CN110495649A - 烟支抱紧加热装置及应用其的电子烟 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种烟支抱紧加热装置及应用其的电子烟，包括至少两个抱紧瓣和设置在抱紧瓣上的加热单元，至少两个抱紧瓣形成有用于容纳烟支的容纳腔，通过将至少一个抱紧瓣设置为压电陶瓷瓣，控制对压电陶瓷瓣施加电压使压电陶瓷瓣发生形变，使容纳腔的大小发生改变，从而能够适应不同烟支存在的直径偏差而抱紧烟支，排出烟支抱紧加热装置与烟支之间的空气，达到良好的烟支加热效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，具体涉及一种烟支抱紧加热装置及应用其的电子烟。
背景技术
普通卷烟在点燃吸食时，高温下会产生大量有害物质，而加热不燃烧型的电子烟具利用加热烟草产生烟雾，温度较低，释放的有害物质较少。外置型加热的加热装置相对加热面积大、传热效率高、加热温度低，因而加热不燃烧型电子烟优选的加热方式。由于烟支在卷制时存在一定的尺寸偏差，当烟支的尺寸偏大时将难以从外置加热腔中进出；当烟支的尺寸偏小时，外置加热器具不能有效的接触烟支，中间隔绝的空气导热系数低，导热效果差，导致加热不均匀，烟雾口感差，目前的外置加热器具尚不能很好地适应不同尺寸的烟支。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种烟支抱紧装置及应用其的电子烟。
第一方面，本发明实施例提供的烟支抱紧加热装置，包括：
至少两个抱紧瓣，共同形成有用于容纳烟支的容纳腔；
加热单元，设置在至少一个所述抱紧瓣上，被配置为受控加热所述烟支；
其中，至少一个所述抱紧瓣为压电陶瓷瓣，所述压电陶瓷瓣被配置为在被施加电压时缩小所述容纳腔。
优选地，所述烟支抱紧加热装置还包括限位装置，用于限制所述压电陶瓷瓣的运动范围。
优选地，所述加热单元包括加热丝、加热片、加热管、加热棒及加热电路的至少一种。
优选地，所述加热单元埋入所述抱紧瓣的内壁中或设置在所述抱紧瓣的内表面。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电子烟，包括：
如第一方面所述的烟支抱紧加热装置；
控制电路，被配置为控制所述压电陶瓷瓣的形态和/或所述加热单元的工作状态。
优选地，所述电子烟还包括烟支感应器，所述烟支感应器被配置为检测烟支进入所述容纳腔，生成进入信号；
所述控制电路还被配置为响应于所述进入信号控制所述压电陶瓷瓣被施加电压。
优选地，所述电子烟还包括压力传感器，所述压力传感器被配置为检测烟支对所述抱紧瓣的压力，生成压力信号；
所述控制电路还被配置为响应于所述压力信号控制所述压电陶瓷瓣的通电电压和/或所述加热单元的加热功率。
优选地，所述控制电路还被配置为：
响应于所述压力信号所表征的压力小于第一阈值，调节对所述压电陶瓷瓣施加的电压；
响应于所述压力信号所表征的压力大于等于第一阈值，控制所述加热单元通电加热。
优选地，至少两个所述压电陶瓷瓣上分别设置有所述压力传感器；
所述控制电路还被配置为响应于所述压力信号，控制相应的压电陶瓷瓣的形态。
优选地，所述电子烟还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为检测所述烟支和/或烟雾的温度，生成温度信号；
所述控制电路还被配置为响应于所述温度信号，控制所述加热单元的加热功率。
优选地，每个所述抱紧瓣上具有相互独立的所述加热单元和所述温度传感器；
所述控制电路还被配置为响应于所述温度信号，控制相应的加热单元调整加热功率。
本发明实施例的烟支抱紧加热装置及应用其的电子烟，包括至少两个抱紧瓣和设置在抱紧瓣上的加热单元，至少两个抱紧瓣形成有用于容纳烟支的容纳腔，通过将至少一个抱紧瓣设置为压电陶瓷瓣，控制对压电陶瓷瓣施加电压使压电陶瓷瓣发生形变，使容纳腔的大小发生改变，从而能够适应不同烟支存在的直径偏差而抱紧烟支，排出烟支抱紧加热装置与烟支之间的空气，达到良好的烟支加热效果。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明第一实施例的烟支抱紧加热装置的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的烟支抱紧加热装置抱紧烟支的状态示意图；
图3是本发明第一实施例的烟支抱紧装置的压电陶瓷瓣的状态变化示意图；
图4是本发明第二实施例的电子烟的结构示意图。
附图标记说明：
1-抱紧瓣；11-压电陶瓷瓣；12-固定瓣；13-容纳腔；2-加热单元；3-烟支；4-限位装置；5-隔热层；6-电源；7-控制电路；8-烟支抱紧加热装置。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
当一元件或层被提及为在另一元件或层“上”、“被接合到”、“被连接到”或“被联接到”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、被直接接合、连接或联接到另一元件或层，或者可存在中间元件或层。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或更多关联的所列项目中的任一或全部组合。
图1-图3是本发明实施例的烟支抱紧加热装置的结构示意图。如图1-图3所示，本实施例的烟支抱紧加热装置包括至少两个抱紧瓣1和加热单元2，至少两个抱紧瓣1共同形成容纳腔13，用于容纳烟支3，至少其中一个抱紧瓣1设置为压电陶瓷瓣11，压电陶瓷瓣11至少部分采用压电陶瓷。加热单元2设置在至少一个抱紧瓣1上，用于加热烟支3产生烟雾。通过对压电陶瓷施加电压使压电陶瓷瓣11发生形变，从而改变容纳腔13的大小以使烟支3进入/退出容纳腔13或抱紧烟支3。
压电陶瓷是一类具有压电性的材料，压电性包括正压电性和逆压电性。逆压电性是指当在压电材料的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的性质。由于卷制烟支的尺寸偏差通常在0.02-0.1毫米，且压电陶瓷的变形量与施加的电场强度成正比，采用压电陶瓷能够使容纳腔13获得精细的调整范围，以适应烟支存在的直径尺寸偏差。
抱紧瓣1的形状和排列方式可以根据烟支3的形状具体设置，以使容纳腔13缩小后能够与烟支3紧密接触，例如，可以设置为多个弧形抱紧瓣1以矩形或圆周方式排列，或者设置为两个U形抱紧瓣1相对排列，还可以选择其他适于抱紧烟支3的设置方法。本实施例的烟支抱紧加热装置包括两个半圆弧形抱紧瓣1，两个抱紧瓣1均为压电陶瓷瓣11，本领域技术人员也可以根据需要设置不同数目的抱紧瓣1，优选地，压电陶瓷瓣11的数目为2-6个，数目过多则不便于对压电陶瓷瓣11的控制，且会增加故障的概率。当压电陶瓷瓣11未被施加电压时，压电陶瓷瓣11处于第一形态，容纳腔13的空间较大，能够使烟支3通过容纳腔13。当对压电陶瓷瓣11施加直流电场时，压电陶瓷瓣11产生形变，两个压电陶瓷瓣11的内侧壁(朝向容纳腔13的一侧)相向运动，使容纳腔13的空间变小，从而抱紧烟支3。对压电陶瓷瓣11施加的电场强度越大，则压电陶瓷瓣11的变形量越大，容纳腔13的空间也越小。当需要使烟支3退出容纳腔13时，停止对压电陶瓷瓣11施加电场，或者减小施加的电场强度，则压电陶瓷瓣瓣11恢复至第一形态，烟支3能够顺利退出容纳腔13。容纳腔13的空间大小调节量可以通过选择压电陶瓷的材料、压电陶瓷的厚度等参数来进行设置，例如可以通过多层压电陶瓷堆叠的方式以获得较大尺度的变形量。
图3是本发明实施例的烟支抱紧装置的压电陶瓷瓣11的状态变化示意图。如图3所示，在另一种可选的实施方式中，可以将一部分的抱紧瓣1设置为压电陶瓷瓣11，其余的抱紧瓣1可设置为不可形变和/或移动的固定瓣12，例如，当烟支抱紧加热装置包括两个抱紧瓣1时，将其中一个抱紧瓣1设置为固定瓣12，另一个抱紧瓣1为压电陶瓷瓣11，当需要抱紧烟支3时，对压电陶瓷瓣11施加电压，压电陶瓷瓣11发生形变，其内侧壁与固定瓣12的内侧壁距离缩短，从而抱紧烟支3。所述固定瓣12应选用耐热材料制成，例如，陶瓷、耐热高分子聚合物等。
优选地，所述烟支抱紧加热装置还包括限位装置4，用于限制压电陶瓷瓣11的运动范围，防止压电陶瓷瓣11发生错位等，影响抱紧瓣1的正常工作。限位装置4可以是带限位圈的挡盘，设置在抱紧瓣1的一端，限位圈套设在抱紧瓣1外，由此可以限制抱紧瓣1在长度方向上移动，也可以防止抱紧瓣1发生过大的径向移动，如图3所示。又例如，采用连接装置将各个抱紧瓣1相互连接，使各个抱紧瓣1的外侧壁的位置固定且不会对压电陶瓷瓣11沿容纳腔13径向上的形变产生影响。当然，所述限位装置4也可以采用其他形式的装置。
加热单元2设置在至少一个抱紧瓣1上，用于加热烟支3产生烟雾，优选地，每个抱紧瓣1上均设置加热单元2，以使烟支3受热均匀。加热单元2可以是嵌入抱紧瓣1内壁中的加热丝、加热片、加热管或加热棒等。当加热单元2设置在固定瓣12上时，可通过常规方式在抱紧瓣1中埋设加热丝、加热片、加热管或加热棒，具体地，可以在固定瓣12中加工出通道，然后将导电金属溶液灌注入所述通道中形成加热单元2，或者采取其他在固定瓣12的内壁中设置加热单元2的方法。也可以在固定瓣12的内表面(朝向容纳腔13的一侧表面)上印刷加热电路作为加热单元2，或者设置其他加热装置作为加热单元2。当固定瓣12为适于导电发热的材料时，也可直接将所述固定瓣12作为加热单元2。
当加热单元2设置在压电陶瓷瓣11时，压电陶瓷瓣11还可以包括加热体，加热体设置在压电陶瓷瓣11的内侧，加热体的结构可以与上述设置加热单元2的固定瓣12相同，或者设置其它电控加热器作为加热体。优选地，在加热体与压电陶瓷之间设置隔热层5，防止加热单元2产生过高的热量影响压电陶瓷瓣11的正常工作，所述隔热层5的具体设置可由本领域技术人员根据需要选择常规的隔热材料和设置方法。当加热单元2为导电体时，加热单元2与压电陶瓷瓣11之间应设置绝缘层，以防止压电陶瓷瓣11与加热单元2相互影响。
本发明实施例的烟支抱紧加热装置包括至少两个抱紧瓣和设置在抱紧瓣上的加热单元，至少两个抱紧瓣形成有用于容纳烟支的容纳腔，通过将至少一个抱紧瓣设置为压电陶瓷瓣，控制对压电陶瓷瓣施加电压使压电陶瓷瓣发生形变，使容纳腔的大小发生改变，从而能够适应不同烟支存在的直径偏差而抱紧烟支，排出烟支抱紧加热装置与烟支之间的空气，达到良好的烟支加热效果。
实施例二：
实施例一的烟支抱紧加热装置可以应用于电子烟领域中，尤其适用于加热烟草产生烟雾的加热不燃烧型电子烟上。图4是本发明实施例的电子烟的结构示意图。下面以所述烟支抱紧加热装置8应用于加热不燃烧型电子烟上为例，并结合图4具体说明本实施例的电子烟的技术方案。
本实施例的电子烟，包括如上述实施例一所述的烟支抱紧加热装置8、控制电路7和电源6，控制电路7用于控制压电陶瓷瓣11的形态和/或所述加热单元2的工作状态。电源6可以为直流电源或交流电源，当电源6为交流电源时，应设置整流电路，以向压电陶瓷瓣施加直流电压使之产生预定的形变。
所述电子烟包括烟支感应器，用于检测烟支3进入容纳腔13并生成进入信号。具体地，烟支感应器可以为微波感应器、红外感应器等能够检测物体运动或物体是否存在的传感器。控制电路7响应于进入信号，控制电源6对压电陶瓷瓣11施加直流电压，使压电陶瓷瓣11的形态发生改变从而夹紧烟支3，然后控制电路7控制加热单元2通电加热烟支3，产生烟雾。
优选地，电子烟具还可以包括压力传感器，压力传感器设置在烟支抱紧加热装置8上，用于检测烟支3对抱紧瓣1的压力。由于烟支抱紧加热装置8处的工作温度较高，选择所述压力传感器时应充分考虑压力传感器的耐热性。控制电路7响应于进入信号控制电源6对压电陶瓷瓣11施加电压，容纳腔13空间逐渐缩小而接触、压迫烟支3，压力传感器所检测的压力值也逐渐增大，或者压力值从零到正值。控制电路7根据压力传感器的压力信号，在压力信号所表征的压力小于第一阈值的时候控制电源6调整对压电陶瓷瓣11施加电压的大小，以调节容纳腔13的大小。在抱紧瓣1包括多个压电陶瓷瓣11时，可以在多个压电陶瓷瓣11上分别设置压力传感器，控制电路7根据各个压力传感器发送的压力信号，控制电源6调节对相应的压电陶瓷瓣11施加的电压。当压力信号所表征的压力到达第一阈值时，控制电路7控制加热单元2通电加热烟支3。第一阈值的具体数值可以由本领域技术人员通过常规试验来确定，在压力到达第一阈值时，烟支3应被抱紧瓣1抱紧。
优选地，本实施例的电子烟具还包括温度传感器，用于检测烟支3和/或烟雾的温度并生成温度信号。控制电路7根据温度信号，控制加热单元2的加热功率，以使烟草在适宜的温度下被加热而产生烟雾，防止加热温度过高而产生较多有害物质。当各个抱紧瓣1上分别设置有独立的加热单元2时，可以在各个抱紧瓣1上分别设置温度传感器，控制电路75根据各个温度传感器的温度信号，控制相应的加热单元2的加热功率，可以使烟支3的各部分受热均匀。
优选地，电子烟具还可以包括显示屏，显示屏设置在电子烟的外壳上，可以便于用户查看电子烟的工作状态。
本实施例的电子烟具通过设置烟支抱紧加热装置、烟支感应器、压力传感器和温度传感器，使控制电路能够根据进入信号、压力信号和温度信号对压电陶瓷瓣和/或加热单元进行自动控制，提高了电子烟具的自动化水平，提升了用户的体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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 (11)
1.一种烟支抱紧加热装置，其特征在于，包括：
至少两个抱紧瓣，共同形成有用于容纳烟支的容纳腔；
加热单元，设置在至少一个所述抱紧瓣上，被配置为受控加热所述烟支；
其中，至少一个所述抱紧瓣为压电陶瓷瓣，所述压电陶瓷瓣被配置为在被施加电压时缩小所述容纳腔。
2.根据权利要求1所述的烟支抱紧加热装置，其特征在于，所述烟支抱紧加热装置还包括限位装置，用于限制所述压电陶瓷瓣的运动范围。
3.根据权利要求1所述的烟支抱紧加热装置，其特征在于，所述加热单元包括加热丝、加热片、加热管、加热棒及加热电路的至少一种。
4.根据权利要求3所述的烟支抱紧加热装置，其特征在于，所述加热单元埋入所述抱紧瓣的内壁中或设置在所述抱紧瓣的内表面。
5.一种电子烟，其特征在于，包括：
如权利要求1-4任一项所述的烟支抱紧加热装置；
控制电路，被配置为控制所述压电陶瓷瓣的形态和/或所述加热单元的工作状态。
6.根据权利要求5所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括烟支感应器，所述烟支感应器被配置为检测烟支进入所述容纳腔，生成进入信号；
所述控制电路还被配置为响应于所述进入信号控制所述压电陶瓷瓣被施加电压。
7.根据权利要求6所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括压力传感器，所述压力传感器被配置为检测烟支对所述抱紧瓣的压力，生成压力信号；
所述控制电路还被配置为响应于所述压力信号控制所述压电陶瓷瓣的通电电压和/或所述加热单元的加热功率。
8.根据权利要求7所述的电子烟，其特征在于，所述控制电路还被配置为：
响应于所述压力信号所表征的压力小于第一阈值，调节对所述压电陶瓷瓣施加的电压；
响应于所述压力信号所表征的压力大于等于第一阈值，控制所述加热单元通电加热。
9.根据权利要求7所述的电子烟，其特征在于，至少两个所述压电陶瓷瓣上分别设置有所述压力传感器；
所述控制电路还被配置为响应于所述压力信号，控制相应的压电陶瓷瓣的形态。
10.根据权利要求6所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为检测所述烟支和/或烟雾的温度，生成温度信号；
所述控制电路还被配置为响应于所述温度信号，控制所述加热单元的加热功率。
11.根据权利要求10所述的电子烟，其特征在于，每个所述抱紧瓣上具有相互独立的所述加热单元和所述温度传感器；
所述控制电路还被配置为响应于所述温度信号，控制相应的加热单元调整加热功率。
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