CN103734909A - 一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，该吸烟装置包括加热段、控制段和电源，加热段和控制段连接成一体；加热段外壳体、隔热套和加热器，外壳体的前端设置有供烟草制品插入的进烟口，外壳体的后端连接设有进气孔，加热器设置在外壳体内，隔热套设置在加热器与外壳体之间；加热器采用半导体加热元件，半导体加热元件的中间设置有容置烟草制品的加热腔，加热腔的前端与所述的进烟口相连通，加热腔的后端与所述的进气孔相连通；控制段设置有内腔体，内腔体设置有控制器，控制器与电源相连接，控制器连接设置有导电电路连接至加热器。本发明具有热效高，恒温发热，控温精度高，稳定性好，使用寿命长的特点。

Description

一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置

技术领域

本发明涉及新型卷烟技术领域，具体涉及一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置。

背景技术

传统卷烟作为烟草消费的主流产品形式，已有100多年的历史。随着人们生活方式和消费观念的转变、科学技术的快速进步和商品升级换代速度的不断加快，烟草消费者的需求和关注点不断变化，同时受到烟草控制、社会舆论等因素的影响，传统卷烟的发展受到制约，新型卷烟的出现已经成为必然。

研究表明卷烟燃烧产生的卷烟烟雾对非吸烟人群危害巨大，并且，由吸烟造成的火灾难以杜绝。尼古丁和多数烟草致香成分在200-500摄氏度就可以转移到烟气中，常规卷烟燃烧温度在800摄氏度以上，如果把卷烟受热温度降低到500摄氏度以下，烟气多种有害成分可以大幅度降低，同时香味成分受到的影响相对较小。因此，研究一种避免烟丝燃烧又满足消费者烟瘾需求的加热非燃烧卷烟吸烟装置非常有意义。

目前，市场出现的低温卷烟通过加热不燃烧烟草的方式向人体传送尼古丁和香味，其装填的是烟草物质。低温卷烟产品改变了传统卷烟燃烧采取可见烟雾，采用“加热不燃烧”的方式。相关研究表明，在 500℃以下的较低温度下，只加热但不燃烧烟草，尼古丁和部分烟草香味成分就可改转移到烟气中。与传统卷烟相比，低温卷烟能够整体大幅度降低焦油和有害成分的释放量。同时，基本没有侧流烟气，对他人、环境的危害很小。

目前，国际上已经上市或正在研发的低温卷烟主要有：电加热低温卷烟、燃料加热低温卷烟和化学加热低温卷烟。电加热低温卷烟，即以电力为热源，加热烟草物质，产生尼古丁烟雾。燃料加热低温卷烟，即以外加燃料块为热源，加热烟草物质产生尼古丁烟雾。化学加热低温卷烟，即利用化学反应器作为热源进行加热。

菲利普莫里斯生产公司申请了一种香烟制品（申请号：89104827.8 申请日：1989-07-21）,其中一个碳质热源燃烧产生的热传递给香料段,而产生出加香烟雾,炭质热源和香料段装在一个不燃的圆柱形空心陶瓷套管内。香烟制品基本上不产生外溢的烟。热源发出的热通过对流和辐射传递，该专利采用炭棒作为加热源，该加热方式是一次性的，无法重复使用。

菲利普莫里斯生产公司另外还申请了一种用于将烟草香味送给吸烟者的至少具有一个电加热器 的吸烟系统的烟卷（申请号：94102530.6 申请日：1994-02-25）所述烟卷包括： 一个承载管，所述承载管具有纵向相互分开的第一和第二端 部和具有第一和第二表面，第一表面在第一和第二端部之间围出 一个腔，第二表面有一个用来贴靠在一个电加热器上的区域；以及 一层烟香物质层，所述烟香物质层配置在承载管第一表面上， 在受到加热时在腔内产生送给吸烟者的烟草香味， 其中所述承载管和烟香物质层允许横向气流流入腔内，该专利采用电加热的方式，对于电加热方式

另外，对于上述的低温卷烟在抽吸时，总粒相物在最初抽吸期间较低，但其趋于逐步提高直至最终，给消费者带来烟气强度逐渐增加的感觉；加热腔采取一体式加热方式抽吸常规卷烟时，烟气起始极弱，而后迅速上升，然后随着抽吸口数的增加，烟气量显著降低。这主要是因为其利用前几口抽吸达到最佳温度，使烟草制品产生高浓度气溶胶，然而随着抽吸进程，气溶胶产生殆尽。与常规卷烟相比，烟气释放量不可控，不同抽吸口数之间感官差异较大，吸食后期，感官特性趋于减弱。另外，过早加热卷烟未加热部位会导致产生部分烟雾或使卷烟该部位由于受热引起热致降解，改变自身品质；重新加热先前受热过的部位会导致产生不愉快的气味或有害成分。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，该装置采用半导体加热的方式，提供了一种新的非燃烧吸烟装置的快速加热方式，具有热效高，恒温发热，控温精度高，稳定性好，使用寿命长的特点。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，该吸烟装置包括加热段、控制段和电源，加热段和控制段连接成一体；加热段外壳体、隔热套和加热器，外壳体的前端设置有供烟草制品插入的进烟口，外壳体的后端连接设有进气孔，所述的加热器设置在外壳体内，隔热套设置在加热器与外壳体之间；所述的加热器采用半导体加热元件，半导体加热元件的中间设置有容置烟草制品的加热腔，加热腔的前端与所述的进烟口相连通，加热腔的后端与所述的进气孔相连通；所述的控制段设置有内腔体，内腔体设置有控制器，控制器与电源相连接，控制器连接设置有导电电路连接至加热器。

作为优选，所述的半导体加热元件轴向设置多排，各排半导体加热元件按圆周嵌设在隔热套内，并在半导体加热元件的内侧设置导热套，半导体加热元件的两端分别设置有绝缘隔热垫圈，导热套中空构成所述的加热腔。作为进一步改进，所述的加热器采用分段式结构，每排半导体加热元件分为多段，所述的导热套也相应地分为多段，多段导热套分别设置在多段半导体加热元件的内侧，在两段半导体加热元件以及导热套之间设置有绝缘隔热垫圈。上述的结构提供了分段式逐次加热卷烟，不同抽吸口数间烟气量基本一致，同时又可以有效的阻止了热量传递到卷烟的未加热部位或先前加热过的部位。

作为优选，所述的半导体加热元件为中空筒状，所述的加热腔设置在半导体加热元件的中轴上。作为进一步改进，加热器采用分段式结构，所述的半导体加热元件分为多段，在两段半导体加热元件之间设置有绝缘隔热垫圈。上述的结构提供了分段式逐次加热卷烟，不同抽吸口数间烟气量基本一致，同时又可以有效的阻止了热量传递到卷烟的未加热部位或先前加热过的部位。

作为优选，所述的半导体加热元件分为3~20段。作为再优选，所述的控制器设置控制电路控制各段半导体加热元件依轴向顺序加热或组合2~3段半导体加热元件加热。

作为进一步改进，所述的各段半导体加热元件分别设置有温度传感器，温度传感器通过设置导电电路与控制器相连接。作为优选，温度传感器采用环形的卡圈式热电偶。本发明通过设置温度传感器可以反馈各段半导体加热元件的实时温度，为控制器控制各段半导体加热元件的实时温度提供数据支持。

作为进一步改进，所述的电源为供电电池，供电电池连接设有控制开关，控制开关用于控制整个装置的供电，供使用者开启装置。所述的供电电池设置在控制段的内腔体，或者控制段的后端还连接设置有电源段，所述的供电电池设置在电源段。

作为进一步改进，所述的控制段内设置有气流通道，气流通道与所述的进气孔相连通，并在控制段的侧壁设置有透气孔，气流通道与透气孔相连通。

作为再优选，所述的气流通道内设置有气流传感器，气流传感器通过导电电路与控制器相连接。气流传感器在人体通过卷烟滤嘴抽吸的过程中，气流经过气流通道流入加热腔中，气流传感装置感应到人体在卷烟滤嘴抽吸时产生的气流压力，通过控制器，启动加热器。

作为进一步改进，所述的外壳体的内端部设置连接端头，连接端头封闭外壳体的内腔，连接端头轴向中部设有所述的进气孔，所述的加热器与连接端头之间设置有所述的绝缘隔热垫圈。连接端头的设施一方面保证了在加热段的加热器与外界的隔热，另外也为加热段与控制段的连接提供了帮助。作为优选，所述的连接端头上设置有多个插孔，控制段设置有多个插头，插孔与插头均采用导电材质，插头与控制器相电连接，插孔分别与半导体加热元件相电连接。采用导电材质插孔与插头提供了加热段与控制段电连接的最佳方式。

作为进一步改进，所述的隔热套采用纳米气凝胶隔热毡，外壳体采用聚醚醚酮树脂。采用纳米气凝胶绝热毡，使用温度-50～650℃，导热系数从200～500℃对应为0.021～0.035W/(m·K)，保证了有效的保温隔热，防止加热器的热量散失。而采用聚醚醚酮树脂外壳，连续使用温度为260℃，具有良好的耐热阻燃性能。

作为进一步改进，所述的加热腔的腔壁设置有导热隔离层，优选的导热隔离层为导热陶瓷管、导热金属管或导热镀膜。设置导热隔离层可以隔离卷烟与加热器的直接接触，防止卷烟在蒸发的时候污染加热器。

本发明采用半导体加热的方式，提供了一种新的非燃烧吸烟装置的快速加热方式，具有热效高，恒温发热，控温精度高，稳定性好，使用寿命长的特点。本发明通过在烟具壳体内设置内壁导热机构以及控制上述导热机构工作温度和工作次序的控制器，使得本发明能够通过半导体加热方式将卷烟中的致香成分干馏出来，而非直接燃烧卷烟，降低了卷烟对人体的危害，确保消费者获得烟草特征感受。

进一步，本发明采用分段式逐次加热卷烟，不同抽吸口数间烟气量基本一致，同时有可以有效的阻止了热量传递到卷烟的未加热部位或先前加热过的部位。本发明可以提供和常规卷烟所近的抽吸数，也允许吸烟者随时暂停和重新开始使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明的加热段的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，该吸烟装置由加热段1、控制段2和电源段3构成，加热段1、控制段2和电源段3依次连接成一体。外壳体11的前端设置有供烟草制品插入的进烟口20，外壳体的后端连接设有进气孔19，控制段2内设置有气流通道22，气流通道22与所述的进气孔19相连通，并在控制段2的侧壁设置有透气孔23，气流通道22与透气孔23相连通。

如图2、图3所示，所述的加热段1包括外壳体11、隔热套12和加热器13，加热器13设置在外壳体11内，隔热套12设置在加热器13与外壳体11之间；所述的隔热套12采用纳米气凝胶隔热毡，使用温度-50～650℃，导热系数从200～500℃对应为0.021～0.035W/(m·K)，保证了有效的保温隔热，防止加热器的热量散失。外壳体11采用聚醚醚酮树脂，可连续使用温度为260℃，具有良好的耐热阻燃性能。所述的加热器13采用半导体加热元件18，工作温度为200-500摄氏度。半导体加热元件18轴向设置4排，各排半导体加热元件18按圆周嵌设在隔热套12内，并在半导体加热元件18的内侧设置导热套15，每排半导体加热元件18分为4~6段，所述的导热套15也相应地分为4~6段，多段导热套15分别设置在多段半导体加热元件18的内侧，在两段半导体加热元件18以及导热套15之间设置有绝缘隔热垫圈14。所述的导热套15中空构成容置烟草制品的加热腔10，加热腔10的腔壁设置有导热镀膜。加热腔10的前端与所述的进烟口20相连通，加热腔10的后端与所述的进气孔19相连通。或者，半导体加热元件18为中空筒状，所述的加热腔10设置在半导体加热元件18的中轴上，加热腔10的腔壁设置有导热金属管；中空筒状的半导体加热元件18分为多段，在两段半导体加热元件18之间设置有绝缘隔热垫圈14。

如图1所示的所述的控制段2设置有内腔体，内腔体设置有控制器21，控制器21设置有导电电路连接至各段半导体加热元件18，控制器21设置逻辑控制电路控制各段半导体加热元件18依轴向顺序加热。所述的连接端头4上设置有多个插孔，控制段2设置有多个插头16，插孔与插头16均采用导电材质，插头16与控制器21相电连接，插孔分别与各段半导体加热元件18相电连接。如图3所示，各段半导体加热元件18分别设置有环形的卡圈式热电偶17，环形的卡圈式热电偶17通过设置导电电路与控制器21相连接。并在控制段2的气流通道22内设置有气流传感器7，气流传感器7通过导电电路与控制器21相连接。

如图1所示，所述的电源段3内腔设置有供电电池5，供电电池5为可拆卸/可充电式电池，电压6-12伏特，供电电池5通过导电电路与控制器21相连接。另外，整个装置还设置有控制开关6，控制开关6通过导电电路与控制器21相连接，控制开关6用于控制整个装置的供电，供使用者开启装置。 

本发明使用的时候，将卷烟8烟丝段置入待加热腔10，打开控制开关6，在人体通过卷烟滤嘴抽吸的过程中，气流经过进气孔19流入加热腔10中，气流传感装置7感应到人体在卷烟滤嘴抽吸时产生的气流压力，通过控制器21，启动加热器13，逻辑电路采用轴向逐次加热顺序，将待吸食卷烟指定部位加热到200-500摄氏度，在气流的作用下，卷烟制品中特有的致香成分，随气流流经卷烟滤嘴进入口腔，从而确保消费者获得烟草特征感受。

Claims (17)

1.一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，该吸烟装置包括加热段（1）、控制段（2）和电源，加热段（1）和控制段（2）连接成一体；其特征在于：加热段（1）包括外壳体（11）、隔热套（12）和加热器（13），外壳体（11）的前端设置有供烟草制品插入的进烟口（20），外壳体（11）的后端连接设有进气孔（19），进气孔（19）与外界相连通，所述的加热器（13）设置在外壳体（11）内，隔热套（12）设置在加热器（13）与外壳体（11）之间；加热器（13）采用半导体加热元件（18），半导体加热元件（18）的中间设置有容置烟草制品的加热腔（10）；加热腔（10）的前端与所述的进烟口（20）相连通，加热腔（10）的后端与所述的进气孔（19）相连通；所述的控制段（2）设置有内腔体，内腔体设置有控制器（21），控制器（21）与电源相连接，控制器（21）连接设置有导电电路连接至加热器（13）。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：半导体加热元件（18）轴向设置多排，各排半导体加热元件（18）按圆周嵌设在隔热套（12）内，并在半导体加热元件（18）的内侧设置导热套（15），半导体加热元件（18）的两端分别设置有绝缘隔热垫圈（14），导热套（15）中空构成所述的加热腔（10）。

3.根据权利要求2所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：加热器（13）采用分段式结构，每排半导体加热元件（18）分为多段，所述的导热套（15）也相应地分为多段，多段导热套（15）分别设置在多段半导体加热元件（18）的内侧，在两段半导体加热元件（18）以及导热套（15）之间设置有绝缘隔热垫圈（14），所述的控制器（21）分别设置导电电路连接至各段半导体加热元件（18）。

4.根据权利要求1所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：半导体加热元件（18）为中空筒状，所述的加热腔（10）设置在半导体加热元件（18）的中轴上。

5.根据权利要求4所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：加热器（13）采用分段式结构，半导体加热元件（18）分为多段，在两段半导体加热元件（18）之间设置有绝缘隔热垫圈（14），所述的控制器（21）分别设置导电电路连接至各段半导体加热元件（18）。

6.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：半导体加热元件（18）分为为3~20段。

7.根据权利要求6所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：控制器（21）设置逻辑控制电路控制各段半导体加热元件（18）依轴向顺序加热或组合2~3段半导体加热元件（18）加热。

8.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于各段半导体加热元件（18）分别设置有温度传感器，温度传感器通过设置导电电路与控制器（21）相连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：温度传感器采用环形的卡圈式热电偶（17）。

10.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的根据权利要求1所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：所述的电源为供电电池（5），供电电池（5）连接设有控制开关（6），所述的供电电池（5）设置在控制段（2）的内腔体，或者控制段（2）的后端还连接设置有电源段（3），所述的供电电池（5）设置在电源段（3）。

11.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的根据权利要求1所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：控制段（2）内设置有气流通道（22），气流通道（22）与所述的进气孔（19）相连通，并在控制段（2）的侧壁设置有透气孔（23），气流通道（22）与透气孔（23）相连通。

12.根据权利要求11所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：在气流通道（22）内设置有气流传感器（7），气流传感器（7）通过导电电路与控制器（21）相连接。

13.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：外壳体（11）的内端部设置连接端头（4），连接端头（4）封闭外壳体（11）的内腔，连接端头（4）轴向中部设有所述的进气孔（19），所述的加热器（13）与连接端头（4）之间设置有所述的绝缘隔热垫圈（14）。

14.根据权利要求13所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：连接端头（4）上设置有多个插孔，控制段（2）设置有多个插头，插孔与插头均采用导电材质，插头与控制器（21）相电连接，插孔分别与半导体加热元件（18）相电连接。

15.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：隔热套（12）采用纳米气凝胶隔热毡，外壳体（11）采用聚醚醚酮树脂。

16.根据权利要求1~5任意一项权利要求所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：加热腔（10）的腔壁设置有导热隔离层。

17.根据权利要求16所述的一种基于半导体加热的非燃烧吸烟装置，其特征在于：导热隔离层为导热陶瓷管、导热金属管或导热镀膜。

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