CN111053301A - 基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器及电子烟 - Google Patents
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Abstract
一种基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器及电子烟，该电子烟雾化器包括底座，其底部设有通孔；设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有烟草空腔；设置于烟草空腔内的金属纤维烟草片，所述金属纤维烟草片包括多孔金属纤维层和套装于多孔金属纤维层内侧的烟草片层，所述多孔金属纤维层和电磁感应单元作用发热后加热烟草片层产生雾化效果。本发明解决了现有技术感应加热片或加热针插入烟草制品易断，插入可能改变烟草制品内部烟丝排列而造成吸食力度不均匀以及加热不均匀，加热片或加热针不能更换，因此在使用一段时间后，加热片或加热针会有炭黑、焦油等影响口感物质残留在加热片或加热针上，导致产品体验度差的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子烟领域，具体涉及一种基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器及电子烟。
背景技术
香烟受到许多人的喜爱，然而香烟燃烧烟气中含有的有害物质极大的影响人体的健康。市场上出现了香烟替代品，主要有三种新型烟草制品类型：加热不燃烧型烟草制品、电子烟和无烟气烟草制品。其中，加热不燃烧烟草制品始于20世纪80年代，是一种靠加热烘烤不同形式的烟草材料产生释烟草蒸汽的方式将烟草香味传递给消费者，其外观与消费方式上也与传统卷烟相似，在一定程度上适应和满足了消费者的生理需要和心理需求。这种“加热不燃烧”的方式，使烟草只在较低的温度下(一般350℃)被加热，不会燃烧且没有明火，避免烟草高温燃烧导致的焦油和大量有害化合物生成，而且由于基本没有侧流烟气，不会产生二手烟气，不会对公共环境产生影响。
目前，市场上的加热不燃烧烟具加热方式主要有电阻材料加热和电磁感应涡流加热。
电阻材料加热主要有以下3种：1、陶瓷片厚膜印刷加热芯，以IQOS加热不燃烧产品为代表的陶瓷片加热，基体为氧化铝陶瓷，厚度约0.5mm，此种加热芯造价高、容易断裂，且对烟草的加热不均匀，对于圆形截面的烟草仅加热了一条线的范围，造成大量的浪费；2、发热环式加热芯此种方式加热体为环状，烟草插在环内进行加热。热量分布以烟草圆截面中心向外逐渐升高，作用于烟支上的温度高部分处于卷烟纸的部分，这样的热量分布情况影响了加热后烟草的口感。3、发热环和加热芯组合，此种方式具有相对均匀的加热效果及较高的传热面积，但是对烟具隔热性能要加强，能耗增大。
电阻材料加热方式的产品普遍存在受热不均匀、易碳化、操作不便等缺陷，在使用后，烟草添加物(甘油等)由于焦化、碳化、粘结等原因会残留于电加热组件上，需要配套专门的工具对加热组件进行清洁。电阻材料发热式加热不燃烧烟草制品还存在能效转换率低、对电能的消耗偏大等缺点。
电磁感应涡流加热方式目前采用两种方式，一是将加热元件插入烟草制品中，通过电磁感应使加热元件产生热量加热烟草；二是采用将加热元件同时设置在烟草制品的中心和四周，通过电磁感应使中心和四周加热元件同时产生热量进行加热。采用加热元件插入烟草制品中心的方式，仍然是加热不均匀，影响口感；采用加热元件设置在四周，加热元件如果是环状，会产生磁场屏蔽的效果，影响中心加热元件电磁转换效率造成加热不均匀，影响口感。
在现有加热不燃烧类电子烟具技术中，不管是电阻加热或是电磁感应涡流加热，产生热的原理不同，但对于加热烟草本质一样，都是采用中间加热或者四周加热两种方式，都属于烘烤。四周加热方式是在发烟产香基质的外边缘进行加热的，通过发烟产香基质的外边缘向内传递，传递的过程中，热量逐渐减少，故发烟产香基质的内外部受热不均匀，产生的烟气也有着较大的差异。中心加热方式是将加热片插入到发烟产香基质中，在发烟产香基质的内部加热，热量再慢慢向外传递，这种加热方式也存在着加热不均匀。再者插入烟草制品中心的加热片或加热针有一定物理形状和体积，在加热件插入烟支的烟丝部后，会影响烟丝部烟丝排列而造成吸食力度不均匀以及加热不均匀。
同时，由于加热片或加热针不能更换，因此在使用一段时间后，加热片或加热针会有炭黑、焦油等影响口感物质残留在加热片或加热针上，导致产品体验度差。
此外，目前电磁感应涡流加热的电子烟具工艺都比较复杂，感应加热元件更换麻烦。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种基于电磁感应涡流的电子烟雾化器及电子烟，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器，包括：
底座，其底部设有通孔；
设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有烟草空腔；
设置于烟草空腔内的金属纤维烟草片，所述金属纤维烟草片包括多孔金属纤维层和套装于多孔金属纤维层内侧的烟草片层，所述多孔金属纤维层和电磁感应单元作用发热后加热烟草片层产生雾化效果。
作为本发明的另一个方面，提供了一种电子烟，内含有如上所述的电子烟雾化器，还包括烟嘴。
基于上述技术方案可知，本发明的基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器相对于现有技术至少具有以下优势之一：
(1)本发明的金属纤维烟草片是由多孔金属纤维层和套装于多孔金属纤维层内侧的烟草片层形成的一个整体结构，解决了现有技术感应加热片或加热针插入烟草制品易断，插入可能改变烟草制品内部烟丝排列而造成吸食力度不均匀以及加热不均匀，加热片或加热针不能更换，因此在使用一段时间后，加热片或加热针会有炭黑、焦油等影响口感物质残留在加热片或加热针上，导致产品体验度差的问题；
(2)本发明的金属纤维烟草片属于一次性即抛型设计，简化了烟具设计；
(3)金属纤维烟草片内的金属纤维烟草薄片与多孔金属纤维层是一个整体结构，属于一次性即抛型设计，不存在长时间使用残留炭黑、焦油等影响口感物质的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中电子烟的结构示意图；
图2为图1的俯视方向示意图；
图3为本发明实施例中包括外层烟草片层的电子烟的结构示意图。
附图标记说明：
1-底座；2-外壁；3-电磁感应线圈；4-多孔金属纤维层；5-烟草片层；6-烟嘴；7-外层烟草片层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器，包括：
底座，其底部设有通孔；
设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有烟草空腔；
设置于烟草空腔内的金属纤维烟草片，所述金属纤维烟草片包括多孔金属纤维层和套装于多孔金属纤维层内侧的烟草片层，所述多孔金属纤维层和电磁感应单元作用发热后加热烟草片层产生雾化效果。
在本发明的一些实施例中，所述多孔金属纤维层和烟草片层为一体成型结构。
在本发明的一些实施例中，所述金属纤维烟草片的结构为管状。
在本发明的一些实施例中，所述电磁感应单元的外壁形状包括管状或杯状。
在本发明的一些实施例中，所述电磁感应单元包括外壁和环设于外壁内部的一个或多个电磁线圈。
在本发明的一些实施例中，每个所述电磁线圈单独与电路连接，实现分段加热和输出功率控制。
在本发明的一些实施例中，所述电磁线圈沿所述烟草空腔周向环绕分布。
在本发明的一些实施例中，所述金属纤维烟草片还包括套装在多孔金属纤维层上的外层烟草片层；
在本发明的一些实施例中，所述外层烟草片层、多孔金属纤维层和烟草片层为一体成型结构。
在本发明的一些实施例中，所述多孔金属纤维层采用的材料包括多孔金属纤维毡；
所述烟草片层的材料为烟丝；
所述烟丝的材料为烟草提取物。
本发明还公开了一种电子烟，内含有如上所述的电子烟雾化器，还包括烟嘴。
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
如图1-2所示，本实施例的基于电磁感应涡流加热的电子烟，包括电子烟雾化器和烟嘴，所述电子烟雾化器包括底座1、电磁感应单元、金属纤维烟草片。
所述底座1是陶瓷材料或耐高温塑料，但不限于陶瓷材料、只要耐高温、耐温度冲击、耐化学腐蚀、符合食品接触的硬质可加工绝缘材料都适用。
所述的电磁感应单元是陶瓷管状或杯状，陶瓷管状或杯状壁(即外壁2)内固封着一个或多个电磁感应线圈3。管状或杯装的腔体供金属纤维烟草片插入其中。
所述的电磁感应单元包含一个或多个电磁感应线圈3，所述电磁感应线圈3均是由一平面线圈弯曲形成弧形片用陶瓷固封在陶瓷管壁内部，外观如管状或杯装。所述多个电磁感应线圈3沿着所述金属纤维烟草片4的外围圆周方向均匀分布或者是沿着所述金属纤维烟草片4的轴向分布，且每个电磁感应线圈均单独连接电路部分。
陶瓷或耐高温塑料固封的电磁感应线圈3固定在底座1上，与供电线路连接。底座上的通孔与烟草空腔相通。一个或多个电磁感应线圈3分布于金属纤维烟草片4外围，金属纤维烟草片4在一个或多个电磁感应线圈3所形成的高频磁场耦合下产生相应的电磁涡流，形成闭合电流回路，从而产生热量以加热金属纤维烟草片4中的烟草材料。
电磁感应单元的外壁2材料是陶瓷材料或耐高温塑料。但不限于这些材料，只要耐高温、耐温度冲击、耐化学腐蚀、符合食品接触的硬质可加工绝缘材料都适用。
金属纤维烟草片包括多孔金属纤维层4和套装于多孔金属纤维层内侧的烟草片层5，所述多孔金属纤维层4和电磁感应单元作用发热后加热烟草片层5产生雾化效果，其中，多孔金属纤维层4起感应发热体的作用。
所述金属纤维烟草片的形状为圆筒管状，其外管径小于电磁感应单元的内管径。
所述烟草片层5的材料为烟丝；所述烟丝的材料为烟草提取物。
所述的多孔金属纤维层4是由多孔金属纤维毡制成，金属纤维毡主材料是金属纤维组成(包括但不仅限于：不锈钢金属纤维、铁铬铝金属纤维、钛镍金属纤维、镍金属纤维、哈氏合金纤维、其他导电金属纤维等)。金属纤维经过短切、铺装、层压、高温烧结工艺而形成的多孔金属纤维毡。所形成的孔隙都是微孔、且都为通孔。金属纤维毡多孔，比表面积大，吸附能力强。该金属多孔金属纤维毡还具有良好的渗透性能、密度小、比表面积大及良好的抗冲击性能和抗高温性能等优点，还具有容液量大、柔性可折叠、孔结构可任意设计等一系列优点。
金属纤维毡的单丝直径范围：Φ2微米-Φ50微米。
金属纤维毡的厚度范围：0.1毫米-1毫米。
金属纤维毡的孔隙大小范围：3微米-100微米。
金属纤维毡的孔隙率的范围为：50％-90％。
多孔金属纤维毡多孔，孔隙率和厚度可以设计，具有良好的渗透性能、密度小、比表面积大及良好的抗冲击性能和抗高温性能等优点，还具有容液量大、柔性可折叠、可裁剪等特性，吸附能力强，能很好的吸附烟油，烟草产香基质，金属纤维所用材料是高导磁材料，利用其具有电磁感应发热性能，使用时在外围一个或多个电磁感应线圈所形成的磁场下产生相应的涡流，从而多区域同时产生热量直接加热吸附的烟草材料快速产生蒸汽。金属纤维烟草薄片感应产生热量首先加热自身吸附浸入烟草片层中的烟丝，形成蒸汽，热的蒸汽通过对流会把热量迅速传导给低温区，形成高效的传热、换热机制，使烟草制品内部充分加热形成高效的传热，产出充分的雾化效果。
如图3所示，金属纤维烟草片还可以包括外层烟草片层7，外层烟草片层7包裹在多孔金属纤维层4上，多孔金属纤维层4可同时加热外层烟草片层7和烟草片层5，使雾化效果更为充分。外层烟草片层7的材料和烟草片层5的材料完全相同。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电磁感应涡流加热的电子烟雾化器，包括：
底座，其底部设有通孔；
设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有烟草空腔；
设置于烟草空腔内的金属纤维烟草片，所述金属纤维烟草片包括多孔金属纤维层和套装于多孔金属纤维层内侧的烟草片层，所述多孔金属纤维层和电磁感应单元作用发热后加热烟草片层产生雾化效果。
2.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述多孔金属纤维层和烟草片层为一体成型结构。
3.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述金属纤维烟草片的结构为管状。
4.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述电磁感应单元的外壁形状包括管状或杯状。
5.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述电磁感应单元包括外壁和环设于外壁内部的一个或多个电磁线圈。
6.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
每个所述电磁线圈单独与电路连接，实现分段加热和输出功率控制。
7.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述电磁线圈沿所述烟草空腔周向环绕分布。
8.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述金属纤维烟草片还包括套装在多孔金属纤维层上的外层烟草片层；
所述外层烟草片层、多孔金属纤维层和烟草片层为一体成型结构。
9.根据权利要求1所述的电子烟雾化器，其特征在于，
所述多孔金属纤维层采用的材料包括多孔金属纤维毡；
所述烟草片层的材料为烟丝；
所述烟丝的材料为烟草提取物。
10.一种电子烟，其特征在于，内含有如权利要求1至9任一项所述的电子烟雾化器，还包括烟嘴。
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