控制香烟侧流烟雾和自由燃烧速率的装置 发明的技术领域
本发明总体涉及一种可与香烟或其它烟草制品结合使用以便控制侧流烟雾并增加吸烟者使用给定量烟草时的抽吸次数的装置。本装置例如只将所需量的烟草卷入直径较小的细得多的香烟中，就可增加该点燃的烟草发出的主流烟雾量并可在显著减少侧流烟雾的同时保持传统的口感。而不象具有大量烟草的传统香烟那样点燃较粗的香烟时产生侧流烟雾，用较细的香烟配合该装置可将通常浪费在侧流烟雾上地烟草转变为主流烟雾。
简单地说，本装置包括一带有预定孔隙的管件，烟草制品、诸如香烟插入该孔隙中。最好是香烟外侧和管件内侧之间有一定空间。仔细选择该管件的孔隙，以减少侧流烟雾并降低每次吸烟之间的自由燃烧速率。很细的香烟可插入该装置且可抽吸的次数与普通的香烟相同，其节省了烟草和其它制烟材料，显著减少了侧流烟雾。该管件可包括催化材料以处理侧流烟雾组分。
下面将详细描述该装置，该装置可有多种不同用途，例如，除了香烟，可将不能单独抽吸的烟草料插入该装置中，通过控制管件的孔和孔隙则可以抽吸。显然制烟中所有传统的质量要求，如坚固性和末端烟灰回落都不再是本发明的重点。
该装置的尺寸定成可与普通香烟一起使用，其优点在于一细香烟插入该装置可获得与一普通尺寸香烟相同的抽吸性能。
【发明背景】
当用传统方法抽烟时，会发现有三种香烟烟雾，即主流烟雾、呼出烟雾和侧流烟雾。由于侧流烟雾占抽烟时所发出烟雾的大部分，所以很想减少一点燃香烟或雪茄所发出的侧流烟雾量。现已通过下述一种或几种技术尝试控制侧流烟雾：
1)改变香烟或雪茄中的烟草组分和烟草棒或烟草料的装填特性；
2)改变香烟或雪茄的包装；
3)改变香烟的直径和其烟草组分；和/或
4)在香烟或雪茄上设置一装置，以容纳和/或控制侧流烟雾发散。
为了减少侧流烟雾和/或当点燃的香烟或雪茄搁置一段时间后将其熄灭，建议了多种以某种方式影响香烟或雪茄的自由燃烧速率的香烟烟草和卷烟纸的组成。这些方案包括明智地选择烟草料中的烟草配料、密度和香烟烟草的多层设置。这样选择的方案可显著地放慢香烟的自由燃烧速率并可增加每单位长度的香烟可抽吸的次数。不管是与烟草的选择和/或结构组合，或者独立于烟草的制造过程，各种卷烟纸的组分也可影响香烟的自由燃烧速率。该卷烟纸的组分包括使用化学制品放慢自由燃烧速率，用相同或不同特性的不同种卷烟纸多层缠绕包覆并减少透气性。上述公开例如见加拿大专利1259008和美国专利4878507和4915117。
提供了多种主要用于避免意外失火的盛放香烟的装置。它们可以同时包括或不包括各类用于过滤的过滤件，从而减少侧流烟雾量。这些装置的例子见美国专利1211071；3827444和4685477。
进而提供了各类主要用于减少对吸烟者手指染色的香烟烟嘴。该装置可接在香烟嘴上和/或安装在香烟上，如见美国专利1862679。其它类包覆在以某种方式穿孔的包装纸中以保证安全和/或控制侧流烟雾的香烟在加拿大专利835684及美国专利3220418和5271419中公开。
可安装在香烟上并可沿香烟滑动以控制燃烧和自由燃烧速率的装置被英国专利928089、美国专利4638819和国际申请WO96/22031公开。该英国专利描述了一种通过限制空气流向点燃香烟的余烬(ember)而获得的香烟燃烧控制装置。通过放慢香烟的燃烧，建议向香烟中只加入普通烟草所需量的一半的烟草，从而制成较短的香烟。该气流限制装置可以是装置中的一带有可变开口的孔矩阵或是装置中沿香烟部分的带有纵向开口的卷曲部分。美国专利4638819公开了一种抽烟时置于香烟上并沿其滑动以控制香烟的自由燃烧速率并减少侧流烟雾的环。该环为固体材料，最好是金属，但它引起严重的染色，由于香烟直径可变，所以不能可靠地控制减少侧流烟雾的理想程度以及熄灭香烟的时间。
申请人的公开的PCT申请WO96/22031中描述了另一种可能的环系统。该装置带有一内环，它围绕并接触普通香烟的周边，此处内环是多孔材料。外环包围内环，以将气流沿多孔内环的长度方向导向。内环的多孔材料中的曲折路径控制了空气向点燃的香烟煤焦油(coal)中扩散的速率，从而控制了香烟的自由燃烧速率。该多孔材料增强了对点燃的香烟所散发出的侧流烟雾的控制。该装置可选择性地伸展到香烟的一半长度，在此，空气必然沿多孔内环流向燃烧的煤焦油。
用于控制侧流烟雾的其它系统记载在公开的PCT申请WO95/34226和1997年1月14日颁布的美国专利5592955和1992年4月21日颁布的美国专利5105838中。这些参考文件描述了各种将烟草置于其中的管状结构，用以减少香烟的侧流发散物。
尽管上述方法在控制侧流烟雾发散物的方面可能取得了某种程度的成功，但其中一些装置在保持传统口感和风味、易于使用、易于制造、流线型外观和显著减少所用烟草量的方面仍存在问题。本发明的各实施例提供了一种装置，它在保持口感、风味和组分释放等与传统香烟相当的同时，通过控制侧流烟雾和自由燃烧速率克服了一些上述问题。本发明的装置使得抽吸仅包含释放出理想口感所必需的烟草的较细香烟时能获得与普通香烟相同的抽吸次数。
为了便于描述本发明，所用的术语“烟草料”指香烟、雪茄、雪茄络(cigarillo)、多孔丝网中的烟丝条、烟草芯或卷起来的烟草等。可以理解，采用术语“香烟”之处可换为雪茄、雪茄络等类似物。
发明概述
本发明的一个方面提供了一种减少香烟的侧流烟雾并降低燃烧香烟的自由燃烧速率的装置，所述装置包括：
ⅰ)一不可燃管件，它包围所述管件中香烟的有效长度的烟草料；以及
ⅱ)所述管件带有一部件，用于减少燃烧的烟草料发出的侧流烟雾发散物，同时降低该燃烧的烟草料的自由燃烧速率，以增加该燃烧的烟草料可抽吸的次数。
根据本发明的另一个方面，该装置的管件具有一个与香烟末端相邻的开口端，以便点燃香烟并允许空气进入。该管件的直径大于香烟的外径，从而在管件的内表面和香烟周边之间形成环状空间。用于减少侧流烟雾并降低自由燃烧速率的部件包括管件壁上的开口，以便沿至少容纳烟草料有效长度的管件长度形成预定的孔隙，该预定的孔隙：
a)至少将部分无氧燃烧气体(oxygen deprived combustion gas)保留在管件的环状空间中，以减少通过所述开口释放的烟雾颗粒；以及
b)限制向内的气体流动，以降低香烟的自由燃烧速率。
形成预定孔隙的管件中的开口可采用各种形状，如窄缝、槽或孔，其中窄缝和/或槽可覆有碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、高温塑料纤维、金属纤维等的多孔毡材。可通过诸如冲孔在管件中形成纤维状凸起，该凸起可使香烟定位于管件的中心，从而在管件的管壁上形成孔。或者，管件可包括一多孔材料的主体部分，它将至少部分无氧燃烧气体保留在管件中，并限制向内的气体流动，以降低香烟的自由燃烧速率。
根据另一种替换形式，可由经过热处理的陶瓷母体材料形成所述管件，该陶瓷母体材料通过热处理而形成多孔的。以一种方式制成陶瓷母体材料并进行热处理，以产生理想的预定的孔隙。
在上述装置中，可以看出香烟足够细以使该装置的整体尺寸和普通香烟一样。该细香烟的直径为大约4-8mm，优选为大约4-6mm，最优选为大约4mm。特别是在采用陶瓷制作管件时可在管件中加入催化材料。催化材料可以涂敷在管件上或在陶瓷母体的热处理过程中在管件中被激活。该催化剂可选自包括基于贵重金属和稀土金属、特别是基于铂或铈的那些催化剂。
附图简述
图中表示了本发明的各个方面：
图1是表示其中容纳有香烟烟草料的装置的本发明优选实施例的立体图。
图2是图1的装置的剖视图。
图3是沿图1中线3-3所作的剖视图。
图4是装置的端部放大图。
图5是表示容纳有香烟烟草料的装置的本发明另一个实施例的立体图。
图6是另一种装置的剖视图。
图7是可重复使用的装置的分解图。
图8是带有烟嘴或过滤嘴部的装置的立体图。
图9是另一个装置的分解图。
图10是装置一端的剖视图。
图11是图10装置的分解端视图。
图12是图1装置的另一种结构的纵剖图。
图13是图12装置的另一个实施例的纵剖图。
图14是管件的另一种螺旋卷绕结构的立体图。
图15是图14螺旋结构的纵剖图。
图16是图14螺旋外形的另一种结构的纵剖图。
图17是带有温度指示器的装置的平面图。
图18是一适于通过锁键安装烟嘴的香烟过滤嘴部的分解图。
图19是管件的另一个实施例的剖面图。
图20是管件的另一个实施例的立体图。
图21是图26的剖视图。
图22是带有多孔陶瓷片层包装纸的管件的另一个实施例的纵剖图。
图23是过滤嘴部的另一个实施例的分解图。
图24是图23的安装好的装置的剖视图。
图25是图23所示装置的一个注模组件的立体图。
优选实施例的详细描述
用于减少诸如一支香烟中的烟草料发出的侧流烟雾、同时控制自由燃烧速率的本发明的装置具有很多特点和优点。实际上该装置中装有烟草料，该装置的着火可能性很小，从而在点燃的烟草料意外地落在易燃材料上时提供显著的安全特性。该装置减少了从烟草料发出的侧流烟雾，部分原因在于该装置还控制了自由燃烧速率。该装置出人意料的优点在于，它在控制侧流烟雾和自由燃烧速率的同时将烟草料包围在其中，还能保持抽吸传统香烟过程中的所有正常特性，如外观、感觉、口感和风味。可在该装置中加入或在该装置上涂敷催化材料，以促进各种气体的进一步燃烧，以避免当在该装置中点燃香烟时产生任何不好的味道。
该装置可采用非传统的比普通香烟细得多的细香烟，其可盛放最多不过2/3的烟草形成烟草料，因此使用该装置十分明显地节省了香烟制造过程中所用的烟草和材料的成本。更具体地说，可使用非传统的可抽吸次数减少并且很明显只有不过2/3烟草的很细的香烟。该装置配合非传统的细香烟可使吸烟者获得正常的吸气压力、正常量的吸进烟雾、正常的风味和口感以及正常的抽吸次数。不用该装置时，抽吸该非传统的细香烟不能一起实现所有上述性能。
在该装置中使用非传统的细香烟带来的一个意料不到的优点在于，该细香烟的直径越小，就越可在搁置期间保持良好的燃烧，以避免口感变坏。该装置控制自由燃烧速率的功能可保证点燃的香烟在闲置期间大大放慢燃烧煤焦油的前进速度。由于非传统细香烟的直径小，燃烧的煤焦油延伸过该小直径香烟的表面或截面上。这与传统尺寸的香烟其自由燃烧速率被控制时的情况大不相同。传统香烟中由于较大截面中的烟草量过大，闲置期间煤焦油向香烟中心部向内燃烧，并且烟雾生成物在香烟的外部凝聚。显然使用现有技术的自由燃烧速率控制装置就会产生一个特定的结果。与此不同，使用本发明优选实施例所述的装置，配合非传统的细香烟的效果为，由于煤焦油延伸过表面，所以可确保在闲置期间仍可良好地燃烧，从而燃烧产物不会凝聚在细香烟的外部。当拿起香烟再次抽吸时，吸气步骤使得煤焦油立即上升到一定温度并快速沿细香烟前进，因而由于煤焦油立即升至正常的抽烟温度，所以不会产生怪味。本发明的另一个特点在于，非传统的细香烟可比直径约为5.5mm-6mm的标准细香烟要细。该非传统香烟的直径小于5.5mm，特别是小于5.2mm，所以在市场上它的结构是新颖的。该细香烟最好装入该装置中使用，该细香烟在可抽吸的次数和尺寸方面与传统的香烟不同。上述尺寸不仅是直径不同，长度也可以不同。与传统香烟一样，该细香烟也带有合适的包装纸，该包装纸最好是具有常规组成和孔隙的普通卷烟纸。该卷烟纸也可包括诸如美国专利4679575中描述的燃烧速率调整剂等常见的燃烧速率调整剂，以便进一步放慢香烟的自由燃烧速率。
另一个在该装置中使用细香烟的明显优点在于，传统尺寸的香烟中过多的烟草生成侧流烟雾。该装置通过控制自由燃烧速率可使烟草在闲置期间的浪费达到最小。传统香烟在闲置期间浪费在生成侧流烟雾上的烟草变为下一次吸烟时的主流烟雾，从而增加了每单位烟草的产出率。
通过参照附图详细描述的本发明的下述一个或多个实施例可说明本发明的一些或所有特点。图1中，该装置10具有一盛放香烟14的管件12。该装置12在香烟的烟草料的有效长度上延伸。该香烟烟草料的有效部分拟包括一支香烟的长度，该香烟可正常地抽吸，使吸烟者能象抽吸每支传统香烟那样抽吸通常的次数(一般抽8-10次)。本实施例的装置12的圆周上带有多个开口16，其中一个开口如图1所示。该开口16最好是沿该装置10纵向延伸的窄缝。窄缝16的开口向燃烧的香烟供入空气，以支持沿开口长度范围的燃烧反应，设置一个组件18用于控制自由燃烧速率、同时在该同一装置中尽可能减少燃烧的香烟所发出的侧流烟雾。与传统香烟一样，该管件12与过滤嘴部20连接或与之形成一体，以便以正常的方式对从燃烧的香烟中吸入的主流烟雾进行过滤。
如图2所示，含有包覆起来的烟草棒22的香烟14和本实施例中的过滤嘴24被包围在管件12中。该管件12最好从烟草棒22的末端26延伸到至少过滤嘴线28处。窄缝16至少延伸到烟草棒22的有效长度的后部，以确保香烟能持续燃烧到至少传统香烟可抽吸的次数为止。当烟草棒抽吸到接近过滤嘴线28处，该香烟被熄灭，或者使得窄缝终止于过滤嘴线28之前，以致于没有足够的空气到达香烟的燃烧末端，从而在到达过滤嘴线28之前香烟熄灭。该过滤嘴部20带有内孔30，香烟的过滤嘴24适当地插入该孔内，从而当香烟从该过滤嘴部20伸出时支撑所述香烟。要知道香烟14可以只包括一根卷起来的烟草棒22且没有过滤嘴。这时，该烟草棒的一端可插入该过滤嘴部20并由其支撑。过滤嘴部20的内孔30形成一盲孔，该孔不贯穿该过滤嘴部20。该过滤嘴部20的收缩的颈部32形成一环槽34，上述管件12滑过环槽34，形成图2的组装好的单元。镶装纸(tipping paper)35进行最后的包装，封闭环槽34，以避免空气从香烟和管件之间的缝隙进入过滤嘴部20。与过滤嘴部20的接合部38接触的管件12的内缘36使组装好的单元看起来没有接缝，如图1所示象普通香烟的外观一样。
由于过滤嘴部20支撑着香烟，使得烟草棒22基本与管件12同心设置。如图3所示，本实施例中的管件12的内径由内表面40确定，该内表面40与卷烟纸圆周的外表面42之间有一定间隔。该间隔形成沿装置10长度方向延伸的环状空间或间隙44，以便管件12与过滤嘴部20连接。该环状空间44与开口16中的组件18组合起来进行控制，以便将侧流烟雾减至最少并降低香烟的自由燃烧速率。
管件12由香烟烟雾无法透过的材料制成。在吸烟过程中为了保持管件12的结构完整，该材料不可燃且经受得住吸烟过程中沿管件退进来的燃烧煤焦油的温度。同样，开口16中的组件18也是不可燃的，以确保在吸烟过程中控制侧流烟雾和自由燃烧速率。由于管件12不可燃，通过简单地将管件12从过滤嘴部20上取下并且从过滤嘴部20中抽出香烟14，就可使本发明的装置在抽了一包烟时能重复使用。将一支新香烟14插入过滤嘴部20，将管件12重新装在过滤嘴部20上，本发明的装置即可重新使用。当然也可以一包中的每支香烟都配有本发明的装置10，当香烟抽过后只需简单地扔弃该装置。
如放大的图3所示，窄缝16形成的开口46中含有组件18，以控制香烟的自由燃烧速率并将侧流烟雾减至最小。根据窄缝16的形状和大小，沿管件12设置足够多的窄缝，以便布置好组件18，使足够的空气到达烟草棒的有效部位，保持理想的自由燃烧速率，同时使可抽吸的次数与普通香烟相同。该组件18最好由不可燃的多孔材料制成。该多孔材料可为碳纤维，最好为活性碳纤维，陶瓷纤维，玻璃纤维，高温塑料纤维，金属纤维，多孔性能的合成木制材料(欧石楠木)等。该纤维可为长纤维或被毡化或以某种形式制成毡或片层，且通过物理方法在材料中形成孔隙(如，通过激光钻孔，通过从毡中化学萃取出可溶的细颗粒，或通过适当煅烧从材料中除去可燃物)，从而形成多孔材料。
该多孔材料可以是毡或片层，可以经过编织形成一定孔隙度，该孔隙度取决于选定窄缝16的数量和大小，以便对香烟理想的自由燃烧速率进行必要的控制。组件18的位置可如图所示在窄缝16中，该组件18可为多孔的纺织品或无纺布、毡或不可燃材料的片层。将管件12浸入用于形成毡的纤维材料浆中可实现上述目的。该纤维材料最好是活性碳纤维，在水性浆中可选择性地加入适当的粘合剂、也可以加入催化材料。浆液干燥后填入窄缝16，从管件12的内表面40除去多余的物质。
用于窄缝的多孔材料可以是窄缝中的长股线，而无需毡化或编织成片层。图4表示另一个实施例，它可用于管件上纵向延伸的窄缝。如前述图1所示的实施例所说，该管件12中纵向延伸的窄缝16中填有多孔材料18。但是如图4所示，区别在于纤维材料18的组成。不是图3所示的毡，该纤维材料是纵向延伸的股线126，该股线126沿窄缝16的长度方向延伸。该股线的材料可以是玻璃、塑料、金属或碳纤维等。该股线126最好是活性碳纤维。窄缝16中足够的股线在线与线之间形成空间或实际上很长很窄的孔128，该孔完成必要的控制侧流烟雾和控制自由燃烧速率的双重作用。为了增加可置于窄缝中的股线数量、同时显著增加纤维材料的表面积，该股线的直径最好象头发一样，以便控制侧流烟雾并获得与普通香烟的吸烟压力相仿的可接受的压力降。该股线沿窄缝放置并沿窄缝保持不同间隔，以确保在包装或使用时该股线不会溢出窄缝。
控制自由燃烧速率方面的常用手段是限制空气流向点燃香烟的燃烧煤焦油。通过限制气流，由于燃烧速率放慢，香烟的自由燃烧速率降低。尽管该方法在控制自由燃烧速率方面获得成功，但是当吸烟者抽烟时该装置将限制气流流动。
然而，本发明的装置不以传统方式控制自由燃烧速率。尽管多孔材料18和/或窄缝16的尺寸将限制气流，但选择孔隙度和孔径可使管件12将至少一部分燃烧的热无氧气体容纳在燃烧余烬的环状空间44中。如图2所示，该点燃香烟的余烬或煤焦油21退入管件12中的虚线所示位置。通常的烟灰锥27位于前进的余烬21后面。热燃烧气体位于燃烧余烬如23和25所形成的处在香烟上方、下方及围绕香烟的环状空间或间隙44中。根据选定的开口16和/或多孔材料18的孔隙度，至少部分或者基本上所有或大部分热气体滞留在环绕燃烧余烬21的区域23和25中。为了控制侧流烟雾，选择孔隙度和孔径，如果不能保留基本上所有的热气体，也最好保留大部分热气体，从而在余烬21的区域中形成无氧气体。管件12的孔隙不仅限制气流，也可保持热无氧燃烧气体，从而减少燃烧的余烬，降低燃烧速率，且因此放慢香烟的自由燃烧速率。选择材料的孔隙度以确保在香烟闲置期间流入管件的空气最少。此举保持燃烧煤焦油的区域中无氧气体的含量，并使香烟的自由燃烧速率保持为理想的最小燃烧速率。当吸烟者从该装置中吸烟时，气体通过管件中的开口和/或多孔材料被吸入，并在吸烟的过程中通过开口末端供入支持燃烧所需的空气。一旦吸烟者停止吸烟，燃烧余烬区域中含有的无氧燃烧气体立即放慢燃烧速率，并降低自由燃烧速率。由此可知，管件中的孔径可根据多种因素改变，如管件材料物理性能的类型、组份和孔的类型。反复说明的背景技术证实，需要多次试验以选择能提供必要孔隙度的不同的孔径，以控制自由燃烧速率和侧流烟雾。
该控制自由燃烧速率的方法不同于注重控制流向燃烧余烬的空气的现有设备。本发明的装置通过在环状空间中形成较大区域以容纳较大体积的热气体，从而将产生的热气体保持在燃烧余烬的区域中，上述热气体相对于支持燃烧所需的新鲜空气而言体积较大。借助于开放的环状空间或填充有多孔材料，如要参照图5说明的，可提供自由燃烧和吸烟期间能支持并维持最小燃烧所需的最少但却是足够量的空气。继续吸烟时，又有空气通过管件开口和管件开口末端被吸入。
多孔材料还具有吸收或吸收各种颗粒组份和侧流烟雾悬浮微粒、以及捕获该材料的能力，以便再次使用该装置时，被捕获的烟雾颗粒不会释放出来以影响新换香烟的风味和口感。多孔材料的优选碳材料是通常出售的毡或经过编织或织造的片材，以便适用于装置12中的窄缝16。该碳纤维材料可覆盖管件的整个内部或只覆盖窄缝。碳纤维的长股线也可以参照图4描述的方式沿窄缝16置于其中。
图1实施例的管件中的开口可通过激光切割、高速锯割、刻蚀、冲孔、刺穿等方法形成。通过将管件浸入纤维材料浆，以在开口中形成多孔纤维毡的方法将多孔组件18填入开口中。当浆液在管件中干燥时，可除去管件中的多余纤维材料。可以理解，可以象在纸上进行激光打印似的将纤维材料精确置于窄缝16中，并采用激光束加热。
管件12由不可燃材料制成，最好是陶瓷、高温塑料、经过处理的纸或瓷制纸、合成多孔木制材料或卷起来并固定成理想管件尺寸的片材。内部可涂有催化颗粒以促进烟草初级燃烧释放出的含碳和氮的气体的氧化。最好管件12的外部是白的，以模仿卷烟纸，或在使用雪茄时用黄褐色以模仿雪茄的包装纸。或者可用具有足够孔隙度的卷烟纸包装该管件。该过滤嘴部20可以是传统香烟的普通结构的过滤嘴，但其整体结构应保证内孔30中可容纳香烟14的过滤嘴24。该过滤嘴部20可卷在适当的纸或类似材料中，以便图1中的成品看起来象传统的香烟。当用雪茄时，该过滤嘴部20可以看起来象雪茄的传统过滤嘴或通常与雪茄配合使用的传统烟嘴。
如图5所示，本发明的其它实施例中示出装置10的管件48的另一种结构。管件48包住香烟50并带有一合适的过滤嘴部52。该管件48由显著厚度的不可燃多孔挠性材料制成。该多孔材料的厚度比图1实施例中组件18所用多孔材料的厚度大得多。该多孔材料的某些组成可与组件18的材料相同。可以是其中带孔的片材或毡，或经过编织或织造的碳纤维，最好是活化碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、高温塑料纤维、金属纤维和类似物，可选择性地包括催化剂颗粒，以增强燃烧烟草所发出气体的继续燃烧。管形组件带有的多孔材料54沿管件48的长度延伸，直至过滤嘴部52的过滤嘴线56。如图1的实施例，该多孔材料沿管件延伸了待燃烟草棒的有效长度，模仿与抽吸传统香烟相同的条件。该过滤嘴部52的结构与图1的过滤嘴部20相似。该过滤嘴部52有一凹下部58，形成带有台阶或止挡件62的环槽60。管件48具有端部64并且将管件48的尺寸定成与环槽60贴合。以传统方式用镶装纸65将管件48完全装入过滤嘴部52。以参照图2描述的方式将香烟50插入内孔66。该过滤嘴部52支撑香烟50，与香烟周边接触或接合的管件48加强支撑。也可以生成不具有传统香烟所有常见性能如坚固、强度、端部落灰等的香烟。这也同样适用于图2的装置，因为香烟装入管件且受到保护，无需象不采用该装置抽烟时那样持续地敲打以除去烟灰。图2的管件可带有内肋以便在管件中同心地支撑香烟。本发明的装置可使用某种程度上不以传统方式制成的香烟。可省去大量如使用展开的烟草、粉碎或增强的茎等提供所需香烟坚固性和外观而采用的标准生产工艺。此外，细香烟用的烟草总量少，从而可采用较低质量的烟草。
如图5所示，管件48的内表面68确定的其内径几乎等于香烟50圆周70的外径。管件48套在香烟50上，此时香烟的周边基本上与管件48的内表面接触。由于管件48由不可燃材料制成，所以在抽烟以及香烟缩入管件中时该管件可保持其结构的完整性。该管件48在减少燃烧香烟所发出的侧流烟雾的同时还可控制香烟的自由燃烧速率。多孔材料吸收并捕获烟状颗粒和侧流烟雾的悬浮颗粒，因此可以将侧流烟雾保留在管件内。另外，如果将催化物颗粒植入多孔管状材料，烟雾的产生气味的组分可被氧化为无味的组分或好味道的组分。
该多孔材料呈毡或片层或类似状，这样可以捕获颗粒、烟雾颗粒并将其保留起来，以便在再次使用该装置时抽吸该装置中新香烟的过程中不会释放出上述颗粒、烟雾颗粒。另外，选择多孔材料的孔隙度以控制气流并将热燃烧气体保留在燃烧的香烟余烬区域中，以便理想地减少自由燃烧速率，使可抽吸香烟的次数与传统香烟相同。
管件48可由一层片层或毡制成。也可以由多层多孔材料的片层或薄毡制成，以制成理想厚度的管件。该管件可包括一外部涂层或包装纸，使管件外部的颜色象香烟或雪茄。该涂层或包装纸是多孔的，但不能影响管件48的孔隙度，该孔隙度用于理想地控制自由燃烧速率和侧流烟雾。参照图12和13描述其它类型的外部涂层。
图6实施例中的管件12带有用于控制自由燃烧速率并减少侧流烟雾的开口。通过选择适当的开口大小，如窄缝16的宽度并适当地设定环状空间44的大小，可将侧流烟雾和自由燃烧速率控制在可接受的程度。侧流烟雾减少的程度不象窄缝16中带有组件18的装置那样彻底。该窄缝比图1中用于控制流入环状空间44的空气流速的窄缝16要小。管件中的开口也可以是孔，最好是圆孔。该开口精确形成在管件上，减小开口的尺寸，以控制自由燃烧速率。可通过激光钻孔等类似方法在管件上形成该开口，该开口的大小可允许部分侧流烟雾通过，但将大大减少了释放的侧流烟雾。图6表示过滤嘴部20与管状装置12的永久连接。该过滤嘴部20可包括一环状的过滤嘴状组件72，其内孔74用于盛放香烟78的过滤嘴76。该环状组件72通过适当的过滤嘴包装纸80固定在管件12上，包装纸80使管件具有成品香烟的外观并将过滤嘴部20永久连接在管件12上。
图7表示图1中装置的分解图，其中过滤嘴部20可从管件12上除去，露出香烟14，并可从过滤嘴部20中抽出香烟的过滤嘴。可将新香烟的过滤嘴24或其烟草棒插入过滤嘴部20，再将管件12套在环槽32上，将其组装起来。
图8表示装置10的另一种结构，其中与管件12连接的是一个烟嘴82。该烟嘴82可将烟草料的烟嘴容纳入主体部分84，并且具有一个环槽，管件12套在该环槽上。该烟嘴82具有通常的窄部86，以便在吸烟者的嘴里感觉舒适。
该过滤嘴部20可以类似于图9所示的带有过滤嘴插件72的乙酸纤维素型普通香烟过滤嘴。环槽34的环状端部86可插入管件12中，以避免将香烟14周边和管件12的内部40之间的环状空间中的气体吸入过滤嘴部20。最好将可控数量的空气吸入过滤嘴部20，这可以通过过滤嘴部20中传统使用的通气孔或空气流通技术实现。过滤嘴部20的肩部34具有由端部86形成的凹槽或孔73。烟草棒端部75插入孔73中以便将烟草棒22固定在螺旋形过滤嘴部20中，以形成香烟部件。管件12装在环槽34上以制成吸烟装置10。该装置相应地拆开以便插入新烟草棒22。
如图10和11所示，结构的进一步改进包括在管件12的开口端85设置一个环88。该环带有开口90，该开口的大小与香烟末端26的直径大致相同。本发明一个实施例中的环88用于抽烟时将烟灰保留在管件12中。香烟末端87的位置比环88稍微向内，以便点燃已安装好的装置中的香烟。
图12和13表示与外壳组合起来控制自由燃烧速率的装置的其它变型。图12中的管件12带有外壳92。该外壳92中有多个开口94。这些开口的数量和大小都足以使空气自由流通，以便供入比燃烧香烟所需空气多的大量空气。为了控制空气流通，同时控制自由燃烧速率并减小侧流烟雾，设置一多孔材料的管状薄层96。该层可位于多孔管件92的内表面并可选择性地固定在那里。该多孔材料层96带有孔隙，用于理想地控制气流并保留热燃烧气体。另外，该多孔材料可吸收并捕获烟雾。象其它实施例那样，当该装置10可重复使用时，该多孔材料96保留捕获到的烟雾并且在点燃抽吸一支新香烟时不会将其释放。或者，也可以将多孔材料96制成可更换的插入管件12的管材。
图13的实施例中设有多孔材料的较厚内层98。该层的厚度与图5中的管件48的厚度相当。外壳100可为高孔隙度纸、陶瓷纤维、高温塑料等材料的多孔外涂层。如图所示，外包装100带有如开口102所示的孔隙，该孔隙的数量和大小都足够大，不会影响管状多孔件98起作用。内管状件98以图5实施例描述的方式接触香烟14的外圆周。这与多孔管件96与香烟14的圆周分隔开以形成环状空间104的图12所示实施例相反，其中图12实施例中的上述情况与参照图2的实施例相似。管件98的作用与参照图2描述的实施例相同。带有烟灰的燃烧煤焦油进入管件内部。多孔材料98控制气流并最好将大部分热无氧燃烧气体保留在燃烧煤焦油的区域，以理想地控制自由燃烧速率。
图12、13和15的实施例中，香烟14的过滤嘴24贯穿过滤嘴部20。过滤嘴部20可带有一过滤嘴24的接收部95，它可以是多孔的，因为它无需起过滤作用。该接收部95通过镶装纸97固定在管件12上。
如图14表示管件12的另一个实施例。该管件12由不可燃材料的螺旋卷烟纸106制成。螺旋卷烟纸的内部108带有中间材料，以便将用于控制自由燃烧速率的组分填充在螺旋状的间隙110中。如图15所示，在一个实施例中，螺旋卷烟纸106将多孔材料的管件112固定在其内部。该管件112可如参照图12和13描述的在管件112和香烟14周边之间有环状间隙114的装置那样起作用。也可以如图16所示，卷烟纸106可将多孔材料的包装纸116固定在其内表面108上，它的作用与用于管件112的多孔材料一样。卷烟纸106可由任何适当的不可燃材料制成，最好是陶瓷纤维。管件108或内部包装纸116也由不可燃的多孔材料制成，最好是活性碳纤维。
图17的实施例可包括具有上述任意结构的管件12，其表面上设有温度指示器118。该温度指示器可由一独立的单元120构成，它根据温度改变颜色。当香烟的燃烧煤焦油向管件12内部燃烧时，该区域的温度改变了独立单元120的颜色，因此吸烟者可以看到煤焦油向管件12内部移动的痕迹，当最后的单元120A表示燃烧的煤焦油快到过滤嘴处时，吸烟者停止装置10的抽吸。温度指示器极大地方便了使用该装置10并避免了吸烟者抽吸由于遇到过滤嘴而在管件12中已经熄灭了的香烟。在一次性的装置中，管件12可包装在多孔卷烟纸中。当香烟的煤焦油向管件12内部燃烧时，卷烟纸将轻微地转变颜色，表示出管件12中燃烧煤焦油的位置。或者，管件12也可以由不可燃且当燃烧的煤焦油向内移动时会变色的材料制成。用以对装置10的外罩进行接缝的粘合剂可为热敏材料。当燃烧的煤焦油向管件12内部移动时，该材料将转变颜色。包装纸由不可燃的耐热材料、如陶瓷纤维制成，以便该装置可重复使用。胶结的材料是由当燃烧的煤焦油向管件12内部移动时可反复变色的组分制成。
为了使香烟过滤嘴与烟嘴部与众不同地相接，如图18所示，形成相互配合的香烟过滤嘴和烟嘴内部结构。香烟14的过滤嘴部24带有纵向延伸的凹槽122。烟嘴的过滤嘴部20带有向内孔30内部纵向延伸的锁键124。凹槽122的形状使其与锁键124紧密配合，从而保证只有设计成与该烟嘴20配合使用的香烟才能置于该装置中使用。依靠上述设计，能确保例如在过滤嘴部20中使用正确长度的香烟与正确尺寸的过滤嘴或在上述装置中使用正确牌子的香烟。
关于管件12的另一个实施例表示在图19中，该图表示了空气流入管件和侧流烟雾流向管件外部的曲折路径。三个同心管件包围着香烟14。两个第一内管130和132中带有纵向的狭缝，该缝与外管管件12的窄缝相同。内管130的狭缝134与相邻管件132的狭缝136错开。管件130的内表面与香烟的周边之间形成环状空间138。在管件130和132之间形成一狭窄空隙140，在管件132和管件12之间也形成一狭窄空隙142。管件间如此狭窄的空隙将形成曲折通道的各个管件的开口之间的流通控制在一定范围。管件12中设有常见的毡、织物纤维或标准纤维，以控制自由燃烧速率和侧流烟雾。燃烧的香烟14所发出的侧流烟雾经过狭缝134向外流动，再经过管件130和132之间的曲折通道经由与开口134错开的开口136流出，再经过管件132和12之间的空隙向回流直至遇到管件12的外部窄缝16中的多孔材料18。通过设置该侧流烟雾的曲折的流通通道，增强了过滤效果并进一步冷却，使管件12的外部触摸起来手感舒适，同时减小了香烟圆周的尺寸数量级。
图20和21表示管件12之开口的另一个实施例。管件12中带有以特殊方式形成的孔143，以便加强对侧流烟雾的控制，同时控制必需的自由燃烧速率。如图21的剖视图所示，通过如对管件12进行冲孔或穿孔以形成向管件12的内径146突出的纤维材料的芒刺或突起144，从而在管件12的管壁中形成孔143。管件12通常由纤维类材料制成，芒刺144使纤维145向管件内部突出，进一步增强过滤作用并且对要从孔143向外流动的侧流烟雾进行了处理。
如图21所示，芒刺144起定位作用，使香烟14与管件12保持同心，从而形成间隙44。通过芒刺144将香烟定位在管件中可以增强芒刺控制侧流烟雾的性能，在气体产物通过孔143发散之前烟雾要流经芒刺的纤维145。十分惊奇地发现，在管件12中如上所述地形成这种孔，不但吸烟的感觉与抽普通烟的感觉十分接近或相同，而且香烟周围的味道很正常，不会发出怪味。
图22表示管件12的另一个实施例，该管件较细或厚度与图20所示另一个管件的厚度基本相同。管件末端148表示该厚度。管件12与香烟14之间存在环状间隙150。该细管件由陶瓷纤维材料的叠加片层构成，该片层在炉中轻微煅烧或处理，通过燃烧从陶瓷纤维中除去大部分粘合材料。由于燃烧除去了片层中的粘合剂，所以该片层是多孔的，形成大量相互连通的空隙，从而形成多孔片层。可将多孔片层卷几次形成管件。最终形成带有很小的孔的管件，它能使不可见的挥发物逸出但同时对燃烧香烟14的侧流烟雾和自由燃烧速率进行必要的控制。通过适当地选择陶瓷纤维和制造基底片材所用的可燃粘合剂的比例，通过控制对所形成管件的煅烧，这样可除去所需量的有机粘合剂、如纤维素，加热该材料可生成所需的孔隙。将该片层卷起来形成管件12，再对其进行煅烧以形成管件中连通孔的基体，这样形成了所需的孔隙度和孔径，以控制侧流烟雾和自由燃烧速率。
图22表示管件12中香烟14的一种特殊结构。香烟的端部26距管件的端部148向内间隔开一定距离。香烟端部26位于管件12的内部，将打火机153的火焰151的热气体吸入管件中可点燃香烟14。例如，端部26可位于离管件端部148半支烟长度的位置。香烟端部的凹进式定位可减少点燃所述装置10中的香烟时所释放的侧流烟雾的量。
已经描述了装置10的过滤嘴部或烟嘴的多种结构。图23和24表示过滤嘴部的另一种结构，该过滤嘴部20包括一个可以是圆柱形的套筒160，以形成圆柱形的肩部162。由于管件的内表面164的直径与肩部162基本相同，因此该圆柱形管件12可靠摩擦力安装在套筒肩部162上。该套筒带有一形成止挡件的环状凸缘166，管件端部168抵靠在其上。过滤嘴镶装纸170环绕一薄插件172，该插件能承受在过滤嘴该区域中的挤压，以确保留有空隙190。镶装纸170和套筒172可粘在管件上，以便将过滤嘴完全安装在管件上。或者，管件可与过滤嘴分开，以便于插入新香烟。需要保证香烟主流烟雾中的一定的通气量，可以普通方式在插件172中设置通气孔。
套筒160中带有孔174，该孔与烟草料22的末端176借助于摩擦力紧密接合。管状烟草料在套筒160中的摩擦配合支持着烟草料并将其定位在管件12中。套筒160可与管状多孔支撑结构178形成整体或与其连接，该结构178可以是丝网。该多孔管状结构178支撑着微纤维材料180。可通过申请人在加拿大申请的专利1057924、美国专利3882877和公开的国际申请WO90/09741所述方法制造上述微纤维材料。上述参考文件描述了该微纤维材料在香烟过滤嘴中的使用。该微纤维材料在过滤烟草烟雾方面十分有效，同时在烟雾流经过滤嘴时压力下降得很少。如箭头184所示，该烟雾通过中心开孔182进入管状过滤嘴20。如箭头186所示，烟雾沿径向通过第一管状过滤嘴180。当该过滤嘴从香烟烟雾中滤去颗粒时，烟雾继续沿管状过滤嘴186向下流动，因此不会妨碍过滤材料的有效性。可选择地使由第二过滤材料制成的第二管状过滤嘴188围绕该微纤维材料180。最好该第二管件188与第一管状过滤嘴180同心且叠合在其上。该第二管状过滤嘴最好由碳、特别是活性碳制成，以便从烟雾流中除去颗粒，并改变香烟烟雾的风味。该第二管状过滤嘴188位于第一过滤嘴180和塑料插件172之间的环状空间中。由于第二管状过滤嘴所处的位置，在第二过滤嘴和镶装纸之间形成一环状空间190。烟雾在箭头186的连续方向上沿环状空间190且绕止挡件192流动，该止挡件上带有孔194的环状阵列，可使烟雾流入封闭空间196中。该封闭空间196使烟雾穿过过滤嘴插件200的内表面198，使烟雾沿箭头202的方向流过过滤嘴插件200。本实施例中的止挡件192封闭了第一过滤管件180的末端204，以便当吸烟者抽烟时迫使烟雾流经微纤维过滤材料。该过滤嘴部的结构部分特别有益于引导细香烟14发出的主流烟雾流向多组件过滤构件，以便良好地过滤，并在过滤嘴部产生主流烟雾，该烟雾使吸烟者感觉舒适，并能提供正常的风味、口感和压力差。
参照图25，该图表示图23中的过滤嘴部结构的优选实施例。图25中支撑由微纤维材料制成的第一管状过滤材料的装置是注模件206。该件206包括带有外肩部162、止挡件166和内孔174的套筒160。用于第一过滤材料的支撑件178包括大量沿其长度方向延伸的槽208，使香烟烟雾通过管状支撑件中的开口182，沿径向流过槽208。如上所述，该止挡件192包括一平面部分210，该平面部分堵住用于第一过滤材料的管状支撑件178的末端。另外，该止挡件192包括按钮214，它形成使图24的过滤嘴插件200与止挡件的内表面216隔开的隔离件，如图24所示，用以形成封闭空间196。如图25所示，该按钮214位于该止挡件192的周边。另外，图25表示出按钮支撑件212之间的孔194，烟草烟雾经过该孔流入封闭空间196中。
如上所述，烟草料可为多孔网状物中形成的烟草棒，并由Rothmans,Benson & Hedges Ins。以商标“Custom Cut”出售。如果只抽吸该烟草棒，会因为孔太多而不能抽吸。管件12适于减少容纳烟草棒的网状物的孔隙，以使其可吸。也可在管件12中装入内鞘来实现上述目的，烟草棒装入该内鞘，或象图5或13的实施例那样包裹并接触烟草棒的周边，从而减少孔隙，使烟草棒可吸。用于通常不可吸产品的其它变形包括改变图2的香烟过滤嘴24，使得过滤嘴包装纸或外部的孔隙太多，以致影响对已点燃烟草料的抽吸。但是，当香烟14的多孔过滤嘴24插入过滤嘴部20中时，例如图12所示过滤嘴部20中的孔的内部封闭了多孔过滤嘴的外部，使得香烟变得可吸。另一个实施例是将一粗的未经过滤的卷起来的烟草棒放入过滤嘴部20中，其中该烟草棒太粗以致于不能正常抽吸，由此以产生所需的经过过滤的可吸的风味和口感。
围绕香烟或雪茄的具有足够安全特性的装置应该可以偶尔放在可燃材料上。不可燃管件包含着香烟的燃烧煤焦油，并防止燃烧煤焦油与潜在的可燃材料直接接触。这种设计极大地减少了由于燃烧的香烟引起意外起火的机会。另外，管件的环状空间和其厚度使得其外径的温度尽管摸起来热，但是不会烫伤吸烟者。尽管在吸烟过程中管件会变热，但不会太热以致于烫伤使用者。管件的末端最好与烟草棒的末端对齐，甚至与烟草棒的端部齐平。因为管件不可燃，可对装置末端点火以点燃雪茄或香烟末端，以便开始抽烟。
如上所述，本发明的各个实施例带来的另一个优点包括催化材料或颗粒，它们将有味气体转化为味道小或无味的取代物。取决于装置控制侧流烟雾的有效性，可以看到从管件逸出的成分为可见无味气体。因此通过使某些烟雾组分发散为可见气体以掩盖气味或通过减小气味使之在抽烟过程中不被发觉的步骤来减小气味是十分重要的。在通常的抽烟过程中，燃烧的香烟发出大量有味气体，但是，该有味气体发出的强烈气味被侧流烟雾发出的其它所有烟雾组分掩盖了。但是，已发现由贵重金属、稀土金属等及其混合物制成的合适的催化剂可以是催化剂或催化剂中的金属。优选的金属包括铂或铈，它们可用于氧化有味气体，使之无味。可在各种管件中加入催化物颗粒。它们可加入多孔材料中，置于管件中的各类开口中，例如，当制作毡制品18时，可在毡中加入催化物颗粒。催化物材料可加入管件的内部或外部或粘附在管件狭缝中的纤维线中。可将催化材料薄膜加入管件内部或加入图12和13所示实施例的开口104中。催化材料可加入开口104中作为经过热处理的材料，以便在催化物处于某一区域中时进一步控制侧流烟雾和自由燃烧速率，在该区域催化物对透过管件的烟雾颗粒中的气体物质进行适当的氧化。
催化材料包含在制成管件的材料中，如在制作毡18的过程中，可在将有味可见气体转化为无味气体或转化为带有可接受味道的气体方面带来显著优点，同时可提供额外控制以在管件中形成所需的预定孔隙。在制作图22所示的经过煅烧的管件的过程中使用催化物时，上述优点格外明显。可通过卷起两或多层陶瓷母体的片层形成上述管件。可以常见方式通过制成陶瓷母体材料的浆液，从而构成上述片层，该陶瓷母体材料的浆液包括粘土，矾土溶胶粘合剂，各类有机粘合剂，氧化铝和其它包括在陶瓷母体中的常见组分。为了制备上述片层，按照常见的造纸方法将该含有高固体成分的浆液铺开，滚压、干燥，制成陶瓷母体材料片层。如上所述，根据该片层的厚度将其卷一或多次，形成具有所需厚度的管件。制作上述片层时，可在浆液中加入催化材料和/或催化母体材料，使之溶解或分散在浆液中，当其被卷成管件时和轻微煅烧该管件的过程中，该催化材料以催化剂或母体的形式相应地进入上述片层材料中。加入催化材料可更好地控制在管件中形成所需的孔隙，而且使催化材料处于管件中，当有味气体通过管件时可增强对该有味气体的氧化。这种方式比将催化材料涂敷在管件内部的氧化效果要好。
可采用多种催化材料，如上述基于贵重金属、稀土金属等包括铂或铈的催化材料，制作管件时所加入的优选的母体催化材料是氧化铈催化剂母体，称为水合氧化铈。该材料可从加拿大Ontario、Toronto的Advanced Material Resources获得。在陶瓷母体浆液中加入水合形式的氧化铈使得其结晶结构在轻微煅烧过程中发生改变。使该氧化铈脱水，在经过煅烧的材料中形成另一种晶质的氧化铈，其通常是以微晶形式。在水合氧化铈转化为氧化铈催化剂的过程中，生成的氧化铈对氧化反应、即粘合剂材料的燃烧起催化作用，特别当粘合剂是有机物、如纤维素材料时更是如此。煅烧管件时，经过催化的粘合剂材料的氧化反应增加了管件中形成的孔的尺寸。由于有催化剂氧化铈，可控制纤维素材料的氧化程度，以便在材料中形成所需的孔径，从而在管件中生成所需的预定孔隙。
在管件中加入氧化铈催化剂的另一个优点在于可增强不可见有味挥发物的氧化，从而减少香烟发出的不好闻的味道。已经发现，不可见的挥发组分包括氨和乙醛。即使在有高浓度的一氧化碳意图作为催化剂进行氧化的情况下，有了氧化铈也可以令人惊奇地对氨和乙醛组分进行氧化，该氨和乙醛组分经过氧化可在抽烟时使其转变为无味组分或至少味道更正常的组分。考虑到燃烧香烟所发出的所有燃烧化合物，更令人惊讶的是氧化铈催化剂在中和不可见挥发物中透过多孔管件的氨的味道方面特别有效。
尽管在管件中加入氧化铈催化剂不但可催化挥发物的氧化，而且可以增强对管件孔隙度的控制，但是应该理解，如参照其它类催化剂在上文中描述的，该氧化铈催化剂也可以烧结成粉末施加于管件的内部或外部或放入管件的开口中，或放入管件开口中的毡之上。
下面例举几个实施例的不同方面，这些实施例不用于限定权利要求的范围。
用于该装置的香烟直径为3.5-10mm，最好为大约4-8mm。直径为4-5mm的香烟可产生很好的效果。为了在主流烟雾中形成理想的风味和口感，特别是用较细的香烟时，可根据申请人在美国专利5524647中所述的混合方法改变香烟的配料。香烟的装填密度，甚至较细香烟的装填密度也不特殊。采用通常的装填密度，如200-300mg/cm3。该装置可使较细香烟抽吸理想的次数，因此使用的装填密度不必比通常的装填密度高或低。可用任何具有合适孔隙度的卷烟纸包装香烟，该卷烟纸的孔隙可大于管件的孔隙度。该卷烟纸的孔隙度可为10-100个Coresta单位，最好在46-60个Coresta单位。可在卷烟纸中加入香草醛和其它风味添加剂。在普通吸烟条件下、即不带管件的细香烟的自由燃烧速率是相当高的。例如，具有普通配料、装填密度和卷烟纸的直径5mm的香烟的自由燃烧速率是大约5mm/分钟。直径4mm的香烟的自由燃烧速率显著增大，为8-10mm/分钟。该速率比普通的直径8mm的自由燃烧速率为大约3mm/分钟的香烟大得多。在保留理想的口感和风味的同时，使用上述装置可使普通长度的细香烟变成可吸8-10次，这是令人惊奇的。
实现上述性能的管件的物理参数包括管件的孔隙度值约为20至60Coresta单位。当该装置装好后，该装置的压差为0.5-25cm水柱，最好为3-14cm水柱，最优选的是5-10cm水柱。管件的内径大约为7-10mm，管壁厚度为大约0.25mm-0.5mm。香烟直径最好为4或5mm，从而形成大约0.5mm-3mm的间隙，最好为1-2.5mm、最优选的是1.5-2.5mm的间隙。具备上述香烟和管件间的间隙的情况下，抽烟时香烟的温度保持在大约600-800℃，闲置时温度约为400-600℃。管件保持在相当低的120-200℃的温度范围内。管件包装在孔隙度为10-100Coresta单位、最好为40-80Coresta单位的普通卷烟纸中，且该卷烟纸的孔隙度大于管件的孔隙度，以保证卷烟纸不会干涉管件孔隙对自由燃烧速率的控制作用，在此条件下管件的外部温度最佳。已经发现，如果在管件外部施加催化材料、如氧化铈，催化了卷烟纸的燃烧，从而加大了每次吸烟时卷烟纸的变色，以便清楚地表明管件中燃烧煤焦油的位置。由于管件和卷烟纸的上述孔隙范围，其中孔隙是均匀分布在材料上的，没有可见的侧流烟雾通过管件，只有不可见的挥发物通过管件，而该挥发物可被催化剂转化成无味组分。
图24的优选香烟过滤嘴结构的压降非常小，只是普通过滤嘴压降的一半，为大约1-3。
优选的催化材料是经过轻微煅烧的水合氧化铈(Ce2O3×H2O)，该材料可从上述多伦多的AMR获得。可在制作片层时加入该催化剂，其中大约90-95％(重量)为水的化合物浆液中包括玻璃纤维和微纤维、粘土、滑石等无机材料，以及丙烯腈和丙烯酸基的乳液等有机粘合剂。为了在煅烧前加强卷烟纸的强度，上述浆液中可包括纤维素纤维。在干燥后的卷烟纸中，无机物占卷烟纸重量的90％。卷烟纸的厚度通常为5-10密耳(mil)，制作管件时卷2-3次。在氧化气氛中的第一阶段温度为大约220-260℃、第二阶段温度为400-600℃下通过热处理轻微煅烧管件。分阶段加热可确保释放出挥发物而不喷吹出材料。加入的催化物占干燥片层的大约0.5-10％(重量)。催化剂母体最好占重量的1-5％，最优选的范围是1-3％。加入合适的有机物可在管件中形成理想的孔隙，其中孔隙的孔径能限制气流，以控制自由燃烧速率并将热燃烧气体保留在管件中。可通过在浆液中加入较多的有机物，使卷烟纸的最佳密度达到约0.70gm/cm3-0.80gm/cm3。
本发明的优选实施例中的管件的外径可与传统香烟相同，以便带有安装好的过滤嘴部的该装置的整体外观象一支传统香烟。通过控制自由燃烧速率，在该装置中使用的细的非传统香烟可包含相当少的烟草，可能最多不到3/4，本发明的一个优选实施例中只有不到2/3的烟草。控制自由燃烧速率使香烟在闲置期间显著放慢燃烧，并且使用本发明的装置获得的香烟可吸次数与一支传统香烟相同。所用的烟草量显著减少了，这些烟草通常在传统尺寸的香烟中被浪费了，现在在制烟过程中显著节省了成本，同时还保留了传统香烟的其它优点和性能。
这里描述了本发明的优选实施例。应该理解，在不脱离本发明主旨和所附权利要求范围的前提下可进行各种变形。