Изобретение относится к фильтру сигаретного дыма для использования в курительной принадлежности для фильтрования сигаретного дыма и, более конкретное к фильтрам для использования в курительных принадлежностях, которые удаляют по существу все твердые частицы и газообразные компоненты сигаретного дыма для выпуска его в атмосферу.
При курении сигареты видимый дым выделяется из основного канала сигареты, при выдыхании, а также по бокам от области горения в перерывах между затяжками. Некоторые находят такой дым неприятным, что привело к принятию в некоторых странах законов различной степени строгости о запрете курения, которые распространяются на разные помещения.
Ранее предлагались различные устройства: предназначенные для минимизации или исключения образования видимого сигаретного дыма при курении. Однако, ни одно из известных заявителю устройств-прототипов, не обеспечивает устранения по существу всего видимого побочного и выдыхаемого дыма, одновременно сохраняя вкус и качество при курении обычным способом.
Для фильтрования побочного сигаретного дыма и/или выдыхаемого дыма было разработано несколько устройств различной степени сложности. В патенте США N 4052179 приведен пример стандартной пепельницы, которая втягивает побочный дым через фильтр из древесного угля, заключенный в мелкой проволочной или стекловолоконной сетке. В выпускной тракт системы может устанавливаться подушка с дезодорантом для маскирования любых остаточных запахов сигаретного дыма, которые не были устранены угольным фильтром.
Другой фильтр побочного дыма раскрывается в патенте США N 4685477. Сигарета вставляется в устройство трубчатой формы и открытое с каждого торца. При затяжке через впускное отверстие втягивается свежий воздух. Зажженную сигарету устанавливают в трубчатый фильтр. Пока сигарета продолжает гореть, побочный дым проникает в окружающий трубчатый фильтр. Поскольку горящая сигарета расположена внутри фильтра, материал фильтра не подвержен воздействию тепла и не воспламеняется от области горения сигареты. При курении сигареты находящийся в замкнутом пространстве дым пропитывает сигаретную бумагу и табак сигареты, что приводит к неприемлемому вкусу.
В патенте США N 4200114 раскрыта маска для курильщика, которая надевается на лицо. Система позволяет затягиваться и фильтрует весь побочный и выдыхаемый дым через один и тот же фильтр. Устройство имеет сложную систему клапанов, гарантирующих, что весь дым пройдет через фильтр или будет заключен в курительной камере увеличенных размеров.
В патенте США N4790332 раскрывается курительная принадлежность, в которой сигарета полностью заключена в кожух. И побочный дым и выдыхаемый дым фильтруются одним и тем же фильтром. Этот фильтр обычно имеет два слоя. Внутренний слой фильтра выполнен из hepa или подобного материала. Внешний слой фильтра представляет собой вспененный полиуретан или подобный материал, пропитанный древесным углем для поглощения запаха из воздуха, который проходят изнутри устройства сквозь фильтр в атмосферу.
В патенте США N 4899766 описан дымоуловитель, обеспечивающий захват и побочного и выдыхаемого дыма. Совместно с фильтрами используется вентилятор для протягивания побочного и выдыхаемого дыма через фильтры прежде, чем он будет выпущен в атмосферу. Фильтры содержат два или более последовательно расположенных фильтрующих элемента. Альтернативно, вытяжной вентилятор может вытягивать дым наружу без фильтрования.
В патенте США N 4993435 раскрывается курительная принадлежность, которая улавливает побочный дым для вдыхания пользователем и содержит фильтр выдыхаемого дыма. Имеется несколько последовательно установленных дисковых фильтров. Дисковый фильтр может содержать древесный уголь или прессованную бумагу достаточной проницаемости для фильтрования выдыхаемого дыма.
Дисковый фильтр также используется в курительной принадлежности с вентилятором, выполненной в виде устройства, носимого в руке. Побочный дым перед удалением в атмосферу вытягивается из горящей сигареты через дисковый фильтр, как показано в патенте США N 4637407.
В области фильтров, которые крепятся на сигаретах, предпринимались значительные усилия, чтобы осуществлять частичное фильтрование с тем, чтобы снизить количество смол и никотина, вдыхаемых пользователем. Однако, признано, что сигаретные фильтры не предназначены для того, чтобы удалять по существу весь сигаретный дым, чтобы курильщик мог ощущать обычные вкус и аромат. Тем не менее, известны сигаретные фильтры, являющиеся трубчатыми по природе и предназначенные для фильтрования некоторых частиц сигаретного дыма. В патенте США N 3685523 раскрывается трубчатый сигаретный фильтр, который частично фильтрует сигаретный дым по мере его прохождения из внутренней части фильтра наружу для вдыхания курильщиком. Подобный тип фильтра описан в патенте США N 3845384, где фильтр лишь смещен относительно центральной оси сигареты. Оба фильтра, однако, имеют лишь маргинальные характеристики с тем, чтобы не удалять различные компоненты сигаретного дыма, которые дают пользователю желаемый вкус и аромат.
В патенте Канады N 1057924, выданном заявителю по настоящей заявке, описан способ изготовления полимерных волокон микронных размеров, которые могут использоваться в сигаретных фильтрах. Такие микроволокна использовались в сигаретных фильтрах, описанных в патенте США N 3882877 и в международной заявке на патент N WO 90/09741 того же заявителя. Микроволокна, полученные способом по патенту Канады N 1057924, повысили эффективность фильтрования по сравнению со стандартными сигаретными фильтрами из ацетата целлюлозы, древесного угля и пр. Для того, чтобы использовать эффективность этих фильтров на фильтрующем конце сигареты крепится тонкий цилиндрический фильтр, как описано в заявке WO 90/09741, который обеспечивает равномерную подачу смол при курении сигареты.
Ни одно из перечисленных устройств, однако, не решает задачи существенного устранения и побочного и выдыхаемого дыма при компактности и портативности конструкции с сохранением той же степени вкуса и качества курения, которая сопутствует нормальному курению сигарет.
Согласно настоящему изобретению предлагается фильтр, который может быть использован для фильтрования сигаретного дыма. Такие фильтры предназначены для использования в портативных компактных курительных принадлежностях, которые позволяют курильщику курить сигарету, одновременно по существу устраняя, по меньшей мере, побочный дым и выдыхаемый дым. Такое устройство может содержать кожух, в который вставляется сигарета. Курильщик может затягиваться сигаретой, расположенной в кожухе и выдыхать дым обратно в устройство, в котором соответствующие фильтры обрабатывают либо побочный дым, либо выдыхаемый дым.
В кожухе может быть установлен вентилятор, обеспечивающий принудительную вентиляцию кожуха потоком воздуха как для подачи свежего воздуха, необходимого для горения сигареты, так и для снижения температуры воздуха, окружающего сигарету, чтобы предотвратить обугливание сигаретной бумаги и предотвратить втягивание курильщиком горячего воздуха, окружающего сигарету, что может привести к неприемлемому вкусу и качеству курения. Таким образом, можно поддерживать такие же вкус и качество курения, как если бы сигарета выкуривалась в обычных условиях.
Для фильтрования и побочного дыма и выдыхаемого дыма обычно применяется высокоэффективный фильтрующий материал с малым перепадом давления. Такой высокоэффективный фильтрующий материал обычно содержит массу микроволокон. Такое фильтрование для удобства осуществляется в разных отсеках или в одном и том же отсеке кожуха, разными фильтрующими элементами.
Фильтрующий элемент или элементы могут выполняться так, чтобы обеспечивать фильтрование сигаретного дыма до того, как он войдет в контакт с постоянными конструктивными элементами курительной принадлежности, чтобы свести к минимуму загрязнение многоразовых деталей устройства компонентами табачного дыма.
Курительная принадлежность выполняется так, что, по меньшей мере, табачный стержень сигареты находится внутри устройства, чтобы весь побочный дым отфильтровывался устройством. Кроме того курительная принадлежность обеспечивает фильтрование выдыхаемого дыма так, что для случайного свидетеля процесс курения является неочевидным. Курительная принадлежность может также выполняться или использоваться без фильтрования выдыхаемого дыма.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения фильтр сигаретного дыма для использования в курительной принадлежности для фильтрования сигаретного дыма, состоящего из побочного дыма или выдыхаемого дыма, содержит:
трубчатый фильтр, состоящий из микроволокон, для удаления из сигаретного дыма твердых частиц, при этом трубчатый фильтр имеет впускной конец для введения сигаретного дыма во внутреннюю удлиненную камеру, расположенную внутри трубчатого фильтра, и заглушенный конец, расположенный напротив впускного конца, при этом средний диаметр микроволокон составляет от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 10 мкм и микроволокна выполнены из подходящей для формирования микроволокон композиции,
трубчатый фильтр имеет достаточную радиальную толщину для удаления по существу всех твердых частиц из сигаретного дыма, проходящего в радиальном направлении из внутренней удлиненной камеры через этот трубчатый фильтр, при этом микроволоконный материал фильтра требует малого перепада давления для того, чтобы поток воздуха проходил сквозь фильтр, оказывающий минимальное сопротивление такому потоку.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения фильтр сигаретного дыма для использования в курительной принадлежности для фильтрования побочного дыма, выделяемого горящей сигаретой, содержит:
трубку для сигарет, в которой помещается горящая сигарета, при этом длина трубки, по меньшей мере, равна длине выкуриваемой сигареты и ее диаметр, по меньшей мере, в 1,5 раза превышает диаметр сигареты, при этом трубка сигареты выполнена непроницаемой для сигаретного дыма;
проницаемый трубчатый фильтрующий элемент с малым перепадом давления, установленный на конце трубки для сигарет, в результате чего подлежащий фильтрованию побочный сигаретный дым проходит вдоль трубки для сигарет во внутреннюю камеру и радиально наружу сквозь трубчатый фильтрующий элемент; и
второй конец трубки для сигарет, который открыт для установки горящей сигареты в трубку, при этом второй конец трубки для сигарет выполнен с возможностью крепления в держателе зажженной сигареты.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения патрон фильтра сигаретного дыма, для фильтрования сигаретного дыма, выдыхаемого курильщиком, содержит:
внутренний трубчатый фильтр, состоящий из микроволокон для удаления твердых частиц из сигаретного дыма, при этом трубчатый фильтр имеет впускной конец для введения сигаретного дыма во внутреннюю удлиненную камеру, расположенную внутри трубчатого фильтра, при этом противоположный конец трубчатого фильтра заглушен, а средний диаметр микроволокон составляет приблизительно 0,5-10 мкм и микроволокна выполнены из подходящей для формирования микроволокон композиции;
внешнюю оболочку фильтра, окружающую внутренний фильтр, при этом внутренняя оболочка фильтра содержит активированный уголь, удерживаемый матрицей, проницаемой для потока воздуха;
при этом внутренний трубчатый фильтр имеет достаточную радиальную толщину для удаления по существу всех твердых частиц сигаретного дыма, проходящего радиально из внутренней удлиненной камеры сквозь трубчатый фильтр, а микроволоконный материал фильтра требует малого перепада давления для того, чтобы поток воздуха проходил сквозь фильтр, оказывающий минимальное сопротивление такому потоку;
при этом наружная фильтрующая оболочка из активированного угля имеет достаточную радиальную толщину для адсорбции по существу всех газообразных компонентов сигаретного дыма из такого отфильтрованного потока выдыхаемого сигаретного дыма;
при этом патрон имеет торцевой участок, расположенный рядом со впускным концом и выполненный с возможностью крепления в мундштуке для выдыхания для облегчения выдыхания дыма в патрон фильтра, и
внутренний трубчатый фильтр в комбинации с внешней оболочкой из активированного угля создает отфильтрованный поток воздуха, по существу свободный от сигаретного дыма, для выпуска в атмосферу.
На фиг. 1 изображена ортогональная проекция курительной принадлежности с вырывами для иллюстрации положения патронов фильтров, которые фильтруют побочный дым и выдыхаемый дым; на фиг. 2 сечение патрона фильтра побочного дыма; на фиг. 2,А увеличенное сечение проницаемой сетки, применяемой в патроне фильтра по фиг. 2; на фиг. 3 другое сечение патрона фильтра по фиг. 2, иллюстрирующее патрон в сборе; на фиг. 4 вид с торца патрона фильтра по фиг. 2; на фиг. 5 сечение патрона фильтра выдыхаемого дыма; на фиг. 6 - торцевой вид патрона фильтра по фиг. 5; на фиг. 7 сечение фильтра побочного сигаретного дыма по альтернативному варианту настоящего изобретения; на фиг. 8 увеличенный вид участков фильтра побочного сигаретного дыма по на фиг. 7;
на фиг. 9 сечение альтернативного варианта патрона фильтра выдыхаемого сигаретного дыма, и
на фиг. 10 увеличенный вид конца патрона фильтра выдыхаемого дыма по на фиг. 9.
Для облегчения описания различных вариантов настоящего изобретения для описания различных аспектов этих вариантов используются следующие термины:
Выдыхаемый дым означает дым сигареты, выдыхаемый курильщиком при курении сигареты.
Газообразные компоненты означает компоненты сигаретного дыма кроме твердых частиц, которые, если присутствуют в воздушном потоке, дают обнаруживаемый запах сигаретного дыма.
Малый перепад давления означает, что материал является достаточно проницаемым для воздушного потока так, что перепад давления вдоль материала является небольшим, что размер вентилятора, его мощность и давление выдоха имеют такие величины, что курительная принадлежность может быть выполнена ручной. Для оптимизации требований к точности, малый перепад давления предпочтительно составляет менее 10 мм водяного столба.
Микроволокна означает волокна со средним диаметром 10 мкм и менее.
Минимальное сопротивление воздушному потоку означает, что материал фильтра требует очень низкого перепада давления для прохождения сквозь него воздуха.
Непроницаемый означает, что материал пропускает поток определенных компонентов. Например, если материал является непроницаемым для частиц дыма, это значит, что частицы дыма не могут пройти сквозь материал, но, например, воздух может продолжать движение сквозь этот материал.
По существу все в отношении удаления твердых частиц или газообразных компонентов сигаретного дыма означает, что в дыме по существу не осталось видимых или газообразных компонентов, которые, по крайней мере, могут быть обнаружены обонянием.
Побочный дым означает дым, поднимающийся от зажженной сигареты.
Подходящая композиция для формирования микроволокон включает любой материал, из которого можно получить микроволокна и который при контакте с сигаретным дымом сохраняет свою структуру и функциональные характеристики,
Проницаемый означает что материал достаточно пронизан отверстиями, каналами и пр. чтобы пропускать сквозь себя воздушный поток.
Твердые частицы означает видимые и невидимые компоненты сигаретного дыма, которые существуют в форме частиц и обычно имеют размер менее 1 мкм, и нормально имеют размер в диапазоне от 0,1 до 0,6 мкм.
Трубка или трубчатый означает удлиненное пустотелое изделие, имеющее боковую стенку и любую требуемую форму сечения, например, круглую, прямоугольную, квадратную, треугольную, овальную, многогранную (пять граней и более) и т.п.
Подробное описание предпочтительных вариантов.
Общим признаком различных деталей фильтра по нескольким предпочтительным вариантам настоящего изобретения является использование фильтрующего элемента, имеющего трубчатую форму. Трубчатый фильтр предпочтительно выполняется из микроволокон соответствующей композиции, которая содержит материалы из ряда: минерал, металл, полимер или любой другой элементарный материал, который может использоваться для формирования микроволокон.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, одна конфигурация фильтрующего элемента может использоваться как патрон фильтра побочного дыма, а другая как патрон фильтра выдыхаемого дыма. Патрон фильтра побочного дыма и патрон выдыхаемого дыма могут использоваться в курительной принадлежности, в частности того типа, в котором используется вентилятор для протягивания побочного сигаретного дыма через патрон фильтра, и в котором выдыхаемый дым независимо обрабатывается в патроне фильтра выдыхаемого дыма, который может являться частью курительной принадлежности для фильтрования побочного сигаретного дыма или отдельным устройством.
Представительная курительная принадлежность показана на фиг. 1 предмет которой включен в настоящую заявку путем отсылки. Работа этой принадлежности описана в указанной заявке, однако для целей описания функций фильтров по настоящему изобретению ниже приводится краткое описание курительной принадлежности по фиг. 1.
Курительная принадлежность 10 имеет центральный корпус 12, в котором крепится вентилятор 14. К боковой грани центрального 12 крепится устройство 14 для фильтрации побочного сигаретного дыма, имеющее корпус 16 для патрона 18 фильтра побочного дыма. С другой стороны на центральный корпус 12 установлено устройство 20 фильтрования выдыхаемого дыма, имеющее корпус 22 для патрона 24 фильтра выдыхаемого дыма. Устройство 20 по желанию может крепиться к центральному корпусу 12. Понимается, что устройство для фильтрования побочного дыма может удерживаться в одной руке, а устройство 20 для фильтрования выдыхаемого дыма, расположенное в корпусе, отдельном от устройства фильтрования побочного дыма в другой.
Патрон 18 фильтра побочного дыма содержит трубку 26 для сигарет, в которую можно вставить зажженную сигарету 28. Зажженную сигарету можно вставлять в трубку для сигарет 26 проталкивая ее сквозь сигаретодержатель 32, который имеет вставку 34 с выполненным в ней отверстием 36. Горящий конец сигареты 26 вставляется сквозь отверстие 36. Предпочтительно, сигарета 28 имеет офильтрованный конец 38, выступающий вовне сигаретодержателя 32, чтобы пользователь мог вдыхать дым по направлению стрелки 40. Таким образом, пользователь применяя курительную принадлежность 10 и помещая фильтр 38 сигареты в рот, испытывает те же ощущения, что и при нормальном курении. Сигаретодержатель 32 оснащен множеством отверстий 42, сквозь которые засасывается свежий воздух. Свежий воздух проходит в направлении стрелок 44 вдоль сигареты 28 и над областью горения 46. Свежий воздух засасывается сквозь отверстия 42 вентилятором 14. Побочный дым захватывается свежим воздухом 44 и проходит сквозь фильтрующий элемент 48 в направлении стрелок 50 и вдоль внутренней поверхности корпуса 16 по стрелкам 52 во входное отверстие вентилятора 14 по стрелкам 54, Поскольку твердые частицы и, по желанию, газообразные компоненты дыма были отфильтрованы, вентилятор может выбрасывать прошедший фильтрование воздух через выходное отверстие 56 через решетку 58 корпуса 20. Понимается, что если к устройству фильтрования побочного дыма не прикреплено устройство 20 для фильтрования выдыхаемого дыма, то вентилятор 14 может выбрасывать дым через отверстие 56 в атмосферу. Если фильтрующий элемент 48 отфильтровывает только твердые частицы, то над патроном 48 фильтра, на решетке 58 компонента 20 фильтра выдыхаемого дыма или на выходном отверстии 56 вентилятора 14 может устанавливаться второй фильтр, предпочтительно, из активированного угля.
Патрон 24 фильтра выдыхаемого дыма имеет фильтрующий элемент 60 с прикрепленным к нему мундштуком 62. Пользователь выдыхает дым по стрелке 64 в мундштук и он проходит сквозь фильтр по стрелкам 64 и, затем, в атмосферу 66 через решетку 58. Вентилятор 14 может быть оснащен электродвигателем 68. Поскольку устройство является портативным, электродвигатель 68 может запитываться от перезаряжаемого аккумулятора 70. На центральном блоке 12 может быть установлен соответствующий выключатель для включения и выключения вентилятора. Работа и конструкция курительной принадлежности более подробно описаны в вышеупомянутой заявке на патент США того же заявителя.
Фильтрующие компоненты и фильтра побочного дыма и фильтра выдыхаемого дыма выполнены трубчатыми, и предпочтительно, имеют цилиндрическую форму. Материал фильтра имеет кольцевое сечение и проходит по длине трубчатого элемента. Трубчатый фильтрующий элемент имеет удлиненную камеру, в которую попадает дым. Задачей фильтрующего элемента является удаление из сигаретного дыма по существу всех твердых частиц. Ввиду компактности фильтрующих элементов материал фильтра является, высокоэффективным и требует малого перепада давления. Трубчатый фильтрующий элемент в сечении имеет достаточную толщину, т. е. радиальное расстояние фильтра от внутренней удлиненной камеры, чтобы обеспечить такое удаление твердая частиц из сигаретного дыма по мере того, как дым проходит из внутренней удлиненной камеры радиально сквозь фильтр. Низкий перепад давления, для такого материала можно определить и измерить различными известными способами, например, смещением, измеряемым в мм водяного столба в устройстве, чувствительном к давлению. Предпочтительно материал фильтра обеспечивает малый перепад давления в диапазоне приблизительно 5-10 мм водяного столба. Альтернативными единицами перепада давления. являются единицы Корсета. Фильтры по настоящему изобретению имеют перепад давления в диапазоне 10000 единиц Корсета.
Трубчатый фильтр может содержать один вид фильтрующего материала для удаления только твердых частиц. Газообразные компоненты сигаретного дыма могут удаляться отдельным фильтрующим устройством адсорбционного типа, которое размещается на решетке 58 корпуса фильтра выдыхаемого дыма или на выходе вентилятора. Альтернативно, адсорбирующий материал для удаления газообразных компонентов из сигаретного дыма может окружать внешнюю поверхность материала фильтра твердых частиц. Адсорбирующий материал имеет трубчатую форму и может контактировать с внутренним фильтром твердых частиц, либо может иметь увеличенный внутренний диаметр и отстоять от внутреннего фильтра. Таким образом, из сигаретного дыма, проходящего сквозь оба фильтрующих элемента, удаляются по существу все и твердые частицы и газообразные компоненты. Кроме того, альтернативный материал фильтра твердых частиц может быть установлен внутри первичного материала фильтра твердых частиц. Этот внутренний материал может быть более грубым для удаления более крупных твердых частиц прежде, чем следующий смежный кольцевой слой будет удалять более мелкие частицы.
Согласно одному из вариантов настоящего изобретения, предлагается соответствующий фильтрующий компонент для использования в фильтре побочного дыма и в фильтре выдыхаемого дыма, показанный на фиг. 2-6. Как показано на фиг. 2 и 3, патрон 18 фильтра побочного дыма содержит трубку 70, выполненную из картона или подобного недорогого материала, в которой размещается сигарета и трубчатое устройство 72 с заглушенным концом из материала фильтра сигаретного дыма, прикрепленное к картонной трубке 70 любым удобным способом, например, бумагой 74 для обертывания концов сигарет.
Материал фильтра для фильтрующего элемента 72 предпочтительно содержит высокоэффективный материал 76 фильтра с малым перепадом давления, который удаляет по существу все твердые частицы из побочного дыма горящей сигареты, расположенной в патроне 18 фильтра так, что сквозь него проходят только невидимые газы. Как указано выше, такие невидимые газы, т.е. газообразные компоненты, могут удаляться фильтром из активированного угля, который может быть расположен в любой части курительной принадлежности.
Высокоэффективный материал 76 фильтра табачного дыма с малым перепадом давления, предпочтительно содержит микроволоконный материал. Такой волокнистый материал обычно имеет равномерный диаметр по всей своей длине приблизительно 0,5-10 мкм. Микроволоконный материал особенно полезен для захвата твердых частиц размером от 0,2 мкм и больше. Однако, следует понимать, что фильтр побочного дыма может выполнять соответствующую функцию фильтрования фильтром с более грубыми волокнами, например, волокнами ацетата целлюлозы. Для удаления по существу всех твердых частиц фильтр из более грубого материала должен быть более толстым. Важным аспектом фильтра побочного дыма является создание трубчатого фильтра на одном конце трубки для сигарет, где трубка имеет конкретный размер, как указано в описании варианта, показанного на фиг. 2.
Предпочтительный микроволоконный материал фильтра в фильтрующем элементе 76 может иметь толщину приблизительно 0,3-6 мм и плотность приблизительно 5-500 г/м2 при толщине листа приблизительно 0,1-3 мм. Предпочтительно, плотность составляет приблизительно 10-200 г/м2, а в наиболее предпочтительных вариантах от приблизительно 10-50 г/м2. Материал фильтра 76 может использоваться без какой-либо опоры, либо может поддерживаться удобным способом внутри фильтрующего элемента 72, например, внутренним слоем грубого фильтрующего материала 78, который осуществляет первоначальное фильтрование побочного дыма прежде, чем он поступит на микроволоконный фильтр. Наружная поверхность микроволоконного фильтрующего элемента 76 может охватываться соответствующим проницаемым сетчатым материалом 79, который может быть загнут или скручен для образования уплотнения 80, как более подробно показано на фиг. 4. Такое уплотнение заглушает удаленный конец 81 трубчатого фильтрующего элемента 76.
Проницаемая сетка 79 может быть выполнена из пластмассы с достаточно мелкими отверстиями, чтобы удерживать микроволокна. Такая сетка может относиться к типу, показанному на фиг. 2,А. Отверстия 81 определены пересекающимися пластмассовыми волокнами 83. Волокна 83 являются достаточно гибкими, чтобы удерживать микроволокна фильтра в нужной цилиндрической форме.
Картонная трубка 70 предпочтительно снабжена слоем 82 из древесного угля или подобного материала для адсорбции конденсатов сигаретного дыма и, за счет этого, для устранения запаха.
Сменный одноразовый патрон 18 фильтра побочного дыма предназначен для использования с одной или более сигаретами и, затем, выбрасывается. Трубчатая форма этого узла обеспечивает фильтрование побочного дыма прежде, чем он войдет в контакт с любой другой деталью устройства, поэтому конструктивные элементы курительной принадлежности остаются по существу свободными от конденсатов сигаретного дыма и устройство может быть использовано повторно с необходимостью минимальной очистки. Как показано на иллюстрациях альтернативного варианта настоящего изобретения, приведенных на фиг. 7-10, фильтр из активированного угля размещен вокруг трубчатого фильтра твердых частиц для удаления газообразных компонентов, которые проходят сквозь внутренний фильтр твердых частиц. При такой конструкции необходимость очистки устройства практически устранена, поскольку все компоненты сигаретного дыма захватываются фильтрующим элементом.
Патрон 24 фильтра выдыхаемого дыма по фиг. 5 и 6 содержит удлиненный узел 84 из материала фильтра табачного дыма, подобного описанному выше в связи с фильтрующим элементом 72, предпочтительно содержащим высокоэффективный материал фильтра 86 с малым перепадом давления, который удаляет по существу все твердые частицы из выдыхаемого сигаретного дыма так, что сквозь него проходят только невидимые газообразные компоненты сигаретного дыма. Можно использовать материал фильтра с малым перепадом давления, например, описанный выше в связи с фильтрующим элементом 76. Для обеспечения поддержки фильтрующего элемента 84 предусмотрен внутренний слой грубого фильтрующего материала 88 и наружная проницаемая сетка 87, показанная на фиг. 2,А, обеспечивающая загнутую торцевую заглушку 90 фильтрующего элемента 24 выдыхаемого дыма. Заглушка 90 закрывает торец фильтра, чтобы дым, выдыхаемый в этот фильтр проходил радиально сквозь фильтр. Материал 88 фильтра табачного дыма также может использоваться и без какой-либо поддержки.
Для облегчения выдыхания дыма внутрь патрона 24 предусмотрен сменный мундштук 62. Держатель 94 мундштука соединяется со структурой фильтра 84 любым удобным способом, например, бумагой 96 для обертывания концов сигарет. За счет использования такого материала фильтра с низким перепадом давления возникает лишь небольшое сопротивление выдоху, поэтому выдох курильщиком через фильтр приближается к обычному выдоху. Отфильтрованный выдыхаемый дым выбрасывается через пазы 58 в боковой стенке кожуха 20. Конструкция патрона 24 фильтра выдыхаемого дыма может быть аналогична размерам патрона 18 фильтра побочного дыма. Конструкция крепежных элементов может быть аналогична крепежным элементам фильтра побочного дыма. Размеры патрона 24 фильтра выдыхаемого дыма могут быть такими, чтобы вставляться внутрь трубки 70 фильтрующего элемента побочного дыма, чтобы обеспечить эффективную упаковку элементов.
Второй альтернативный вариант фильтров побочного и выдыхаемого дыма показан на фиг. 7-10. Как показано на фиг. 7, патрон 18 фильтра побочного дыма имеет трубчатый фильтрующий элемент 98 с торцевой заглушкой 100, которая заглушает удаленный конец фильтрующего элемента. Внутри фильтрующего элемента имеется удлиненная камера 102 с входным отверстием 104. Как упоминалось в связи с фиг. 1, зажженную сигарету вставляют в трубку 106 для сигарет. Трубка 106 соединена с впускным участком трубчатого фильтра в области 108. Трубка 106 имеет открытый конец 110, позволяющий устанавливать в нее зажженную сигарету. Как показано на фиг. 7, трубка для сигарет предпочтительно выполнена из множества слоев 112. Эти слои могут склеиваться друг с другом на конце 110 для обеспечения структурной жесткости и для приспособления конца 110 для установки в соответствующий держатель, например, сигаретодержатель 32 по фиг. 1. Очевидно, что трубка для сигарет может быть однослойной, выполненной из листового материала или из одного слоя стекла, высокотемпературной пластмассы или металла.
Как показано на фиг. 8, трубчатый фильтрующий элемент 98 содержит внутренний фильтрующий элемент 114 и внешний фильтрующий элемент 116. Внутренний фильтрующий элемент 114 выполнен из множества слоев листового материала 118. Листовой материал 118 соединен так, чтобы образовать многослойный в радиальном направлении фильтрующий материал, как показано стрелкой 120. Листовой материал может быть сформирован из микроволоконного материала, описанного в связи с высокоэффективным фильтром 76 с малым перепадом давления, показанным на фиг. 2. Микроволоконный материал может быть изготовлен либо из подходящей для формирования волокон композиции минералов, металлов, полимеров, либо из любого другого элемента, из которого можно сформировать микроволокна. Подходящей полимерной композицией является полипропилен, хотя следует учесть, что существует несколько других типов полимерных материалов, из которых могут быть сформированы микроволокна этого продукта. К примерам таких дополнительных полимерных материалов относятся полиакрилаты, полиамиды, полиэстеры и полистиролы. Процесс формирования таких микроволокон описан в вышеупомянутом патенте Канады N 1057924. Процесс формирования этих волокон в соответствующие слои описан в патентах Канады N 1278659 и 1311889.
Альтернативные варианты фильтрующих элементов, описанные со ссылками на фиг. 2 и фиг. 8, имеют разную эффективность. Было обнаружено, что один слой микроволоконного материала 76 по фиг. 2 не столь эффективен, как многослойный микроволоконный материал 118 по фиг. 8. За счет многослойности микроволоконного листового материала для данной радиальной толщины фильтрование существенно улучшается и при конкретной радиальной толщине удаляются по существу все твердые частицы, оставляя лишь газообразные компоненты, которые удаляются наружным фильтром 116.
Второй компонент фильтра, который окружает первый компонент, предпочтительно выполнен из активированного угля для адсорбции газообразных компонентов, не захваченных внутренним фильтрующим элементом 114. Следует учесть, что наружный фильтрующий элемент 116 может быть выполнен из материалов других типов, адсорбирующих газообразные компоненты, таких, как цеолиты, выпускаемые корпорацией "Юнион карбайд" под торговым наименованием "Силикалит" ("Silicalite") и ранее использовавшиеся в сигаретных фильтрах, например, по патенту США N 3327718. При использовании порошкового силикалита, активированного угля и подобных материалов, наружный фильтр 116 может формироваться за счет удержания порошкового материала вокруг внутреннего фильтра проницаемой сеткой по фиг. 2,А или подобной. Несмотря на то, что сетка проницаемая для воздушного потока, она непроницаема для порошкового материала и, тем самым, удерживает его в нужной конфигурации.
Предпочтительно, наружный фильтр выполнен из волокон активированного угля, которым придана листовая форма. Наружный фильтрующий элемент 116 может изготавливаться в форме единственного листа нужной толщины или, альтернативно, листы 122 могут укладываться друг на друга, как показано на фиг. 8 для создания нужной толщины наружного фильтрующего элемента 116. Волокна активированного угля для листов 122 можно получить из разных источников, например, у фирмы "Футамура кемикал индастриз", Нагоя, Япония.
Внутренний конец трубки 106 для сигарет закреплен между наружным фильтрующим элементом 116 и внутренним фильтрующим элементом 114, Слои 118 в определенной степени сжаты на участке 124 так, что их можно установить внутри конца 108 трубки 106. После этого на внешнюю поверхность 126 трубки 106 для сигарет устанавливается наружный фильтрующий элемент 116. Предпочтительно конец 108 на участке 124 приклеивается клеем к участку 128 внутреннего фильтрующего элемента.
Трубка 106 для сигарет предпочтительно выполнена из слоев листового материала 112. Многослойная трубка 106 имеет достаточную структурную жесткость так, что когда открытый конец 110 трубки крепится в сигаретодержателе 36 по фиг. 1, трубка остается подвешенной в корпусе курительной принадлежности.
Следует учесть, что слои трубки 106 для сигарет могут выполняться из различных материалов. Следует, также, учесть, что трубка для сигарет может выполняться из единственного слоя материала, который может иметь толщину, эквивалентную толщине множества слоев 112 трубки для сигарет. Предпочтительным материалом для трубки 106 является множество наложенных друг на друга слоев бумаги, пропитанной углеродом. Такая пропитанная углеродом бумага может содержать (но может и не содержать) противовоспламеняющие вещества, чтобы воспрепятствовать возгоранию бумаги под воздействием тлеющей сигареты. Такая бумага с противовоспламеняющими веществами или без них производится несколькими изготовителями. Бумага с пропиткой углеродом типично имеет толщину в диапазоне 0,1-2 мм и является непроницаемой для частиц дыма. Т.е. когда сигарета горит внутри трубки, частицы дыма не могут проникнуть через трубку, поэтому весь побочный дым, выделяемый горящей сигаретой, должен пройти через фильтрующий элемент 98. Следует учитывать, что такая пропитанная углеродом бумага может быть проницаемой для воздуха в отличие от альтернативных конструкций, например, стеклянных трубок. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения было обнаружено, что маргинальная воздушная проницаемость трубки для сигарет дает положительный эффект. Т.е. материал трубки является проницательным для воздуха под высоким давлением, которое равно высокому перепаду давления через этот материал, но остается непроницаемым для газообразных компонентов и твердых частиц сигаретного дыма. Хотя такой положительный эффект подобной проницаемости понят не до конца, предполагается, что горячие газы, образующиеся внутри трубки для сигарет могут в определенной степени выходить, оставляя компоненты сигаретного дыма внутри трубки, которые вытягиваются из нее вентилятором. Степень проницаемости трубки относительно фильтрующего элемента невелика, например, в единицах Корсета, трубка для сигарет из угольной бумаги имеет проницаемость от 20 до 50 единиц Корсета, тогда как фильтрующий элемент имеет проницаемость в диапазоне 10000 единиц Корсета. Мы также обнаружили, что трубка для сигарет должна иметь диаметр от 1,5 диаметра сигареты и выше. Было обнаружено, что если трубка имеет диаметр меньше, чем 1,5 диаметра сигареты, материал трубки располагается слишком близко к горящей сигарете и, поэтому, происходит обугливание или перегревание сигареты, что дает неудовлетворительный вкус дыма. Поскольку сечение трубки может иметь разнообразные формы, следует понимать, что диаметр трубки относится к средней ширине внутреннего отверстия трубки.
Торец 99 фильтрующего элемента 98 закрыт заглушкой 100. Заглушка 100 имеет кольцевой выступ 130, который расположен между внутренним фильтрующим элементом 114 и наружным фильтрующим элементом 116. Кольцевой участок 130 может закрепляться между внутренним и внешним фильтрующими элементами соответствующим клеем. Предпочтительно, наружный фильтрующий элемент 116 выступает за внутренний элемент 114 на толщину заглушки 100 для создания гладкого торца патрона фильтра побочного дыма.
На фиг. 9 показан альтернативный вариант фильтра 24 выдыхаемого дыма. Фильтр выдыхаемого дыма имеет внутренний фильтрующий элемент 132 и наружный фильтрующий элемент 134. Элемент 24 фильтра выдыхаемого дыма на удаленном конце закрыт заглушкой 136, которая может устанавливаться между внутренним и наружным фильтрующим элементами и иметь форму заглушки 100 по фиг. 8. Заглушка 136 может приклеиваться на место и наружный фильтрующий элемент 134 выступает за внутренний элемент 132 на толщину заглушки для создания гладкого торца фильтрующего элемента 24. Внутренний фильтрующий элемент 132 может выполняться из того же микроволоконного материала, что и внутренний фильтрующий элемент по фиг. 8. Точно так же, наружный фильтрующий элемент 134 может выполняться из листов волокон активированного угля, используемых для наружного фильтрующего элемента 116 по фиг, 8. Кроме того, альтернативные материалы для внутреннего и наружного фильтров, описанные в связи с фиг. 8, также применимы и для фильтра выдыхаемого дыма по фиг. 9.
Внутренний трубчатый фильтр 132 имеет впускной конец 138, который выступает за торцевой участок 140 наружного фильтра. Впускной участок 138 более подробно показан на фиг. 10. Слои 142 внутреннего фильтра 132 могут склеиваться друг с другом или могут быть заключены в кольцо 144, чтобы придать этому выступающему участку достаточную структурную прочность, чтобы ее можно было вставлять в соответствующий мундштук, например, мундштук 62 по фиг. 1. Как показано на фиг. 10, внутренние слои 142 микроволоконного материала выполнены значительно более тонкими, чем наружные слои из волокон активированного угля.
Размеры и плотность материала внутреннего фильтра для вариантов по фиг. 7 и 9 могут входить в те же пределы, что и для материала внутреннего фильтра по фиг. 2, т.е. общая толщина составляет приблизительно 0,3-6 мм и плотность приблизительно 5-500 г/м2 для общей толщины. Толщина листа отдельного слоя материала составляет приблизительно 0,1-3 мм. Предпочтительно, плотность составляет приблизительно 10-200 г/м2 для толщин листа приблизительно 0,15-3 мм, а в наиболее предпочтительных вариантах приблизительно 10-50 г/м2 для толщин листа приблизительно 0,15-3 мм. Микроволоконный материал, используемый во внутреннем фильтре, особенно полезен для удаления твердых частиц сигаретного дыма размером приблизительно 0,2 мкм.
Предпочтительно, размер микроволокон внутреннего фильтра составляет приблизительно 0,5-2,5 мкм. Достаточная радиальная толщина фильтра обычно составляет приблизительно 1-7 мм.
Микроволоконный материал фильтрующих элементов по различным вариантам настоящего изобретения особенно полезен при удалении твердых частиц с размерами 0,2 мм и более. Очевидно, что при изменении толщины волокон, можно удалять твердые частицы дыма во всем диапазоне размеров и даже те, размеры которых составляют 0,3 мкм и менее. Хотя принцип фильтрации микроволокнами понят не очень хорошо, считается, что размеры твердых частиц сигаретного дыма составляют 0,1-0,6 мкм. Малый диаметр микроволокон, используемых в фильтре предотвращает смещение в направлении движения частиц так, что они сталкиваются непосредственно с микроволокнами и удерживаются ими. Это отличается от того, что происходит в нормальных более толстых волокнах, которые применяются в обычных фильтрах из ацетата целлюлозы. Размеры таких волокон обычно оставляют 10-25 мкм, что вызывает смещение воздушного потока вокруг волокна, поэтому твердые частицы отклоняются от столкновения непосредственно с волокнами. Это было продемонстрировано при исследовании нескольких случаев, когда материал фильтра из волокон значительно большего диаметра оказался значительно менее эффективен при удалении твердых частиц малых размеров, чем микроволоконный материал с диаметром волокон 0,1-10 мкм и, предпочтительно, менее 5 мкм. В некоторых случаях предпочтительные размеры волокон могут лежать в диапазоне 0,5-2,5 мкм.
Другой альтернативой фильтрам, показанным на фиг. 7 и 9, является установка наружного фильтрующего элемента 116, например, из активированного угля, на некотором расстоянии от внутреннего фильтрующего элемента 114. Концы фильтрующего элемента 98 должны быть соответственно уплотнены так, чтобы направлять все газообразные компоненты через такое кольцевое пространство в наружный фильтр. Такое кольцевое пространство может быть заполнено подходящим катализатором окисления для разложения газообразных компонентов сигаретного дыма перед тем, как они попадут в наружный угольный фильтр.
Альтернативно, грубый фильтрующий элемент внутри микроволоконного фильтрующего элемента, описанный в связи с фиг. 2, может использоваться и с многослойным микроволоконным элементом 114. Такой грубый фильтрующий элемент может выполняться из стандартных волокон ацетата целлюлозы диаметром порядка 20 мкм. Этот грубый фильтрующий элемент удаляет крупные частицы пепла и т.п. перед тем, как дым поступит на микроволоконный фильтр. Разумеется, что пепел сигареты, остающийся в фильтрующем элементе, можно вытряхивать из фильтра побочного сигаретного дыма или оставлять в нем до момента выбрасывания этого фильтрующего элемента. Было обнаружено, что остающийся пепел сигареты не ухудшает эффективность фильтра, независимо от того, какой фильтрующий элемент является внутренним грубый или микроволоконный.
Патроны фильтров побочного и выдыхаемого дыма по настоящему изобретению можно использовать в курительных принадлежностях разного типа, в которых имеется возможность вытягивания побочного сигаретного дыма через фильтрующий элемент за счет того, что свежий воздух поступает через впускной конец трубки для сигарет. Точно так же, фильтр выдыхаемого дыма можно использовать с курительной принадлежностью, которая отфильтровывает побочный дым или может использоваться независимо от такой принадлежности. Фильтр выдыхаемого дыма можно держать в руке отдельно и подносить ко рту при выдыхании табачного дыма. Патрон фильтра выдыхаемого дыма, показанный на фиг. 9, значительно больше показанного на фиг. 7, чтобы создавать такой перепад давления, который примерно соответствовал бы обычному выдыханию в атмосферу. Предпочтительно, малый перепад давления в фильтре выдыхаемого дыма составляет приблизительно 0,5-10 мм водяного столба. Поскольку патроны фильтров в курительной принадлежности являются сменными, понятно, что они могут продаваться отдельно от курительных принадлежностей. Патроны могут продаваться упаковками по 5 или 10 штук, а также могут продаваться вместе с сигаретами. Предпочтительно, патроны фильтров могут фильтровать дым 20-25 сигарет так, что замена фильтра требуется только после пачки выкуренных сигарет.
Несмотря на то, что выше были описаны предпочтительные варианты настоящего изобретения, следует понимать, что в конструкцию могут быть внесены различные изменения, не выходящие из объема настоящего изобретения определяемого исключительно прилагаемой формулой изобретения.
Использование: касается фильтра сигаретного дыма для использования в курительной принадлежности для фильтрования сигаретного дыма. Сущность изобретения. Фильтр содержит трубчатый фильтр, обычно выполняемый из микроволокон для удаления твердых частиц из сигаретного дыма и, факультативно, внешний фильтрующий слой из активированного угля или подобного материала для адсорбции газообразных компонентов из сигаретного дыма. Трубчатые фильтры удаляют по существу все твердые частицы и газообразные компоненты из сигаретного дыма так, что отфильтрованный поток можно выпускать в атмосферу и он будет свободен от любого запаха сигаретного дыма. 3 с. и 23 з.п. ф-лы, 10 ил.
| WO, патент, 90/09741, кл | |||
| Пишущая машина для тюркско-арабского шрифта | 1922 |
|
SU24A1 |
