CN108338417A - 基于微加热器的电加热吸烟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微加热器的电加热吸烟系统，包括加热器，该加热器包括：外壳，位于外壳内的加热筒，位于加热筒内的加热芯；其中，加热筒和/或加热芯设有微加热器，加热筒和/或加热芯具有红外加热结构。本发明公开的基于微加热器的电加热吸烟系统，通过采用微加热器和红外加热结构共同加热，实现了利用两种加热方式进行加热，较现有技术仅采用一种加热方式相比，有效提高了加热效率，缩短了第一口抽吸的等待时间。

Description

基于微加热器的电加热吸烟系统

技术领域

本发明涉及卷烟技术领域，更具体地说，涉及一种基于微加热器的电加热吸烟系统。

背景技术

虽然吸烟危害人体健康，但是仍存在吸烟者。因此，开发既能满足吸烟者的需求，又能降低危害性的新型烟草制品非常重要，这也是目前烟草行业的一个重点研究领域。

目前，电加热吸烟系统是烟草行业研究的热点，该电加热吸烟系统通过对烟体(烟草材料，例如烟支或者烟丝)进行加热，烟体在较低温度下产生的有害气体较少，故在较低温度下生成烟雾供吸烟者抽吸。

电加热吸烟系统中，采用加热器对烟体进行加热，一般采用单纯的电加热方式，加热效率低，热量损耗大，消费者第一口抽吸的等待时间较长，一般需要15到30秒，甚至更长，无法做到即时使用，难以满足消费者对抽吸体验的更高需求。

综上所述，如何加热烟体，以提高加热效率，缩短第一口抽吸的等待时间，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微加热器的电加热吸烟系统，以提高加热效率，缩短第一口抽吸的等待时间。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于微加热器的电加热吸烟系统，包括加热器，所述加热器包括：外壳，位于所述外壳内的加热筒，位于所述加热筒内的加热芯；

其中，所述加热筒和/或所述加热芯设有微加热器，所述加热筒和/或所述加热芯具有红外加热结构。

优选地，所述加热芯为柱状或片状；所述加热芯为柱状时，所述加热芯的横截面为圆形或多边形。

优选地，所述加热芯设有所述微加热器；所述加热芯为片状时，所述微加热器设于所述加热芯的上表面和下表面；所述加热芯为柱状时；所述微加热器设于所述加热芯的侧面。

优选地，所述微加热器至少为两个，所述微加热器通过串联或并联方式连接；

所述微加热器通过串联方式连接时，所述加热器实现同时加热；所述微加热器通过并联方式连接时，所述加热器实现分段加热。

优选地，所述微加热器为一个。

优选地，所述微加热器包括：充当热源的薄膜电阻，机械支撑所述薄膜电阻的介质薄膜，覆盖在所述薄膜电阻上的薄膜保护层；

其中，所述薄膜电阻利用光刻工艺制作于所述介质薄膜的表面。

优选地，所述薄膜电阻是由导电材料形成的一条回路组成；或者，所述薄膜电阻是由导电材料形成的至少两条回路并联构成。

优选地，所述介质薄膜的材料为硅、氧化硅、氮化硅和碳化硅中的一种或者至少两种组成的复合材料，所述薄膜保护层的材料为硅、氧化硅、氮化硅和碳化硅中的一种或者至少两种组成的复合材料，所述介质薄膜和所述薄膜保护层的耐温温度不小于600℃；

所述薄膜电阻的材料为多晶硅半导体、碳化硅半导体、扩散硅半导体、铂、钨、或镍铬合金，所述薄膜电阻的耐温温度不小于650℃。

优选地，所述红外加热结构的热源的供热方式为可控的电阻发热；用于电阻发热的电阻发热层设置在基体的内壁、基体的外壁或者基体的内部，所述基体为陶瓷材料。

优选地，具有所述红外加热结构的所述加热筒包括：陶瓷筒基体，喷涂或印刷在所述陶瓷筒基体外壁的电阻发热层，覆盖所述电阻发热层的保护层，涂覆在所述陶瓷筒基体内壁的红外材料涂层。

优选地，具有所述红外加热结构的所述加热芯包括：陶瓷芯基体，喷涂或印刷在所述陶瓷芯基体外壁的电阻发热层，覆盖所述电阻发热层的保护层，涂覆在所述保护层外侧的红外材料涂层。

优选地，所述加热筒的横截面为圆环形或正多边环形。

优选地，所述加热筒的筒基体的材料为云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃或者高分子材料，所述加热芯的芯基体的材料为云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃或者高分子材料。

优选地，所述加热筒与所述加热器的长度比为5～10：10，所述加热芯与所述加热筒的长度比例为5～10：10。

优选地，所述加热芯的加热温度为150～350℃。

优选地，所述电加热吸烟系统的控制器与所述加热器通过连接元件相连，所述连接元件设有与所述加热筒连通的进气口，所述进气口处设置有气流调节件；

所述进气口为阻尼进气口，所述阻尼进气口包括：进气通孔，可更换地设置于所述进气通孔的进气阻尼膜。

优选地，上述电加热吸烟系统还包括控制系统，所述控制系统包括：

第一获取模块，用于检测所述加热器的进气气流速度、进气量；

第一温度传感器，用于检测所述加热器的进气气流的第一温度；

第二温度传感器，用于检测所述加热器的加热筒内的第二温度；

第二获取模块，用于根据所述进气量、所述第一温度、所述第二温度获取热量消耗量；

第一控制模块，用于控制所述加热器的热量输出；

其中，所述第一控制模块包括：

第一控制单元，若所述进气气流速度大于预设速度或所述进气量大于预设进气量，用于控制所述加热器的热量输出增大；若所述进气气流速度在预设时间段内不变，用于控制所述加热器停止输出热量；

第二控制单元，若所述第二温度高于预设温度，用于控制所述加热器的热量输出减小；

第三控制单元，若所述第二温度在设定温度范围内，且所述热量消耗量不大于预设消耗量，用于控制所述加热器维持当前的热量输出；

所述设定温度范围的最大值小于或等于所述预设温度。

优选地，所述控制系统还包括：

第三获取模块，用于根据所述加热器内的烟体数据获取烟气释放量；

第四获取模块，用于根据所述烟气释放量和所述热量消耗量获取所述烟体的剩余烟气量；

第二控制模块，用于当所述剩余烟气量小于预设值时控制所述加热器停止加热。

优选地，所述控制系统还包括：

吸烟电源开关，用于控制所述加热器与电源的通断、控制器与所述电源通断；

模式开关，用于控制所述加热器的加热模式；

通电指示灯，用于显示所述电源的工作状态；

加热指示灯，用于显示所述加热器的加热状态；

第三控制模块，用于在所述加热器加热至预设温度后控制所述加热指示灯持续发亮以提示使用者进行抽吸；

第四控制模块，用于在接通所述加热器和所述电源、接通所述控制器和所述电源后，控制所述通电指示灯持续发亮；

第五控制模块，用于在打开所述模式开关后控制所述加热指示灯闪烁；

第六控制模块，用于在切断所述电源后，控制所述通电指示灯闪烁。

优选地，所述第一获取模块包括：

压力传感器，用于检测所述加热器的进气气流的气压；

第一计算单元，用于根据所述气压在预设时间内的变化计算所述进气气流的气流速度；

第二计算单元，用于根据抽吸时间、气流通道横截面积和所述气流速度计算所述加热器的进气量。

本发明提供的基于微加热器的电加热吸烟系统，通过采用微加热器和红外加热结构共同加热，实现了利用两种加热方式进行加热，较现有技术仅采用一种加热方式相比，有效提高了加热效率，缩短了第一口抽吸的等待时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中加热筒的一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中微加热器的一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中微加热器的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中加热芯的一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中加热芯的另一种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中加热芯的另一种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统中加热芯的另一种结构示意图；

图9为本发明实施例提供的电加热吸烟系统的控制系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统包括：依次相连的加热器1，控制器2，和电源3。

其中，加热器1与控制器2可拆卸地连接，控制器2与电源3可拆卸地连接。这样，任一部分损坏都可以很方便更换。

电源3向加热器1和控制器2供电，控制器2控制加热器1的工作。

优选地，加热器1与控制器2通过螺纹配合实现可拆卸地连接，控制器2与电源3通过螺纹配合实现可拆卸地连接。

当然，加热器1、控制器2和电源3，三者之间的可拆卸连接还可通过其他结构或者连接件实现，并不局限于上述实施例。

上述加热器1包括：外壳13，位于外壳13内的加热筒11，和位于加热筒11内的加热芯12。

其中，加热筒11和/或加热芯12具有红外加热结构，加热筒11和/或加热芯12设有微加热器100。

具体地，加热筒11具有红外加热结构，加热芯12设有微加热器100；或，加热筒11具有红外加热结构，加热筒11设有微加热器100；或，加热芯12具有红外加热结构，加热芯12设有微加热器100；或，加热芯12具有红外加热结构，加热筒11设有微加热器100。

可以理解的是，微加热器100设置于加热筒11的内壁，具体为：微加热器100设置于加热筒11的筒基体111的内壁；微加热器100设置于加热芯12的外壁，具体为：微加热器100设置于加热芯12的芯基体121的外壁；红外加热结构为加热筒11，具体为：加热筒11为红外加热筒；红外加热结构为加热芯12，具体为：加热芯12为红外加热芯。

具体地，加热芯12可采用微加热器100、远红外、电加热等加热方式中的一种或几种的组合，加热筒11可采用微加热器100、远红外、电加热等加热方式中的一种或几种的组合。

优选地，所述加热筒11为红外加热结构，所述微加热器100设置于加热芯12的外壁。

本发明实施例提供的基于微加热器的电加热吸烟系统，通过采用微加热器100和红外加热结构共同加热，实现了利用两种加热方式进行加热，较现有技术仅采用一种加热方式相比，有效提高了加热效率，缩短了第一口抽吸的等待时间。

优选地，上述微加热器100为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)微加热器。

上述加热筒11为筒状，用于容纳烟体(烟草材料)，加热筒11的横截面可以是圆环形或者正多边环形等。优选地，加热筒11的横截面是与烟体尺寸相匹配的圆环形，加热筒11的内径为5～10mm。

加热筒11的筒基体111可由云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃或者高分子材料等制成。可以理解的是，筒基体11的材料均为耐高温材料，例如玻璃为高温玻璃，高分子材料为耐高温高分子材料。

优选地，烟体包括来源于烤烟、白肋烟、香料烟、晒红烟或者晒黄烟的烟叶、或者烟草碎片、或者烟丝、或者烟草粉末或者烟草薄片等，或由这些烟草材料制作成的具有一定形状和尺寸的烟支。

优选地，加热筒11与加热器1的长度比为5～10：10。例如，加热筒11与加热器1的长度比为5：10，或加热筒11与加热器1的长度比为6：10，或加热筒11与加热器1的长度比为7：10，或加热筒11与加热器1的长度比为8：10，或加热筒11与加热器1的长度比为8.5：10，或加热筒11与加热器1的长度比为9：10等。进一步地，加热筒11与加热器1的长度比为8：10。

优选地，上述加热筒11的加热温度为150～350℃。进一步地，上述加热筒11的加热温度为200～250℃。

上述加热芯12为柱状或片状；加热芯12为柱状时，加热芯12的横截面为圆形或多边形。

优选地，上述多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。

优选地，加热芯12的长度为5～80mm。更优选地，加热芯12的长度为10～50mm。

优选地，加热芯12为柱状，加热芯12的外接圆直径为0.5～5mm。更优选地，加热芯12的外接圆直径为1～3mm。

优选地，加热芯12为片状，加热芯12的宽度为0.5～8mm，厚度为0.1～3mm。更优选地，加热芯12的宽度为2～6mm，厚度为0.3～1mm。

优选地，加热芯12与加热筒11的长度比例为5～10：10。例如，加热芯12与加热筒11的长度比例为5：10，或加热芯12与加热筒11的长度比例为6：10，或加热芯12与加热筒11的长度比例为7：10，或加热芯12与加热筒11的长度比例为8：10，或加热芯12与加热筒11的长度比例为9：10，或加热芯12与加热筒11的长度比例为10：10。更优选地，加热芯12与加热筒11的长度比例为8：10。

优选地，加热芯12的芯基体121的材料为云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃或者高分子材料。可以理解的是，芯基体121的材料均为耐高温材料，例如玻璃为高温玻璃，高分子材料为耐高温高分子材料。

优选地，加热芯12的加热温度为150～350℃。

进一步地，加热芯12的加热温度为200～300℃。

具体地，加热芯12可采用微加热器100、远红外、电加热等加热方式中的一种或几种的组合，加热筒11可采用微加热器100、远红外、电加热等加热方式中的一种或几种的组合。

优选地，加热芯12为片状时，微加热器100设于加热芯12的上表面和下表面；加热芯12为柱状时；微加热器100设于加热芯12的侧面。

可以理解的是，加热芯12为片状时，加热芯12的上表面和下表面是指，加热芯12的外表面中面积最大的两个面。

优选地，微加热器100分布在筒基体111上。

上述微加热器100可为一个，也可为至少两个。

优选地，如图2示例，一个或多个微加热器100设置在加热筒11的内壁上，如图5～8示例，一个或多个微加热器100设置在加热芯12的侧面或上下表面上，微加热器100通过串联或并联方式连接，可实现同时加热或分段程序加热功能。

具体地，微加热器100通过串联方式连接时，加热器1实现同时加热；微加热器100通过并联方式连接时，加热器1实现分段加热。

优选地，微加热器100包括：充当热源的薄膜电阻1002，机械支撑薄膜电阻1002的介质薄膜1001，覆盖在薄膜电阻1002上的薄膜保护层；

其中，薄膜电阻1002利用光刻工艺制作于介质薄膜1001的表面。

如图3示例，薄膜电阻1002是由导电材料构成不同图案而形成的一条回路组成。

如图4示例，薄膜电阻1002是由导电材料构成不同图案而形成的两条回路并联构成。

优选地，薄膜电阻1002是由导电材料构成不同图案而形成的至少三条回路并联构成。

需要说明的是，薄膜电阻1002的导电材料可以是一种或多种，每种导电材料构成一种图案，任意两种导电材料构成的图案可以不同，也可以相同。

优选地，微加热器100的长度为0.5～10mm，微加热器100的宽度为0.5～5mm，微加热器100的厚度为0.05～1.5mm。进一步地，微加热器100的长度为1～5mm，微加热器100的宽度为0.5～2mm，微加热器100的厚度为0.05～0.5mm。

优选地，介质薄膜1001的厚度为0.1～1mm，薄膜电阻1002的厚度为50～1000nm，薄膜保护层的厚度为50～1000nm。

进一步地，介质薄膜1001的厚度为0.1～0.3mm、薄膜电阻1002的厚度为100～300nm；薄膜保护层的厚度为100～200nm。

介质薄膜1001的材料为硅、氧化硅、氮化硅和碳化硅中的一种或者至少两种组成的复合材料，薄膜保护层的材料为硅、氧化硅、氮化硅和碳化硅中的一种或者至少两种组成的复合材料，介质薄膜1001和薄膜保护层的耐温温度不小于600℃；

薄膜电阻1002的材料为多晶硅半导体、碳化硅半导体、扩散硅半导体、铂、钨、或镍铬合金，薄膜电阻1002的耐温温度不小于650℃。

微加热器100的制备方法为标准光刻工艺，主要包括光刻、溅射、刻蚀及划片、键合压焊等步骤。

优选地，具有红外加热结构的加热筒11或加热芯12为：金属基体红外加热器、陶瓷类红外加热器、碳化硅类红外加热器、石英玻璃类红外加热器、碳纤维红外加热器、高分子材料类红外加热器或者半导体类红外加热器。

陶瓷类红外加热器按辐射面材料可分为三类：第一类为在普通陶瓷或金属基片上涂覆高发射率红外材料涂层；第二类为直接由高发射率陶瓷制造，如黑体陶瓷加热器等；第三类是由金属粉末与陶瓷粉末混合烧结制成的金属陶瓷红外加热器。

进一步地，红外加热结构为陶瓷类红外加热器，陶瓷类红外加热器包括：陶瓷基体，涂覆在陶瓷基体上的红外材料涂层。

优选选择高发射率的红外材料涂层。

上述红外加热结构的热源的供热方式为电阻发热、燃料发热或者理化反应。

优选地，红外加热结构的热源的供热方式为可控的电阻发热；用于电阻发热的电阻发热层设置在基体的内壁、基体的外壁或者基体的内部，基体为陶瓷材料。

可以理解的是，电阻发热层设置在基体的内部，具体为电阻发热层掺杂在基体的内部。当加热筒11具有红外发热结构时，上述基体为筒基体111；当加热芯12具有红外发热结构时，上述基体为芯基体121。

可以理解的是，选择发热效率高的电阻发热层。

具体地，具有红外加热结构的加热筒11包括：陶瓷筒基体，喷涂或印刷在陶瓷筒基体外壁的电阻发热层，覆盖电阻发热层的保护层，涂覆在陶瓷筒基体内壁的红外材料涂层。可以理解的是，陶瓷筒基体为筒基体111。

上述红外加热结构的制备方法为：在陶瓷筒基体外壁喷涂或印刷电阻浆，构成电阻发热层；在陶瓷筒基体的外围可以使用陶瓷、玻璃、耐高温高分子材料等构成保护层；在陶瓷筒基体内壁均匀涂覆高发射率的红外材料涂层。红外加热结构工作时，电阻发热层产生的热量通过陶瓷筒基体传递给其内壁上的红外材料涂层，红外材料涂层快速地辐射红外线，用于加热烟体(烟草材料)。

具体地，具有红外加热结构的加热芯12包括：陶瓷芯基体，喷涂或印刷在陶瓷芯基体外壁的电阻发热层，覆盖电阻发热层的保护层，涂覆在保护层外侧的红外材料涂层。可以理解的是，陶瓷芯基体为芯基体121。

上述红外加热结构的制备方法为：在陶瓷芯基体外壁喷涂或印刷电阻浆，构成电阻发热层；在陶瓷芯基体的外围可以使用陶瓷、玻璃、耐高温高分子材料等构成保护层；在保护层外侧均匀涂覆高发射率的红外材料涂层。红外加热结构工作时，电阻发热层产生的热量通过陶瓷芯基体传递给其外壁上的红外材料涂层，红外材料涂层快速地辐射红外线，用于加热烟体(烟草材料)。

优选地，上述红外加热结构由电加热元件、导热陶瓷和远红外陶瓷釉制成。

上述电加热元件的材料可为金属电热材料，也可为非金属电热材料。

上述金属电热材料为贵金属及其合金、高熔点金属及其合金、镍基合金、铁基合金、或者钼锰合金，贵金属及其合金为金、银、钯、铂、铝铂、铜铂或者铂铱合金，高熔点金属为钨、钼、钽、铌、锰、钒、锆、钛中的一者或者至少两者的组合；或者金属电热材料为铁、铬、镍、铝、镧、铈、钇、铜、钴中的一者或者至少两者的组合。

优选地，镍基合金包括铬镍合金或者铬镍铁合金；铁基合金包括铁铬铝合金或者铁铝合金等。

电加热元件的材料为非金属电热材料时，该非金属电热材料为碳纤维、石墨、硅、碳化硅、铬酸镧、氧化锆、二硅化钼、氧化镁、氧化硅、碳化钛、氧化锌或者氧化锡。

进一步地，电加热元件为金属发热材料钨。

优选地，红外加热结构的红外线的波长为0.5～25μm。更优选地，红外加热结构的红外线的波长为1～10μm。

外壳13的一端设置有用于放置烟体(烟草材料)的放置入口14，外壳13的另一端与控制器2相连。

优选地，加热筒11和加热芯12固定在基座15上。更优选地，基座15上设置有通气孔。

优选地，在加热筒11与外壳13之间还设置有隔热层。隔热层通过填充隔热材料或设置真空层，实现降低外壳温度、减少热量损失的效果。隔热材料为多孔材料或者层状材料，包括但不限于微纳隔热材料、泡沫塑料、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩、超细玻璃纤维棉、石棉、岩棉等。

优选地，加热器1中还设置有气体压力传感器，用于检测气流通路中的气压变化，并将气压变化的信号传输给控制器2，用于控制电加热系统的工作。

更优选地，气体压力传感器的精度优于0.02％。

优选地，加热器1中还设置第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器用于检测加热器1的进气气流的第一温度，第二温度传感器用于检测加热器1的加热筒11内的第二温度，第一温度传感器和第二温度传感器将温度变化的信号传输给控制器2，用于控制电加热系统的工作。

更优选地，第一温度传感器和第二温度传感器的精度均优于1℃。

如图1示例，控制器2由吸烟电源开关23、模式开关24、控制器外壳25、控制电路板26、通电指示灯27和加热指示灯28构成。吸烟电源开关23和模式开关24的位置可互换。吸烟电源开关23上设置有通电指示灯27，模式开关24上设置有加热指示灯28。

加热器1与控制器2通过连接元件21相连，连接元件21设置有进气口22。该进气口22与加热筒11连通，空气通过进气口22进入加热器1的加热筒11内。

优选地，进气口22设置有气流调节件，可以用来手动调节进气量。进气口22由进气通孔和可更换的进气阻尼膜组成。

加热器1内还设置有电源接口，该电源接口与控制器2及电源3相连，用于给加热筒11及加热芯12供电。

控制电路板26与吸烟电源开关23、模式开关24相连。

上述电源3包括：电源外壳32，位于电源外壳32内的电源本体31，连接电源3和控制器2的连接件33，该连接件33可通过螺纹配合与控制器2实现可拆卸地连接。

一种上述电加热吸烟系统的控制方法，方法包括：

烟支加热建模方法：通过气体压力传感器的实时监测，计算进入加热筒11内的进气量，结合进气温度、加热筒11的温度、进气量等参数得出加热器1内部的热量消耗，控制器2以此调整加热器1的工作进程。

为了更为具体地说明本发明，给出以下四个具体实施方式。

实施例一

上述电加热吸烟系统由加热器1、控制器2和电源3三个部分组成，如图1示例，三个部分均为模块化设计，相互之间通过螺纹连接。

上述加热器1内设置有加热筒11，加热筒11的横截面为圆环形。加热筒11的内径为7.7mm，加热筒11长度为20mm。加热筒11为红外加热结构，加热筒11采用金属发热材料钨、导热陶瓷和远红外陶瓷釉制成。加热筒11的加热温度为200℃。如图5示例，本实施例的加热器1内有呈三棱柱状针型的加热芯12，加热芯12的外接圆直径为2.5mm，加热芯12的长度为16mm，加热芯12的芯基体121采用陶瓷制成。

加热芯12的每个面上采用3个3mm×1.5mm的微加热器100进行加热，微加热器100使用硅材料作为介质薄膜1001的材料，采用二氧化硅作为薄膜保护层的材料；选用了金属铂作为薄膜电阻1002的材料；薄膜电阻1002的厚度为300nm；加热芯12的加热温度为280℃。

上述加热筒11容纳烟体，加热筒11与外壳13之间设置有由气凝胶微纳隔热材料制成的隔热层。加热器1设置有进气口22，并且带有气体流量调节环；进气口22由进气通孔和可更换的进气阻尼膜组成。固定基座15上设置有通气孔，该通气孔与进气口22连通。

上述加热器1内还设置加热器电源接口与控制器2和电源3相连，并用于给加热筒11及呈三棱柱的加热芯12供电。控制器2内部有控制电路板26以及与控制电路板26相连的吸烟电源开关23按钮、模式开关24按钮、通电指示灯27和加热指示灯28。

上述电源3为内置电源，且与控制电路板26相连。上述吸烟电源按钮23、模式按钮24、全彩的通电指示灯27和全彩的加热指示灯28均设置在控制器2的控制器外壳25上。

上述电源3内部装有1节18650规格的可充电电池，可充电电池的额定电压3.7V，可充电电池的容量为2500mAh，电源3的底部有总电源开关按钮，按一下接通总电源开关按钮，再按下一次切断电源。为了防止总电源开关按钮因挤压被按下，电源3的电源外壳32的底部设计有底座，该底座外罩于总电源开关按钮，该底座具有周围突出、中间凹陷的容纳结构。该容纳结构容纳总电源开关按钮。

实施例二

本实施例的电加热吸烟系统由加热器1、控制器2和电源3三个部分组成，如图1示例，三个部分均为模块化设计，相互之间通过螺纹连接。

加热器1内设置有加热筒11，如图2示例，加热筒11的横截面为圆环形。加热筒11的内径为7.7mm，加热筒11的长度为15mm。加热筒11采用微加热器100加热方式，即微加热器100设于加热筒11的内壁，筒基体111由耐高温玻璃制成，加热筒11的内壁嵌入12个3mm×2mm的微加热器100。微加热器100使用硅材料作为支撑层，采用二氧化硅作为保护层的薄膜材料；选用了碳化硅作为薄膜电阻1002的材料；薄膜电阻1002的厚度为200nm；加热筒11的加热温度为250℃。

如图6示例，加热器1内有呈圆柱状针型的加热芯12，加热芯12的直径为2mm，加热芯12的长度为15mm。加热芯12采用钨作为电热材料，将钨浆印刷在陶瓷坯体上形成发热电阻电路，在其外包覆导热陶瓷，并在导热陶瓷表面涂覆红外材料涂层，形成红外加热结构。加热芯12的加热温度为250℃。

加热筒11容纳烟支，加热筒11与外壳13之间设置有由玻璃纤维棉制成的隔热层。加热器1设置有进气口22，并且带有气体流量调节环；进气口22由进气通孔和可更换的进气阻尼膜组成。固定基座15上设置有通气孔，该通气孔与进气口22连通。

加热器1内还设置电源接口与控制器2和电源3相连，并用于给加热芯12及加热筒11供电。控制器2内部有控制电路板26以及与控制电路板26相连的吸烟电源开关23按钮、模式开关24按钮、通电指示灯27和加热指示灯28。

电源3为内置电源，电源3的末端与控制电路板26相连。

本实施例的吸烟电源按钮23、模式按24钮、全彩的通电指示灯27和全彩的加热指示灯28均设置在控制器2的控制器外壳25上。

电源3内部装有1节18650规格的可充电电池，额定电压3.7V，容量为2500mAh，底部有一总电源开关按钮，按一下接通电源，再按下一次切断电源。为了防止总电源开关按钮因挤压被按下，电源3的外壳底部设计有底座，该底座外罩于总电源开关按钮，该底座具有周围突出、中间凹陷的容纳结构。该容纳结构容纳总电源开关按钮。

实施例三

本实施例的电加热吸烟系统由加热器1、控制器2和电源3三个部分组成，如图1示例，三个部分均为模块化设计，相互之间通过螺纹连接。

加热器1内设置有加热筒11，加热筒11的横截面为圆环形。加热筒11的内径为7.7mm，加热筒11的长度为20mm。加热筒11采用远红外加热方式，采用金属发热材料钨、导热陶瓷和远红外陶瓷釉制成。加热筒11的加热温度为200℃。

如图6示例，加热器1内有呈圆柱状针型的加热芯12，加热芯12的外接圆直径为2.5mm，加热芯12的长度为15mm，加热芯12的芯基体121采用陶瓷制成。本实施例采用了加热均匀的圆柱状结构作为加热芯12；加热芯12的表面均匀覆盖18个2mm×1mm的微加热器100；微加热器100使用硅材料作为支撑层、采用二氧化硅作为保护层的薄膜材料；选用了金属钨作为薄膜电阻1002的材料。加热芯12的加热温度为250℃。

加热筒11容纳烟支，加热筒11与外壳13之间设置有由气凝胶微纳隔热材料制成的隔热层。加热器1设置有进气口22，并且带有气体流量调节环；进气口22由进气通孔和可更换的进气阻尼膜组成。固定基座15上设置有通气孔，该通气孔与进气口22连通。

加热器1内还设置电源接口与控制器2和电源3相连，并用于给加热芯12及远红外加热筒11供电。控制器2内部有控制电路板26以及与控制电路板26相连的吸烟电源开关23按钮、模式开关24按钮、通电指示灯27和加热指示灯28。

电源3为内置电源，且电源3的末端与控制电路板26相连。

吸烟电源按钮23、模式按钮24、全彩的通电指示灯27和全彩的加热指示灯28均设置在控制器2的控制器外壳25上。

电源3内部装有1节18650规格的可充电电池，额定电压3.7V，容量为2500mAh，底部有一总电源开关按钮，按一下接通电源，再按下一次切断电源。为了防止总电源开关按钮因挤压被按下，电源3的外壳底部设计有底座，该底座外罩于总电源开关按钮，该底座具有周围突出、中间凹陷的容纳结构。该容纳结构容纳总电源开关按钮。

在本实施例中，也可选择加热芯12呈长方体状，如图7所示。

实施例四

本实施例的电加热吸烟系统由加热器1、控制器2和电源3三个部分组成，如图1示例，三个部分均为模块化设计，相互之间通过螺纹连接。

加热器1内设置有加热筒11，加热筒11的横截面为圆环形。加热筒11的内径为7.7mm，加热筒11长度为20mm。加热筒11采用远红外加热方式，采用金属发热材料钨、导热陶瓷和远红外陶瓷釉制成。加热筒11的加热温度为200℃。

如图8示例，加热器1内有薄片型加热芯12，宽度为4mm，厚度为0.4mm，长度为15mm，加热芯12的芯基体121采用陶瓷制成。本实施例采用了易于插入烟体的薄片结构作为加热芯12，加热芯12的两面均匀设有3个3mm×3mm的微加热器100；微加热器100使用硅材料作为支撑层、采用二氧化硅作为保护层的薄膜材料；选用了金属铂作为薄膜电阻1002的材料。加热芯12的加热温度为300℃。

加热筒11容纳烟支，加热筒11与外壳13之间设置有由气凝胶微纳隔热材料制成的隔热层。加热器1设置有进气口22，并且带有气体流量调节环；进气口22由进气通孔和可更换的进气阻尼膜组成。固定基座15上设置有通气孔，该通气孔与进气口22连通。

加热器1内还设置电源接口与控制器2和电源3相连，并用于给薄片型的加热芯12及加热筒11供电。控制器2内部有控制电路板26以及与控制电路板26相连的吸烟电源开关23按钮、模式开关24按钮、通电指示灯27和加热指示灯28。

电源3为内置电源，且电源3的末端与控制电路板26相连。

吸烟电源按钮23、模式按钮24、全彩的通电指示灯27和全彩的加热指示灯28均设置在控制器2的控制器外壳25上。

电源3内部装有1节18650规格的可充电电池，额定电压3.7V，容量为2500mAh，底部有一总电源开关按钮，按一下接通电源，再按下一次切断电源。为了防止总电源开关按钮因挤压被按下，电源3的外壳底部设计有底座，该底座外罩于总电源开关按钮，该底座具有周围突出、中间凹陷的容纳结构。该容纳结构容纳总电源开关按钮。

优选地，上述电加热吸烟系统还包括控制系统，该控制系统包括：第一获取模块，第一温度传感器，第二温度传感器，第二获取模块，和第一控制模块。其中，第一获取模块用于检测加热器1的进气气流速度、进气量，第一温度传感器用于检测加热器1的进气气流的第一温度，第二温度传感器用于检测加热器1的加热筒11内的第二温度；第二获取模块用于根据进气量、第一温度、第二温度获取热量消耗量；第一控制模块用于控制加热器1的热量输出。

具体地，热量消耗量，是指具有该进气量的空气自第一温度升至第二温度所需的热量。该计算方法为本领域技术人员所熟知的技术，本文不再赘述。

上述第一控制模块包括：第一控制单元，第二控制单元，和第三控制单元；其中，若进气气流速度大于预设速度或进气量大于预设进气量，第一控制单元用于控制加热器1的热量输出增大；若进气气流速度在预设时间段内不变，第一控制单元用于控制加热器1停止输出热量；若所述第二温度高于预设温度，第二控制单元用于控制加热器1的热量输出减小；若第二温度在设定温度范围内，且热量消耗量不大于预设消耗量，第三控制单元用于控制加热器1维持当前的热量输出；设定温度范围的最大值小于或等于预设温度。

对于预设速度、预设进气量、设定温度范围和预设温度的具体数值，根据实际需要进行设定，本发明实施例对此不做限定。

本发明实施例提供的电加热吸烟系统的控制系统，根据加热器1的进气气流速度、进气量、加热筒11内的第二温度、以及进入该加热器1的气体升温至加热筒11内的第二温度所需的热量消耗量，来控制加热器1的热量输出，较现有技术根据烟体温度控制加热器1的热量输出相比，降低了控制的滞后性，有效提高了控制可靠性，从而提高了加热器1的加热效果。

优选地，上述电加热吸烟系统的控制系统还包括：第三获取模块，第四获取模块，和第二控制模块；其中，

第三获取模块用于根据加热器1内的烟体数据获取烟气释放量，第四获取模块用于根据烟气释放量和热量消耗量获取烟体的剩余烟气量，第二控制模块用于当剩余烟气量小于预设值时控制加热器1停止加热。

具体地，烟体数据包括：位于加热器1内的烟体的重量和/或烟体的尺寸。以烟体为烟支为例，烟支的尺寸包括：烟支的直径和烟支的长度。该预设值可为零，也为大于零的数值，在实际应用过程中根据需要进行设计，本发明实施例对此不做限定。

通过前期实验，建立烟体数据和烟气释放量的关联。可预先存储烟体数据与烟气释放量的对应关系、或者直接存储烟体数据和与烟体数据对应的烟气释放量，直接读取数据即可获得。

剩余烟气量是指经计算热量消耗判断烟体受热的充分程度，得到烟体还能释放烟气的余量，也即还可以继续消耗的热量。根据烟气剩余量判断烟体是否受热充分、释放完全，然后停止加热，抽吸结束。

获取加热器1的进气量可通过流量传感器检测获得，也可通过其他方式获得，为了提高精度，上述第一获取模块包括：压力传感器4，第一计算单元，和第二计算单元；其中，

压力传感器4用于检测加热器1的进气气流的气压，第一计算单元用于根据气压在预设时间内的变化计算进气气流的气流速度；第二计算单元用于根据抽吸时间、气流通道横截面积和气流速度计算加热器1的进气量。

可以理解的是，抽吸时间，可根据所述流量传感器检测的气压变化计算得到，也可根据实际需要进行设定，本发明实施例对此不做限定。

上述第一温度传感器和压力传感器4均设置于加热器1的进气口，第二温度传感器设置于加热筒11内，具体位置根据实际情况确定，本发明实施例对此不做限定；

进一步地，第一温度传感器的精度和第二温度传感器的精度均小于1℃，压力传感器4的精度优于0.02％。

优选地，上述电加热吸烟系统的控制系统还包括：

吸烟电源开关23，用于控制加热器1与电源的通断、控制器与电源通断；

模式开关24，用于控制加热器1的加热模式；

通电指示灯27，用于显示电源的工作状态；

加热指示灯28，用于显示加热器1的加热状态；

第三控制模块，用于在加热器1加热至预设温度后控制加热指示灯28持续发亮以提示使用者进行抽吸；

第四控制模块，用于在接通加热器1和电源3、接通控制器2和电源3后，控制通电指示灯27持续发亮；

第五控制模块，用于在打开模式开关24后控制加热指示灯28闪烁；

第六控制模块，用于在切断电源后，控制通电指示灯27闪烁。

为了方便设置，简化结构，上述第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块、第四控制模块、第五控制模块、第六控制模块集成于控制电路板26。

为了提高安全可靠性，上述吸烟电源开关23为按钮开关，且吸烟电源开关23被按下N次时，接通加热器1和电源3、接通控制器2和电源3；其中，N≥2。

具体地，上述电加热吸烟系统的控制系统的控制流程为：

1)按下吸烟电源开关23按钮3次，控制电路板26与电源3的内置电源接通，通电指示灯27蓝灯亮，电加热吸烟系统进入选择状态；

2)按下模式开关24按钮，加热指示灯28闪烁(蓝绿变换)，选择加热档位，加热至设定温度后加热指示灯28持续点亮(不再闪烁)，提示使用者可以抽吸；

3)抽吸过程中控制系统通过气体压力传感器4和温度传感器5的检测数据，并根据烟支数据计算剩余烟气量及智能控制热量输出，直到烟支抽吸完成；

4)烟支抽吸结束，电源3自动切断，通电指示灯27闪烁指示。

上述电源为可充电电池；电源设有总电源开关按钮，电源还包括：与电源的外壳相连的底座，底座外罩于总电源开关按钮。

上述电源3内部装有1节18650规格的可充电电池，额定电压3.7V，容量为2500mAh。

如图9所示，控制电路板26可为单片机10，模式开关24、吸烟电源开关23、气体压力传感器4、温度传感器5(包括第一温度传感器和第二温度传感器)、和电池容量检测模块9均与单片机10信号连接，单片机10通过功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)8与加热器1信号连接，加热器1通过运算放大器6与滞回比较器7信号连接，滞回比较器7与单片机10信号连接。

对于上述电加热吸烟系统的控制系统所应用的电加热吸烟系统，可根据实际需要进行设计和选择，本发明实施例对上述控制系统的应用范围不做限定，亦对电加热吸烟系统不做限定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (20)

1.一种基于微加热器的电加热吸烟系统，包括加热器，其特征在于，所述加热器包括：外壳，位于所述外壳内的加热筒，位于所述加热筒内的加热芯；

其中，所述加热筒和/或所述加热芯设有微加热器，所述加热筒和/或所述加热芯具有红外加热结构。

2.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述加热芯为柱状或片状；所述加热芯为柱状时，所述加热芯的横截面为圆形或多边形。

3.根据权利要求2所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述加热芯设有所述微加热器；所述加热芯为片状时，所述微加热器设于所述加热芯的上表面和下表面；所述加热芯为柱状时；所述微加热器设于所述加热芯的侧面。

4.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述微加热器至少为两个，所述微加热器通过串联或并联方式连接；

所述微加热器通过串联方式连接时，所述加热器实现同时加热；所述微加热器通过并联方式连接时，所述加热器实现分段加热。

5.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述微加热器为一个。

6.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述微加热器包括：充当热源的薄膜电阻，机械支撑所述薄膜电阻的介质薄膜，覆盖在所述薄膜电阻上的薄膜保护层；

其中，所述薄膜电阻利用光刻工艺制作于所述介质薄膜的表面。

7.根据权利要求6所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述薄膜电阻是由导电材料形成的一条回路组成；或者，所述薄膜电阻是由导电材料形成的至少两条回路并联构成。

8.根据权利要求6所述的电加热吸烟系统，其特征在于，

所述介质薄膜的材料为硅、氧化硅、氮化硅和碳化硅中的一种或者至少两种组成的复合材料，所述薄膜保护层的材料为硅、氧化硅、氮化硅和碳化硅中的一种或者至少两种组成的复合材料，所述介质薄膜和所述薄膜保护层的耐温温度不小于600℃；

所述薄膜电阻的材料为多晶硅半导体、碳化硅半导体、扩散硅半导体、铂、钨、或镍铬合金，所述薄膜电阻的耐温温度不小于650℃。

9.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述红外加热结构的热源的供热方式为可控的电阻发热；用于电阻发热的电阻发热层设置在基体的内壁、基体的外壁或者基体的内部，所述基体为陶瓷材料。

10.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，具有所述红外加热结构的所述加热筒包括：陶瓷筒基体，喷涂或印刷在所述陶瓷筒基体外壁的电阻发热层，覆盖所述电阻发热层的保护层，涂覆在所述陶瓷筒基体内壁的红外材料涂层。

11.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，具有所述红外加热结构的所述加热芯包括：陶瓷芯基体，喷涂或印刷在所述陶瓷芯基体外壁的电阻发热层，覆盖所述电阻发热层的保护层，涂覆在所述保护层外侧的红外材料涂层。

12.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述加热筒的横截面为圆环形或正多边环形。

13.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述加热筒的筒基体的材料为云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃或者高分子材料，所述加热芯的芯基体的材料为云母、石棉、大理石、陶瓷、玻璃或者高分子材料。

14.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述加热筒与所述加热器的长度比为5～10：10，所述加热芯与所述加热筒的长度比例为5～10：10。

15.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述加热芯的加热温度为150～350℃。

16.根据权利要求1所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述电加热吸烟系统的控制器与所述加热器通过连接元件相连，所述连接元件设有与所述加热筒连通的进气口，所述进气口处设置有气流调节件；

所述进气口为阻尼进气口，所述阻尼进气口包括：进气通孔，可更换地设置于所述进气通孔的进气阻尼膜。

17.根据权利要求1-16中任意一项所述的电加热吸烟系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括：

第一获取模块，用于检测所述加热器的进气气流速度、进气量；

第一温度传感器，用于检测所述加热器的进气气流的第一温度；

第二温度传感器，用于检测所述加热器的加热筒内的第二温度；

第二获取模块，用于根据所述进气量、所述第一温度、所述第二温度获取热量消耗量；

第一控制模块，用于控制所述加热器的热量输出；

其中，所述第一控制模块包括：

第一控制单元，若所述进气气流速度大于预设速度或所述进气量大于预设进气量，用于控制所述加热器的热量输出增大；若所述进气气流速度在预设时间段内不变，用于控制所述加热器停止输出热量；

第二控制单元，若所述第二温度高于预设温度，用于控制所述加热器的热量输出减小；

第三控制单元，若所述第二温度在设定温度范围内，且所述热量消耗量不大于预设消耗量，用于控制所述加热器维持当前的热量输出；

所述设定温度范围的最大值小于或等于所述预设温度。

18.根据权利要求17所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

第三获取模块，用于根据所述加热器内的烟体数据获取烟气释放量；

第四获取模块，用于根据所述烟气释放量和所述热量消耗量获取所述烟体的剩余烟气量；

第二控制模块，用于当所述剩余烟气量小于预设值时控制所述加热器停止加热。

19.根据权利要求17所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

吸烟电源开关，用于控制所述加热器与电源的通断、控制器与所述电源通断；

模式开关，用于控制所述加热器的加热模式；

通电指示灯，用于显示所述电源的工作状态；

加热指示灯，用于显示所述加热器的加热状态；

第三控制模块，用于在所述加热器加热至预设温度后控制所述加热指示灯持续发亮以提示使用者进行抽吸；

第四控制模块，用于在接通所述加热器和所述电源、接通所述控制器和所述电源后，控制所述通电指示灯持续发亮；

第五控制模块，用于在打开所述模式开关后控制所述加热指示灯闪烁；

第六控制模块，用于在切断所述电源后，控制所述通电指示灯闪烁。

20.根据权利要求17所述的电加热吸烟系统，其特征在于，所述第一获取模块包括：

压力传感器，用于检测所述加热器的进气气流的气压；

第一计算单元，用于根据所述气压在预设时间内的变化计算所述进气气流的气流速度；

第二计算单元，用于根据抽吸时间、气流通道横截面积和所述气流速度计算所述加热器的进气量。