CN109965350A - 加热不燃烧吸烟装置的加热体及加热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热不燃烧吸烟装置的加热体，能够解决空气预热问题，此外，通过常温空气预热带走热量，从而使外围电加热吸烟装置外表面达到降温效果，提高抽吸体验。本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的技术方案包括：所述加热体内置于外壳体，包括加热壳体和内置于所述加热壳体的加热单元，所述加热单元包括具有气流腔的支撑管和固定在所述支撑管上的加热片，所述加热片上设有电阻丝，外界气体经所述外壳体上的进气孔流入所述外壳体与所述加热壳体之间的空隙，并由下至上流过所述气流腔。本发明还提供一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的加热控制方法。

Description

加热不燃烧吸烟装置的加热体及加热控制方法

技术领域

本发明涉及烟草烟技术领域，具体涉及一种加热不燃烧吸烟装置的加热体。本发明还涉及一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的加热控制方法。

背景技术

如今，新型烟草作为传统香烟降焦减害的替代品逐渐发展起来。传统香烟在燃烧的过程中会产生很多有害物质，而加热不燃烧烟草制品，通过对烟草加热产生烟气，以供使用者吸食，其有害物质的释放量大大降低。

传统电加热吸烟装置，进入加热腔或加热单元内的气体为常温空气，从而容易导致可抽吸材料内烟气冷却和气流温度不均匀，影响吸食口感。因此对空气进行预热是解决该问题的关键。与此同时，现有的电加热吸烟装置隔热构件不够合理，在进行加热抽吸时，由于降温处理不完善，吸烟装置外表面易产生灼烫感，影响消费者使用体验。

发明内容

本发明提供一种加热不燃烧吸烟装置的加热体，能够解决空气预热问题，此外，通过常温空气预热带走热量，从而使外围电加热吸烟装置外表面达到降温效果，提高抽吸体验。

本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的技术方案包括：

所述加热体内置于外壳体，包括加热壳体和内置于所述加热壳体的加热单元，所述加热单元包括具有气流腔的支撑管和固定在所述支撑管上的加热片，所述加热片上设有电阻丝，外界气体经所述外壳体上的进气孔流入所述外壳体与所述加热壳体之间的空隙，并由下至上流过所述气流腔。

优选的，所述电阻丝位于靠近所述支撑管的一侧。

优选的，所述电阻丝采用焊接或粘接方式紧贴在所述加热片的外表面。

优选的，所述加热体还包括套箍，所述套箍环绕在所述加热片的外围。

优选的，所述加热体还包括内置于所述加热壳体的保温层，所述保温层包围所述加热单元。

优选的，所述加热体还包括内置于所述加热壳体隔热构件，所述隔热构件包围所述保温层。

优选的，所述加热体还包括内置于所述加热壳体的限位构件，所述限位构件位于所述加热单元的底部。

上述加热不燃烧吸烟装置的加热体的加热控制方法具体包括：

首先通过加热单元产生的热量将气流腔内的烟草材料持续预热；

其次判断上述预热是否满足预设条件，当满足预设条件时，所述加热单元对所述烟草材料进行间断性加热。

采用上述技术方案时，外界气体(通常为常温气流)经进气孔进入外壳体内部，流经外壳体与加热壳体之间的缝隙，然后到达气流腔的底部，最后由下至上流过气流腔。使用者在抽吸烟草材料时，气流源源不断的从进气孔进入，由气流腔进入烟草材料内部，然后提供给使用者吸食。当常温气流经过外壳体与加热壳体之间的空隙时，加热壳体的余热对气流产生预热功能，使气流温度上升后进入烟草材料内部，提高能量利用率的同时，有效避免了使烟气冷凝带来的不良口感，带来了良好的抽吸体验。

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为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的结构图；

图2为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的支撑管的结构图；

图3为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的加热片和电阻丝的结构图；

图4为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的套箍的结构图；

图5为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的剖视图；

图6为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的加热体的底部视图；

图7(a)(b)为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的结构图；

图8为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的前视剖视图；

图9为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的俯视图；

图10为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的仰视图；

图11为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的启动加热及过程控制方法；

图12为本发明一种加热不燃烧吸烟装置的清洁构件的结构图。

具体实施方式

本发明提供一种加热不燃烧吸烟装置的加热体，能够解决空气预热问题，此外，通过常温空气预热带走热量，从而使外围电加热吸烟装置外表面达到降温效果，提高抽吸体验。

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。

请参阅附图，本发明一种外围电加热吸烟装置的技术方案包括：

外壳体3，所述外壳体3上设有上封盖2和下封盖17，所述上封盖上设有进气孔4。所述外壳体3方便于用户在使用将外围电加热吸烟装置时握紧，以便使用者从含有滤嘴的烟草材料1中吸入挥发的可抽吸材料化合物。

内置于外壳体3的加热体，包括加热壳体5和内置于所述加热壳体5的加热单元7，所述加热单元包括具有具有气流腔8的支撑管23和固定在所述支撑管23上的加热片21，所述加热片21上设有电阻丝24，所述支撑管23围成一中空的气流腔8，外界气体经所述进气孔流入所述外壳体3与所述加热壳体5之间的空隙，并由下至上流过所述气流腔8。

如图8中气流箭头所示，所述上封盖2开有若干进气孔4，所述进气孔4分布于气流腔8的周围，进气孔4的直径小于气流腔8的横切直径。需要说明的是，进气孔4的不仅仅局限于分布在气流腔8的周围，也可以是气流腔8的周围的半边或是一个点的位置。

此外，进气孔4的横截面形状不局限于圆形，可以是其他规则多边形或不规则多边形。

采用上述技术方案时，外界气体(通常为常温气流)经进气孔4进入外壳体3内部，流经外壳体3与加热壳体5之间的缝隙，然后到达气流腔8的底部，最后由下至上流过气流腔8。使用者在抽吸烟草材料1时，气流源源不断的从进气孔4进入，由气流腔8进入烟草材料1内部，然后提供给使用者吸食。当常温气流经过外壳体3与加热壳体5之间的空隙时，加热壳体5的余热对气流产生预热功能，使气流温度上升后进入烟草材料1内部，提高能量利用率的同时，有效避免了使烟气冷凝带来的不良口感，带来了良好的抽吸体验。

在上述外围电加热吸烟装置中，加热体18包括下述部件：

(1)支撑管23，支撑管23围成一中空的气流腔8，所述气流腔8可供烟草材料1插入，所述支撑管23可以提供给烟草材料1热量。

需要说明的是，支撑管23的形状不局限于图中所示的中空截面为圆形，外部截面为正多边形(正六边形)，整个支撑管23的为圆柱状。可以理解的是，中空圆柱状加热体不局限于圆形中空圆柱体，可以是中空为多边形的圆柱体，如中空为四边形的圆柱体或中空为六边形的圆柱体等，进一步可以理解的是，外部为六边形但不局限于六边形，可以是四边形、八边形等其他形状柱体。

支撑管23外部采用规则的多面体进行设计，每个面均可固定一片加热片，从而保证内部可抽吸材料受热均匀，保证抽吸口感。

支撑管23的内切圆半径略大于烟草材料(一般为圆柱形烟支)的外径，如0.1mm-0.3mm之间。当烟草材料插入时，能够保证烟支的完整性。

支撑管23外表面有附着有加热片21，加热片21上设有电阻丝24。加热片21附着在支撑管23的外表面，电阻丝24分布在加热片21上，以便在通电时电阻丝内产生电流，进而加热片发热，并将热量传导至支撑管来加热烟草材料，所述加热片可以为片状一体式结构，并紧贴支撑管，所述支撑管由导热性陶瓷材料构成，例如氮化硅陶瓷等，或者金属合金结构，如铝合金等。

所述电阻丝与加热片结合的方式有多种，可以使用耐高温胶粘接或采用焊制工艺焊制在一起，将电阻丝紧贴在加热片的外表面，同时可以采用印刷工艺，在加热片的外表面印刷液体导电材料，经冷却凝固后形成电阻丝，亦或采用高温灌注工艺，将液体状导电发热材料灌注在加热片内后冷却成电阻丝。加热片优选为微加热器加热片，所述微加热器采用光刻蚀工作制造。为保证加热片受热后快速升温，加热片的厚度小于1mm，同时为保证支撑管受热后快速升温，支撑管的厚度小于2.5mm，长度小于40mm。

由于现有技术中烟草材料加热采用一定形态的电阻丝进行通电，电阻丝流过电流产生热量使烟草材料受热。而电阻丝需要依附一定形态的支撑结构进行固定，有的采用印刷工艺直接印刷在圆柱形空腔表面，不仅加工工艺复杂，而且一旦电阻丝烧坏或圆柱形空腔受损，不易更换，本发明将电阻丝直接附着在片状结构上，工艺简单、组装便捷、且可大量生产，在加热结构受损后易于更换，大大降低生产成本与维修成本。

套箍22将加热片固定在支撑管的外表面，而并非采用耐高温胶将整个加热片与支撑管粘合在一起，从而有效避免了耐高温胶吸收电阻丝产生的热量，使热利用率大大提高的同时，支撑管升温加快，使烟草材料快速受热释放尼古丁和其它芳香族化合物所耗用的时间大大缩短，从而提高抽吸体验。

进一步的，加热片采用套箍进行外部固定，并没有采用耐高温塑料或金属材料进行外部包裹固定，减少了加热片与包裹材料的接触面积，有效减少了加热片本身热量的向外扩散，从而使加热片快速升温，进而支撑管升温加快，使烟草材料快速受热释放尼古丁和其它芳香族化合物所耗用的时间大大缩短，从而提高抽吸体验。进一步的，加热片采用套箍进行外部嵌套固定，而不是采用粘贴工艺，该种装配方法简单便捷，当支撑管或加热片受损时，方便进行拆卸维修，大大降低维修成本。

(2)限位构件9，限位构件9位于加热单元7的底部，可防止烟草材料1过度插入。

(3)保温层6，可以阻止加热单元7热量向外扩散。

加热单元7的外部环绕有中空圆柱体结构的保温层6，保温层6由低导热系数隔热材料制成，如纳米气凝胶，真空隔热板等。保温层6的内径大于加热单元7的外径，保温层6与加热单元7之间采用点接触或线面接触的方式连接在一起，以最大限度限制热量的传导。

(4)隔热构件20，可以起到隔热作用。

保温层6的外部环绕有隔热构件20，隔热构件20为中空圆柱体，隔热构件20的内径大于保温层6的外径，隔热构件20的长度不小于保温层6的长度，保温层6与隔热构件20之间采用点接触或线面接触的方式连接在一起，以最大限度限制热量的传导。

隔热构件20可以为耐热性塑料或者金属。隔热构件20内部有热反射类涂层，以最大限度阻止热量由加热体18内部向外部传播，涂层可以采用电镀或者印刷的形式附着在隔热构件20内表面，涂层材料可使用但不局限于银、铜、铝等金属材料。

所述保温层6与隔热构件20能够阻止加热单元7产生的热量由加热体18的内部向外部扩散，同时能够起到隔热效果，使能源15与控制器12保持在合理的工作环境温度范围内。

(5)加热壳体5，可以固定整个加热体18。

由于保温层6与隔热构件20并不能完全隔绝热量从吸烟装置的内部向外部的扩散，从而使壳体5外表面温度较高，与此同时，常温气流经过外壳体3与加热壳体5之间的空隙时，预热的同时带走了大量热量，从而使外壳体3的外表温度趋于常温，当使用者使用吸烟装置时，不会产生灼烫感，从而达到降温的效果，提高了抽吸体验。

通过上文的详细说明可知，加热片21上设有电阻丝24，以便在通电时电阻丝24产生电流，加热片21进而发热。因此，为了配合加热片21的工作，外壳体3内还设有能源15、控制器12(含PCB板与程序)、开关按键16、充电PCB电路板14、按键PCB电路板19、充电口13。

所述能源15可以包括电池，例如锂离子电池，碱性电池，Ni电池等，并且电气耦合至加热体18，以在需要时，给加热体18提供电能。需要说明的是，能源15可以有其他类型的提供方式，比如多个电池的并联或串联，又比如其他非电池类构件提供的能源方式。

所述加热体18从能源15获得电能，电能通过相关电气连接至加热单元7，加热单元7将电能转化为焦耳热提供给烟草材料1，烟草材料1受热但不燃烧后挥发出含有芳香族化合物和尼古丁的气体，以供使用者吸食。所述烟草材料1可以是由烟丝构成的含有滤嘴的烟支，也可以是由其他形式构成的含有滤嘴的烟支，如烟草薄片，也可以是其他形式的柱状烟草材料。

为方便加热体18从能源15获得能量，加热体18与能源15在机械结构上紧邻，但不局限于如图所示，两者可以平行布局，或上下布局。所述控制器12、充电PCB电路板14与按键PCB电路板19分开布线与安装。其中，充电PCB电路板14与按键PCB电路板19通过信号线与电源线电气连接到控制器12，由控制器12响应相应的信号，并经CPU发出指令以实现外围电加热吸烟装置的开关或充电。可以理解的是，电路板可以选择其他布局或安装方式，如，充电PCB电路板13与控制器12一体式布线与安装，或三者使用一块电路板进行布线和安装。

此外，如图9所示，本发明中的吸烟装置还包括清洁外壳10和内置于所述清洁外壳10内的清洁构件11。清洁外壳10靠近加热体18的一侧设有开口。清洁构件11的底座为圆柱状，直径等于或略小于气流腔8的内径，清洁构件11的底座上方是具有毛刷特征的清洁件，清洁件错位排列，能够储存散落的烟草材料1的碎屑和烟油。

清洁构件11采用按压弹出式结构设计，与外围电加热吸烟装置配合，当需要清理散落的碎屑或烟油时，可以方便取出和安装。

参照图8，本发明中的吸烟装置的加热体的加热控制方法包括以下步骤：

步骤S1，该步骤将启动电源；

步骤S2，在该步骤中，控制器12将采样相关的电压与电流信号，并判定是否满足本次抽吸条件。比如，电压过低则表示能源15不足而自动关闭能源15。再比如，电流过大则表示装置短路而自动关闭能源15。

步骤S3，在该步骤中，装置将启动并执行烟草材料1的预热程序，该程序中为实现快速预热以使烟草材料1达到一定的烟雾量，控制器12将对加热单元7以一固定供电功率执行非间断持续性预热。

步骤S4，在该步骤中，判定预热程序是否满足预设条件(即是否满足第一口抽吸的烟气量)，预设条件以时间为标准，如果预热的时间到达设定值，外围电加热吸烟装置将通过步骤S5、S6、S7、S8对烟草材料1进行不同控制方式的加热；如果预热时间未达到设定值，将继续进行加热。

进一步的，在步骤S4预热完成后，将对使用者进行提示，表示可以执行可抽吸材料1的抽吸动作，比如发出振动信号或者LED灯信号等。

步骤S5，在该步骤中，控制器12通过控制程序，对加热单元7进行间断性加热，具体模式为“加热-不加热”一定时间占空比下进行控制，更具体的表现为加热时间与不加热时间按照1:9执行。

步骤S6，在该步骤中，控制器12根据步骤S5的加热时间是否满足设定值，来确定是否执行步骤S7进行烟草材料1的再加热。

步骤S7，在该步骤中，控制器12将调整“加热-不加热”时间占空比对加热单元7进行加热，更具体的表现为加热时间与不加热时间按照1:7执行，待步骤S7达到预定的加热时间后，控制器12将作出判定，并产生相应动作，关闭能源。

通过该加热控制方法可知，首先对烟草材料1进行预热，以达到第一口可抽吸的烟气量，然后进行分阶段加热程序控制，来保证烟气量(抽吸体验)的同时，最大限度延长可抽吸材料的可抽吸时间。进一步的，如上所述的分阶段加热程序控制，具体模式为“加热-不加热”一定时间占空比下对加热单元进行加热控制，更具体的指，第一阶段“加热-不加热”时间占空比为1:9，第二阶段“加热-不加热”时间占空比为1:7。可以理解的是，该种分阶段加热方法并不局限于如上所述的具体时间占空比。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，包括：

所述加热体内置于外壳体，包括加热壳体和内置于所述加热壳体的加热单元，所述加热单元包括具有气流腔的支撑管和固定在所述支撑管上的加热片，所述加热片上设有电阻丝，外界气体经所述外壳体上的进气孔流入所述外壳体与所述加热壳体之间的空隙，并由下至上流过所述气流腔。

2.根据权利要求1所述的加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，所述支撑管为多边形结构，每一面上均对应设置一所述加热片，且所述电阻丝位于靠近所述支撑管的一侧。

3.根据权利要求2所述的加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，所述电阻丝采用焊接或粘接方式紧贴在所述加热片的外表面。

4.根据权利要求2所述的加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，所述加热体还包括套箍，所述套箍环绕在所述加热片的外围。

5.根据权利要求1所述的加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，所述加热体还包括内置于所述加热壳体的保温层，所述保温层包围所述加热单元。

6.根据权利要求5所述的加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，所述加热体还包括内置于所述加热壳体隔热构件，所述隔热构件包围所述保温层。

7.根据权利要求1所述的加热不燃烧吸烟装置的加热体，其特征在于，所述加热体还包括内置于所述加热壳体的限位构件，所述限位构件位于所述加热单元的底部。

8.权利要求1至7中任一项所述的加热体的加热控制方法，其特征在于，包括：

首先通过加热单元产生的热量将气流腔内的烟草材料持续预热；

其次判断上述预热是否满足预设条件，当满足预设条件时，所述加热单元对所述烟草材料进行间断性加热。