CN109123799A - 一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统 - Google Patents
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Classifications
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Landscapes
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Abstract
本发明涉及一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，包括：共轴设置的烟支容纳腔(3)和加热器(6)，加热器(6)的直径为烟支容纳腔(3)直径的71％～98％；位于烟支容纳腔(3)中的多段式加热不燃烧卷烟(5)，其包括从近唇端至远唇端依次连接的冷却过滤段(51)、第一中空管段(52)、发烟段(53)和第二中空管段(54)，冷却过滤段(51)、第一中空管段(52)、发烟段(53)和第二中空管段(54)的外部包裹有薄膜，第二中空管段(54)可容纳直径大于发烟段(53)直径70％的加热器(6)，发烟段(53)包括无序取向的再造烟叶或传统卷烟烟丝中的一种或二者的混合物。本发明系统设计简单，普适性强，生产简便，使用方便，便于推广。
Description
技术领域
本发明属于新型烟草烟具领域，涉及一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统。
背景技术
传统卷烟的燃烧温度一般为900℃左右，燃烧过程中会产生含有有害化学成分(如多环芳烃类)的烟气，还会造成环境污染。最近几十年，世界各大烟草公司都在开发新一代烟草制品或烟草替代品，希望能够在满足消费者需求的基础上最大限度地降低烟草带来的危害。加热不燃烧卷烟是通过加热(温度低于500℃)而非燃烧烟草，烘烤出烟草中的香味物质，因此不会产生卷烟因高温燃烧产生的有害物质和侧流烟气，是未来烟草行业的重要发展方向之一。
加热不燃烧卷烟由于是加热负载在烟草薄片上的负载香料产生烟气，其产生原理与传统卷烟有一定的类似之处，因此烟气口感的接受度较好。目前市场化的加热不燃烧卷烟从加热位置分主要分为中心加热型(如IQOS)和周向加热(如GLO)两种；但这两种消费方式的卷烟都存在一些缺陷，使得其在生产和消费中产生了一系列的麻烦：①中心加热型加热不燃烧卷烟由于要插入加热器，就必须要求产生雾化烟气的基质(通常是再造烟叶)沿烟支的径向有序排布，最典型的就是菲莫公司的IQOS系列产品；此外，在基质后端必须设置一个支撑段(通常是一个中心空心的圆管状物)，用以阻止加热器插入是可能带来的基质段后移；②周向加热型加热不燃烧卷烟由于加热器位于烟支外围，烟气不能直接经过加热器，热能利用率较低，导致加热效果不佳，也导致了烟气与传统烟气的差异，并最终影响烟气的感官品质；③两种加热方式消费的卷烟无法混用，导致了消费者在加热装置(烟具)上的投入过大，降低了消费者的消费热情。总的来说，即目前的中心加热型加热不燃烧卷烟的烟支设计要求过于复杂，而周向加热型加热不燃烧卷烟的烟气品质存在一定的缺陷，并且两种烟支无法混用。
在这一研究领域PM公司走在了世界的前列，其关于加热不燃烧卷烟发烟装置的加热方式设计的专利覆盖了对加热不燃烧卷烟的中心加热和周向加热。
中国加热不燃烧卷烟的研发也日益热门，但总的来说存在以下两点缺点：第一，加热方式受制于PM公司的专利壁垒，很少有真正实用的创新发烟系统设计；第二，在现有PM公司产品的引导下，国产加热不燃烧卷烟的设计基本遵循其结构模式，真正的中式卷烟很少。但随着中国在这一方面研究的深入，近期国内出现了一些以负载了发烟剂的中空管代替PM公司填充发烟基质的产品；这为中国的加热不燃烧卷烟的发烟系统设计提供了突破PM公司专利封锁的契机。本发明即是提供一种用于多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统。
发明内容
本发明提供一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其有效解决了烟支加热速率慢、只能加热单一种类加热不燃烧卷烟的问题。
本发明第一方面涉及一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其包括：
共轴设置的烟支容纳腔3和加热器6，加热器6的直径为烟支容纳腔3直径的71％～98％；
位于烟支容纳腔3中的多段式加热不燃烧卷烟5，其包括从近唇端至远唇端依次连接的冷却过滤段51、第一中空管段52、发烟段53和第二中空管段54，冷却过滤段51、第一中空管段52、发烟段53和第二中空管段54的外部包裹有薄膜，第二中空管段54可容纳直径大于发烟段53直径70％的加热器6，加热器6的长度小于或等于第二中空管段1的长度，发烟段53包括无序取向的再造烟叶或传统卷烟烟丝中的一种或二者的混合物。
本发明优选的实施方案中，还包括为加热器6提供电能的电源2和控制其加热的控制器4。该系统的结构示意图如附图1和2所示，附图1为体积较小的系统示意图，当插入卷烟5后，其整体外形与传统卷烟较为相似，可以通过两只手指夹持，从而增强体验感。同时，附图1的这一结构可以通过外接便携式充电器进行充电。相对地，附图2的系统则较大，插入卷烟5后的外形与传统卷烟相差较大，但优点在于备用电池较大，为系统的加热提供更长的加热时间和更强的加热效果。
本发明优选的实施方案中，加热器6的形状为圆柱体、圆台体、多棱柱体、正方体或长方体中的一种或多种。
本发明优选的实施方案中，加热器6内部为空心或实心，其外表面为封闭式或敞开式。加热器6可以是与烟支容纳腔3的周壁分离的，也可以是设计成一体的结构，使其过剩的热能能够被传导到周壁进行充分利用。
本发明优选的实施方案中，加热器6内部为空心、表面为多孔网状结构。
本发明优选的实施方案中，电源2为一次性电池或可充电电池。
本发明优选的实施方案中，控制器4为手动调节电阻大小控制加热功率的控制器或预先置入升温程序的自动控制器中的一种。
本发明优选的实施方案中，加热器6的直径越大，高度越高、表面孔隙越多，其加热效果越好。
本发明优选的实施方案中，加热器6为表面具有多孔的空心圆柱体，并与烟支容纳腔3的周壁设计为一体的(如附图5所示)。
本发明第二方面涉及一种多段式加热不燃烧卷烟5，其包括从近唇端至远唇端依次连接的冷却过滤段51、第一中空管段52、发烟段53和第二中空管段54，冷却过滤段51、第一中空管段52、发烟段53和第二中空管段54的外部包裹有薄膜，第二中空管段54可容纳直径大于发烟段53直径70％的加热器，加热器的长度小于第二中空管段54的长度，发烟段53包括无序取向的再造烟叶或传统卷烟烟丝中的一种或二者的混合物。
本发明优选的实施方案中，第二中空管段54可容纳直径大于发烟段53直径70％的加热器6，增大了加热器6与发烟材料的接触面积，提高烟雾量和烟气产生速度。
本发明优选的实施方案中，第二中空管段54上负载有丙二醇，丙二醇在加热器的作用下，受热挥发到流经第二中空管段54中的空气中，增大受热空气流的比热容，大大提高了热空气对发烟段53中发烟材料的加热速度和发烟量。
本发明优选的实施方案中，第一中空管段52主要用于阻止加热器在插入到发烟段53中时向靠近冷却过滤段51的方向移动。
本发明第一方面中的加热器6的长度小于本发明第二方面中第二中空管段54的长度。
本发明优选的实施方案中，冷却过滤段51为立体网状结构或通过发泡技术发泡形成的具有贯通孔的高分子棒状结构。
本发明优选的实施方案中，冷却过滤段51为聚乳酸丝束立体网状结构，其纵向孔隙度为50％-90％。冷却过滤段51主要起冷却过滤烟气的作用，其可以是由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、醋酸纤维素(CA)等丝束加工成的立体网状结构(如传统滤嘴的滤棒结构)的丝束段，也可以是通过发泡技术，发泡形成的具有贯通孔的高分子棒(如爆米花的结构)；冷却过滤段51具有一定的纵向孔隙度。
“纵向孔隙度”冷却过滤段51的横截面中未被丝束填充的空间的度量。例如，冷却过滤段51的横截面上有50％的面积未被丝束或发泡材料填充，则孔隙度将为50％；同理，如果横截面完全被丝束或发泡材料填充，则该段的孔隙度为0％。
与市售的IQOS卷烟的(可参见专利CN104203015B)，本发明所述的卷烟无需专门的间隔元件，也无需设置专门的冷却元件；此外本发明所制备的多段式加热不燃烧卷烟产生气溶胶的基质材料也无需是径向有序排列，这从制造上大大降低了苛求度，同时也减少了引起产品质量不稳定的因素。
本发明第三方面涉及一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统的使用方法，其包括：
将本发明第二方面的多段式加热不燃烧卷烟5放入本发明第一方面多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统的烟支容纳腔3中，加热器6位于第二中空管段54中，且不接触发烟段53，通过控制控制器4进行加热，当加热温度达到预定值后，可以开始抽吸。抽吸时空气流7的流程如附图3所示，空气流7从烟支容纳腔的外壁8流过，经加热器6的底部流入烟支的空腔中；此时的烟支已经被加热器充分加热，而空气流由于与加热器6直接接触的面积更大，大量热空气对烟支进行加热，因此产生气溶胶的效率更高，大量的气溶胶经由卷烟的滤嘴段后到达消费者的口腔。
本发明的有益效果如下：
1、与PM公司的相关专利与产品(中心加热，加热器为杆式与针式凸起，加热器直径不超过卷烟直径的70％)，本发明中加热器直径为烟支容纳腔3直径的71％～98％，加热器的体积较大，能够提供更大的加热功率和更高气溶胶产生量。
2、本发明通过加热器中所产生的热空气对烟支进行加热而不是传统的加热器直接与烟支直接接触加热方式，由于热空气在烟支中的流动是相对均匀的，因此对烟支各个区域的加热效果没有温度梯度差异，对烟丝加热更均匀。
3、本发明没有采用将烟丝插入加热头的加热方式，不需要将烟支中的发烟基质材料严格按照与发热元件取向相同进行排列，普通的传统卷烟也可以使用。
4、相对于普通中心加热和周向加热的气溶胶产生系统设计，本发明更适用于中空型加热不燃烧卷烟的气溶胶产生，热能利用效率更高。
5、本发明系统设计简单，普适性强，生产简便，使用方便，便于推广。
附图说明
图1是本发明气溶胶产生系统的一种结构示意图；
图2是本发明气溶胶产生系统的另外一种结构示意图；
图3是本发明气溶胶产生系统抽吸卷烟时气流路径示意图；
图4是本发明中多段式加热不燃烧卷烟的形状结构示意图；
图5是本发明气溶胶产生系统中加热器为空心表面具有多孔结构，并且与烟支容纳腔的周壁为一体设计的结构示意图；
图中附图标记含义如下：
1-主机，2-电源，3-烟支容纳腔，4-控制器，5-加热不燃烧卷烟，51-冷却过滤段，52-第一中空管段，53-发烟段，54-第二中空管段，6-加热器，7-空气流，8-烟支容纳腔的外壁，9-小孔。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明，实施例仅限于说明本发明，而非对本发明的限定。
实施例1
一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，包括主机1，主机1上设有烟支容纳腔3和加热器6，加热器6为柱体状，其直径为烟支容纳腔3直径的75％。
本实施例中，还包括为加热器6提供电能的电源2和控制其加热的控制器4。其中，电源2为可充电电池；控制器4为一种预先置入升温程序的自动控制器；加热器6是表面具有多孔的空心圆柱体，并与烟支容纳腔3的周壁设计为一体的与烟支容纳腔的周壁分离的，且加热器6的直径为烟支直径的75％，高度与第二中空管段54的长度相等。
本实施例中，该系统的结构示意图如附图1所示，当插入卷烟5后，其整体外形与传统卷烟较为相似，可以通过两只手指夹持，从而增强体验感。同时，附图1的这一结构可以通过外接便携式充电器进行充电。
本实施例的工作过程如下：
将多段式加热不燃烧卷烟5放入多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统的烟支容纳腔3中，加热器6位于第二中空管段54中，通过控制控制器4进行加热，当加热温度达到预定值后，可以开始抽吸。抽吸时空气流7的流程如附图3所示，空气流7从烟支容纳腔的外壁8流过，经加热器6的底部流入烟支的空腔中；此时的烟支已经被加热器充分加热，而空气流7由于与加热器6直接接触的面积更大，大量热空气对烟支进行加热，因此产生气溶胶的效率更高，大量的气溶胶经由卷烟的滤嘴段后到达消费者的口腔。
实施例2
一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统(如图2所示)，包括主机1，主机1上设有烟支容纳腔3和加热器6，加热器6为柱体状，其直径为烟支容纳腔3直径的85％。
本实施例中，还包括为加热器6提供电能的电源2和控制其加热的控制器4。其中，电源2为可充电电池；控制器4为一种预先置入升温程序的自动控制器；加热器6是表面具有多孔的空心圆柱体，并与烟支容纳腔3的周壁设计为一体，且加热器6的直径为烟支直径的85％，高度与第二中空管段54的长度相等。
本实施例中，该系统的结构示意图如附图2所示，该系统则较大，插入卷烟5后的外形与传统卷烟相差较大，但优点在于备用电池较大，为系统的加热提供更长的加热时间和更强的加热效果。
本实施例的工作过程如下：
将多段式加热不燃烧卷烟5放入多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统的烟支容纳腔3中，加热器6位于第二中空管段54中，通过控制控制器4进行加热，当加热温度达到预定值后，可以开始抽吸。抽吸时空气流7的流程如附图3所示，空气流7从烟支容纳腔的外壁8流过，经加热器6的底部流入烟支的空腔中；此时的烟支已经被加热器充分加热，而空气流7由于与加热器6直接接触的面积更大，大量热空气对烟支进行加热，因此产生气溶胶的效率更高，大量的气溶胶经由卷烟的滤嘴段后到达消费者的口腔。
Claims (8)
1.一种多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，包括：
共轴设置的烟支容纳腔(3)和加热器(6)，加热器(6)的直径为烟支容纳腔(3)直径的71％～98％；
位于烟支容纳腔(3)中的多段式加热不燃烧卷烟(5)，其包括从近唇端至远唇端依次连接的冷却过滤段(51)、第一中空管段(52)、发烟段(53)和第二中空管段(54)，冷却过滤段(51)、第一中空管段(52)、发烟段(53)和第二中空管段(54)的外部包裹有薄膜，第二中空管段(54)可容纳直径大于发烟段(53)直径70％的加热器(6)，加热器(6)的长度小于或等于第二中空管段(1)的长度，发烟段(53)包括无序取向的再造烟叶或传统卷烟烟丝中的一种或二者的混合物。
2.根据权利要求1所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，第二中空管段(1)上负载有丙二醇或香精香料中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，第一中空管段(52)和第二中空管段(54)为多层纸复合的纸质硬质中空管，并负载有丙二醇和香精香料。
4.根据权利要求3所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，加热器(6)的形状为圆柱体、圆台体、多棱柱体、正方体或长方体中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，加热器(6)内部为空心或实心，其外表面为封闭式或敞开式。
6.根据权利要求5所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，加热器(6)内部为空心、表面为多孔网状结构。
7.根据权利要求6所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，冷却过滤段(51)为立体网状结构或通过发泡技术发泡形成的具有贯通孔的高分子棒状结构。
8.根据权利要求7所述的多段式加热不燃烧卷烟的气溶胶产生系统，其特征在于，冷却过滤段(51)为聚乳酸丝束立体网状结构，其纵向孔隙度为50％-90％。
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