CN112772981A - 一种循环加热的不燃烧烟具及循环加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，包括本体，本体内设置有放置烟弹的工作腔，以及为工作腔内供电的供电装置；所述工作腔内设有加热装置和余热利用装置，所述余热利用装置上设有进气通道，进气通道连通加热装置和外部空气；所述余热利用装置中间容纳烟弹穿过，吸收烟弹热量；还公开了一种循环加热方法；本发明循环加热的不燃烧烟具将加热和冷却巧妙的结合起来，将高温烟气降温吸收的热量，用于烟气加热中，提高热利用率，同时解决烟具使用中烫手、烫嘴的问题。

Description

一种循环加热的不燃烧烟具及循环加热方法

技术领域

本发明涉及加热不燃烧技术领域，尤其是一种采用循环加热方式产生烟雾的方法，及采用该循环加热模式的烟具。

背景技术

加热不燃烧烟具随着市场推广，销售量不断增加，弊端也逐渐显现。在现有加热不燃烧烟具中，对加热和冷却一直是矛盾的存在。多数烟具能做到很好的加热，但是隔热、散热问题比较突出，致使用户有烫手、烫嘴等不良体验；散热能力强的热效率低，热能不能很好利用，对电池容量要求高；隔热能力强的体积臃肿，并且仍存在连续多颗烟弹抽吸的情况下烟气温度较高，抽吸不适的问题。为了提高热效率，合理利用加热不燃烧烟具中加热体产生的热量，就必须对原有的加热方法进行改进，设计新的加热、换热方式。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种循环加热的不燃烧烟具，以及循环加热的方法，通过余热利用装置的设置，既能够吸收加热后高温烟气的热量，降低烟气温度，使烟气适宜抽吸，又能将吸收的热量用于烟气加热中，提高热利用率；将加热和冷却巧妙的结合起来。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种循环加热的不燃烧烟具，包括本体，本体内设置有放置烟弹的工作腔，以及为工作腔内供电的供电装置；所述工作腔内设有加热装置和余热利用装置，所述余热利用装置上设有进气通道，进气通道连通加热装置和外部空气；所述余热利用装置中间容纳烟弹穿过，吸收烟弹热量，预热进气通道空气。

以上结构，由于余热利用装置上设有进气通道，余热利用装置中间容纳烟弹穿过，吸收烟弹热量；余热利用装置吸收的热量可以用于进气通道空气加热，实现循环加热，也能解决烟气降温、冷却的问题。

进一步的，所述加热装置轴向的外侧设置有气流预热装置，气流预热装置为中空结构，中空结构分别连通进气通道和加热装置；所述气流预热装置吸收加热装置的热量，对流经中空结构的空气进行预热。

以上结构，气流预热装置在加热装置外侧或气流流经路径首先通过的地方，气流预热装置将加热装置未对空气加热的热量，即加热装置的热量损失部分进行利用，再次提高热效率；其收集加热装置热量损失主要以热传导，包括热辐射、热对流的方式；其对气流预加热主要以热对流的方式，包括热辐射、热传导的加热方式；气流预热装置对气流流向进行调整，内部管壁中包含的流道也能起到一定的保温隔热作用。

进一步的，所述余热利用装置为环形结构、螺旋结构或方形结构，余热利用装置上平行于烟弹轴线方向设有加热通道，加热通道为进气通道。

以上结构，环形结构或螺旋结构的余热利用装置能够接触更多的热源，实现热量从烟气到加热的快速传导；同时将加热通道即进气通道设置在余热利用装置上，即表层内而非表层外，既能有效的利用传导的热量，同时能够避免在余热利用装置外另设进气通道，用于烟弹加热的空气供应，有效的利用有限的烟具内部空间，有利于小型化设计。

进一步的，所述余热利用装置内设有降温装置；所述降温装置和余热利用装置之间紧密配合、过盈配合或者过渡配合。

以上结构，在余热利用装置内设有降温装置，可以加快高温烟气的降温；同时降温装置与余热利用装置有一定的配合，该配合为余热利用装置直接套在降温装置上的紧密配合，或者过盈配合，或者过渡配合，大大提高余热传导效率。

进一步的，所述降温装置包括至少一层的环形导热层或方形导热层；所述环形导热层或方形导热层之间设置有平行或者弯曲的金属或合金薄片。

以上结构，环形导热层或方形导热层能够充足的吸收内部高温烟气的热量；环形导热层之间设置有平行或者弯曲的金属或合金薄片，增大热传导的面积；环形导热层用于传统烟弹的降温，方形导热层用于方形专用烟弹的降温。

进一步的，所述加热装置和降温装置之间有间距；所述加热装置和降温装置之间设置有隔离装置，隔离装置套在烟弹上；所述隔离装置为隔热套。

以上结构，由于加热装置和降温装置之间有间距，加热装置的热量不会直接传递给降温装置，既能够防止加热装置热量的快速流失，加热效率低，又能避免降温装置温度高，降温效率低；优选，在加热装置和降温装置之间设置有隔热套，能够很好的防止它们之间的热传递，还能有隔热的效果；也可以只是间距设置，不设置隔热套。

进一步的，所述加热装置为圆形加热装置或方形加热装置；所述圆形加热装置包括中空的圆柱加热体，圆柱加热体中部容纳烟弹，圆柱加热体的外部设置有导热片，导热片为螺旋结构或环形结构，螺旋结构或环形结构上设置有加热通道；所述方形加热装置包括加热体和散热片，加热体位于散热片中间或位于散热片一端，散热片之间加入平行或者弯曲的金属或合金薄片；所述方形加热装置与烟弹同轴设置，方形加热装置位于烟弹一端或环绕在烟弹上。

以上结构，当加热装置采用圆形加热装置时，圆柱加热体为内部的烟弹进行环形加热，圆柱加热体与烟弹直接或间接接触的面积大，加热效率高；导热片为螺旋结构或环形结构，能够与空气充分接触，在空气进入中快速加热；圆柱加热体的轴线平行于烟弹轴线方向或同一条轴线，可以为传统烟弹加热。

当加热装置采用方形加热装置时，方形加热装置与烟弹同轴设置，方形加热装置位于烟弹一端或环绕在烟弹上；方形加热装置和烟弹的一端直接或间接接触，对烟弹一端进行加热；或者烟弹从方形加热装置中穿过，方形加热装置对烟弹整个外表面加热；同时加热体位于散热片中间或位于散热片一端，散热片之间加入平行或者弯曲的金属或合金薄片，增大热传导的面积。

进一步的，所述气流预热装置包括底部相通的环形外通道和环形内通道，以及顶部相通的环形内通道和内腔，内腔内安装有加热装置；环形外通道一端连通余热利用装置的进气通道，环形内通道一端连通加热装置。

以上结构，余热利用装置进气通道空气进入环形外通道，不断向下流动，当到达底部时，从底部通道中进入环形内通道中，向上流动，进入加热装置的进气通道中，供加热装置加热气流，用于烟弹加热。

进一步的，所述烟弹包括发烟段、降温段和过滤段，发烟段外设有加热装置；所述降温装置设置在降温段外或过滤段外，或者降温段和过滤段之外。

以上结构，为了对高温烟气降温，降温装置可设置在烟弹的降温段对应的位置，也可设置在烟弹的过滤段对应的位置，还可以同时对应降温段和过滤段；隔热装置可以对应烟弹的降温段，也可以对应降温段和过滤段；其中，降温段中设有螺旋结构的降温条，螺旋方向与烟弹轴向方向一致，包束在降温段内，增大与烟气接触面积，加快烟气的降温。

进一步的，所述供电装置包括电连接的控制电路、电源和温度检测装置；所述控制电路为主板，电源为充电电池；所述温度检测装置设置在工作腔内。

以上结构，充电电池为烟弹加热装置供电，主板控制整个供电过程，通过在工作腔内安装温度检测装置，对工作腔内的温度进行检测，并根据温度等参数作出反馈调节，调整提供给加热装置的有效电流，优化烟具的供电。

本发明公开一种基于循环加热的不燃烧烟具的循环加热方法，包括以下步骤：

S1：供电装置为加热装置提供电能，加热装置开始加热；

S2：加热装置加热通过抽吸从进气通道中进入的外部空气；

S3：加热的空气对烟弹进行加热，产生高温烟气；

S4：高温烟气通过抽吸从烟弹内部流向过滤段，经过降温段的降温，适宜抽吸；

S5：降温段通过烟弹外的降温装置吸收高温烟气的热量，传递给余热利用装置；

S6：余热利用装置对下一次抽吸的外部空气进行加热；

S7：气流预热装置继续对空气进行预热；

S8：重复上述步骤，反复抽吸，直到烟弹耗尽。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.解决烟气温度和烟具外壳温度过高的问题，防止烫手、烫嘴的发生；在高温烟气的移动路径中通过余热利用装置的设置或者降温装置设置，可以显著降低烟气温度，使烟气适宜抽吸。

2.实现对热循环利用加热，将烟弹加热的进气通道和抽吸的烟气通道连接，进行热量传递，将降温吸收的热量用在加热中，对进气通道的空气进行预热，提高了热利用率，更加节能高效环保。

3.在电能热能转化效率一定的情况下，提高热利用率，即可提高电池能量利用率；既能够延长电池的使用时间，也可在设计时减少电池容量，进一步减少体积，有利于小型化设计。

4.加热结构和散热结构紧凑，对烟具内部空间可以更合理利用。

5.气流预热装置的设置，将加热装置未对空气加热的热量，即加热装置的热量损失部分进行利用，再次提高热效率；同时内部管壁中包含的空气流道也能起到一定的保温隔热作用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明一种循环加热的不燃烧烟具的结构示意图。

图2是本发明一种循环加热的不燃烧烟具的剖面图。

图3是本发明另一种循环加热的不燃烧烟具的剖面图。

图4是实施例中一种不燃烧烟具的剖面图。

图5是实施例中加热装置、降温装置和余热利用装置的结构示意图。

图6是图5中加热装置、降温装置和余热利用装置的后视图。

图7是实施例中圆柱形加热装置的结构示意图。

图8是实施例中方形加热装置的结构示意图。

图9是实施例中方形加热装置的剖面图。

图10实施例中是烟弹和隔热圈的剖面图。

图11是图4中不燃烧烟具工作腔内空气和烟气的进出流向示意图。

图12是实施例中气流预热装置的结构示意图。

图中标记：1-本体，2-烟弹，3-供电装置，4-工作腔，5-圆形加热装置，6-降温装置，7-隔热装置，8-余热利用装置，9-方形加热装置，10-进气通道，11-出气通道，12-进气口，13-气流预热装置，20-发烟段，21-降温段，22-过滤段，30-充电电池，31-主板，51-圆柱加热体，52-导热片，90-加热体，91-散热片，92-弯曲的金属薄片，93-平行的金属薄片，130-隔热层，131-环形外通道，132-环形内通道，133-管壁，134-隔离层，135-支撑柱，136隔离板。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1和2所示，本发明公开了一种循环加热的不燃烧烟具，包括本体1，本体1内设置有放置烟弹2的工作腔4，以及为工作腔4内供电的供电装置3；所述工作腔4内设有加热装置和余热利用装置8，所述余热利用装置8上设有进气通道10，进气通道10连通加热装置和外部空气；所述余热利用装置8中间容纳烟弹2穿过，吸收烟弹2热量，预热进气通道空气；所述余热利用装置8内还可以设置降温装置6进行降温，降温装置6和余热利用装置8之间紧密配合、过盈配合或者过渡配合，或者余热利用装置8同时用于降温和余热利用，简化内部导热结构；所述加热装置和降温装置6之间设置有隔离装置7。余热利用装置8可以对待抽吸烟气进行降温，并能存储利用该部分烟气散失的热量，对下一次抽吸的空气进行加热；在本体1上插入烟弹的入口附近设有进气口12，方便外部空气进入工作腔4。

如图5和6所示，余热利用装置8为环形结构或螺旋结构，余热利用装置8上平行于烟弹轴线方向设有加热通道，加热通道为进气通道10；在环形结构或螺旋结构的一面上开口，从进气口12进入的空气随着螺旋结构的螺旋通道，从开口处进入下一个螺旋通道，螺旋通道和开口形成进气通道10；同样的，加热装置上平行于烟弹轴线方向设有加热通道，即进气通道10。余热利用装置8和加热装置之间设置有隔离装置7，隔离装置7的直径小于螺旋结构的外直径，余热利用装置8的进气通道10的空气经过隔离装置7与本体管壁之间的空隙进入加热通道的进气通道10。

在实施例中，降温装置6包括至少一层的环形导热层；所述环形导热层之间设置有平行或者弯曲的金属或合金薄片；导热层的材料包括且不限于金属、合金、有机合成材料、无机非金属等比热容较小，有良好的导热性质的材料；导热层优先采用金属薄片层。降温装置也可以直接用余热利用装置，既能降温，又能余热利用，为螺旋降温结构。

如图7所示，在一个实施例中，加热装置为圆形加热装置5，圆形加热装置5包括中空的圆柱加热体51，圆柱加热体51中部容纳烟弹2，圆柱加热体51的外部设置有导热片52，导热片52为螺旋结构或环形结构；螺旋结构或环形结构上设置有加热通道，即进气通道10。圆柱加热体51的结构可以为一层或者多层，圆柱加热体和加热体的材料包括且不限于金属、合金、有机合成材料、无机非金属等可以将电能、电磁能转化为焦耳热的材料，加热体的结构包括且不限于加热体镶嵌基体，加热体附着基体等形式。导热片的结构，如果多片为环形，单片为螺旋结构。外部由螺旋或者层叠的金属片增加导热面积。实施例中的圆形加热装置5还可以设计成方形加热装置，专用于方形烟弹，方形烟弹穿过方形加热装置。

如图3所示，在另一个实施例中，加热装置与烟弹同轴设置，加热装置一端与烟弹2的一端连接，加热装置加热空气，加热的空气对烟弹进行加热；该加热装置如图8、9所示，采用的是方形加热装置9，方形加热装置9包括加热体90和散热片91，加热体90位于散热片91中间或位于散热片91一端，散热片91之间加入平行的金属薄片91或者弯曲的金属薄片92，或者平行的金属薄片91和弯曲的金属薄片92，或者合金薄片。

如图10所示，烟弹2包括发烟段20、降温段21和过滤段22，烟气从烟弹内部的发烟段20到过滤段22出来，烟弹内部为出气通道11，供烟气的流动；发烟段21外设有圆形加热装置5；所述降温装置6设置在降温段21外或过滤段22外，或者降温段21和过滤段22之外。圆形加热装置5和降温装置6之间有间距；所述圆形加热装置5和降温装置6之间设置有隔离装置7，隔离装置7套在烟弹2上；所述隔离装置7为隔热套，隔热套可以套在烟弹的降温段21，也可以套在降温段21和过滤段22。供电装置3包括电连接的控制电路、电源和温度检测装置；所述控制电路为主板31，电源为充电电池30；所述温度检测装置设置在工作腔4内。

如图4所示，在其他实施例的基础上，对方案进行改进：在加热装置轴向的外侧设置有气流预热装置13，气流预热装置13为中空结构，中空结构分别连通进气通道10和加热装置；所述气流预热装置13吸收加热装置的热量，对流经中空结构的空气进行预热。

如图12所示，气流预热装置13包括隔热层130，隔热层130上端通过支撑柱135连接隔离板136，隔离板136固定在本体管壁133上，隔热层130与管壁133之间形成环形外通道131，环形外通道131底部连通环形内通道132，环形内通道132位于隔热层130和隔离板136之间，隔离板136下端连接本体1，上端与隔热层130之间有开口，开口两端分别为环形内通道132和加热装置。隔离板136为中间挖空的环形板，中间挖空面积的直径大于烟弹的直径，便于余热利用装置进气通道的空气从两个的空隙中进入环形外通道131；由于隔热层130上端通过若干个支撑柱135连接隔离板136，所以隔离板与隔热层之间有间隙，容纳余热利用装置进气通道的空气进入，并流向环形外通道131。

如图11所示，通过抽吸或空气流通，外部的空气通过本体上的进气口进入余热利用装置的螺旋通道内，随着通道流动，当到达气流预热装置，通过气流预热装置与烟弹之间的通道进入气流预热装置，在与管壁形成的气流通道中向下流动，到达底部，进入内部的气流通道向上流动，直到顶部进入加热装置的螺旋通道内向前流动；加热装置对空气加热，加热的空气对烟弹进行加热，产生高温烟气，高温烟气通过抽吸流向过滤段，在经过降温段时，降温段吸收高温烟气的热量，传递给余热利用装置，余热利用装置对下一次抽吸的外部空气进行预加热，同时气流预热装置吸收加热装置未加热的热量对流经的空气进行预热，既能提高热效率，又能达到隔热的作用。

在一个实施例中，公开了一种烟弹的循环加热方法，即采用循环加热方式产生烟雾的方法，包括：对烟弹加热后，产生的高温烟气经过降温后供抽吸，降温吸收的热量重新用于对烟弹进行加热，从而循环加热。

本发明还公开一种基于循环加热的不燃烧烟具的循环加热方法，包括以下步骤：

S1：供电装置为加热装置提供电能，加热装置开始加热；

S2：加热装置加热通过抽吸从进气通道中进入的外部空气；

S3：加热的空气对烟弹进行加热，产生高温烟气；

S4：高温烟气通过抽吸从烟弹内部流向过滤段，经过降温段的降温，适宜抽吸；

S5：降温段通过烟弹外的降温装置吸收高温烟气的热量，传递给余热利用装置；

S6：余热利用装置对下一次抽吸的外部空气进行加热；

S7：加热的空气进入气流预热装置，气流预热装置吸收加热装置热量损失部分的热量，对流经的空气进行预热；

S8：重复上述步骤，反复抽吸，直到烟弹耗尽。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，包括本体，本体内设置有放置烟弹的工作腔，以及为工作腔内供电的供电装置；所述工作腔内设有加热装置和余热利用装置，所述余热利用装置上设有进气通道，进气通道连通加热装置和外部空气；所述余热利用装置中间容纳烟弹穿过，吸收烟弹热量，预热进气通道空气。

2.根据权利要求1所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述加热装置轴向的外侧设置有气流预热装置，气流预热装置为中空结构，中空结构分别连通进气通道和加热装置；所述气流预热装置吸收加热装置的热量，对流经中空结构的空气进行预热。

3.根据权利要求1或2所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述余热利用装置为环形结构、螺旋结构或方形结构，余热利用装置上平行于烟弹轴线方向设有加热通道，加热通道为进气通道。

4.根据权利要求3所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述余热利用装置内设有降温装置；所述降温装置和余热利用装置之间紧密配合、过盈配合或者过渡配合；所述降温装置包括至少一层的环形导热层或方形导热层；所述环形导热层或方形导热层之间设置有平行或者弯曲的金属或合金薄片。

5.根据权利要求4所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述加热装置和降温装置之间有间距；所述加热装置和降温装置之间设置有隔离装置，隔离装置套在烟弹上；所述隔离装置为隔热套。

6.根据权利要求1或2所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述加热装置为圆形加热装置或方形加热装置；所述圆形加热装置包括中空的圆柱加热体，圆柱加热体中部容纳烟弹，圆柱加热体的外部设置有导热片，导热片为螺旋结构或环形结构，螺旋结构或环形结构上设置有加热通道；所述方形加热装置包括加热体和散热片，加热体位于散热片中间或位于散热片一端，散热片之间加入平行或者弯曲的金属或合金薄片；所述方形加热装置与烟弹同轴设置，方形加热装置位于烟弹一端或环绕在烟弹上。

7.根据权利要求2所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述气流预热装置包括底部相通的环形外通道和环形内通道，以及顶部相通的环形内通道和内腔，内腔内安装有加热装置；环形外通道一端连通余热利用装置的进气通道，环形内通道一端连通加热装置。

8.根据权利要求1或2所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述烟弹包括发烟段、降温段和过滤段，发烟段外设有加热装置；所述降温装置设置在降温段外或过滤段外，或者降温段和过滤段之外。

9.根据权利要求1或2所述的循环加热的不燃烧烟具，其特征在于，所述供电装置包括电连接的控制电路、电源和温度检测装置；所述控制电路为主板，电源为充电电池；所述温度检测装置设置在工作腔内。

10.一种基于权利要求1或2或4或5或7所述的循环加热的不燃烧烟具的循环加热方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：供电装置为加热装置提供电能，加热装置开始加热；

S2：加热装置加热通过抽吸从进气通道中进入的外部空气；

S3：加热的空气对烟弹进行加热，产生高温烟气；

S4：高温烟气通过抽吸从烟弹内部流向过滤段，经过降温段的降温，适宜抽吸；

S5：降温段通过烟弹外的降温装置吸收高温烟气的热量，传递给余热利用装置；

S6：余热利用装置对下一次抽吸的外部空气进行加热；

S7：气流预热装置继续对空气进行预热；

S8：重复上述步骤，反复抽吸，直到烟弹耗尽。

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