CN108576948A - 一种用于加热不燃烧香烟的加热装置及分段式加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于加热不燃烧香烟的加热装置和分段式加热方法。加热装置包括分段式加热器（1）、电源（2）、控制电路（3）及控制器（4）；分段式加热器（1）为中空圆柱形，沿圆柱轴向方向分布有至少两个加热区，相邻加热区之间设置有过渡区，加热区布设有加热电路，加热电路中具有热敏感电阻，过渡区不设置加热电路；加热装置需配置有气流传感器，气流传感器与控制器（4）连接。分段式加热方法是对加热不燃烧香烟的烟草段，至少分为两段进行加热。本发明为加热不燃烧香烟，特别是细支或中支加热不燃烧香烟提供分段式加热方法和加热装置，可实现对加热不燃烧香烟分段逐次加热，使其达到或接近传统香烟口感的同时又降低危害。
Description
技术领域
本发明涉及加热不燃烧卷烟技术领域，具体来说是用于加热不燃烧香烟的加热方法及加热器，特别是针对加热不燃烧香细支或中支烟的加热方法及加热器。
背景技术
近年来对新型烟草制品进行加热而不燃烧的处理方式受到中国国家烟草专卖局、中国烟草总公司和世界烟草巨头菲利普莫里斯公司、英美烟草公司、日本烟草公司和帝国烟草等世界各大烟草公司的高度重视。但目前市场中采用加热方式、加热方法却一直未能使加热不燃烧香烟获得充分而均匀的加热。例如公开号为CN103169157A的中国专利公布了一种加热不燃烧的香烟装置，加热机构为片状，只能对片状烟草制品的某一面进行加热，加热不均匀；又如授权公告号为CN103584288B的中国专利公开了一种非燃烧型低温卷烟，其采用可点燃的加热装置通过空气导热管以及空气导流腔将热量传递到烟草段，空气导热效率较低，并且其只有烟草段的后端与空气导流腔相连接，使得烟草段其他部位的加热温度与接近空气导流腔部位的加热温度有着很大差异，而且其采用的是可燃物燃烧释放出的热能经空气导流进行加热，而非采用电加热的方式，这种方式使用不便、且有废气排放；授权公告号为CN102595943B的中国专利，公开了具有改进的加热器的电加热的发烟系统，其采用了片状加热器，通过片状电绝缘衬底上布置有一个或多个导点轨迹形成片状加热器，片状加热器刺入加热不燃烧香烟进行加热，同样存在局部温度高，加热不均匀的现象。
特别是针对于加热不燃烧的细支烟或加热不燃烧的中支烟的加热方法更是无从谈起，由于加热不燃烧中支烟和加热不燃烧细支烟其周长比普通加热不燃烧香烟小很多，但长度却比普通加热不燃烧香烟长，因此，根本不适宜采用芯部加热的技术方案。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，克服现有加热技术和加热方法对加热不燃烧香烟的不均匀加热，提供一种用于加热不燃烧香烟的加热装置和分段式加热方法，特别是适用于加热不燃烧中支烟和加热不燃烧细支烟，为加热不燃烧香烟提供一个加热充分、均匀、可控的加热环境，使新型加热不燃烧香烟达到或接近传统香烟口感的同时又降低危害。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于加热不燃烧香烟的加热装置，包括分段式加热器、为加热器供电的电源、控制电路及控制器；电源与控制器的输入端相连接，控制器的输出端连接控制电路，控制电路连接分段式加热器的正负电极；所述分段式加热器为中空圆柱形，圆柱壁厚0.1—0.6mm，沿圆柱轴向方向分布有至少两个加热区，相邻加热区之间设置有过渡区，所述加热区布设有加热电路，加热电路具有热敏感电阻，所述过渡区不设置加热电路；所述加热不燃烧香烟的加热装置需配有气流传感器，所述气流传感器与控制器连接。
进一步的，加热区内壁或外壁分别布设有加热电路，所述加热电路具有的热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻中的一种。
进一步的，每个加热区还设置有温度传感器。
进一步的，所述分段式加热器包括第一加热区、第二加热区、处于第一加热区和第二加热区之间的过渡区；第一加热区设有第一加热区正极和第一加热区温度传感器；第二加热区设置有第二加热区正极和第二加热区温度传感器，第一加热区加热电路和第二加热区加热电路设置共用负极。
进一步的，所述分段式加热器包括基材、加热电路、绝缘层；所述基材为分段式加热器中空圆柱的主体，所述加热电路布设在基材的内壁或外壁，基材和加热电路之间设置绝缘层，加热电路由绝缘层包裹；所述基材为陶瓷或金属，金属为不锈钢、铝合金铝，或者为铜、铁中任意一种或多种的合金；所述加热电路为柔性纳米稀土电热发热膜或者为由钨、银、铂、铜、镍、钯中的任意一种或多种形成的合金制成的导电浆料印刷而成的加热电路；所述绝缘层为玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种的组合。
进一步的，分段式加热器中空圆柱的内壁与待加热烟草的接触壁面上设置有不粘涂层，所述不粘涂层为聚四氟乙烯、陶瓷釉中的一种或两种的组合。
一种加热不燃烧香烟的分段式加热方法，所述加热不燃烧香烟包括烟草段和滤棒段，使用所述的加热装置对所述香烟进行加热，将所述香烟的烟草段插入到分段式加热器的中空部分，将电能输出到分段式加热器，控制器控制分段式加热器的各个加热区在不同时间段对香烟烟草段的不同位置分别进行加热。
进一步的，分段式加热器的第一加热区对烟草段前端的第一加热段进行加热，分段式加热器的第二加热区对烟草段末端的第二加热段进行加热，具体包括以下步骤：
s1：第一加热区加热，在所述控制器和控制电路的作用下将所述电源的功率输出至所述第一加热区，所述第一加热区将电能转化为热能，对香烟的第一加热段进行加热；
s2：第一加热区温度判断，通过测定具有热敏电阻的加热电路阻值的变化计算加热温度或者通过温度传感器测定加热温度，并判断第一加热区温度是否达到设定温度；如果达到设定温度则进入步骤s3，否则进入步骤s1；第一加热区的设定温度范围为180~300℃；
s3：第一加热区温度保持，当第一加热区温度达到设定值时，将加热温度保持在设定温度的±20℃之间；温度保持直到切换到第二加热区加热或加热停止；
s4：切换加热区，采用自动切换和手动切换模式进入s5；
s5：第二加热区加热，在所述控制器和控制电路的作用下将所述电源的功率输出至所述第二加热区，所述第二加热区将电能转化为热能，对香烟的第二加热段段进行加热；
s6：第二加热区温度判断，通过测定具有热敏电阻的加热电路阻值的变化计算加热温度或者通过温度传感器测定加热温度，并判断第二发热区温度是否达到设定温度；如果达到设定温度则进入步骤s7，否则进入步骤s5；第二加热区的设定温度范围为180~300℃；
s7：第二加热区温度保持，当第二加热区温度达到设定值时，将加热温度保持在设定温度的±20℃之间；温度保持直到加热停止。
进一步的，所述s4步骤采用自动切换模式切换加热区：将加热不燃烧香烟加热参数数据库中的大数据以及气流传感器数据、加热温度、保温温度、加热时长、保温时长等数据输入到AI模型中，所述AI模型根据输入数据库，对香烟第一加热段当前的口感、加热程度进行估算，并进行智能决策，根据估算结果判断是否切换到第二加热区；满足切换条件则进入步骤s5，否则进入步骤s3。
进一步的，数据库中存放的参数包括不同厂家、不同品牌、不同型号、不同原料的加热不燃烧香烟在不同加热温度、保温温度、加热时长、保温时长、气流数据下的口感和加热程度的大数据；气流数据是根据气流传感器计算出的包括：抽吸气流强度、抽吸时长、抽吸口数的综合数据；数据库中的参数可根据加热不燃烧香烟的试验数据及用户反馈数据进行不断新增、更新、优化，具有自学习能力。本发明的有益效果：
本发明旨在为新型加热不燃烧香烟，特别是中支或细支新型加热不燃烧香烟的外圆柱面提供至少两段充分而又均匀、可控的分段加热方法和加热装置，可实现对新型加热不燃烧香烟多段逐次加热，使新型加热不燃烧香烟达到或接近传统香烟口感的同时又降低危害，克服采用芯部加热使得加热不燃烧香烟芯部温度过高，以至于出现碳化，而外围又加热不充分的缺陷。
需要说明的是，本文中出现的“香烟”或“加热不燃烧香烟”术语均为同一物体，即：新型加热不燃烧香烟。另外，文中所描述的普通烟支的周长一般为20-24.5mm，中支烟的周长一般为19-20mm，细支烟的周长一般为16-17mm。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明加热装置结构示意图；
图2 是本发明采用加热装置对加热不燃烧香烟进行分段式加热的示意图；
图3是本发明布设温度传感器后的加热装置的结构示意图；
图4是本发明分段式加热方法流程示意图；
图中：1—分段式加热器；11—第一加热区；12—过渡区；13—第二加热区；14—第一加热区正极；15—第二加热区正极；16—负极；17—第一加热区温度传感器；18—第二加热区温度传感器；2—电源；3—控制电路；4—控制器；5—加热不燃烧香烟；51—第一加热段；52—第二段加热段，53—中空过滤段，54—实心过滤段，55—爆珠。
具体实施方式
实施例1
如图1、2、4所示，一种用于加热不燃烧香烟的加热装置，包括分段式加热器1，以及向分段式加热器提供电热转换所需电能的电源2，与电源2相连接的控制器4，与控制器4的输出端连接控制电路3，控制电路3进一步连接到分段式加热器的正负电极，并将电能输出到分段式加热器；所述分段式加热器1为中空圆柱形，圆柱壁厚0.1—0.6mm，沿圆柱轴向方向分布有两个加热区，加热区之间设置有过渡区，加热区布设有加热电路，加热电路具有热敏感电阻特性，过渡区不设置加热电路；用于加热不燃烧香烟的加热装置需配有气流传感器，气流传感器与控制电器4连接。
分段式加热器1包括第一加热区11，第二加热区13和处于第一加热区11和第二加热区13之间的过渡区12，以及第一加热区正极14，第二加热区正极15，分段式加热器共用负极16。
加热区内壁或外壁分别布设有加热电路，加热电路具有的热敏电阻特性为正温度系数热敏电阻特征或负温度系数热敏电阻特征中的一种。
分段式加热器1包括基材、加热电路、绝缘层；所述基材为分段式加热器1中空圆柱的主体，所述加热电路布设在基材的内壁或外壁，基材和加热电路之间设置绝缘层，加热电路由绝缘层包裹；所述基材为陶瓷或金属，金属包括但不限于不锈钢、铝合金、铝、铜、铁中任意一种或多种合金；所述加热电路为柔性纳米稀土电热发热膜或者为由钨、银、铂、铜、镍、钯中的任意一种或多种形成的合金制成的导电浆料印刷而成的加热电路；所述绝缘层为玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种的组合。分段式加热器1中空圆柱的内壁与待加热烟草的接触壁面上设置有不粘涂层，所述不粘涂层为聚四氟乙烯、陶瓷釉中的一种或两种的组合。
本实施例中：作为优选，所述加热电路可布设在分段式加热器的内壁。
作为优选，所述加热电路为铂电路或柔性纳米稀土电热发热膜。
作为优选，所述绝缘层为聚四氟乙烯或聚酰亚胺耐高温绝缘层。
作为优选，所述不粘涂层为聚四氟乙烯。
实施例2
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上增加对第一加热区11和第二加热区13布设第一加热区温度传感器17和第一加热区温度传感器18，可更加精准的测量第一加热区11和第二加热区13的温度，利于实现对加热温度更加精准的闭环控制，其它技术特征与实施例1相同。
实施例3
一种加热不燃烧香烟的分段式加热方法，所述加热不燃烧香烟5包括烟草段和滤棒段，使用实施例1或2所述的加热装置对所述香烟5进行加热，将所述香烟5的烟草段插入到分段式加热器1的中空部分，将电能输出到分段式加热器1，控制器4控制分段式加热器1的各个加热区在不同时间段对香烟5烟草段的不同位置分别进行加热。
分段式加热器1的第一加热区11对烟草段前端的第一加热段51进行加热，分段式加热器1的第二加热区13对烟草段末端的第二加热段52进行加热，具体包括以下步骤：
s1：第一加热区加热，在所述控制器4和控制电路3的作用下将所述电源2的功率输出至所述第一加热区11，所述第一加热区11将电能转化为热能，对香烟5的第一加热段51进行加热；
s2：第一加热区温度判断，通过测定具有热敏电阻特性的加热电路阻值的变化计算加热温度或者通过温度传感器测定加热温度，并判断第一加热区11温度是否达到设定温度；如果达到设定温度则进入步骤s3，否则进入步骤s1；第一加热区的设定温度范围为180~300℃；
s3：第一加热区温度保持，当第一加热区11温度达到设定值时，将加热温度保持在设定温度的±20℃之间；温度保持直到切换到第二加热区13加热或加热停止；
s4：切换加热区，采用自动切换和手动切换模式进入s5；
s5：第二加热区加热，在所述控制器4和控制电路3的作用下将所述电源2的功率输出至所述第二加热区13，所述第二加热区13将电能转化为热能，对香烟5的第二加热段52段进行加热；
s6：第二加热区温度判断，通过测定具有热敏电阻特性的加热电路阻值的变化计算加热温度或者通过温度传感器测定加热温度，并判断第二发热区13温度是否达到设定温度；如果达到设定温度则进入步骤s7，否则进入步骤s5；第二加热区的设定温度范围为180~300℃；
s7：第二加热区温度保持，当第二加热区13温度达到设定值时，将加热温度保持在设定温度的±20℃之间；温度保持直到加热停止。
s4步骤采用自动切换模式切换加热区时：将加热不燃烧香烟加热参数数据库中的大数据以及气流传感器数据、加热温度、保温温度、加热时长、保温时长等数据输入到AI模型中，所述AI模型根据输入数据库，对香烟第一加热段当前的口感、加热程度进行估算，并进行智能决策，根据估算结果判断是否切换到第二加热区；满足切换条件则进入步骤s5，否则进入步骤s3。
数据库中存放的参数包括不同厂家、不同品牌、不同型号、不同原料的加热不燃烧香烟在不同加热温度、保温温度、加热时长、保温时长、气流数据下的口感和加热程度的大数据；气流数据是根据气流传感器计算出的包括：抽吸气流强度、抽吸时长、抽吸口数的综合数据；数据库中的参数可根据加热不燃烧香烟的试验数据及用户反馈数据进行不断新增、更新、优化，具有自学习能力。
本实施例中的加热不燃烧香烟5由烟草段和经接装纸接装的滤棒段构成；所述烟草段分为第一加热段51和第二加段52，所述滤棒段为二元复合滤棒，所述二元复合滤棒由中空滤棒53和实心滤棒54复合而成。烟草段由防油纸或铝箔复合纸包裹。烟草段材料包括微波梗丝、烟草粉末、天然植物萃取物、和发烟剂；复合滤棒段由醋酸纤维或聚乳酸纤维成型的中空过滤段53和实心过滤段54复合而成；实心过滤段嵌入有爆珠55。
上述实施例仅仅是对具体的实施方式的示意性描述，本发明的范围不限于上述特定实施例。对本领域的技术人员来说，上述详细说明中已描述的本发明的不同方面，存在许多改进、变化、替换和等效的方案，所有这些改进、变化、替换和等效的方案都包括于此。
Claims (10)
1.一种用于加热不燃烧香烟的加热装置，其特征在于，包括分段式加热器（1）、为加热器供电的电源（2）、控制电路（3）及控制器（4）；电源（2）与控制器（4）的输入端相连接，控制器（4）的输出端连接控制电路（3），控制电路（3）连接分段式加热器（1）的正负电极；所述分段式加热器（1）为中空圆柱形，沿圆柱轴向方向分布有至少两个加热区，相邻加热区之间设置有过渡区，所述加热区布设有加热电路，加热电路具有热敏感电阻，所述过渡区不设置加热电路；所述加热不燃烧香烟的加热装置配有气流传感器，所述气流传感器与控制器（4）连接。
2.根据权利要求1所述的用于加热不燃烧香烟的加热装置，其特征在于：加热区内壁或外壁分别布设有加热电路，所述加热电路具有的热敏电阻为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于加热不燃烧香烟的加热装置，其特征在于，每个加热区还设置有温度传感器。
4.根据权利要求1所述的用于加热不燃烧香烟的加热装置，其特征在于，所述分段式加热器（1）包括第一加热区（11）、第二加热区（13）、处于第一加热区（11）和第二加热区（13）之间的过渡区（12）；第一加热区（11）设有第一加热区正极（14）和第一加热区温度传感器（17）；第二加热区（13）设置有第二加热区正极（15）和第二加热区温度传感器（18），第一加热区（11）加热电路和第二加热区（13）加热电路设置共用负极（16）。
5.根据权利要求1所述的用于加热不燃烧香烟的加热装置，其特征在于，所述分段式加热器（1）包括基材、加热电路、绝缘层；所述基材为分段式加热器（1）中空圆柱的主体，所述加热电路布设在基材的内壁或外壁，基材和加热电路之间设置绝缘层，加热电路由绝缘层包裹；所述基材为陶瓷或金属；所述加热电路为由柔性纳米稀土电热发热膜或者为钨、银、铂、铜、镍、钯中的任意一种或多种形成的合金制成的导电浆料印刷而成的加热电路；所述绝缘层为玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的用于加热不燃烧香烟的加热装置，其特征在于，分段式加热器（1）中空圆柱的内壁与待加热烟草的接触壁面上设置有不粘涂层，所述不粘涂层为聚四氟乙烯、陶瓷釉中的一种或两种的组合。
7.一种加热不燃烧香烟的分段式加热方法，所述加热不燃烧香烟（5）包括烟草段和滤棒段，其特征在于：使用权利要求1~6中任意一项所述的加热装置对所述香烟（5）进行加热，将所述香烟（5）的烟草段插入到分段式加热器（1）的中空部分，将电能输出到分段式加热器（1），控制器（4）控制分段式加热器（1）的各个加热区在不同时间段对香烟（5）烟草段的不同位置分别进行加热。
8.根据权利要求7所述的加热不燃烧香烟的分段式加热方法，其特征在于：所述分段式加热器（1）包括第一加热区（11）、第二加热区（13）、处于第一加热区（11）和第二加热区（13）之间的过渡区（12）；分段式加热器（1）的第一加热区（11）对烟草段前端的第一加热段（51）进行加热，分段式加热器（1）的第二加热区（13）对烟草段末端的第二加热段（52）进行加热，具体包括以下步骤：
s1：第一加热区加热，在所述控制器（4）和控制电路（3）的作用下将所述电源（2）的功率输出至所述第一加热区（11），所述第一加热区（11）将电能转化为热能，对香烟（5）的第一加热段（51）进行加热；
s2：第一加热区温度判断，通过测定具有热敏电阻的加热电路阻值的变化计算加热温度或者通过温度传感器测定加热温度，并判断第一加热区（11）温度是否达到设定温度；如果达到设定温度则进入步骤s3，否则进入步骤s1；第一加热区的设定温度范围为180~300℃；
s3：第一加热区温度保持，当第一加热区（11）温度达到设定值时，将加热温度保持在设定温度的±20℃之间；温度保持直到切换到第二加热区（13）加热或加热停止；
s4：切换加热区，采用自动切换和手动切换模式进入s5；
s5：第二加热区加热，在所述控制器（4）和控制电路（3）的作用下将所述电源（2）的功率输出至所述第二加热区（13），所述第二加热区（13）将电能转化为热能，对香烟（5）的第二加热段（52）段进行加热；
s6：第二加热区温度判断，通过测定具有热敏电阻的加热电路阻值的变化计算加热温度或者通过温度传感器测定加热温度，并判断第二发热区（13）温度是否达到设定温度；如果达到设定温度则进入步骤s7，否则进入步骤s5；第二加热区的设定温度范围为180~300℃；
s7：第二加热区温度保持，当第二加热区（13）温度达到设定值时，将加热温度保持在设定温度的±20℃之间；温度保持直到加热停止。
9.根据权利要求8所述的加热不燃烧香烟的分段式加热方法，其特征在于：所述s4步骤采用自动切换模式切换加热区：将加热不燃烧香烟加热参数数据库中的大数据以及气流传感器数据、加热温度、保温温度、加热时长、保温时长输入到AI模型中，所述AI模型根据输入数据，对香烟（5）第一加热段（51）当前的口感、加热程度进行估算，并进行智能决策，判断是否切换到第二加热区；满足切换条件则进入步骤s5，否则进入步骤s3。
10.根据权利要求9所述的加热不燃烧香烟的分段式加热方法，其特征在于：数据库中存放的参数包括不同厂家、不同品牌、不同型号、不同原料的加热不燃烧香烟在不同加热温度、保温温度、加热时长、保温时长、气流数据下的口感和加热程度的大数据；所述气流数据是根据气流传感器计算出的包括：抽吸气流强度、抽吸时长、抽吸口数的综合数据；所述数据库中的参数可根据加热不燃烧香烟的试验数据及用户反馈数据进行不断新增、更新、优化，具有自学习能力。
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