(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
喫煙者に香味付けタバコ応答を送り込み、少なくとも一つの電気ヒーターを具備する喫煙装置に使用するシガレットであって；
縦方向に間隔をおいて第一と第二の末端を有しおよび第一と第二の面を有する担体を備え、第一面が第一と第二の末端の間に空洞を形成し、および第二面が電気ヒーターに隣接して配置されている領域を有し；および
担体の第一面上に配置されたタバコ香味材を備え、そのタバコ香味材は電気ヒーターによって加熱されると、空洞内で香味付けタバコ応答を生成して喫煙者に送り；
担体とタバコ香味材が空洞中に向けて空気流を横断させることができるシガレット。
【請求項２】
香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置であって；
取外し可能なシガレットを備え、そのシガレットは、縦方向に間隔をおいて第一末端と第二末端を有しかつ第一面と第二面を有する担体を有し、その第一面が第一末端と第二末端の間に空洞を形成し，および
空洞内に香味付けタバコ応答を生成するタバコ香味材を備え、そのタバコ香味材が担体の第一面上に配置され，および
ライターを備え、そのライターが、第一末端を通じて取外し可能なシガレットを受入れるヒーター取付具を有し，および
ヒーター取付具内に配置された複数の電気発熱体を備え、各発熱体がシガレットの第二面に隣接して配置されている面を有し、発熱体がタバコ香味材を加熱して空洞内に香味付けタバコ応答を生成し，および
予め決められた量の香味付けタバコ応答が空洞内に生成されるように複数の発熱体を個々に活性化する手段を備え、
担体とタバコ香味材が空洞内への横断空気流を生成させることができる喫煙装置。
【請求項３】
担体が実質的に中空の円筒形であり、第一面が内面を形成しおよび第二面が外面を形成する請求項１又は２記載の器具。
【請求項４】
さらに、担体の第二末端に隣接してフリーフローフィルターを備え、そのフリーフローフィルターがシガレットを構造的に支持しかつ空洞から縦方向に空気を流動させることができ；および
担体の第一末端に隣接してバックフローフィルターを備え、そのバックフローフィルターがシガレットを構造的に支持しかつシガレットを通過する縦方向の空気流を制限する；請求項１又は２記載の器具。
【請求項５】
フリーフローフィルターとバックフローフィルターが実質的に円筒形でありおよび各々空洞の一部分を形成する面をもっている請求項４記載の器具。
【請求項６】
さらにマウスピースフィルターを備えている請求項４記載の器具。
【請求項７】
さらに、マウスピースフィルターと担体の少なくとも一部分のまわりにかぶせられ、マウスピースフィルターを担体に固定するティッピングペーパーを有する請求項６記載の器具。
【請求項８】
担体の第二末端に隣接して第一フリーフローフィルターを備え、そのフリーフローフィルターがシガレットを構造的に支持しかつ空洞から縦方向に空気を流動させることができ；および
第一フリーフローフィルターに隣接して第二フリーフローフィルターを備え、第一フリーフローフィルターおよび第二フリーフローフィルターが各々縦方向の流路に形成され、第二フリーフローフィルターの縦方向流路の内径が第一フリーフローフィルターの縦方向流路の内径より大きい請求項１又は２記載の器具。
【請求項９】
さらに、担体のまわりにかぶせられたオーバーラップペーパーを有する請求項１又は２記載の器具。
【請求項１０】
担体が炭素繊維の不織布マットで構成されている請求項１又は２記載の器具。
【請求項１１】
複数の通孔が担体とタバコ香味材に形成され、喫煙中、所望の横断空気流を生成させることができる請求項１又は２記載の器具。
【請求項１２】
香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置に、請求項１に記載のシガレットと組合わせて使用するライターであって；
第一末端を通じて取換え可能なシガレットを受入れ、かつシガレットの少なくとも一部分に空気流を与える手段を有するヒーター取付具，および
ヒーター取付具内に配置され、かつ各々が、空気流が与えられるシガレットの一部分の面に隣接して配置される面を有する複数の電気発熱体，および
予め決められた量の香味付けタバコ応答がシガレット内に生成するように複数の発熱体を個々に活性化する手段，を備え、
喫煙者がライターに挿入されたシガレットをふかすと空気が横断してシガレットに流入する，ライター。
【請求項１３】
ヒーター取付具が、シガレットの少なくとも一部分が受入れられる空間を形成する実質的に円筒形の壁を有する請求項２又は１２記載の器具。
【請求項１４】
シガレットがライターに挿入されたとき、空気が円筒形壁とシガレットの間を流動することができる請求項１３記載の器具。
【請求項１５】
空気流を与える手段が、実質的に円筒形の壁を通って形成された一つ以上の空気流路を有する請求項１３又は１４記載の器具。
【請求項１６】
一つ以上の空気流路がヒーター取付具の第一末端に隣接して形成されている請求項１５記載の器具。
【請求項１７】
香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置に用いる発熱体であって；
第一末端、第二末端、および第一末端と第二末端の間に存在する、発熱体の電気抵抗を増大させる複数の湾曲領域を備え、ほぼ平面に形成された第一面と第二面を有し全長がＬ、全幅がＷおよび厚みがＴの抵抗材料から製造され、発熱体の有効電気長が長さＬより大でかつ発熱体の有効電気断面積がＷとＴの積より小さい発熱体。
【請求項１８】
複数の湾曲部分が、複数の相互に接続された実質的にＳ字形の領域からなる請求項１７記載の発熱体。
【請求項１９】
Ｎ個の相互に接続されたＳ字形領域を有し、Ｎが３より大で１２未満である請求項１７記載の発熱体。
【請求項２０】
抵抗材料が、その融点の約８０％までの温度下で表面安定性を示す材料からなる請求項１７記載の発熱体。
【請求項２１】
抵抗材料が超合金である請求項１７記載の発熱体。
【請求項２２】
抵抗材料が金属間化合物である請求項１７記載の発熱体。
【請求項２３】
第一末端および第二末端が複数の湾曲領域を越えて延出し、ならびに第一末端、第二末端および複数の湾曲領域が単一ピースの材料から製造される請求項１７記載の発熱体。
【請求項２４】
香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置に用いる集積ヒーター組立体の製造方法であって；
抵抗材料のシートを裁断して少なくとも一つの末端において互いに接続された複数の発熱体を製造し；
そのシートを円筒形に成形し；次いで
複数の発熱体と接続している接続部分の端縁どうしを溶接する；ことからなる製造方法。
【請求項２５】
さらに、発熱体の少なくとも一部分が円筒形の中心線に向かって内側に湾曲するように発熱体を成形するステップを有する請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
さらに、発熱体の端縁をなめらかにするステップを有する請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
なめらかにするステップ中、発熱体を電気研磨する請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
シートを裁断して複数の発熱体を作製した後、シートを円筒形に成形する請求項２４記載の方法。
【請求項２９】
実質的に円筒形に形成されかつ熱を受ける外面および内面を有する熱伝達性ベースウエブ；および
内面の少なくとも一部分の上に配置されたタバコ香味材；を備え
そのタバコ香味材はベースウエブの外面が加熱されたときに香味づけタバコ応答を放出する、シガレット。
【請求項３０】
さらに、外面にかぶせられたオーバーラップペーパーを有する請求項２９記載のシガレット。
【請求項３１】
別個の熱源と協動するよう構成されたタバコ製品であって；
繊維状ウエブならびにウエブの第一面にそって配置されたタバコ香味材からなり、および繊維状ウエブが、第二面にそった少なくとも一つの場所で熱を受け、その熱のかなりの部分を、上記の場所の近くのタバコ香味材の部分に伝達するように構成されており、ウエブが、内部空洞を有する実質的に中空の円筒ウエブの形態であるタバコ製品。
【請求項３２】
繊維状ウエブは繊維状タバコからなる請求項３１記載のタバコ製品。
【請求項３３】
繊維状ウエブは繊維状タバコおよび繊維状炭素からなる請求項３１記載のタバコ製品。
【請求項３４】
繊維状ウエブは炭素繊維からなる請求項３１記載のタバコ製品。
【請求項３５】
さらに、円筒ウエブの第二末端に隣接してフリーフローフィルターを備え、そのフリーフローフィルターが円筒ウエブを構造的に支持しかつ空洞から縦方向に空気を流動させることができ；および
円筒ウエブの第一末端に隣接してバックフローフィルターを備え、そのバックフローフィルターが円筒ウエブを構造的に支持しかつ空洞からの縦方向の空気流を制限する；
請求項３２記載のタバコ製品。
【請求項３６】
フリーフローフィルターとバックフローフィルターが実質的に円筒形であり、各々空洞の一部を形成する面をもっている請求項３５記載のタバコ製品。
【請求項３７】
さらに、フリーフローフィルターに隣接してマウスピースフィルターを有する請求項３５記載のタバコ製品。
【請求項３８】
さらに、マウスピースフィルターおよび円筒ウエブの少なくとも一部にかぶせられマウスピースフィルターを円筒ウエブに固定するティッピングペーパーを有する請求項３５記載のタバコ製品。
【請求項３９】
円筒ウエブの第二末端に隣接して第一フリーフローフィルターを備え、そのフリーフローフィルターが円筒ウエブを構造的に支持しかつ空洞から縦方向に空気を流動させることができ；および
第一フリーフローフィルターに隣接して第二フリーフローフィルターを備え、第一フリーフローフィルターおよび第二フリーフローフィルターが各々縦方向の流路に形成され、第二フリーフローフィルターの縦方向流路の内径が第一フリーフローフィルターの縦方向流路の内径より大きい請求項３２記載のタバコ製品。
【請求項４０】
さらに、円筒ウエブにかぶせられたオーバーラップペーパーを有する請求項３１記載のタバコ製品。
【請求項４１】
複数の通孔が円筒ウエブに形成され、喫煙中、所望の横断空気流が得られる請求項３９記載のタバコ製品。
【請求項４２】
円筒ウエブの透過度が予め決定され、所望の横断空気流が得られる請求項３９記載のタバコ製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願は、譲受人が共通している、１９９２年９月１１日付けで出願された同時係属出願の米国特許願第０７／９４３５０４号の一部継続出願に基づいた出願である。
【０００２】
本発明はシガレットをライターとともに用いる喫煙装置およびその製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
電気喫煙物品は、譲受人が共通している米国特許第５０６０６７１号に記載されている。なおこの文献は全体を本願に援用するものである。その特許には、電気発熱体の使い捨てセットを備えた喫煙物品が記載されている。例えばタバコまたはタバコ由来の物質を含有するタバコ香味媒体の一回充填量が各発熱体に充填される。使い捨てヒーター／香味ユニットが、電池またはキャパシタのような電気エネルギー源、ならびに喫煙者が喫煙物品を吸うことに応答しまたは手動スイッチを押すことに応答して発熱体を作動させる制御回路に接続されている。この回路は、発熱体の全部ではないが少なくとも一つが一服吸うごとに作動し、かつタバコ香味物質、例えばタバコ香味を含有するエーロゾルまたは香味付けタバコ応答（ flavored tobacco response  ）の予め計量された量を含有する一服吸引（ puff ）の所定回数が喫煙者に送られるように設計されている。またその回路は、特定のヒーターが２回以上作動するのを防止してそのヒーター上のタバコ香味媒体を過熱するのを防止することが好ましい。
【０００４】
このような物品の場合、ヒーターはタバコ物質の使用後残留物とともに捨てられる。またヒーターと電池間の電気接続部は、香味ユニットを取替えるときに取外しと再接続を繰返すのに耐えることができなければならない。
【０００５】
同時係属中で出願人が共通している１９９１年３月１１日付け出願で現在は放棄されている米国特許願第０７／６６６９２６号の継続出願である１９９３年２月２日付け出願の米国特許願第０８／０１２７９９号には、再使用可能な発熱体と、タバコ香味を発生する使い捨て部分を具備する電気喫煙物品が開示されている。その使い捨て部分は、好ましくは、香味セグメントとフィルターセグメントを備え、ティッピングペーパー（ tipping paper）などの固定器具で連結されている。しかし再使用可能な発熱体にはある種の操作上の難点がある。特に、残留エーロゾルが発熱体および喫煙物品の他の永久構造要素の上に沈着し凝縮する傾向がある点が難点である。
【０００６】
１９９２年９月１１日付けで出願された米国特許願第０７／９４３５０４号には、再使用可能な発熱体と、タバコ香味を生成する使い捨て部分を備えた他の電気喫煙物品が記載されている。この出願は、喫煙物品の発熱体と他の永久構造要素の長期使用に関連する問題を取上げている。またこの出願には通常の大量組立機械を使用して喫煙物品の使い捨て部分を製造する方法も記載されている。さらに具体的に述べると、この出願には“チューブ・イン・チューブ（ tube in tube ）”構造を有する使い捨てタバコ香味ユニットが記載され、このユニットでは、タバコ香味材は担体上に配置されかつフリーフローフィルター、バックフローフィルターおよびマウスピースフィルターを囲む円筒形に形成され、エーロゾルバリヤー管内に配置されている。発熱体はエーロゾルバリヤー管とタバコ香味ユニットとの間に配置されタバコ香味ユニットを加熱する。このエーロゾルバリヤー管は、タバコ香味ユニットとヒーターの加熱中に生成するエーロゾルが電気喫煙物品の永久部分上に凝縮するのを防止する。またこの出願にはリンをドープしたシリコンの発熱体を使用することが記載され、この発熱体は２００℃〜９００℃の温度循環を行いかつ５〜４０ジュールのエネルギーを繰返し送って故障がないという性能をもっている。
【０００７】
上記のことから、ライターの発熱体が再使用可能な改良された喫煙装置を提供できることが望ましい。
またライターの発熱体および他の構造要素の上へのエーロゾルの凝縮を最少にした喫煙装置を提供できることが望ましい。
【０００８】
さらに、製造が一層容易な喫煙物品を提供することが望ましい。
さらに、喫煙者へのタバコ香味の送り込みを改善した喫煙物品を提供することが望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の主目的は、従来の喫煙装置をしのぐ利点を提供する新規な喫煙物品を提供することである。
本発明の他の目的は、シガレットをライターとともに用いる喫煙装置からのタバコ香味の送り込みを改善することである。
【００１０】
また本発明の目的は、ライターの発熱体が再使用可能でかつ使い捨て部分の容積を最少にした喫煙装置を提供することである。
また本発明の目的は、ライターの発熱体および他の構造要素上にエーロゾルが凝縮するのを最少にした喫煙装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、最新技術の大量生産の速度でも生産が容易で費用効率が高い喫煙物品とその製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は喫煙者へのエーロゾルおよび香味の送り込みを改善することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様では、加熱手段を具備し香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置で使用するシガレットが提供される。そのシガレットは、縦方向に間隔をおいて第一と第二の末端を有しかつ第一と第二の面を有する担体を備えている。その第一面は第一と第二の末端の間に空洞を形成し、第二面は加熱手段に隣接して配置される領域をもっている。タバコ香味材は担体の第一面の上に配置されている。タバコ香味材は、加熱手段によって加熱されると、空洞内に香味付けタバコ応答を生成し喫煙者に送る。この担体とタバコ香味材は、横断空気流を空洞に送ることができる。
【００１３】
本発明の他の態様では、香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置で取外し可能なシガレットと組合せて用いるライターが提供される。このライターは、第一末端を通じて、取外し可能なシガレットを受入れるヒーター取付具を備えている。このヒーター取付具は、シガレットの少なくとも一部分に横断空気流を与える手段である。複数の電気発熱体がこのヒーター取付具内に配置されている。各発熱体は、シガレットの一部分の面に隣接して配置されている面を有し、そのシガレットの一部分に横断空気流が与えられる。所定量の香味付けタバコ応答がシガレット内で生成するように複数の電気加熱手段のうちの一つ以上を作動させる手段が提供される。上記の横断空気流は、喫煙者がライター内に挿入されたシガレットをふかすと生成する。
【００１４】
本発明の他の態様では、香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置が提供される。この装置は、取外し可能なシガレット、ライター、および所定量の香味付けタバコ応答をシガレットの空洞内に生成させるように複数の電気加熱手段を個々に作動させる手段を備えている。
【００１５】
本発明の他の態様では、香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置に使用する発熱体が提供される。この発熱体は、第一末端、第二末端、および該発熱体の電気抵抗を増大させるために第一と第二の末端間に設けられた複数の彎曲領域を備えている。この発熱体は、実質的に一つの平面に配向された第一面と第二面を有し、全長がＬ、全幅がＷおよび厚みがＴである抵抗材料で製造されている。発熱体の有効電気長は長さＬより大であり、発熱体の有効電気断面積はＷとＴの積より小さい。
【００１６】
本発明のさらに別の態様では、香味付けタバコ応答を喫煙者に送り込む喫煙装置に使用する集積ヒーター組立て体の製造方法が提供される。この製造方法では、一枚の抵抗材料が切断され、少なくとも一端において互いに接続された複数の発熱体が形成される。そしてそのシートは円筒形に成形される。
【００１７】
本発明は、添付図面を参照して行う下記の説明によって一層よく理解できるであろう。同じ要素には同じ参照番号を付してある。
【００１８】
【実施例】
本発明の喫煙装置２１を図１と図２に示す。喫煙装置２１はシガレット２３と再使用可能なライター２５をそなえている。シガレット２３は、ライター２５の前方端２９にあるオリフィス２７を通じて挿入・取出しされるよう構成されている。この喫煙装置２１は従来のシガレットとほとんど同じ方式で使用される。シガレット２３は一回以上の吸引サイクルの後に廃棄される。ライター２５は、シガレット２３より多数回の吸引サイクルの後に廃棄することが好ましい。
【００１９】
ライター２５はハウジング３１を備え、前部３３と後部３５を具備している。シガレット２３を加熱する発熱体にエネルギーを供給する電源３７はライター２５の後部３５内に配置することが好ましい。この後部３５は、例えばねじもしくはスナップ嵌め要素で容易に開閉して電力源３７の取替えが容易になるよう構成されていることが好ましい。前部３３は好ましくは、後部３５内に配置されている電源３７と電気的に連通している発熱体と回路を収納している。前部３３は、例えばあり接ぎまたはソケット嵌めによって後部３５に容易に連結されることが好ましい。ハウジング３１は硬質で耐熱性の材料で製造することが好ましい。好ましい材料としては、金属ベースの材料、またはより好ましくはポリマーベースの材料である。ハウジング３１は喫煙者の手に快適にフィットするよう構成されていることが好ましく、本発明の好ましい実施態様では全寸法が１０．７ｃｍ×３．８ｃｍ×１．５ｃｍである。
【００２０】
電源３７は、シガレット２３を加熱する発熱体に充分な電力を提供する大きさのものである。電源３７は取替え可能で再充電可能なものが好ましく、キャパシタまたはより好ましくは電池のような装置を備えている。本発明の好ましい実施態様では、電源は取替え可能で再充電を行える電池（実際には直列に接続された４個のニッケルカドミウム電池である）で、全無装荷電圧は４．８〜５．６ボルトである。しかし電源３７に必要な特性は、喫煙装置２１の他の要素の特性、特に発熱体の特性を考慮して選択される。米国特許第５１４４９６２号には、本発明の喫煙装置に用いるのに有用ないくつかの形態の電源が記載され、例えば再充電可能な電池および電池によって充電される高速放電キャパシタの電源が挙げられている。なおこの文献は本願に援用するものである。
【００２１】
シガレット２３を加熱しかつ好ましくはシガレットをライター２５に対して適正な位置の保持するほぼ円筒形のヒーター取付具、および電源３７から所定量のエネルギーを、ヒーター取付具の発熱体（図１と図２には図示していない）に送る電気制御回路４１は好ましくはライターの前部３３に配置される。本発明の好ましい実施態様では、ヒーター取付具３９は、図３のＡに示すように半径方向に間隔をおいて配列された８個の発熱体４３を備え、これらの発熱体は、回路４１の制御下で電源３７によって個々に付勢され、シガレット２３の周縁の８箇所の領域を加熱して８回吸引分の香味付けタバコ応答を生成させる。他の数の発熱体４３を設けてもよいが、少なくとも、通常のシガレットの吸引回数は公称８回であり、かつ８個の発熱体は二元装置による電気制御に適しているので８個の発熱体が好ましい。
【００２２】
回路４１は、図２に示す、一服吸引で作動するセンサ４５によって作動するのが好ましく、このセンサは、喫煙者がシガレット２３をふかすときに起こる圧力変化または空気流の変化に感受性である。一服吸引で作動するセンサ４５は、好ましくはライター２５の前部３３に配置され、スペーサ４９及びヒーター取付具の底部５０ならびに所望の場合吸引センサ管（図示せず）を通じて延びる流路４７を通じて、ヒーター取付具３９内でシガレット２３の近くの空間と連通している。喫煙装置２１に用いるのに適切な一服吸引で作動するセンサ４５は、米国特許第５０６０６７１号に記載されており（その開示事項は本願に援用する）、米国、イリノイ州、フリーポート、Honeywell ,Inc. のMicroSwitch 部門が製造している１６３ＰＣ０１Ｄ３５型シリコンセンサの形態のものであり、喫煙者がシガレット２３をふかすときの圧力変化によって発熱体４３のうちの適切な一つを作動させる。熱線風速測定法の原理を利用するような流れ感知装置も、空気流の変化を検出して発熱体４３のうちの適切な一つを作動させるのに有用であることが成功裡に例証されている。
【００２３】
表示器５１が、好ましくはライター２５の外側で好ましくはライターの前部３３に設けられ、ライターに挿入されたシガレット２３に残っている一服吸引数を表示する。表示器５１は好ましくは７セグメントの液晶表示器を備えている。本発明の好ましい実施態様において、表示器５１は、光センサ５３が発する光線が図２に示すように新しく挿入されたシガレット２３の前部から反射されて光センサが検出すると、数字“８”を表示する。光センサ５３は好ましくは、例えば図３のＡに示すスペーサ４９およびヒーター取付具３９の底部５０の開口５５内に取付ける。光センサ５３は回路４１に信号を与え、次いでその回路は表示器５１に信号を与える。表示器５１への数字“８”の表示は、各シガレット２３に与えられた好ましい８回の吸引を利用できることを表しており、すなわち発熱体４３のどれも作動して新しいシガレットを加熱していないことを示している。シガレット２３が充分喫煙されたならば表示器は数字“０”を表示する。シガレット２３をライター２５から取出すと光センサ５３はシガレット２３の有無を検出しないので表示器５１はターンオフする。光センサ５３は、常に光線を発して電源３７を不必要に消耗させることがないように調節される。本発明の喫煙装置２１とともに使用するのに好ましい光センサ５３は、米国、テキサス州７５００６、キャロルトン、ウエスト・クロスビー・ロード  １２１５のOPTEK  Technology ，Inc.が製造しているOPR ５００５型Light  Sensor である。
【００２４】
上記光センサ５３の代わりに使用できる可能性のあるものとしては、機械的スイッチ（図示せず）がシガレット２３の有無を検出するために設けられ、そしてリセットボタン（図示せず）が、新しいシガレットがライター２５に挿入されたときに、例えば表示器５１に数字“８”を表示させるなど行わせるため回路４１をリセットするのに設置される。本発明の喫煙装置２１に対して有用な電源、回路、吸引で作動するセンサおよび表示器は、米国特許第５０６０６７１号および米国特許願第０７／９４３５０４号に記載されている。なおこの両文献は本願に援用するものである。スペーサ４９とヒーター取付具底部５０に設けられている流路４７と開口５５は喫煙中、気密であることが好ましい。
【００２５】
本発明の喫煙装置２１に用いるのに好ましいシガレット２３は図４のＡとＢに詳細に示してあるが、そのシガレットは、発熱体４３によって加熱された時に喫煙者に送る香味付けタバコ応答を生成することが可能な望ましいいずれの形態のものでもよい。シガレット２３は、好ましくはタバコを含有しているタバコ香味剤６１を支持する担体もしくはプレナム５９で形成されたタバコウエブ５７を具備している。このタバコウエブ５７は、一方の端部が円筒形のバックフローフィルター６３に、反対側の端部が円筒形の第一フリーフローフィルター６５にまきつけられ保持されている。第一フリーフローフィルター６５は好ましくは“開口管（open  tube）”形フィルターで、その中心部を通って縦方向の流路６７が延びているので、ふかしまたはフリーフローに対する抵抗が小さい。
【００２６】
所望により、シガレットオーバーラップペーパー６９がタバコウエブ５７のまわにり巻つけられる。オーバーラップペーパー６９として有用な紙のタイプとしては、坪量が小さい紙が含まれるが、好ましいのはタバコ香味のコーティングを有する紙または香味付けタバコ応答のタバコ香味を増大するタバコベースの紙である。オーバーラップペーパー６９には、充分な強さのもしくは強さを稀釈した濃厚抽出液をコートしてもよい。オーバーラップペーパー６９は、機械工程に対して充分な引張り強さを与えながら坪量と厚みが最小のものが好ましい。本発明に用いるタバコベースの紙の好ましい特性値は、２０〜２５ｇ／ｍ2 の坪量（相対湿度６０％での値）；０〜２５CORESTA の最小透過度〔１分間に１．０キロパスカルの圧力降下で、材料例えば紙シートの１ｃｍ2 を通過する空気の量（ｃｍ3 で測定）と定義する〕；２０００ｇ／２７ｍｍ幅以上の引張り強さ（引張り速度１インチ／分）；１．３〜１．５ミルの厚み；５％以下のＣａＣＯ3 含量；および０％のシトレート含量である。オーバーラップペーパー６９を形成する材料は７５％以上のタバコベースのシート（non −cigar ，flue−もしくはflue−／air −cured  mix  fillerおよびbright  stem）を含有している。適切な引張り強さを得るのに必要な量より多くない量の亜麻繊維を加えてもよい。またオーバーラップペーパー６９は坪量が１５〜２０ｇ／ｍ2 の通常の亜麻繊維紙またはこの亜麻繊維紙に抽出液をコートしたものでもよい。カンキツ類のペクチンの形態の結合剤を、１％以下の量で添加してもよい。通常のシガレットペーパーと類似の紙のこわさを得るのに必要な量より多くない量のグリセンリンを添加してもよい。
【００２７】
またシガレット２３は、円筒形のマウスピースフィルター７１〔通常のＲＴＤ形（Resistance  To  Draw）フィルターが好ましい〕および円筒形の第二フリーフローフィルター７３を備えていることが好ましい。マウスピースフィルター７１および第二フリーフローフィルターはティッピングペーパー７５で互いに固定されている。このティッピングペーパー７５は、第二フリーフローフィルター７３の末端を通過して延びてオーバーラップペーパー６９に連結され、第一フリーフローフィルター６５の一端を第二フリーフローフィルターの一端に隣接する位置に固定する。第二フリーフローフィルター７３には、第一フリーフローフィルター６５と同様に、好ましくはその中心を通って延びる縦方向の流路７７が形成される。バックフローフィルター６３と第一フリーフローフィルター６５は、タバコウエブ５７によって、シガレット２３内に空洞７９を形成する。
【００２８】
第二フリーフローフィルター７３の縦方向流路７７の内径は、第一フリーフローフィルター６５の縦方向流路６７の内径より大きい方が好ましい。縦方向流路６７の内径および縦方向流路７７の内径として本発明として好ましいのはそれぞれ１〜４ｍｍおよび２〜６ｍｍである。流路６７と７７の内径が異なっていると、加熱されたタバコ香味剤から生成するエーロゾルと、シガレットをふかす間にシガレット２３の外側から吸引される空気との好ましい混合または乱流が得られ易くなり、その結果、香味付けタバコ応答が改善されかつマウスピースフィルター７１の一端が混合エーロゾルに一層暴露され易くなることが認められた。タバコ香味材６１を加熱することによって生成した香味付けタバコ応答は空洞７９内では主として蒸気相であるが流路７７で混合されて目視可能なエーロゾルに変化すると解される。縦方向の流路６７を有する上記の第一フリーフローフィルター６５に加えて、蒸気相の香味付けタバコ応答と、導入された空気との望ましい混合を行うことができる他の構造体としては、第一フリーフローフィルターが多数の小オリフィスを有するフィルターの形態で提供される構造体がある。すなわち第一フリーフローフィルターは、はちの巣の形態または多数の通孔を形成された金属板でもよい。
【００２９】
空気は、縦方向の経路でバックフローフィルター６３を通過してではなく、主として横断経路すなわち半径方向の経路でタバコウエブ５７とオーバーラップペーパー６９を通過してシガレット２３の中に吸引されることが好ましい。しかし以下に説明するように、シガレットに対する第一回の一服吸引中のバックフローフィルターを通過する空気流がＲＴＤを低下させることができることが望ましい。シガレット２３内に縦方向に空気を吸引すると、タバコウエブ５７のまわりに半径方向に配列された発熱体４３によってタバコウエブを加熱することによって生成したエーロゾルは、空洞７９から適切に取出せない傾向があると解される。香味付けタバコ応答を、タバコウエブ５７の構造と発熱体４３のエネルギーレベルのほとんどすべてを一つの関数として生成させることが望ましい。したがって、バックフローフィルター６３を通過する縦方向の流れからもたらされるシガレトを通過する空気流の部分は、第一回の吸引中を除いて喫煙中最少にすることが好ましい。さらにバックフローフィルター６３は、タバコ香味材６１を加熱した後、空洞７９から後方へ向かうエーロゾルの流れを最少にして、エーロゾルがシガレット２３から後方に流れることによってライター２５の要素が損傷する可能性を最少にすることが好ましい。
【００３０】
タバコ香味材６１を支持する担体またはプレナム５９は、発熱体４３とタバコ香味材を分離し、発熱体が生成する熱を香味材に伝達し、かつ喫煙後シガレットの凝集を維持する。好ましい担体５９としては、炭素繊維の不織布マットで構成されたものがあるがこれは熱に対して安定なので好ましい。このような担体は、米国特許願第０７／９４３５０４号および１９９２年９月１１日付で出願され同時係属中で譲受人が共通している米国特許願第０７／９４３７４７号に一層詳細に考案されている。これらの文献は本願に援用するものである。
【００３１】
他の担体５９としては、低質量で目の荒いメッシュのスクリーンまたは孔があいた金属フォイルがある。例えば質量が約５ｇ／ｍ2 〜約１５ｇ／ｍ2 の範囲でワイヤの直径が約０．０３８ｍｍ（約１．５ミル）〜約０．０７６ｍｍ（約３．０ミル）のスクリーンが使用される。スクリーンの他の実施態様は、厚みが０．００６４ｍｍ（約０．２５ミル）のフォイル（例えばアルミニウム製）で製造され、直径が約０．３ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲の孔が設けられ、フォイルの質量が約３０％〜約５０％減らされている。このようなフォイルの孔のパターンは千鳥配列かまたは不連続な配列（すなわち直線配列ではない）でタバコ香味材６１から熱が横方向に伝導するのを少なくすることが好ましい。
【００３２】
このような金属製のスクリーンとフォイルは次のような各種の方法でシガレット２３に組込まれる。例えば（１）タバコ香味のスラリーをベルト上に流延し次いでスクリーンもしくはフォイルの担体を湿潤スラリー上にスラリーが乾燥する前にのせ、次いで（２）そのスクリーンまたはフォイルの担体を、適切な接着剤を用いて、タバコ香味のベースシートもしくはマットに積層する。金属製担体が使用される場合、発熱体４３内もしくは発熱体間で電気短絡が起こる可能性があるので、金属製担体は一般に発熱体に直接接触させてはならない。金属製担体が用いられる場合、適切な結合剤およびオーバーラップペーパー６９のような低坪量の紙を使って、金属製担体５９と電気発熱体４３間を電気的に絶縁することが好ましい。
【００３３】
本発明に使用するのに好ましいタバコウエブ５７は抄紙式方法を利用して製造される。この方法では、タバコストリップ（tobacco   strip ）を水で洗浄する。可溶性成分は後のコーティングステップで使用する。残りの（抽出された）タバコ繊維をベースマットの製造に使用する。炭素繊維を水中に分散させ次にアルギン酸ナリウムを添加する。香味付けタバコ応答を損なわず、水溶性でかつ適切な分子量を有しタバコウエブ５７に強さを与える他のヒドロコロイド類をアルギン酸ナトリウムの代わりに添加してもよい。その分散液を抽出されたタバコ繊維および任意の香味剤と混合する。得られた混合物をフォードリニエ・ワイヤ上に湿式堆積させ、そのウエブを伝統的な抄紙機の残り部分を通過させてベースウエブを形成させる。タバコストリップを洗浄することによって取出した可溶性成分を、好ましくはドラムドライヤーもしくはヤンキードライヤーの後に配置した標準のリバースロールコーターによって、上記ベースウエブの一面にコートする。タバコ可溶性成分／タバコの粉末もしくは粒の比率は１：１〜２０〜１の比率で変えることが好ましい。また上記スラリーをベースマット上に流延もしくは押出してもよい。あるいはコーティングステップはオフラインで作動させてもよい。このコーティングステップを実施中またはその後に、シガレット産業で一般に使われている香味剤が添加される。ペクチンまたは他のヒドロコロイドを好ましくは０．１〜２．０％の範囲で添加してスラリーのコータビリティー（coatability ）を改善する。
【００３４】
どちらのタイプの担体５９が使用されても、単体の内面に配置されているタバコ香味材６１は、加熱されると香味を放出して担体の表面に粘着することができる。タバコ香味材としては、連続シート、泡状物、ゲル、乾燥スラリー、または乾燥スプレー堆積スラリーがあり、これらはタバコまたはタバコ由来の物質を必ずしも含有していないが、先に本願に援用した米国特許願第０７／９４３７４７号に一層詳細に考案されている。
【００３５】
好ましくは、グリセリン、もしくはプロピレングリコールのような湿潤剤が、ウエブに対し、０．５〜１０重量％の等量で加工中にタバコウエブ５７に添加される。湿潤剤は、エーロゾルの前駆物質として作用することによって目視可能なエーロゾルを生成し易くする。喫煙者が香味付けタバコ応答および湿潤剤を含有するエーロゾルを吐き出すと、湿潤剤が大気中で凝縮し、その凝縮した湿潤剤は、通常のシガレットの煙の外観を与える。
【００３６】
シガレット２３は、喫煙者が喫煙装置２１に対して従来のシガレットと類似の“唇触感”を得られるように、その長さにそって直径がほぼ一定なことが好ましく、かつ従来のシガレットと同様に直径は約７．５ｍｍ〜８．５ｍｍが好ましい。本発明の好ましい実施態様において、シガレット２３は全長が５３ｍｍであり、こうすることによって、このようなシガレットを包装する際に従来の包装機が使用し易くなる。マウスピースフィルター７１と第二フリーフローフィルター７３を結合した長さは３０ｍｍが好ましい。ティッピングペーパー７５は、第二フリフローフィルター７３の末端を通りすぎて５ｍｍタバコウエブ５７の上に延びている。タバコウエブ５７の長さは２８ｍｍが好ましい。タバコウエブ５７は、反対側の両端部が、長さが好ましくは７ｍｍのバックフローフィルター６３および長さが好ましくは７ｍｍの第一フリーフローフィルター６５に支持されている。タバコウエブ５７、バックフローフィルター６３および第一フリーフローフィルター６５によって形成される空洞７９は長さが好ましくは１４ｍｍである。
【００３７】
シガレット２３がライター２５の第一端部２９のオリフィス２７内に挿入されると、シガレットは、図３のＡに示すヒーター取付具３９のスペーサ４９の内側底面８１に当接もしくはほぼ当接し、そして一服吸引で作動するセンサ４５と連通する流路４７および光センサ５３に対する開口５５に隣接している。この配置で、シガレット２３の空洞７９は好ましくは発熱体４３に隣接し、かつ第二フリーフローフィルター７３とマウスピースフィルター７１を含むシガレットの部分のほとんどすべてがライター２５の外側に延出している。発熱体４３の一部分は、好ましくは半径方向に内側へ付勢され、シガレット２３をライター２５に対して適正な位置に保持し易くし、その結果、これらの発熱体はタバコウエブ５７に対し直接もしくはオーバーラップペーパー６９を通じて熱を伝達する関係にある。したがってシガレット２３は、その側面に発熱体４３を押在させ易いように締付け可能なことが好ましい。
【００３８】
シガレット２３を通過する空気流はいくつかの方法で達成される。例えば図４のＡとＢに示すシガレット２３の実施態様では、オーバーラップペーパー６９とタバコウエブ５７は望ましいＲＴＤを得るのに充分に空気透過性でありその結果、喫煙者がシガレットをふかすと、空気がオーバラップペーパーとタバコウエブを横断しすなわち半径方向に通過して空洞７９内に流入する。上記のように、空気透過性のバックフローフィルター６９を使用して、空洞７９内に縦方向の空気流を提供する。
【００３９】
所望により、空洞７９に入る横断空気流は、オーバーラップペーパー６９とタバコウエブ５７を貫通する一連の半径方向の通孔（図示せず）を空洞に隣接する１箇所以上の領域に設けることによって入り易くなる。このような通孔によって、香味付けタバコ応答とエーロゾルの生成が改善されることが認められた。密度が約１通孔／１〜２ｍｍ2 で通孔直径が０．４〜０．７ｍｍの通孔がタバコウエブ５７を貫通して設けられる。このようにして１００〜５００の好ましいCORESTA 多孔度が得られる。孔あけを行った後のオーバーラップペーパー６９は好ましくは透過度が１００〜１０００CORESTA である。勿論、所望の喫煙特性を得るために、上記したのと異なる吸引抵抗、通孔密度および関連通孔の直径を用いてもよい。
【００４０】
また空洞７９内に入る横断空気流は、オーバーラップペーパー６９とタバコウエブ５７の両方を貫通した通行（図示せず）を設けることによって入り易くなる。このような通孔を有するシガレット２３を製造する際には、オーバーラップペーパー６９とタバコウエブ５７は互いに結合してから一緒に通孔をあけるか、または別個に通孔をあけてから各々の孔を合わせるかまたは重ねて互いに結合する。
【００４１】
本発明に用いるのに好ましい実施態様のヒーター取付具３９を図３のＡとＢに示す。スペーサと底部を結合した部材４９Ａを有するヒーター取付具３９Ａの改変実施態様の分解図を図５に示す。ヒーター取付具３９Ａの部材４９Ａは図３のＡに示すヒーター取付具３９のスペーサ４９と底部５０の代替物である。シガレット２３を受けいれる空間を提供しかつシガレットを加熱する発熱体を提供する一般機能は勿論、図３のＡとＢおよび図５に示すもの以外のヒーター取付具でも達成することができる。
【００４２】
図３のＡとＢでは、ヒーター取付具３９はライター２５のオリフィス２７の中に配置される。シガレット２３は、バックフローフィルター６３から、ライター２５のオリフィス２７を通ってヒーター取付具３９のほぼ円筒形の空間内に挿入される。その空間は、シガレットを受入れる開口端を有するリング形のキャップ８３、任意の円筒形の保護ヒータースリーブ８５、円筒形空気チャネルスリーブ８７、発熱体４３を含むヒーター組立体８９、導電性ピンまたは通常のリード組立体９１（ヒーター組立体の発熱体の通常のリード組立体として働く）およびスペーサ４９で形成されている。スペーサ４９の底部内面８１によって、シガレット２３はヒーター取付具３９内で所望の位置にとまり、発熱体４３はシガレット内の空洞７９に隣接して配置される。図５に示すヒーター取付具３９Ａでは、部材４９Ａの底部内面８１Ａによって、シガレット２３はヒーター取付具内の所望の位置に止まる。
【００４３】
ヒーター取付具３９はほとんど全体が、ライター２５の前部３３のハウジング３１の中に配置され、滑り嵌めで適正な位置に固定される。キャップ８３の前部端縁９３は、好ましくはライター２５の第一端部２９の位置に配置されるかまたは第一端部の外側にわずか延出し、好ましくは内側に面取りもしくは丸みを付けた部分を有しシガレット２３をヒーター取付具３９中に案内し易くなっている。ヒーター組立体８９の発熱体４３の部分とピン組立体９１のピン９５は、リング９９による摩擦嵌めでスペーサ４９の外面９７に固定される。発熱体４３の後部末端１０１および好ましくは二つのピン９５の後部末端１０３は、好ましくはピン１０４に溶接されてしっかり固定され、そして底部の通孔１０７を通って底部５０の図３のＢに示す底部の外面１０５を通過して延出して、回路４１と電源３７に接続している。ピン１０４は好ましくは底部５０と充分しっかりと結合して通孔１０７を通る空気流を遮断する。ピン１０４は、好ましくは対応するソケット（図示せず）に受入れられ、その結果ライター２５内でヒーター取付具３９を支持し、そして導線またはプリント回路が、そのソケットから各種の電気要素にリードする。他の二つのピン９５は追加の支持を行いピン組立体の９１を強化する。スペーサ４９と底部５０の中の流路４７は、一服吸引で作動するセンサ４５と連通し、光センサ５３はライター２５内のシガレット２３の有無を感知する。
【００４４】
同様に図５に示すヒーター取付具３９Ａでは、ヒーター組立体８９の発熱体４３の部分およびピン組立体９１のピン９５は、リング９９によって摩擦嵌めで部材４９Ａの外面９７Ａのまわりに固定されている。発熱体４３の後部末端１０１および好ましくは二つのピン９５の後部末端１０３は部材４９Ａの底部外面１０５Ａを通過して延出し、回路４１と電源３７に接続している。
【００４５】
部材４９Ａには好ましくはフランジ形端部１０９が形成され、その末端１０９には少なくとも二つの溝または通孔１０７Ａが形成されまた末端１０９を通って、二つのピン９５の後部末端１０３が底部外面１０５Ａを通過して延出している。残りの二つのピン９５はピン組立体９１に強度を付加する。発熱体４３の後部末端１０１は曲がってフランジ形末端１０９の形態と一致し、そして該フランジ形末端の外側端縁１１１の外側に半径方向へ底部外面１０５Ａを通過して延出している。部材４９Ａの流路４７は吸引で作動するセンサ４５と連通しそして光センサ５３はライター２５内のシガレット２３の有無を感知する。
【００４６】
図３のＡ、図５および図６に示すヒーター組立体８９は、好ましくは高温下で高い機械的強度と表面劣化に対する高い抵抗性を兼ねあわせて示すいわゆる超合金材料のレーザで裁断した単一のシートで製造することが好ましい。そのシートは、例えば型打加工もしくは打抜き加工またはより好ましくはＣＯ2 レーザによって裁断もしくはパターン加工され、ヒーター組立体８９の図７に示す少なくとも外形１１５が形成される。
【００４７】
外形１１５では、発熱体４３は、その後部末端１０１が裁断シート外形１１５の後部１１７によって、および前部末端１１９がヒーター組立体８９の前部１２１を形成する部分によって、互いに連結されている。二つの側部１２３は後部１１７と前部１２１の間を延びている。後部１１７と側部１２３は、仕上げられたヒーター組立体８９の部分を形成しないが、これによって加工中、外形１１５が扱い易くなる。
【００４８】
外形１１５が製造されると、各発熱体４３は、仕上げられたヒーター組立体８９において、タバコウエブ５７に隣接して配置される幅広部分１２５と、回路４１との電気接続部を形成する幅の狭い部分１２７とを備えている。所望により、各発熱体４３の幅狭部分１２７は、後部末端１０１の近くにタブ１２９を備えており、このタブはピン１０４との溶接接続部を形成し易くし、または回路４１との電気接続を行うソケット（図示せず）に固定される。外形１１５は、好ましくはレーザで裁断することによってさらに加工され、幅広部分１２５から図６と図８に示す蛇行形の“フットプリント”（footprint ）１３１が形成される。勿論所望により、フットプリント１３１は外形１１５と同時に裁断してもよい。
【００４９】
裁断もしくはパターン化されたシートは好ましくは電解研磨を行って個々の発熱体４３の端縁を滑らかにする。発熱体４３の滑らかになった端縁によってシガレット２３をライター２５内にひっかかることなしに容易に挿入できる。裁断もしくはパターン化されたシートは固定物（図示せず）のまわりにまきつけて円筒形に成形する。後部１１７と側部１２３を切断し、前部１２１の端縁１３３どうしを溶接して、図６に示すような単一ピースすなわち集積ヒーター組立体８９を製造する。
【００５０】
またヒーター組立体８９は各種の他の利用可能な方法のいずれか一つで製造してもよい。例えば、代わりの一方法では、ヒーター組立体８９は、シートをまず、管（図示せず）に成形し次に裁断して図６に示す複数の個々の発熱体を形成させることによって製造される。さらにヒーター組立体８９は、分離した複数の発熱体４３から製造することができる。すなわちこれら発熱体を、発熱体に対して電気的共通物として働きかつ前部１２１として発熱体を機械的に支持するような、同じ働きをする共通なリングまたはバンド（図示せず）に例えばスポット溶接によって連結する。さらに、ヒーター組立体８９の前部１２１を、内径がシガレット２３にほぼ等しいサイジングリング（図示せず）のまわりに溶接するかまたは他の方法で連結してもよい。このサイジングリングは、円筒形のヒーター組立体を所望の形態に保持し易くし、かつ強度を付加する。
【００５１】
図９に示すピン組立体９１は、ヒーター組立体８９について先に述べたのと類似したいくつかの方法のいずれか一つで製造することが好ましい。ヒーター組立体８９と同様に、個々のピン９５と、ピン組立体９１の前部１３５を形成するバンド形部分は、好ましくは導電性材料の平坦シートから裁断し、ロール巻きし次いで溶接して円筒形に形成される。ピン組立体９１は、ヒーター組立体８９の外形にほぼ等しい内径で製造することが好ましい。次に、ヒーター組立体８９の前部１２１をピン組立体９１の前部１３５の内側にはめこみ、次にこの二つの部分を好ましくはスポット溶接によって互いに固定し、その結果四つのピン９５が発熱体４３の隣接する対の間のオープンスペース内に配置される。図３のＢに示すように、四つのピン９５（四つのうち二つだけが、好ましい実施態様では底部５０を通って延びるピン１０４に実際に電気的に接続されている）は、好ましくは、八つの発熱体４３および底部を通って延びてこれら発熱体に接続しているピン１０４の隣接している一つに対して半径方向に２２．５°の角度で配置されている。
【００５２】
本発明のライター２５の各種の実施態様はすべて、標準の使用条件下で喫煙者に対して有効量の香味付けタバコ応答を送り込めるように設計されている。特に、本発明では８回の吸引で喫煙者に５〜１３ｍｇ、好ましくは７〜１０ｍｇのエーロゾルを送り込み、各一服吸引は２秒間で３５ｍｌの吸引容積であることが望ましいと解される。このような送り込みを達成するには、発熱体４３は、シガレット２３と熱伝達関係にあるとき約２００〜約９００℃の温度に到達できなければならない。さらに、発熱体４３は、好ましくは約５〜約４０ジュールのエネルギー、より好ましくは約１０ジュール〜約２５ジュールおよびさらに一層好ましくは約１５ジュールを消費しなければならない。シガレット２３の方に向かって内側に曲がってその熱伝達関係が改善されている発熱体４３はエネルギー必要量が少ない。
【００５３】
望ましい特性値を有する発熱体４３は好ましくは約３ｍｍ2 〜約２５ｍｍ2 の活性表面積および好ましくは約０．５Ω〜約３．０Ωの抵抗をもっている。さらに好ましくは、発熱体４３は約０．８Ω〜約２．１Ωの抵抗をもっていなければならない。勿論、そのヒーター抵抗も、発熱体４３を加熱するのに必要な電気エネルギーを提供するために使用される特定の電源３７によって指定される。例えば上記の発熱体の抵抗は、電力が全非装荷電源電圧が約４．８〜５．８ボルトで直列に接続されている４個のニッケル−カドミウム電池によって供給されている場合の実施態様に一致している。あるいは、６個もしくは８個のかような直列に接続された電池が使用される場合、発熱体４３の抵抗は、好ましくは６個の場合約３Ω〜約５Ωまたは８個の場合約５Ω〜約７Ωでなければならない。
【００５４】
発熱体４３を製造するのに用いる材料は、少なくとも１８００回のｏｎ／ｏｆｆサイクルで故障なしに高信頼性の繰返し使用が保障されるよう選択することが好ましい。ヒーター取付具３９は好ましくは、電源３７と回路を備えそして３６００サイクル以上使用した後に廃棄することが好ましいライター２５とは別個に廃棄される。また発熱体の材料は、その酸化抵抗性と反応性が欠如していることに基づいて選択され、遭遇する可能性があるいかなる温度下でも酸化しないかまたは他の方式でシガレット２３と反応しないよう保証される。所望により、発熱体４３はさらに酸化および反応を回避するのに適切なセラミック材料のような不活性な熱伝導性材料中に被包される。
【００５５】
これらの規準に基づいて、電気加熱手段の材料としては、ドープされた半導体（例えばシリコン）、カーボン、グラファイト、ステンレス鋼、タンタル、金属セラミックスマトリックス、ならびに金属合金例えばニッケル含有、クロム含有および鉄含有の合金が挙げられる。適切な金属セラミックスマトリックスとしては、炭化ケイ素アルミニウムおよび炭化ケイ素チタンがある。酸化抵抗性の金属間化合物例えばニッケルのアルミニド類および鉄のアルミニド類も適切な化合物である。
【００５６】
しかしより好ましくは、電気発熱体４３は、高温下での高い機械的強度と表面劣化に対する高い抵抗性を兼ね備えて示す耐熱性合金で製造される。発熱体４３は、好ましくはその融点の約８０％までの温度下で高い強度と高い表面安定性を示す材料で製造される。このような合金としては通常超合金と呼ばれているものがあり、これらの合金は一般にニッケル、鉄またはコバルトに基づいている。好ましくは発熱体４３の超合金は更にアルミニウムを含有し、発熱体の性能（例えば酸化抵抗性）がさらに改善される。このような材料は、Haynes（登録商法）２１４合金という名称で米国、インディアナ州、ココモのHaynes  International  Inc. 社から入手できる。この高温材料は特にニッケル約７５重量％、クロム約１６重量％、アルミニウム約４．５重量％および鉄約３重量％を含有している。
【００５７】
上記のように、ヒーター組立体８９の個々の発熱体４３は、各発熱体の有効抵抗を増大するため、複数の相互に連結された曲線領域の実質的にＳ字形の領域を有する“フットプリント”部分１３１を備えている。発熱体４３のフットプリント１３１の蛇行形態によって、発熱体の全長を長くするとかまたは断面の幅を小さくする必要なしで電気抵抗が増大する。約０．５Ω〜約３Ωの範囲の抵抗を有しかつ図３のＡのヒーター取付具３９および図５のヒーター取付具３９Ａに嵌合するよう構成されたフットプリント長を有する発熱体４３は、好ましくは、Ｎ個の相互に連結されたＳ字形の領域を有し、Ｎは約３〜約１２の範囲内にあり好ましくは約６〜約１０である。
【００５８】
図８に示す発熱体のフットプリント部１３１が最初に図７の幅広部分１２５の形態に裁断され、その幅広部分の幅がＷ１、長さがＬ１および厚みがＴの場合、その幅広部分の一端１２５′から反対側の末端１２５″までの抵抗は下記式で表される。
0003645921.tif 000002
ここでρは使用される特定の材料の抵抗率である。フットプリント１３１が形成されると、発熱体４３の有効電気長の抵抗が増大しかつその断面積が減少するのでフットプリントの抵抗は増大する。例えば、フットプリントが発熱体４３に形成されると、発熱体を通る電流経路は経路Ｐである。経路Ｐは、初期の電気長Ｌ１とは著しく異なり有効電気長が約９・Ｗ１または１０・Ｗ１（発熱体のフットプリントがほぼ５回完全に半転している場合）である。さらにその断面積はＷ１・ＴからＷ２・Ｔまで減少した。本発明によって、電気長が増大しかつ断面積が現象すると、電気抵抗は電気長に比例し断面積に反比例するので、発熱体４３の全電気抵抗は増大する。
【００５９】
したがって発熱体４３にフットプリント１３１を形成させると、より小さい容積の導電性材料を使用して、所定の加熱表面積例えば３ｍｍ2 〜２５ｍｍ2 に所定の予め決められた抵抗を与えることができる。本発明のこの特徴は少なくとも三つの利点を提供する。
【００６０】
第一に、所定の抵抗に対して、本発明の発熱体４３は、直線の発熱体として製造される場合はもっと長くしなければならない長さの長方形のシートから製造される。このことから、よりコンパクトなヒーター取付具３９とライター２５をより低価格で製造することができる。
【００６１】
第二に、発熱体４３を所定の作動温度まで静止空気中で加熱するのに必要なエネルギーは、発熱体の質量が増大するにつれて増大するので、蛇行発熱体は、小さい容積で所定の抵抗を提供する点でエネルギー効率が優れている。例えば、発熱体４３の容積が１／２に減少した場合、質量も同じ比率で減少する。したがって、発熱体４３を所定の作動温度まで静止空気中で加熱するのに必要なエネルギーは、発熱体の質量と熱容量にほぼ比例するので、容積が１／２に減少すると必要なエネルギーも１／２に減少する。このことからよりエネルギー効率が優れた発熱体４３がもたらされる。
【００６２】
蛇行発熱体４３の容積減少の第三の利点は、発熱体の時間応答に関連する利点である。時間応答は、所定の発熱体４３が、所定のエネルギー入力に応答して最初の温度から第二のより高い温度まで変化するのにかかる時間の長さと定義する。発熱体４３の時間応答は一般にその質量にほぼ比例するので、発熱体の容積を少なくして時間応答を短くすることが望ましい。したがって、蛇行発熱体４３は、コンパクトでかつエネルギー効率が優れていることに加えて、作動温度まで迅速に加熱することができる。本発明のこの特徴によって一層効率的発熱体４３が得られる。
【００６３】
したがって、発熱体４３を複数回反転させる（例えば蛇行パターン形で）ことによって、発熱体の抵抗は、発熱体の長さを長くするとかまたは断面積を減らす必要なしに増大する。勿論、図８に示す発熱体４３のパターン以外のパターンも、その形態に例示されている原理を採用するのに利用可能でありその結果コンパクトで効率的な発熱体が得られる。
【００６４】
フットプリント１３１は、適合した方法で好ましくはレーザ（好ましくはＣＯ2 レーザ）によって裁断され発熱体４３が得られる。蛇行発熱体４３に用いる形態が小さいため（例えば図８の間隙Ｂは約０．１ｍｍ〜約０．２５ｍｍのオーダーが好ましい）、レーザ裁断法は、フットプリント１３１の他の裁断法をしのぐ好ましい方法である。レーザのエネルギーは小容積に集中させるのに適合しているので、レーザエネルギーによって、多様で迅速かつ正確な自動加工が容易になる。さらに、レーザ加工によれば、裁断される材料に誘発される応力と、熱におかされる材料（すなわち酸化される材料）の範囲が、他の裁断方法（例えば電気放電切削法）と比べて小さくなる。その外の適合した方法としては、電気放電切削法、精密型打ち法、化学的エッチング法および化学的ミリング法がある。またフットプリント部分１３１は通常のダイ型打ち法でも製造できるが、この代替法はダイの摩耗のために、少なくとも蛇行構造に対して魅力が少なくなると考えられる。
【００６５】
またレーザは、蛇行発熱体４３の裁断に利用するのに加えて、ライターの各種の要素を効率的に結合するのに使用することが好ましい〔好ましくはイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）レーザ〕。例えば、ヒーター組立体８９とピン組立体９１はＣＯ2 レーザまたはＹＡＧレーザを用いて互いにスポット溶接することが好ましい。その上に、発熱体４３の後部末端１０１またはタブ１２９も、底部５０の電気端子ピン１０４または適切な回路要素もしくはソケットにレーザ溶接することが好ましい。勿論、ライターの種々の要素を結合するのに各種の従来の結合方法がある。
【００６６】
発熱体４３中に熱で誘発され損傷を与える可能性がある応力は本発明によって最小になる。図６に示すように、ピン１０４または他の電気回路もしくは要素に溶接される後部末端部１０１（またはタブ１２９）、および熱を発生するフットプリント部分１３１は、単一ピースの発熱体４３として形成され、その結果、別個のフットプリント部分と末端部分を溶接する必要がなくなる。このような溶接によって、発熱体の加熱中に望ましくないゆがみが生成することが従来観察されている。末端部１０１またはサブ１２９の縦中心線は、フットプリント部分１３１の中心線と合致させることが好ましい、またこれらの中心線が合致していないと、発熱体の加熱中ゆがみが生じることが観察されている。さらにフットプリント１３１の両端１３１′と１３１″は、発熱体４３の非蛇行部分と、対称形式ですなわち各点が同じ方向に出会うことが好ましい。末端１３１′と１３１″がこのように対称形になっていると、フットプリント１３１の末端が加熱中反対方向にねじれてフットプリントが損傷するのを防止するのに役立つ。フットプリント１３１の末端１３１′と１３１″に位置し、発熱体４３の非蛇行部分と発熱体末端との間の中間部分１３７′と１３７″は図６に示すように面取り（bevel ）を行うのが好ましい。この面を取った中間領域１３７′と１３７″も熱で誘発される応力を減少させると解される。
【００６７】
発熱体４３とヒーター取付具３９は、加熱および繰返し加熱に付随する他の問題点を回避する追加の特徴をもっている。例えば、加熱中発熱体４３は膨張する傾向があると予想される。発熱体４３は、ヒーター組立体８９の前部１２１に連結されたピン組立体９１の、位置が固定された前部末端１３５および発熱体の後部末端１０１に近いリング９９の間に固定されているので、発熱体が膨張すると、発熱体がシガレット２３に向かって所望の内方向に曲がるかまたはシガレットから離れて望ましくない外方向に曲がることになる。外側に曲がると発熱体４３とシガレット２３間に熱間隙を残すことになる。このようになると、発熱体の表面とシガレットとの２面間の接触度が変化するためタバコウエブ５７の加熱が非効率的で一貫性がなくなる。
【００６８】
外方向への曲がりを避けるため、ヒーター組立体８９の個々の発熱体４３は、図３のＡに示す所望の内側へ湾曲した形態にすることが好ましい。この内側への湾曲によって、発熱体４３とシガレット２３間の滑り嵌めと良好な熱接触を保証し易くなる。発熱体４３の内側に湾曲した形態は可能性がある多数の方法の中の望ましいいずれかの一つの方法で提供することができる。例えば所望の内側への湾曲を有する固定具（図示せず）で図６に示すような円筒形ヒーターを成形する方法がある。内側に湾曲した形態は、発熱体４３に、ダイとプレス（図示せず）で形成し次いでヒーター組立体８９を円筒形に成形するのが好ましい。発熱体４３の内側に湾曲した形態は、発熱体が加熱中に膨張した場合さらに内側に湾曲する傾向がある。したがって、この湾曲はフットプリント１３１の長さ全体にわたってかなりゆるやかなことが好ましい。面を取った中間領域１３７′と１３７″は一層精巧なフットプリント１３１より強く曲がることがある。この挙動によって、発熱体４３の一層損傷し易い部分に熱応力が集中することが回避されると考えられる。
【００６９】
所望により、発熱体４３のフットプリント１３１のまわりにリング（図示せず）が設けられる。このリングは吸熱源として働くと考えられ、発熱体４３のフットプリント１３１が加熱時に膨張するとき、フットプリントは内側にシガレット２３に向かって膨張を起こす。
【００７０】
上記のヒーター組立体８９に加えて、図３のＡのヒーター取付具３９はスペーサ４９とヒーター取付具底部５０を備えている。図１０のＡ〜Ｃに示すスペーサ４９は円筒形の外面９７を有し、その外面には、ピン９１と発熱体４３がリング９９によって摩擦嵌めで固定されている。スペーサはさらに、底壁１３９、シガレット２３がライター２５内にそれ以上移動するのを阻止してシガレットを発熱体４３に対して適正に配置させる働きをする底部内面８１、およびシガレットをスペーサ中に入れることができる円筒形内壁１４１を備えている。一服吸引で作動するセンサ４５と連通している流路４７の一部分４７′が底壁１３９中に形成されている。部分４７′は、スペーサ４９の中心線に平行に底壁１３９を貫通して延びる通孔の形態が好ましい。また光センサ５３に対する開口５５の一部分５５′が底壁１３９内に形成されている。最初の吸引オリフィス１４３はスペーサ４９の外面９７から開口の一部分５５′まで延びている。最初の吸引オリフィス１４３は、シガレットを囲む流域からバックフローフィルター６３に隣接する領域まで空気流の追加の流路を設けることによって、シガレット２３を最初にふかしている間に好ましいＲＴＤを与え易くする。タバコウエブ５７とオーバーラップペーパー６９は、発熱体４３がシガレットの領域を加熱し終るまではシガレット２３への空気流を制限する傾向があるので、最初の吸引オリフィス１４３は、シガレットのバックフローフィルター６３によってヒーター取付具３９の領域に空気流を提供する。このバックフローフィルター６３は、充分な空気流をシガレット２３に送り、他の方法による経験より低いＲＴＤを提供できる。しかしバックフローフィルター６３は、最初の吸引中上記の空気流を依然として可能にしながら、できるだけ“気密で（tight ）”あることが好ましく、その結果、シガレット２３をふかした後、空洞７９に残っているエーロゾルがバックフローフィルターを通過してライター２５中に逆流しない。シガレット２３に対する最初の一服吸引がなされた後、発熱体４３の着火（firing）によって加熱されたタバコウエブ５７とオーバーラップペーパー６９の領域は一層空気が透過し易くなる。したがって、最初の吸引オリフィス１４３とバックフローフィルターを通過する空気流は、最初の吸引後、シガレット２３に対する吸引に対してとるにたらないものになる。
【００７１】
図１１のＡ〜Ｃに見られる底部５０は、ほぼ円筒形であり、底壁１５１を有し、ピン９５および発熱体４３と接続するピンもしくはリード線１０４がその底壁に形成された通孔１０７を通って、底部の底外面１０５を通過して延びている。底部５０は好ましくは円筒形の外面１５３と円筒形の内壁１５５で形成され、そしてその内壁は直径がスペーサ４９の外径より大きくリング９９の外径にほぼ等しい。スペーサ４９は好ましくは、空気チャネルスリーブ８７の内壁、リング９９およびスペーサの外面９７間の摩擦嵌めによって、底部５０に対して適正な位置に保持されている。さらに以下に考察するように、空気チャネルスリーブ８７を底部５０に対して固定する手段が設けられている。スペーサと底部５０は、例えば接着剤、ねじおよびスナップ嵌めによる他のまたは追加の手段によって固定してもよい。さらに一つ以上の縦方向の隆起部および溝（図示せず）をスペーサと底部５０に形成して、スペーサと底部間の望ましい角関係を保証し易くすることができる。流路４７の一部分４７″が底壁１５１に形成され、好ましくは底部５０の中心線の近くから底部の周囲端縁まで延びている。所望の場合、部分４７″は、底部の底内面１５７内に部分的に溝の形態になっており、その溝はスペーサ４９を取付ける際は気密にする。部分４７″は好ましくは、底壁１５１内で交差する縦方向と半径方向の中ぐり孔の形態になっている。開口５５の部分５５″が底壁内に形成されている。スペーサ４９の部分４７′と５５′はそれぞれ底部５０の部分４７″と５５″に心合せがなされて、流路４７と開口５５を形成している。
【００７２】
図５に示すヒーター取付具３９Ａの実施態様の部材４９Ａをさらに図１２のＡ〜Ｄに示す。部材４９Ａは円筒形の外面９７Ａを有し、その外面にはピン９５と発熱体４３がリング９９によって固定されている。部材４９Ａはさらに、底壁１３９Ａを備え、その底壁の底内面８１Ａは、シガレット２３がライター２５中にそれ以上移動するのを阻止する働きをし、その結果シガレットは発熱体４３と部材４９Ａの円筒形内壁１４１Ａに対して適正に配置され、部材４９Ａ内に入れることができる。最初の吸引オリフィス（図示せず）も部材４９Ａ内に設けてもよい。一服吸引で作動するセンサ４５と連通する流路４７Ａが底壁１３９Ａに形成される。この流路４７Ａは好ましくは部材４９Ａの中心線に平行に底壁１３９Ａを貫通して延びる通孔の形態である。また、光センサ５３に対する開口５５Ａが底壁１３９Ａに形成される。上記のように、発熱体４３の後部末端１０１と、好ましくは少なくとも二つのピン９５の後部末端１０３は、部材４９Ａの底部外面１０５Ａを通過して延出して回路４１および電源３７に接続している。部材４９Ａには好ましくはフランジ形末端１０９が形成され、このフランジ形末端には少なくとも二つの溝もしくは通孔１０７Ａが形成され、その溝もしくは通孔を、二つのピン９５の後部末端が通り、底外面１０５Ａを通過して延出する。発熱体４３の後部末端１０１は曲がってフランジ形末端１０９の形態に一致し、次に、フランジ形末端の外側端縁１１１の外側半径方向に底外面１０５Ａを通過して延出している。空気チャネルスリーブ８７Ａは、フランジ形末端１０９の外側端縁１１１のまわりに嵌合し、さらに発熱体４３の端部１０１を適正な位置に固定する。
【００７３】
特にことわらない限り、喫煙装置２１の以下の考察では、説明を簡単にするため、主として図３のＡ〜Ｂに示すヒーター取付具３９の要素について述べる。しかしこの考察は、一般に、図５に示すヒーター取付具３９Ａの実施態様ならびに本願には具体的に示したりまたは考察していない他の実施態様に適用できると考えられる。上記のように、ヒーター取付具は、例えばシガレットを加熱する発熱体に隣接した空間を設けるというようなヒーター取付具の各種の機能を実施できる他の器具を具備していてもよい。
【００７４】
発熱体４３およびピン９５を図３のＡのスペーサ４９の外面９７のまわりに固定するリング９９の端面図を図１３に示す。リング９９の内径は、このリングが発熱体４３を囲んで摩擦嵌めで円筒形外面９７に固定できるように充分に大きい。縦溝１５９が、リング９９の内面に互いに９０°の角度で形成され、一般に厚いピン９５を受け入れ、その結果、リングはピンを囲んで外面９７に固定するよう構成されている。
【００７５】
空気チャネルスリーブ８７は第一末端１６１において底部５０に連結し、および第二末端１６３においてキャップ８３に連結している。空気チャネルスリーブ８７の第一末端１６１には、底部５０の内壁１５５上の内側溝１６７に係合する外側隆起部１６５を形成することが好ましい。同様に、空気チャネルスリーブ８７の第二末端１６３には好ましくはキャップ８３の内側リム１７５上の内側溝１７３と係合する外側隆起部１７１を形成する。図５に示すヒーター取付部３９Ａの実施態様の空気チャネルスリーブ８７Ａは、図３に示す空気チャネルスリーブ８７の実施態様とは次の点で異なっている。すなわち空気チャネルスリーブ８７Ａの第一末端１６１Ａには、好ましくは部材４９Ａのフランジ形末端１０９の外側端縁１１１上の外側隆起部１６７Ａに係合する内側溝１６５Ａが形成されている点である。発熱体４３の後部末端１０１の近くの部分は、部材４９Ａと空気チャネルスリーブ８７Ａの係合部分の間に延出している。図１７によって以下に考察するように、空気の流量を増大したい場合は、一つ以上の半径方向の通孔が、空気チャネルスリーブ８７のようなヒーター取付具３９の一部分の、好ましくは空気チャネルスリーブの長さにそった点に設けられ、そのとき空気流は、シガレット２３に到達する前にキャップ８３またはスペーサ４９によって遮断されずまたは曲がりくねった経路を走行させられることはない。
【００７６】
図３のＡに示すヒーター取付具３９のキャップ８３と図５に示すヒーター取付具３９Ａのキャップ８３Ａは、キャップ８３がキャップ８３Ａの内壁１７７Ａより長い内壁１７７を有することを除いてすべての点で類似している。キャップ８３の内壁１７７の内径はシガレット２３の外径より大きくないことが好ましくわずかに小さいことが好ましく、その結果シガレットはライター２５に挿入されると締付けられ、締り嵌めて適正な位置に固定される。キャップ８３の内壁１７７は長い方が好ましく、シガレット２３の支持が追加される。考察を行うため、キャップ８３Ａを図１４のＡ〜Ｄに示す。
【００７７】
キャップ８３Ａには、その丸みをつけたかまたは面取りを行った前部末端９３Ａから後部面１８１Ａまでキャップ８３Ａを貫通して延びる複数の縦孔すなわち縦流路１７９Ａが形成され、この縦孔すなわち縦流路１７９Ａは、シガレットと空気チャネルスリーブ８７の間の、シガレット２３を受入れるヒーター取付具３９Ａ内の空間に空気流を送り、その結果、空気の横断流（すなわち半径方向内側への流れ）が、発熱体４３のフットプリント１３１を経由してタバコウエブ５７を通過する。図３のＡに示すように、ヒーター取付具３９のキャップ８３の好ましい実施態様では、通孔すなわち流路１７９は、所望のＲＴＤを得易いように、後部面１８１に近い部分が前部末端９３の近い部分より大きく形成されている。キャップの他の実施態様では、縦孔の代わりに、キャップの内壁に形成される縦溝（図示せず）が用いられる。図１４のＡ〜Ｄでは、円周方向の溝１８３Ａが後部面１８１Ａに形成され、この溝は図１５のＡ〜Ｂに示す任意の保護ヒータースリーブ８５を受入れて保持する。ヒータースリーブ８５は、第一末端１８５と第二末端１８７を有する管状部材であり、これらの末端のいずれか一方が溝１８３Ａに受入れられるよう構成されている。円周方向の溝１８３Ａは、通孔すなわち流路１７９Ａより大きい半径で形成され、喫煙者がシガレット２３をふかすとき、空気がヒーター取付具３９内に導入され易くなる。
【００７８】
図３のＡに示すキャップ８３は、成形法または切削法で形成される。図５に示すキャップ８３Ａのようなキャップは単一ピースのキャップを成形することによって製造することが好ましい。切削法で製造する場合キャップ８３は、２ピースすなわち図３のＡに示す外側ピース８３′と内側ピース８３″で製造することが好ましく、これらは共に嵌合される。内側ピース８３″の外側面に円周方向の凹部が形成されてから、外側ピース８３′内に内側ピースを嵌合させるが、内側ピースと外側ピースが連結される場合その凹部は溝１８３を形成する。したがって切削加工される２ピースのキャップ８３には、単一ピースキャップを切削加工して溝１８３を形成する必要がない。
【００７９】
ヒータースリーブ８５は、望ましい喫煙期間で（例えば３０〜６０本のシガレット２３を喫煙した後）、喫煙者が取外して廃棄し、新しいヒータースリーブと取替える。ヒータースリーブ８５は、空気チャネルスリーブ８７の内壁１６９を、発熱体と空気チャネルスリーブの間の領域で生成する残留エーロゾルに暴露するのを防止する。上記のエーロゾルが代わりにヒータースリーブ８２に暴露される。
【００８０】
ヒータースリーブ８５は、耐熱性の紙様もしくはプラスチック様の材料で製造され、複数のシガレット２３が喫煙された後、喫煙者が取替える。したがって、先に本願に援用した米国特許願第０７／９４３５０４号に記載されている、タバコ香味ユニットに連結されたエーロゾルバリヤー管を有しこのバリヤー管が喫煙された後香味ユニットとともに廃棄される“チューブインチューブ”構造と異なり、本発明の喫煙装置２１のヒータースリーブ８５は再使用するよう構成されている。したがって、シガレット２３の製造が簡単になりかつ各シガレットが喫煙された後廃棄される物質の容積が減少する。
【００８１】
図１６は、喫煙者がマウスピースフィルター７１を通じてふかすときにヒーター取付具３９とシガレット２３中に生成する好ましい空気流のパターンを図式的に示す。マウスピースフィルター７１に吸込みが起こると、空気は次のように吸込まれる。すなわち縦孔すなわち縦流路１７９を通って、ヒーター取付具３９の内部に入り、空気チャネルスリーブとヒータースリーブの間（図１６では番号を付けていない）を通り、シガレット２３に接触している発熱体（図示せず）を通過し、次に空気透過性の外側の包装材６９とタバコウエブ５７を通過し（またはこれらのものに形成された孔を通過し）、次いでシガレット内の空洞７９内に入る。空気は、空洞７９から、第一フリーフローフィルター６５の縦流路６７に流入し次に第二フリーフローフィルター７３の縦流路７７に入り次いでマウスピース７１を通じて喫煙者に流入する。流路１７９の量と大きさを選択して、喫煙者への全粒子状物質（ＴＰＭ）の送り込み量を最適化する。本発明の好ましい実施態様では、六つまたは八つの流路１７９がキャップ８３に形成される。
【００８２】
図１７に示すように、所望により、空気が、ヒーター取付具３９とシガレット２３の空洞７９の中に入ることができるように、別の空気流路が流路１７９の代わりにまたは追加して設けられる。例えば一つ以上の半径方向の流路１８９がヒーター取付具３９に所望の位置に通常空気チャネルスリーブに形成される。縦流路１９１を、底部または底部とスペーサ（図１７には図示していない）を貫通してヒーター取付具３９に形成してもよい。またキャップ８３の流路１７９は上記のように通孔の形態でもよいがキャップの内壁１７７に形成された縦溝でもよい。上記のように、所望により、喫煙者がシガレットをふかしたとき空洞７９内に向かって縦方向の流れを起こさせるバックフローフィルター６３を設けてもよい。
【００８３】
所望によりライター２５には、ヒーター取付具３９内に任意のとがった管（図示せず）を配置し、シガレットを挿入する際にシガレット２３のバックフローフィルター６３を貫通させる。この管は、空洞７９内で終り、喫煙者がシガレット２３を吸うとこの空洞に直接空気流をもたらすよう構成されている。この管は先端に一つ以上のオリフィスを備え、そのオリフィスは管の先端にではなくて管の側部に形成することが好ましく、空洞内の空気流をかきまぜ易い方向に高速空気流を生成する。このようにかきまぜると流入空気およびシガレット２３内に生成するエーロゾルと蒸気の混合が改善される。
【００８４】
喫煙装置２１の電気制御回路４１を図１８に図式的に示す。制御回路４１は、論理回路１９５（特定用途向け集積回路またはＡＳＩＣ）、喫煙者がシガレット２３をふかしていることを検出する一服吸引で作動するセンサ４５、ライター２５へのシガレットの挿入を検出する光センサ５３、シガレットに対して残っている一服吸引の数を示すＬＣＤ（液晶）表示器５１、電源３７およびタイミングネットワーク１９７を備えている。論理回路１９５は、本願で考察した機能を実現することができる通常の回路である。フィールドプログマブルゲートアレー（例えば、米国、カリフォルニア州、サニーベールの Actel  Corporetion 社から入手できる type  ACTEL  A １０１０ A   FPGA  PL ４４ C）は、プログラムして、他のコンポーネントによって実行されるアナログ機能によってディジタル機能を実行できるが、ＡＳＩＣは一つのコンポーネントでアナログとディタルの両機能を実行する必要がある。本発明の制御回路４１と論理回路１９５に類似の制御回路と論理回路の特徴は、例えば米国特許第５０６０６７１号および米国特許願第０７／９４３５０４号に開示されている。なおこれら文献の開示事項は本願に援用するものである。
【００８５】
本発明の好ましい実施態様では、八つの個々の発熱体４３（図１８には図示していない）が電源３７の正の端子に接続され、かつ対応する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のヒータースイッチ２０１〜２０８を通じて大地に接続されている。ヒータースイッチ２０１〜２０８の個々の一つずつはそれぞれ端子２１１〜２１８を通じて論理回路１９５の制御下でターンオンする。論理回路１９５は、ヒータースイッチ２０１〜２０８のなかの特定のスイッチを活性化および非活性化する信号を与えてヒーターのなかの対応するヒーターを活性化および非活性化する。
【００８６】
吸引で作動するセンサ４５は、喫煙者の活動（すなわち充分な持続時間にわたる連続的な圧力低下と空気の流動）を表示する信号を論理回路１９５に送る。論理回路１９５は、小さな空気圧の変動とより持続的なシガレットに対する吸引とを識別する debouncing 手段を備え、一服吸引で作動するセンサ４５からの信号に応答して発熱体が不注意な作動を行わないようにしている。一服吸引によって作動するセンサ４５は演算増幅器を駆動するのに使用する圧電抵抗圧力センサまたは光学的フラップセンサを備え、その増幅器の出力が次に論理信号を論理回路１９５に送るのに使用される。本発明の喫煙装置に接続するのに適した一服吸引で作動する適切なセンサとしては、米国、イリノイ州、フリーポートの Honeywell、Inc.社の MicroSwitch部門が製造している Model  １６３ＰＣ０１Ｄ３５シリコンセンサまたは米国、カリフォルニア州、フリーモントの Lucas - NOVA 社から入手できる  type  NPH −５−０２．５Ｇ  ＮＯＶＡセンサまたは米国、カリフォルニア州サニーベールの SenSym  Incorporated 社から入手できる type  SLP  ００４Ｄセンサがある。
【００８７】
シガレットの挿入を検出する光センサ５３は、シガレット２３がライター２５に適切な深さまで挿入されたことを表示する信号を論理回路１９５に送る（すなわちシガレットは、反射光線で検出される場合、ヒーター取付具３９のスペーサ４９と底部５０の近くに取付けられた光センサから数ｍｍ以内にある）。本発明の喫煙装置に接続して用いるのに適切な光センサは、米国、テキサス州７５００６、キャロルトン、ウエスト・クロスビー・ロード  １２１５の OPTEK  Technology、Inc.社が製造している Type  OPR  ５００５  Light  Sensor である。
【００８８】
エネルギーを節約するため、一服吸引で作動するセンサ４５と光センサ５３は、低いデューティサイクル（例えば約２〜１０％のデューティサイクル）でオン−オフサイクルが行われる。例えば一服吸引で作動するセンサ４５は１０ミリセカンド毎に１ミリセカンドの期間ターンオンすることが好ましい。例えば一服吸引で作動するセンサ４５が、４連続パルス中（すなわち４０ミリセカンドにわたって）、シガレットに対するふかしを表示する圧力低下または空気の流動を検出したならば、一服吸引で作動するセンサは、端子２２１を通じて論理回路１９５に信号を送る。次に論理回路１９５は端子２１１〜２１８の中の適切な一つを通じて信号を送って、ＦＥＴのヒータースイッチ２０１〜２０８のうちの適切な一つをターンオンさせる。
同様に、光センサ５３は、１０ミリセカンド毎に１ミリセカンドの期間ターンさせることが好ましい。例えば光センサ５３が、シガレット２３がライター２５内に存在していることを示す四つの連続反射パルスを検出したならば、光センサは端子２２３を通じて論理回路１９５に信号を送る。次いで論理回路１９５は、端子２２５を通じて一服吸引で作動するセンサ４５に信号を送り、一服吸引で作動するセンサ４５をターンオンさせる。また論理回路は端子２２７を通じて表示器５１にも信号を送って表示器をターンオンさせる。上記の変調方法によって、一服吸引によって作動するセンサ４５と光センサ５３が必要とする時間平均電流（ time  average  current ）が減少するので、電源３７の寿命が延長する。
【００８９】
タイミングネットワーク１９７は、好ましくは一定ジュールエネルギーのタイマーであり、そしてＦＥＴヒータースイッチ２０１〜２０８のうちの一つをターンオンすることによって活性化された発熱体の個々の一つが所望の期間オンになった後、端子２２９で論理回路１９５にシャットオフ信号を与えるのに使用される。本発明によれば、タイミングネットワーク１９７は、発熱体の加熱中低下する電源の圧力の関数として測定される期間の後、論理回路１９５にシャットオフ信号を与える。またタイミングネットワーク１９７は、電池が充電しているときに、一つの発熱体４３から次の発熱体を活性化させないように構成されている。他のタイミングネットワークの回路形態も使用することができ、例えば、米国特許願第０７／９４３５０４号に記載されている。なおこの文献の開示は本願に援用するものである。
【００９０】
作動中、シガレット２３がライター２５に挿入されるとシガレットの存在は光センサ５３によって検出される。光センサ５３は、端子２２３を通じて論理回路１９５に信号を送る。論理回路１９５は、電源３７が放電されているか否かまたは低電圧であるか否かを確認する。シガレット２３がライター２５に挿入された後、論理回路１９５が電源３７の電圧が低いことを検出したならば、表示器５１が明滅し次いで電源が再充電されるかまたは取替えられるまで、ライターのその後の作動は遮断される。また電源３７の電圧は発熱体４３の着火中監視され、電圧が予め決められた値より低く低下したならば発熱体の着火は中断される。
【００９１】
電源３７が充電され電圧が充分な場合は、論理回路１９５は一服吸引センサ４５に端子２２５を通じて信号を送り喫煙者がシガレット２３をふかしているか否かを確認する。同時に論理回路１９５は表示器５１に端子２２７を通じて信号を送り、その結果液晶表示器は数字“８”を表示して８回の一服吸引を利用できることを示す。
【００９２】
論理回路１９５は、圧力低下の持続または空気の流動が検出されたという信号を、一服吸引で作動するセンサ４５から端子２２１を通じて受けた場合、吸引中、光センサ５３をロックアウトして電力を節約する。また論理回路１９５は、タイマネットワーク１９７に端子２３１を通じて信号を送り、一定ジュールエネルギータイマを活性化する。また論理回路１９５は、ダウンカウント手段によって、８個の発熱体のうちどの一つを加熱すべきかを決定し、次いで適切な端子２１１〜２１８を通じて信号を送ってＦＥＴヒータースイッチ２０１〜２０８のうちの適切な一つをターンオンする。適切なヒーターはタイマが作動中、作動を続ける。
【００９３】
タイマネットワーク１９７が、タイマが作動を停止したことを表示する信号を、端子２２９を通じて論理回路１９５に送ると、特定のオンになっているＦＥＴヒータースイッチ２１１〜２１８がターンオフされ発熱体への電力供給を停止する。また論理回路１９５はダウンカウント（ downcount）を行い、端子２２７を通じて表示器５１に信号を送り、その結果表示器は、一回少ない一服吸引が残っていることを表示する（すなわち第一回の一服吸引を行った後“７”を示す）。喫煙者が次の吸引をシガレットに対して行うと、論理回路１９５は、ＦＥＴヒータースイッチ２１１〜２１８のうちの他の予め決められた一つをターンオンして発熱体の中の他の予め決められた一つに電力を送る。このプロセスは、表示器５１が“０”を表示するまで繰返される。この“０”はシガレット２３にはもはや一服吸引回数が残っていないことを意味する。シガレット２３をライター２５から取出すと光センサ５３はシガレットが存在しないことを表示し、論理回路１９５はリセットされる。
【００９４】
米国特許願第０７／９４３５０４号に記載されているような他の特徴は、前記特徴の代わりにまたは前記特徴に付け加えて制御回路４１に組込むことができる。なお上記文献は本願に援用するものである。例えば、所望により、各種の使用禁止を行う特徴（ disabling  feature ）を与えることができる。使用禁止を行う特徴の一つは、連続的な吸引があまりに近接して起こるのを防止するタイミング回路（図示せず）である。この回路によって電源３７は回復する時間が得られる。その外の使用禁止を行う特徴は、認可されていない製品がヒーター取付具３９に挿入された場合に発熱体４３の使用を禁止する手段である。例えばシガレット２３は、発熱体４３が付勢される前にライター２５が認識しなければならないことを特定する特徴を備えていてもよい。
【００９５】
本発明は好ましい実施態様によって例証して説明したが、特許請求の範囲に記載されている本発明から逸脱することなく改変を行うことができると考えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施態様による喫煙装置の概略斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施態様による喫煙装置の一部切り欠き概略斜視図である。
【図３】図３の（Ａ）は本発明の実施態様によるヒーター取付具の側面断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ端面図である。
【図４】図４の（Ａ）は本発明の実施態様によるシガレットの概略斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ断面側面図である。
【図５】図５は本発明の他の実施態様によるヒーター取付具の概略組立図である。
【図６】図６は本発明の実施態様によるヒーター組立体の斜視図である。
【図７】図７は本発明の実施態様によるヒーター組立体の外形である。
【図８】図８は本発明の実施態様による発熱体の一部分の斜視図である。
【図９】図９は本発明の実施態様によるピン組立体の斜視図である。
【図１０】図１０の（Ａ）は本発明の実施態様によるスペーサの概略側面断面図、（Ｂ）は図１０の（Ａ）の１０Ｂ−１０Ｂ概略図、（Ｃ）は図１０の（Ａ）の１０Ｃ−１０Ｃ概略図、である。
【図１１】図１１の（Ａ）は本発明の実施態様による底部の概略側面断面図、（Ｂ）は図１１の（Ａ）の１１Ｂ−１１Ｂ概略図、（Ｃ）は図１１の（Ａ）の１１Ｃ−１１Ｃ概略図、である。
【図１２】図１２の（Ａ）は本発明の実施態様による組合せたスペーサ・底部部材の概略斜視図、（Ｂ）は図１２の（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ概略側面断面図、（Ｃ）は図１２の（Ａ）の１２Ｃ−１２Ｃ概略図、（Ｄ）は図１２の（Ａ）の１２Ｄ−１２Ｄ概略図、である。
【図１３】図１３は本発明の実施態様によるリングの端面図である。
【図１４】図１４の（Ａ）は本発明の実施態様によるキャップの概略斜視図、（Ｂ）は図１４の（Ａ）の１４Ｂ−１４Ｂ概略側面断面図、（Ｃ）は図１４の（Ａ）の１４Ｃ−１４Ｃ概略図、（Ｄ）は図１４の（Ａ）の１４Ｄ−１４Ｄ概略図、である。
【図１５】図１５の（Ａ）は本発明の実施態様によるヒータースリーブの概略側面図であり、（Ｂ）は図１５の（Ａ）の１５Ｂ−１５Ｂ端面図である。
【図１６】図１６は本発明の喫煙装置の空気流経路を示す喫煙装置の一部分の概略側面断面図である。
【図１７】図１７は本発明の喫煙装置の空気流経路を示す喫煙装置の一部分の概略側面断面図である。
【図１８】図１８は本発明の実施態様による回路を示す概略回路図である。
【符号の説明】
２１  喫煙装置
２３  シガレット
２５  ライター
２７  ライターのオリフィス
３１  ライターのハウジング
３７  電源
３９，３９Ａ  ヒーター取付具
４１  電気制御回路
４３  発熱体
４５  一服吸引で作動するセンサ
４７，４７Ａ  流路
４９  ヒーター取付具のスペーサ
４９Ａ  スペーサと底部を組合せた部材
５０  ヒーター取付具の底部
５１  表示器
５３  光センサ
５５，５５Ａ  光センサに対する開口
５７  タバコウエブ
５９  担体
６１  タバコ香味材
６３  バックフローフィルター
６５  第一フリーフローフィリター
６９  オーバーラップペーパー
７１  マウスピースフィルター
７３  第二フリーフローフィルター
７９  シガレット内の空洞
８３，８３Ａ  キャップ
８５  保護ヒータースリーブ
８７，８７Ａ  空気チャネルスリーブ
８９  ヒーター組立体
９１  ピン組立体
９５  ピン組立体のピン
１０４  電気端子のピン
１１５  ヒーター組立体の外形
１３１  発熱体のフットプリント部分
１４３  最初の吸引オリフィス
１９５  論理回路
１９７  タイミングネットワーク
２０１〜２０８  ヒータースイッチ
２１１〜２１８  ヒータースイッチの端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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