad de la caída de presión de un filtro normal, a saber, en el intervalo de aproximadamente 1 a 3.
El material catalítico preferido es una forma hidratada moderadamente calcinada de óxido de cerio (Ce_{2}O_{3} x H_{2}O) que está disponible de AMR de Toronto mencionado anteriormente. El catalizador puede ser incorporado en la fabricación de lámina donde una composición de suspensión de aproximadamente 90 a 95% en peso de agua incluye materiales inorgánicos de fibras de vidrio y microfibras, arcilla, talcos, y similares y aglutinantes orgánicos de acrilnitrilos y látex basado en acrílico. Además, para la resistencia del papel de la boquilla ante la calcinación, la suspensión puede incluir fibra celulósica. En el papel secado acabado, los compuestos inorgánicos pueden comprender hasta 90% en peso del papel. El papel tiene normalmente un espesor de 5 a 10 mil y es envuelto sobre sí mismo de 2 a 3 veces en la fabricación del tubo. El tubo es calcinado moderadamente por tratamiento térmico en una atmósfera de oxidación en una temperatura de primera fase de aproximadamente 220 a 260ºC, y una temperatura de segunda fase de 400ºC a 600ºC. Este calentamiento escalonado asegura una liberación de los volátiles sin la emisión del material. El catalizador puede estar incorporado sobre una base de peso de lámina en seco de aproximadamente 0,5 a 10%. Preferentemente, el precursor del catalizador es incorporado a aproximadamente 1 a 5% en peso y, más preferentemente, de 1 a 3% en peso. Con las cargas orgánicas adecuadas, se consigue una porosidad deseada en el tubo cuando el tamaño del poro es capaz de limitar el flujo para controlar la velocidad de combustión libre y contener los gases de combustión caliente en el tubo. Las densidades preferidas del papel tienen una densidad de aproximadamente 0,70 gm/cm^{3} a 0,80 gm/cm^{3} que se consigue con una carga orgánica superior en la suspensión.
En la forma de realización preferida de la invención, el elemento tubular puede tener una dimensión exterior igual a la del cigarrillo convencional, de manera que la apariencia total general del dispositivo con la punta colocada es la de un cigarrillo convencional. En virtud del control de la velocidad de combustión libre, el cigarrillo fino no convencional utilizado dentro del dispositivo puede tener considerablemente menos tabaco, quizás hasta tres cuartos menos de tabaco, y de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, puede tener dos tercios menos de tabaco. El control de la velocidad de combustión libre asegura que el cigarrillo, durante su periodo de inactividad, se quema substancialmente lento, de forma que se obtiene un número normal de caladas del dispositivo de esta invención, correspondiente a las obtenidas de un cigarrillo convencional. La reducción significativa en la cantidad de tabaco utilizado que se gastaría normalmente en un cigarrillo de tamaño convencional, proporciona ahora un ahorro de coste significativo en la fabricación de cigarrillos, al mismo tiempo que se alcanzan todas las demás ventajas y características de un cigarrillo convencional.

Claims (40)

1. Un dispositivo (10) para reducir al mínimo la emisión de humo lateral de cigarrillo y la reducción de la velocidad de combustión libre de un cigarrillo de combustión (14), comprendiendo dicho dispositivo (10):
i) un elemento tubular poroso no combustible (12) que encierra una longitud efectiva de una carga de tabaco (22) de un cigarrillo (14) colocado en dicho elemento tubular (12), teniendo dicho elemento tubular (12) un extremo abierto adyacente a un extremo distante del cigarrillo (26) para permitir el encendido del extremo distante del cigarrillo (26) y permitir la entrada de aire; y
ii) teniendo el elemento tubular (12) medios (16) tanto para reducir al mínimo la emisión de humo lateral desde una carga de tabaco de combustión como para reducir la velocidad de combustión libre de tal carga de tabaco de combustión para incrementar el número de caladas desde la carga de tabaco, comprendiendo dichos medios para reducir al mínimo la emisión de humo lateral y para reducir la velocidad de combustión libre una porosidad predeterminada para el elemento tubular (12) a lo largo de al menos su longitud que encierra una longitud efectiva de una carga de tabaco (22), donde dicha porosidad predeterminada para dicho elemento tubular;
a) retiene al menos parte de los gases de combustión privados de oxígeno dentro del elemento tubular (12) para reducir al mínimo la liberación de las partículas de humo a través de las aberturas (16); y
b) limita el flujo interno del aire para reducir la velocidad de combustión libre de un cigarrillo.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1, donde dicho elemento tubular (12) tiene un diámetro interior que es mayor que un diámetro exterior de un cigarrillo (14) para definir un anillo entre la superficie interior del tubo (40) y la periferia del cigarrillo (42).
3. Un dispositivo según la reivindicación 2, donde dichas aberturas (16) están en forma de ranuras estrechas.
4. Un dispositivo según la reivindicación 2, donde dichas aberturas (16) son ranuras cubiertas con una estera porosa (18).
5. Un dispositivo según la reivindicación 2, donde dichas aberturas (16) son ranuras cubiertas con hebras (126) de fibra de carbono que se extienden a lo largo de cada muesca.
6. Un dispositivo según la reivindicación 2 donde dichas aberturas (16) son poros (102, 143) que se extienden a través de dicha pared tubular (12) y que tienen un tamaño de poro que proporciona dicha porosidad predeterminada.
7. Un dispositivo según la reivindicación 6, donde dichos poros (16) están fabricados en dicha pared tubular y forman proyecciones fibrosas (144) dentro del tubo (12), centrando dichas proyecciones un cigarrillo en dicho elemento tubular.
8. Un dispositivo según la reivindicación 7, donde dicho elemento tubular (12) está fabricado de fibra de cerámica.
9. Un dispositivo según la reivindicación 1, donde:
dicho elemento tubular (12) comprende una porción de cuerpo tubular (54) de material poroso que tiene dicha porosidad predeterminada que encierra y está en contacto con un cigarrillo (50).
10. Un dispositivo según la reivindicación 9, donde dicha porción de cuerpo (54) tiene varias capas de material fibroso.
11. Un dispositivo según la reivindicación 2, donde dicho elemento tubular (12) está revestido con un material fibroso poroso (98).
12. Un dispositivo según la reivindicación 4, 9 u 11, donde dicha estera porosa, dicho material poroso que es una estera porosa de dicho material fibroso poroso es fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de cerámica, fibra de plástico a alta temperatura o fibra de metal.
13. Un dispositivo según la reivindicación 2, donde dicho miembro tubular (12) tiene una pared (106) de material no combustible envuelto en espiral con una muesca (110) definida a lo largo de dicha envoltura en espiral,
estando cubierta dicha muesca (110) con una estera porosa (112, 116) para proporcionar dichas aberturas formadas a partir de fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de cerámica, fibra de plástico a alta temperatura o fibra de metal.
14. Un dispositivo según la reivindicación 12, donde dicha estera o dicho material fibroso es de fibra de carbono activo.
15. Un dispositivo según la reivindicación 2, donde dichas aberturas (16) están formadas por tratamiento con calor de un elemento tubular de material precursor de cerámica.
16. Un dispositivo según la reivindicación 15, donde dicho elemento tubular (12) esta formado por la envoltura de una lámina de material precursor de cerámica para formar dicho elemento tubular (12) y tratar con calor dicho elemento para proporcionar dichos poros dentro.
17. Un dispositivo según la reivindicación 16, donde dicha lámina tiene aglutinantes combustibles que se evaporan durante el tratamiento con calor para proporcionar dichos poros.
18. Un dispositivo según la reivindicación 9, donde dicha porción de cuerpo del elemento tubular (12) comprende una pluralidad de tubos concéntricos (12, 130, 132), teniendo cada tubo una pluralidad de aberturas (134, 136), donde cada tubo cubre un tubo adyacente interior, siendo desviadas las aberturas del tubo para proporcionar trayectorias tortuosas a través de las aberturas de dicho elemento tubular.
19. Un dispositivo según la reivindicación 18, donde un tubo más exterior (12) de dichos tubos concéntricos (12, 130, 132) tiene sus aberturas (16) cubiertas con una estera porosa.
20. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde dicho miembro tubular (12) incluye un catalizador.
21. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde dicho elemento tubular (12) incluye un catalizador seleccionado del grupo que consta de metales preciosos y metales de tierras raras y sus mezclas.
22. Un dispositivo según la reivindicación 21, donde el catalizador es material catalítico basado en platino y cerio.
23. Un dispositivo según la reivindicación 22, donde dicho catalizador es cerio.
24. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 20, 21, 22 ó 23, donde dicho catalizador está formado colocado dentro de dicho elemento tubular o aplicado a la superficie interior (40) de dicho elemento tubular.
25. Un dispositivo según la reivindicación 24, donde dicho catalizador es óxido de cerio que está formado colocado durante una calcinación moderada de dicho elemento tubular (12) fabricado de una suspensión de una composición de precursor de cerámica que incorpora un hidrato de dicho óxido de cerio, calcinación de dicho precursor de cerámica, convertir dicha forma hidratada de óxido de cerio en óxido de cerio simultáneamente con la formación de los poros (16) en dicho elemento tubular (12).
26. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, donde dicho elemento tubular (12) es envuelto en papel de cigarrillo poroso.
27. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, donde dicho elemento tubular (12) es envuelto con una cobertura porosa que incluye una temperatura sensible a la banda (118) para indicar visualmente la colocación del carbón del cigarrillo de combustión (21) en dicho elemento tubular (12).
28. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, donde dicho elemento tubular se adapta a un cigarrillo (14) que tiene un diámetro en el intervalo de aproximadamente 4 a 8 mm.
29. Un dispositivo según la reivindicación 28, donde dicho cigarrillo (14) tiene un diámetro en el intervalo de aproximadamente 4 a 6 mm.
30. Un dispositivo según la reivindicación 29, donde dicho cigarrillo (14) tiene un diámetro de aproximadamente 4 mm.
31. Una construcción de cigarrillo que tiene un dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, con un cigarrillo (14) montado dentro, teniendo dicho cigarrillo (14) un diámetro que oscila desde aproximadamente 4 a 8 mm.
32. Una construcción de cigarrillo según la reivindicación 31, donde dicho cigarrillo (14) tiene un diámetro que oscila desde aproximadamente 4 a 6 mm, proporcionando dichos medios para reducir a mínimo la emisión de humo lateral y reducir la velocidad de combustión libre un número normal de caladas desde dicho cigarrillo fino (14) en el intervalo de aproximadamente 8 a 10 por cigarrillo (14).
33. Una construcción de cigarrillo según la reivindicación 31, donde dicho cigarrillo (14) es insertado y soportado por un elemento de filtro (20) conectado a un extremo (168) de dicho elemento tubular (12), colocando dicho elemento de filtro (20) dicho cigarrillo en el centro de dicho elemento tubular (12).
34. Una construcción de cigarrillo según la reivindicación 33, donde unas porción de dicho elemento de filtro (20) es ajustada con fricción en dicho elemento tubular (12) y el papel de la punta (80) fija dicho elemento de filtro (20) a dicho elemento tubular (12).
35. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, donde dicho elemento tubular (12) está adaptado para encerrar un cigarrillo fino (14) que tiene un diámetro en el intervalo de aproximadamente 4 a 6 mm, teniendo una punta de filtro (20) un extremo de entrada y un extremo de salida (202), teniendo dicho extremo de entrada (174) un manguito anular (160) con un taladro central (174) para recibir un extremo de dicho cigarrillo (22), teniendo dicho manguito anular (160) un saliente exterior (162) sobre el que dicho elemento tubular (12) está ajustado con fricción, estando dicho taladro central (174) en comunicación con un primer tubo interior (180) de un primer material de filtro, teniendo dicho tubo (180) un extremo cerrado (192) opuesto a su extremo en comunicación con dicho taladro central del manguito (174), estando previsto dicho espacio anular (190) fuera del primer tubo (180), un tapón del filtro (200) proporcionado aguas debajo de dicho espacio anular (190) y llenado dicho extremo de salida (202) de dicha punta del filtro, medios entre dicho tapón del filtro (200) y dicho primer tubo (180) para definir un cámara (196) para transferir el humo filtrado desde dicho espacio anular (196) hasta dicho tapón del filtro (200).
36. Un dispositivo según la reivindicación 35, donde un segundo tubo (188) de un segundo material de filtro está localizado concéntricamente en dicho espacio anular alrededor de dicho primer tubo (180).
37. Un dispositivo según la reivindicación 36, donde dicho material de filtro de dicho primero (180) y segundo (188) tubos se selecciona de un grupo de materiales que consta de material celulósico, cerámica de vidrio, o material configurado en forma de estera de fibra de carbono, material de carbono activo, material de microfibra y cualquiera de dichos materiales que incorpora un material catalítico.
38. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, que tiene un anillo entre la superficie interior del tubo (40) y la periferia del cigarrillo (42), definiendo dicho anillo (44) un espacio del intersticio de aproximadamente 0,5 mm hasta aproximadamente 3 mm y preferentemente de aproximadamente 1,5 a 2,5 mm.
39. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, donde un cigarrillo (14) que está insertado dentro de dicho tubo (12) es no se puede fumar de modo inherente y puede llegar a fumarse cuando se inserta en dicho tubo (12).
40. Un dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, donde un cigarrillo (14) que está insertado en dicho tubo (12) tiene un elemento de filtro (20) que es suficientemente poroso para hacer que el cigarrillo no se pueda fumar inherentemente y llegue a fumarse cuando se inserte en una porción de punta de dicho tubo.
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