CN113907414A - 低温加热烟 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低温加热烟。该低温加热烟内置用于加热烟料的加热装置，制备该加热装置的材料包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布中的一种或几种，所述加热装置呈薄膜状，薄膜状的加热装置包覆烟料、被烟料包覆和/或置于烟料中；所述烟料为固体或者半固体，所述薄膜状的加热装置设置为卷紧片状的发条结构，所述烟料置于所述卷紧片的空隙中，所述薄膜状加热装置具有用于电性连接的正极和负极。上述电热材料在通电后对经加热或燃烧可以产生气味和/或尼古丁和/或烟气的物质(下文简称“烟料”)进行加热。本发明所述加热结构和方式的加热速度高于市面上大多数低温加热烟的加热装置。
Description
技术领域
本发明涉及天然或人工合成烟草产品和其它烟料的加热装置，具体涉及的制备加热装置的材料包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布、包括镍铬合金、金属氧化物、铁铬铝合金和钯合金等在内的通电发热的合金和化合物，以及其它以碳为组成元素的衍生物和化合物等的一种或几种。
背景技术
目前，低温加热(卷)烟，又称加热不燃烧(卷)烟，卷烟形式比较多见，下文统称为低温加热烟，与传统的燃烧产生烟气的卷烟不同。以“加热不燃烧”为思路设计的低温加热烟，能使烟叶刚好加热到足以散发出味道的程度，而无需点燃烟叶。通常情况下，普通卷烟在350℃至1000℃的吸食高温下会产生众多有害物质，而低温加热烟大都是在300℃以下，并且因为所加热的天然或合成烟草制品中的很多有害物质已经被事先加工清除，导致一手烟和二手烟中的有害物质大幅减少。近年来众多烟草制造企业、研究机构都在重金投入这一领域，并收获颇丰，因为他们都看到了这一类型烟草制品的巨大潜力。市场上绝大多数低温加热烟通过传统的电热丝对烟草制品进行加热或将热量从燃烧的碳传入烟草制品，这些方法存在加热装置与烟草制品接触面积小，热传导效率差等特点，使得大部分产品的加热周期较长。本发明的预热时间有望将市场上通用产品的烟料预热时间缩短到十分之一以内，而成本和能耗没有显著增加。
中国专利CN 204292198 U公开了一种大功率的。根据吸烟者的不同喜好，调节的输出功率，设定一个上限值，避免突然的吸烟量太大而使吸烟者呛到。但是该专利的加热效率不如本申请专利的碳纳米管薄膜加热效率高。美国专利US 8851081B2公开了一种电子加热的吸烟系统。该电子加热系统通过与计算机系统的连接，加强与吸烟者的信息沟通，使吸烟者对吸烟的各种参数有了解并通过电脑进行调节。但是该专利使用的加热方式不如本申请专利高效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种低温加热烟，解决现有产品加热效率低、加热时间长的问题。
本发明解决上述技术问题的方案为：一种低温加热烟，所述低温加热烟内置用于加热烟料的加热装置，制备所述加热装置的材料为以碳为部分或全部组成元素的衍生物和化合物，包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布中的一种或几种。
在本发明提供的低温加热烟中，所述加热装置为纤维状、柱状、片状或者薄膜状。
在本发明提供的低温加热烟中，所述加热装置为纤维状、柱状、片状或者薄膜状。纤维状、柱状和片状的加热装置分散或包裹在所述烟料中；薄膜状的加热装置包覆烟料、被烟料包覆和/或置于烟料中；所述烟料为固体或者半固体。
在本发明提供的低温加热烟中，所述薄膜状的加热装置设置为卷紧片状的发条结构，所述烟料置于所述卷紧片的空隙中。
在本发明提供的低温加热烟中，所述薄膜状的加热装置设置为圆筒型或球型，烟料置于该圆筒或球体内部。
在本发明提供的低温加热烟中，所述烟料设置为圆筒型或球型，或放置在圆筒型或球型的容器内，薄膜状的加热装置置于该圆筒或球体内部。
在本发明提供的低温加热烟中，所述薄膜状的加热装置设置为同心圆筒型，所述烟料置于所述同心圆筒内壁与外壁之间。
在本发明提供的低温加热烟中，所述薄膜状的加热装置设置为平行并排设置的片状，所述烟料置于相邻片状的空间中。
在本发明提供的低温加热烟中，所述薄膜状的加热装置设置为波浪形的片状结构，所述烟料与所述波浪形接触。
在本发明提供的低温加热烟中，所述低温加热烟中通过设置绝热层或将部分烟料及其加热区与其它部分烟料及其加热区分隔开，实现烟料相互独立地次序加热。
在本发明提供的低温加热烟中，所述低温加热烟包括内部具有加热功能的容纳空间，烟料装填于所述容纳空间中，所述容纳空间的内壁设置所述加热装置。
在本发明提供的低温加热烟中，所述低温加热烟包括内部具有加热功能的容纳空间，烟料装填于所述容纳空间中，从容纳空间的内壁延伸出一个或多个固定凸起，所述固定凸起的外表面或内部设置所述加热装置，用以加热烟料。
在本发明提供的低温加热烟中，所述加热装置的表面设置导热保护层。
在本发明提供的低温加热烟中，在所述加热装置的任意两端连接电源的正负极后，通过电阻发热和/或红外线发热。
在本发明提供的低温加热烟中，通过电压和/或电流调节装置，及电源开关，调节加热温度，及迅速开始加热和停止加热。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明使用特殊的通电加热材料作为低温加热烟的加热媒介，并且直接将这些通电加热材料混入烟料，制成包含加热装置和烟料的特制香烟，或者通电加热材料放置在低温加热烟设备内，混入烟料进行加热。本发明所需电压低、耗电少、加热效率高、机械强度大。上述加热材料包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布，以及其它以碳为组成元素的衍生物和化合物等的一种或几种。含该种加热材料的低温加热(卷)烟无需点火，所产生的气体只含极少量的焦油，可以既满足吸烟的要求，又能最大限度的避免环境污染和对周围人群的影响，起到一举两得的功效。
附图说明
图1为实施例1中含有薄膜状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图1a为包含有薄膜状加热件和烟料的专用香烟，图1b为该专用香烟的截面图；
图2为实施例2中含有薄膜状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图2a为包含有薄膜状加热件和烟料的专用香烟，图2b为该专用香烟的截面图；
图3为实施例3中含有薄膜状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图3a为包含有薄膜状加热件和烟料的专用香烟，图3b为该专用香烟的截面图；
图4为实施例4中含有片状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图4a为包含有片状加热件和烟料的专用香烟，图4b为该专用香烟的截面图；
图5为实施例5中含有片状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图5a为包含有片状加热件和烟料的专用香烟，图5b为该专用香烟的截面图；
图6为实施例6中含有薄膜状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图6a为包含有薄膜状加热件和烟料的专用香烟，其中烟料可分段加热，图6b为该专用香烟的截面图；
图7为实施例7中含有薄膜状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图7a为包含有薄膜状加热件和烟料的专用香烟，其中烟料可分段加热，图7b为该专用香烟的截面图；
图8为实施例8中含有薄膜状加热装置的低温加热烟的结构示意图，图8a为立体图，图8b为截面图，图8c为加热装置在低温加热烟中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明内容做具体说明。
本发明提供一种低温加热(卷)烟的通电加热装置。所述低温加热烟内置用于加热烟料的加热装置，制备该加热装置的材料(本文中简称“电热材料”)包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布、包括镍铬合金、金属氧化物、铁铬铝合金和钯合金等在内的通电发热的合金和化合物，以及其它以碳为组成元素的衍生物和化合物等中的一种或几种。
上述材料分为两类，一类是以碳为组成元素的衍生物和化合物，包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布；另一类是通电发热的合金和化合物，包括镍铬合金、金属氧化物、铁铬铝合金和钯合金等。
上述电热材料作为低温加热烟的加热媒介，在通电后对经加热或燃烧可以产生气味和/或尼古丁和/或烟气的物质(本文中简称“烟料”)进行加热。本发明所讨论的烟料除为天然的或人工合成的烟液、烟油、烟胶、烟膏、烟丝、烟叶等，例如，人工合成的烟料含有甘油、丙二醇和烟碱等。所述烟液为水状，所述烟油为油状，所述烟胶为凝胶状，所述烟膏为膏状，所述烟丝包括天然的或人造的或萃取加工过的烟丝，所述烟叶包括天然的或人造的或萃取加工过的烟叶。烟料可以在被其它物质封存的形式下被加热，如保存在可遇热降解的包装中，加热后所需挥发性物质从降解或有孔隙的封存包装中导出。由于本发明中的加热装置和烟料充分接触，使加热面积超过市面上的其它大多数低温加热烟产品，所述加热结构和方式所需的电压低、耗电少、加热效率高、机械强度大。含上述通电加热装置的低温加热烟无需点火，只含极少量的焦油，可以既满足吸烟的要求，又能最大限度的避免环境污染和对周围人群的影响，起到一举两得的功效。
本发明所述的烟料为可被雾化的香烟替代物，可以含有烟碱，也可以不含有烟碱；含有烟碱的烟料包括天然烟叶制品，也包括以烟碱为原料制成的烟液、烟油、烟胶、烟膏、烟丝、烟叶等。烟液为水状，烟油为油状，烟胶为凝胶状，烟膏为膏状，烟丝包括天然的或人造的或萃取加工过的烟丝，烟叶包括天然的或人造的或萃取加工过的烟叶。不含有烟碱的烟料主要含有香味物质，既可被雾化以起到模拟吸烟过程又起到戒烟等目的，如甘油、丙二醇和包括薄荷油等在内的香料。
采用上述电热材料，并发挥其相比于其它加热材料所具有的更快的加热性能、更强的柔韧性、更高的强度和更大的比表面积等特点，在施以电压的情况下，高温快速加热烟草，加热效率高。且可通过调节电压和/或电流调节加热温度，快速启动或重新启动加热，例如只有在吸烟者吸烟时才加热。优选的，加热装置为纤维状、柱状、片状或者薄膜状，在所述加热装置的任意两端连接电源的正负极后，通过电阻发热和/或红外线发热。通电后的加热装置可以均匀发热，也使得烟料均匀受热转变成雾气。优选的纤维状、柱状和片状的加热装置分散或包裹在所述烟料中；薄膜状的加热装置包覆烟料和/或置于烟料中，烟料为固体或者半固体。上述加热装置也可安置在低温加热烟装置内对烟料进行加热。
实施例1：
图1为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图1所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，与电池连接用于供电的套筒如图1c，以及包含薄膜状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图1a。该专用香烟内置加热装置，其内部的加热装置通电自发热，烟料加热后通过过滤嘴吸食。套筒上设置空腔用于插入专用香烟，该空腔与专用香烟形状适配，两者接触的位置设置触点或者触条用于供电。本实施例中，加热装置为碳纳米管薄膜材料制成，使用碳纳米管薄膜与烟料同时卷成卷紧片状的发条结构，其截面如图1b，烟料置于卷紧片的空隙中，使得碳纳米管薄膜包覆烟料。螺旋形中心接电源正极，螺旋形末端接电源负极，当专用香烟插入烟嘴中，碳纳米管薄膜上条形的正负极与烟嘴内壁触电接通被施加电压，烟料均匀地被快速加热。
实施例2：
图2为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图2所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，用于供电的套筒(图中未示出，与图1结构类似)，以及包含薄膜状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图2a，套筒和专用香烟的主要结构与实施例1中类似，主要区别之处是该专用香烟使用碳纳米管薄膜与烟料同时卷成圆筒型，其截面如图2b，烟料置于圆筒内部，使得碳纳米管薄膜包覆烟料，烟料可以在被其它物质封存的形式下被加热，如保存在可遇热降解的包装中；或者烟料与薄膜位置变换，烟料置于圆筒外部，使得烟料包覆碳纳米管薄膜(图中未示出)。当专用香烟插入套筒中，碳纳米管薄膜与套筒内壁的电源正负极连线(图中未标出)接通被施加电压，烟料均匀地被快速加热。
实施例3：
图3为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图3所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，用于供电的套筒(图中未示出，与图1结构类似)，以及包含薄膜状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图3a，套筒和专用香烟的主要结构与实施例1中类似，主要区别之处是该专用香烟使用碳纳米管薄膜与烟料同时卷成同心圆筒型，其截面如图3b，烟料置于同心圆筒型内部和位于同心圆筒内壁与外壁之间，碳纳米管薄膜作为烟料的内层和外层表面。使得碳纳米管薄膜包覆烟料。当专用香烟插入套筒中，碳纳米管薄膜与套筒内壁的电源正负极连线(图中未标出)接通被施加电压，烟料均匀地被快速加热。
实施例4：
图4为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图4所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，用于供电的套筒(图中未示出，与图1结构类似)，以及包含片状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图4a，套筒和专用香烟的主要结构与实施例1中类似，主要区别之处是该专用香烟使用碳纳米管薄膜设置为平行并排设置的片状，其结构如图4b，烟料置于相邻片状的空间中，使得加工成片状的碳纳米管薄膜置于烟料中。为两者增加强度，片状的碳纳米管薄膜使用固定件支撑。当专用香烟插入套筒中，每个片状的碳纳米管薄膜的两端与电源正负极连线(图中未标出)接通被施加电压，烟料均匀地被快速加热。
实施例5：
图5为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图5所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，用于供电的套筒(图中未示出，与图1结构类似)，以及包含片状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图5a，套筒和专用香烟的主要结构与实施例1中类似，主要区别之处是该专用香烟使用碳纳米管薄膜设置为波浪形的片状结构，其结构如图5b，烟料填充专用香烟并且烟料与波浪形接触，使得碳纳米管薄膜置于烟料中。为两者增加强度，片状的碳纳米管薄膜使用固定件支撑。当专用香烟插入套筒中，每个片状的碳纳米管薄膜的两端与电源正负极连线(图中未标出)接通被施加电压，烟料均匀地被快速加热。在本实施例的延伸实施例中，专用香烟中使用碳纳米管薄膜并排设置多个波浪形的片状结构，烟料置于相邻波浪形的空间中，当专用香烟插入套筒中，每个波浪形的碳纳米管薄膜的两端与电源正负极连线接通(图中未标出)被施加电压，烟料均匀地被快速加热。
实施例6：
本实施例为实施例1的延伸实施例，图6为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图6所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，用于供电的套筒(图中未示出，与图1结构类似)，以及包含薄膜状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图6a，套筒和专用香烟的主要结构与实施例1中类似，主要区别之处是该专用香烟使用碳纳米管薄膜与烟料同时卷成条状，其结构如图6b，该条状的专用香烟中设置一个绝热层，该绝热层将专用香烟分隔为图中第1部分和第2部分。当然，设置n个绝热层就可以将专用香烟分隔为n+1个部分。不同部分分别在不同时间点被施加电压后，可以分批次顺序加热。
实施例7：
本实施例为实施例3的延伸实施例，图7为含有碳纳米管薄膜的低温加热烟的结构示意图，如图7所示，该低温加热烟包括配套使用的两个部分，用于供电的套筒(图中未示出，与图1结构类似)，以及包含薄膜状加热件和烟料和烟料的专用香烟如图7a，套筒和专用香烟的主要结构与实施例1中类似，主要区别之处是该专用香烟使用碳纳米管薄膜与烟料同时卷成同心圆筒型，其截面如图7b，烟料置于同心圆筒型内部，位于同心圆筒内壁与外壁之间，碳纳米管薄膜作为烟料的内层和外层表面。内层和外层之间设置一个绝热层，该绝热层将专用香烟分隔为图中第1部分和第2部分。当然，如果有3层碳纳米管薄膜同心圆设置，即可在其间设置2个绝热层，该绝热层将专用香烟分隔为3个部分。同理，如果有n层碳纳米管薄膜同心圆设置，即可在其间设置n-1个绝热层，该绝热层将专用香烟分隔为3个部分。不同部分分别在不同时间点被施加电压后，可以分批次顺序加热。
实施例8：
图8为含有碳纳米管薄膜的雾化器的结构示意图，图8a为立体图，图8b为雾化器的截面图，图8c为雾化器在装置中的结构示意图。如图8所示，含有碳纳米管薄膜的雾化器内部具有容纳空间，雾化器优选为中空筒状结构，烟料装填于所述容纳空间中，烟料的形态为固体或者半固体，例如直接将配套专用香烟装填于所述容纳空间中。雾化器与电池连接后加热其内部烟料用于吸食。雾化器内壁设置碳纳米管薄膜，或者雾化器内壁延伸出固定凸起，例如陶瓷片，固定凸起的内部或外表面设置碳纳米管薄膜。该薄膜可以用一层导热保护层保护避免摩擦损伤。可以通过对该碳纳米管薄膜施加电压，用以高温加热配套专用香烟。固定凸起的外表面也可以设置丝状的碳纤维，盘旋成弹簧性，作为加热装置。低温加热(卷)烟的烤烟器也可以具有与本实施例中雾化器类似的结构，用于加热低温加热烟。
实施例9：
将上述实施例1-8中加热装置的材料碳纳米管薄膜更换为石墨烯薄膜、碳纤维/碳纤维薄膜，用于加热烟料。加热装置的材料也可以为碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布中至少两种制成的复合材料，例如碳纳米管与碳纤维混合制成的薄膜。
实施例10：
将上述实施例1-8中烟料替换为为天然烟叶制品，得到与上述结构类似的低温加热烟。
以上实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
Claims (15)
1.一种低温加热烟，其特征在于，所述低温加热烟内置用于加热烟料的加热装置，制备所述加热装置的材料为以碳为部分或全部组成元素的衍生物和化合物，包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的低温加热烟，其特征在于，所述加热装置为纤维状、柱状、片状或者薄膜状。
3.根据权利要求1所述的低温加热烟，其特征在于，纤维状、柱状和片状的加热装置分散或包裹在所述烟料中；薄膜状的加热装置包覆烟料、被烟料包覆和/或置于烟料中；所述烟料为固体或者半固体。
4.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述薄膜状的加热装置设置为卷紧片状的发条结构，所述烟料置于所述卷紧片的空隙中。
5.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述薄膜状的加热装置设置为圆筒型或球型，烟料置于该圆筒或球体内部。
6.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述烟料设置为圆筒型或球型，或放置在圆筒型或球型的容器内，薄膜状的加热装置置于该圆筒或球体内部。
7.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述薄膜状的加热装置设置为同心圆筒型，所述烟料置于所述同心圆筒内壁与外壁之间。
8.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述薄膜状的加热装置设置为平行并排设置的片状，所述烟料置于相邻片状的空间中。
9.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述薄膜状的加热装置设置为波浪形的片状结构，所述烟料与所述波浪形接触。
10.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述低温加热烟中通过设置绝热层或将部分烟料及其加热区与其它部分烟料及其加热区分隔开，实现烟料相互独立地次序加热。
11.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述低温加热烟包括内部具有加热功能的容纳空间，烟料装填于所述容纳空间中，所述容纳空间的内壁设置所述加热装置。
12.根据权利要求3所述的低温加热烟，其特征在于，所述低温加热烟包括内部具有加热功能的容纳空间，烟料装填于所述容纳空间中，从容纳空间的内壁延伸出一个或多个固定凸起，所述固定凸起的外表面或内部设置所述加热装置，用以加热烟料。
13.根据权利要求11或者12所述的低温加热烟，其特征在于，所述加热装置的表面设置导热保护层。
14.根据权利要求3中所述的低温加热烟，其特征在于，在所述加热装置的任意两端连接电源的正负极后，通过电阻发热和/或红外线发热。
15.根据权利要求14所述的低温加热烟，其特征在于，通过电压和/或电流调节装置，及电源开关，调节加热温度，及迅速开始加热和停止加热。
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