CN108713794A - 基于热能补偿系统的加热不燃烧装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置及其控制方法，其包括：烟草加热腔，其具有第一加热温度；热能补偿腔，其内设置气压传感器、温度传感器，流量传感器，压力开关，气压传感器用以检测压力变化，温度传感器用以检测温度变化，压力开关用以控制热能补偿腔的进气口的开启和关闭，流量传感器用以计算进入到热能补偿腔中空气的量，热能补偿腔具有加热件，加热件产生的热量为△T；连接体，连接热能补偿腔和烟草加热腔，用以将热能补偿腔中产生的热量△T的热能传输到烟草加热腔，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草产生气雾。其加热方法位补偿式热能供给的方式，实现烟草快速产生气雾，可以有效防止烟草被烧焦。

Description

基于热能补偿系统的加热不燃烧装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置及其控制方法。

背景技术

目前使用的一种低温烟草用的加热不燃烧装置，其包括一加热腔、电源、电路板，电路板连接电源，加热腔内设一插针，插针为电阻式发热，插针连接至电路板，电路板控制插针的发热功率，使用时，将烟草(香烟)放入加热腔，使插针插入到烟草的中心位置，插针通电发热，对烟草进行加热，通过热量传递的方式，热量从插针传给烟草，在烟草的中心位置处向外慢慢扩散，由于插针位于烟草的中心位置，故烟草的中心位置处温度最高，很容易导致烟草中心位置处的烟草烧焦，而烟草周围却还没有被加热雾化。

为例解决上述问题，还有一种低温烟草用的加热不燃烧装置，其和上述的不同之处在于，加热腔的内壁设置一加热层，这种设计便于烟草在插入加热腔中的加热层的时候，烟草的外壁已经和加热层的内壁面紧贴，因为这样便于加热层产生的热量传递给烟草的外壁，便于从外向内传递热量，而加热腔的中心位置处的插针和加热层是一起发热的，插针此时从内向外对烟草进行加热，这种内外式的加热方式存在以下问题，由于插针的温度在烟草内从内向外传递，当温度达到烟草的外侧表面的时候，位于外侧表面处的烟草(还有烟草包装纸)将受到向外的顶推理，将外侧表面的烟草、包装纸紧紧贴在加热层的内壁面，将导致加热层将烟草的外表面烧焦，而位于烟草中心处也不可避免地被插针烧焦，这种烟草内外烧焦的方式更是不可取。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置及其控制方法，其具有热量补偿供给、低温快速加热烟草、防烧焦的特性。

本发明是这样实现的：一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于，包括：

一烟草加热腔，其具有一第一加热温度；

一热能补偿腔，其内设置气压传感器、温度传感器，流量传感器，压力开关，气压传感器用以检测热能补偿腔中的压力变化，温度传感器用以检测热能补偿腔中的温度变化，压力开关用以控制热能补偿腔的进气口的开启和关闭，流量传感器用以计算进入到热能补偿腔中空气的量，热能补偿腔具有一加热件，加热件产生的热量为△T；

一连接体，连接热能补偿腔和烟草加热腔，所述连接体用以将热能补偿腔中产生的热量△T的热能传输到烟草加热腔中，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔中的烟草产生气雾。

进一步地，所述连接体中开设一过气孔，烟草加热腔的底壁开设多个网孔，所述过气孔的一端连接所述热能补偿腔，所述过气孔的另一端连接所述网孔，△T的热能的通过网孔进入到烟草加热腔中。

进一步地，所述热能补偿腔包括多个预热腔体，每一所述预热腔体具有一加热件、气压传感器、温度传感器、流量传感器、压力开关。

进一步地，所述烟草加热腔为电磁感应加热腔体，其包括一隔热层，一感应层、一感应线圈、一温度传感器，所述感应线圈套设于所述隔热层外围，所述隔热层套设于所述感应层外围，感应线圈、温度传感器连接至电路板，所述热能补偿腔的加热件为发热丝，所述发热丝连接至电路板。

进一步地，所述烟草加热腔为电磁感应加热腔体，所述烟草加热腔包括一第一隔热层，一第一感应层、一第一感应线圈，所述第一感应线圈套设于所述第一隔热层外围，所述第一隔热层套设于所述第一感应层外围，第一感应线圈连接至第一电路板；所述热能补偿腔的加热件也为电磁感应加热腔体，所述热能补偿腔包括一第二隔热层，一第二感应层、一第二感应线圈，所述第二感应线圈套设于所述第二隔热层外围，所述第二隔热层套设于所述第二感应层外围，第二感应线圈连接至第二电路板。

进一步地，所述热能补偿腔的出气口设置一单向阀门，单向阀门只允许热能补偿腔中的气流流向烟草加热腔。

进一步地，所述热能补偿腔包括多个预热腔体，每一所述预热腔体具有一加热件、气压传感器、温度传感器、流量传感器、压力开关，多个所述热能补偿腔串行或者并行设置。

进一步地，多个所述热能补偿腔为串行设置时，其分布为上下方向设置，任意相邻的两个预热腔体之间，位于下面一个预热腔体的出气口与上面一个预热腔体的进气口连接。

进一步地，多个所述热能补偿腔为并行设置时，其分布为每个预热腔体的进气口均与外界连通，每个预热腔体的出气口均与连接体连通。

一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置的控制方法，其包括以下步骤：

a、开启加热不燃烧装置的电源，加热不燃烧装置中设置一电路板，烟草加热腔中的感应器检测是否有烟支/烟草存在，如果无，热能补偿腔不工作；如果有，感应器则发出信号至电路板，电路板发出信号至热能补偿腔和烟草加热腔，并进入以下工作方式；

b、烟草加热腔开始升温至第一加热温度，气压传感器、温度传感器分别检测热能补偿腔内初始压强P1、初始温度T1，定义热能补偿腔的体积为V，压力开关将热能补偿腔的进气口关闭；

c、根据此次加热件需要产生的热量△T的热能所需，计算出加热件对热能补偿腔中的空气需要加热到的预热压强P2，预热温度T2；

d、计算热能补偿腔中的空气的压强从P1到P2，空气的温度从T1到T2所需要的补偿电能△W1，以此确定热能补偿腔中加热件的加热时间△t1，△t1＝f(P1、P2、T1、T2、V、△W)，△t1时间加热后，停止加热；

e、抽烟开始，压力开关将热能补偿腔的进气口开启，热能补偿腔中预热的气体进入到烟草加热腔，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔中的烟草产生气雾；

f、热能补偿腔中的空气的压强，空气的温度变化后，压力开关将热能补偿腔的进气口关闭，气压传感器、温度传感器继续分别检测热能补偿腔内压强P3、温度T3，根据此次加热件产生的热量△T的热能所需，计算出加热件再次对热能补偿腔中的空气需要加热到的预热压强P4，预热温度T4，计算热能补偿腔中的空气的压强从P3到P4，空气的温度从T3到T4所需要的补偿电能△W2，以此确定热能补偿腔中加热件的加热时间△t2，△t2＝f(P3、P4、T3、T4、V、△W2)，△t2时间加热后，停止加热；

f、重复步骤e、f。

本发明热能补偿腔中产生的热量△T的热能传输到烟草加热腔中，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔中的烟草产生气雾，实现了低温烟草中香气的蒸发，保证烟草受热均匀，避免烟草局部温度过高引起的烧焦现象。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的立体图；

图2为本发明提供的剖视图。

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-图2，本发明实施例提供一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其包括：一烟草加热腔1，其具有一第一加热温度；一热能补偿腔2，其内设置气压传感器、温度传感器，流量传感器，压力开关，气压传感器用以检测热能补偿腔2中的压力变化，温度传感器用以检测热能补偿腔2中的温度变化，压力开关用以控制热能补偿腔2的进气口的开启和关闭，流量传感器用以计算进入到热能补偿腔2中空气的量，热能补偿腔2具有一加热件21，加热件21产生的热量为△T；一连接体3，连接热能补偿腔2和烟草加热腔1，所述连接体3用以将热能补偿腔2中产生的热量△T的热能传输到烟草加热腔1中，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔1中的烟草5(也称为烟支)产生气雾。

所述连接体3中开设一过气孔31，烟草加热腔1的底壁开设多个网孔4，所述过气孔31的一端连接所述热能补偿腔2，所述过气孔31的另一端连接所述网孔4，△T的热能的通过网孔4进入到烟草加热腔1中。具体表现为热气流的形式通过网孔4，热气流从下往上运动，通过多个网孔4进入到烟草加热腔1，网孔4中供热气流通过的有效面积与烟草(烟支)的截面大小匹配。可有效避免烟草的外侧与烟草加热腔1的内壁接触的部分烧焦，因为网孔4中的热气流直接向上流动，烟草加热腔1的内壁与烟草接触的部分产生的热量沿着水平方向向内传递，避免向外膨胀将烟草的外侧挤压的烟草加热腔1的内壁，导致烟草的外侧烧焦的现象。同时，也有效防止烟草中心位置处烧焦的现象。

所述热能补偿腔2包括多个预热腔体22，每一所述预热腔体22具有一加热件21、气压传感器、温度传感器、流量传感器、压力开关。便于加热件21分别工作，分别产生热量，提高热量的产生效率，缩短产生△T的热能所需要时间。

进一步地，所述烟草加热腔1为电磁感应加热腔体，其包括一隔热层11，一感应层12、一感应线圈13、一温度传感器，所述感应线圈13套设于所述隔热层11外围，所述隔热层11套设于所述感应层12外围，感应线圈13、温度传感器连接至电路板，所述热能补偿腔2的加热件21为发热丝，所述发热丝连接至电路板。上部的烟草加热腔1采用电磁感应加热的方式，其加热速度快，便于快速将烟草加热，便于烟草加热腔1维持在第一加热温度，第一加热温度低于烟草的燃烧温度，不能将烟草点燃，可以将烟草处于高保真状态，就差热能补偿腔2中△T的热能，当热能补偿腔2中△T的热能进入到烟草加热腔1中，△T的热能和第一加热温度产生的热能混合起来，将烟草中的香气蒸发，供人吸食。

进一步地，所述烟草加热腔1为电磁感应加热腔体，所述烟草加热腔1包括一第一隔热层，一第一感应层、一第一感应线圈，所述第一感应线圈套设于所述第一隔热层外围，所述第一隔热层套设于所述第一感应层外围，第一感应线圈连接至第一电路板；所述热能补偿腔2的加热件21也为电磁感应加热腔体，所述热能补偿腔2包括一第二隔热层，一第二感应层、一第二感应线圈，所述第二感应线圈套设于所述第二隔热层外围，所述第二隔热层套设于所述第二感应层外围，第二感应线圈连接至第二电路板，这种设计方式的工作原理同上。

所述热能补偿腔2的出气口设置一单向阀门，单向阀门只允许热能补偿腔2中的气流流向烟草加热腔1，这种设计可防止烟草加热腔1中的热量流入到热能补偿腔2，便于烟草加热腔1中温度的精准控制，同时也可以防止热能补偿腔2中在加热的时候产生的温度差，导致热能补偿腔2中加热的能量偏少，进而导致后续气化烟草需要的能量不足。

所述热能补偿腔2包括多个预热腔体22，每一所述预热腔体22具有一加热件21、气压传感器、温度传感器、流量传感器、压力开关，多个所述热能补偿腔2串行或者并行设置。多个所述热能补偿腔2为串行设置时，其分布为上下方向设置，任意相邻的两个预热腔体22之间，位于下面一个预热腔体22的出气口与上面一个预热腔体22的进气口连接。多个所述热能补偿腔2为并行设置时，其分布为每个预热腔体22的进气口均与外界连通，每个预热腔体22的出气口均与连接体3连通。

一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置的控制方法，其包括以下步骤：

a、开启加热不燃烧装置的电源，加热不燃烧装置中设置一电路板，烟草加热腔1中的感应器检测是否有烟支/烟草存在，如果无，热能补偿腔2不工作；如果有，感应器则发出信号至电路板，电路板发出信号至热能补偿腔2和烟草加热腔1，并进入以下工作方式；

b、烟草加热腔1开始升温至第一加热温度，气压传感器、温度传感器分别检测热能补偿腔2内初始压强P1、初始温度T1，定义热能补偿腔2的体积为V，压力开关将热能补偿腔2的进气口关闭；

c、根据此次加热件21需要产生的热量△T的热能所需，计算出加热件21对热能补偿腔2中的空气需要加热到的预热压强P2，预热温度T2；

d、计算热能补偿腔2中的空气的压强从P1到P2，空气的温度从T1到T2所需要的补偿电能△W1，以此确定热能补偿腔2中加热件21的加热时间△t1，△t1＝f(P1、P2、T1、T2、V、△W)，△t1时间加热后，停止加热；

e、抽烟开始，压力开关将热能补偿腔2的进气口开启，热能补偿腔2中预热的气体进入到烟草加热腔1，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔1中的烟草产生气雾；

f、热能补偿腔2中的空气的压强，空气的温度变化后，压力开关将热能补偿腔2的进气口关闭，气压传感器、温度传感器继续分别检测热能补偿腔2内压强P3、温度T3，根据此次加热件21产生的热量△T的热能所需，计算出加热件21再次对热能补偿腔2中的空气需要加热到的预热压强P4，预热温度T4，计算热能补偿腔2中的空气的压强从P3到P4，空气的温度从T3到T4所需要的补偿电能△W2，以此确定热能补偿腔2中加热件21的加热时间△t2，△t2＝f(P3、P4、T3、T4、V、△W2)，△t2时间加热后，停止加热；

f、重复步骤e、f。以此循环，每次加热件21需要产生的△T的热能可能是相同的，也可能是不同的，因为每次每次抽烟从热能补偿腔22中吸走的热量是不同的，这就要求每次吸气抽烟结束后，热能补偿腔2补充空气进来，气压传感器、温度传感器继续分别检测热能补偿腔22内压强Pn、温度Tn，还有流量传感器检测每次进入的空气的流量Qn，确定需要升到的温度Tn+1，需要升到的压强Pn+1，原则上，需要升到的温度Tn+1，需要升到的压强Pn+1分别等于预热温度T2、预热压强P2，实现循环补偿热能，以确保每次补偿后，达到的热能是相等的，保证后续每一口吸气烟草的口味的一致性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于，包括：

一烟草加热腔，其具有一第一加热温度；

一热能补偿腔，其内设置气压传感器、温度传感器，流量传感器，压力开关，气压传感器用以检测热能补偿腔中的压力变化，温度传感器用以检测热能补偿腔中的温度变化，压力开关用以控制热能补偿腔的进气口的开启和关闭，流量传感器用以计算进入到热能补偿腔中空气的量，热能补偿腔具有一加热件，加热件产生的热量为△T；

一连接体，连接热能补偿腔和烟草加热腔，所述连接体用以将热能补偿腔中产生的热量△T的热能传输到烟草加热腔中，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔中的烟草产生气雾。

2.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：所述连接体中开设一过气孔，烟草加热腔的底壁开设多个网孔，所述过气孔的一端连接所述热能补偿腔，所述过气孔的另一端连接所述网孔，△T的热能的通过网孔进入到烟草加热腔中。

3.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：所述热能补偿腔包括多个预热腔体，每一所述预热腔体具有一加热件、气压传感器、温度传感器、流量传感器、压力开关。

4.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：所述烟草加热腔为电磁感应加热腔体，其包括一隔热层，一感应层、一感应线圈、一温度传感器，所述感应线圈套设于所述隔热层外围，所述隔热层套设于所述感应层外围，感应线圈、温度传感器连接至电路板，所述热能补偿腔的加热件为发热丝，所述发热丝连接至电路板。

5.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：所述烟草加热腔为电磁感应加热腔体，所述烟草加热腔包括一第一隔热层，一第一感应层、一第一感应线圈，所述第一感应线圈套设于所述第一隔热层外围，所述第一隔热层套设于所述第一感应层外围，第一感应线圈连接至第一电路板；所述热能补偿腔的加热件也为电磁感应加热腔体，所述热能补偿腔包括一第二隔热层，一第二感应层、一第二感应线圈，所述第二感应线圈套设于所述第二隔热层外围，所述第二隔热层套设于所述第二感应层外围，第二感应线圈连接至第二电路板。

6.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：所述热能补偿腔的出气口设置一单向阀门，单向阀门只允许热能补偿腔中的气流流向烟草加热腔。

7.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：所述热能补偿腔包括多个预热腔体，每一所述预热腔体具有一加热件、气压传感器、温度传感器、流量传感器、压力开关，多个所述热能补偿腔串行或者并行设置。

8.如权利要求7所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：多个所述热能补偿腔为串行设置时，其分布为上下方向设置，任意相邻的两个预热腔体之间，位于下面一个预热腔体的出气口与上面一个预热腔体的进气口连接。

9.如权利要求7所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置，其特征在于：多个所述热能补偿腔为并行设置时，其分布为每个预热腔体的进气口均与外界连通，每个预热腔体的出气口均与连接体连通。

10.如权利要求1所述的一种基于热能补偿系统的加热不燃烧装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、开启加热不燃烧装置的电源，加热不燃烧装置中设置一电路板，烟草加热腔中的感应器检测是否有烟支/烟草存在，如果无，热能补偿腔不工作；如果有，感应器则发出信号至电路板，电路板发出信号至热能补偿腔和烟草加热腔，并进入以下工作方式；

b、烟草加热腔开始升温至第一加热温度，气压传感器、温度传感器分别检测热能补偿腔内初始压强P1、初始温度T1，定义热能补偿腔的体积为V，压力开关将热能补偿腔的进气口关闭；

c、根据此次加热件需要产生的热量△T的热能所需，计算出加热件对热能补偿腔中的空气需要加热到的预热压强P2，预热温度T2；

d、计算热能补偿腔中的空气的压强从P1到P2，空气的温度从T1到T2所需要的补偿电能△W1，以此确定热能补偿腔中加热件的加热时间△t1，△t1＝f(P1、P2、T1、T2、V、△W)，△t1时间加热后，停止加热；

e、抽烟开始，压力开关将热能补偿腔的进气口开启，热能补偿腔中预热的气体进入到烟草加热腔，在第一加热温度和△T的热能的共同作用下，使烟草加热腔中的烟草产生气雾；

f、热能补偿腔中的空气的压强，空气的温度变化后，压力开关将热能补偿腔的进气口关闭，气压传感器、温度传感器继续分别检测热能补偿腔内压强P3、温度T3，根据此次加热件产生的热量△T的热能所需，计算出加热件再次对热能补偿腔中的空气需要加热到的预热压强P4，预热温度T4，计算热能补偿腔中的空气的压强从P3到P4，空气的温度从T3到T4所需要的补偿电能△W2，以此确定热能补偿腔中加热件的加热时间△t2，△t2＝f(P3、P4、T3、T4、V、△W2)，△t2时间加热后，停止加热；

f、重复步骤e、f。