CN114145495B - 一种采用远红外纸加热的hnb电子烟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，包括电子烟主体，电子烟主体包括细长的外壳体、烟嘴、加热仓、温度控制芯片和电源，加热仓内包含加热装置，加热装置包括金属材质的内接收装置、外侧的多级的远红外加热纸环；加热仓与烟嘴之间设置有冷凝仓，加热仓的一边侧设置外加热仓、另一边侧设置气道，加热仓远离烟嘴的底端设置有一进气仓，进气仓与加热仓之间有一带孔挡板，进气仓侧面带有开孔，外壳体接近烟嘴处有与外界相连通的气孔，气孔连通内部气道；温度控制芯片芯片电路连接控制加热装置中的各级远红外加热纸环；电源将电力供给加热装置。本发明使得整支卷烟连续均匀被加热，保证吸食者每口烟气成分均匀。

Description

一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置

技术领域

本发明属于电子烟技术领域，具体涉及一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置。

背景技术

传统的卷烟是通过燃烧烟草产生烟草烟雾从而被使用者吸食。然而卷烟燃烧时温度可达800℃以上，在烟草受热挥发出香味成分以外还会发生燃烧和热解反应产生六千多种成分，其中包括多环芳烃类、一氧化碳、氮氧化物、烯烃等甚至有400多种致癌物质，并且在环境中造成有害二手烟对周围人健康产生危害。因此，为了减少卷烟在吸食过程中产生的有害物质，一种加热而不燃烧(HNB)的低温卷烟式的电子烟(HNB电子烟)应运而生。传统的加热不燃烧方式在对卷烟进行雾化时，需要消耗十几秒或更长的预热时间，并且目前常见的电磁感应加热的电子烟，由于电磁感应原理需要一组线圈缠绕金属感发热，因此在有限的烟支长度下只能分成有限的几段，这种分段形式使得在吸食时会有烟气不均匀的情况产生。另一种使用微波加热的HNB电子烟会在使用的同时产生辐射并且设备难以小型化。基于以上提出的HNB电子烟存在的问题，本发明提出了一种远红外烟支加热装置来较好的完善这些问题。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，包括电子烟主体，电子烟主体包括细长的外壳体、烟嘴、加热仓、温度控制芯片和电源，

加热仓内包含用于加热可吸食材料的加热装置，加热装置包括设置在靠近可吸食材料壁面的金属材质的内接收装置、外侧粘贴固定的多级的远红外加热纸环，内接收装置通过接收吸收远红外电磁波升温以加热可吸食材料，每一级的远红外加热纸环用于产生加热内接收器装置对应段的远红外电磁波；

加热仓与烟嘴之间设置有冷凝仓，加热仓的一边侧设置外加热仓、另一边侧设置气道，加热仓远离烟嘴的底端设置有一进气仓，进气仓与加热仓之间有一带孔挡板，进气仓侧面带有开孔，外壳体接近烟嘴处有与外界相连通的气孔，气孔连通内部气道；

温度控制芯片用于控制每级远红外加热纸的通电及功率，其芯片电路连接控制加热装置中的各级远红外加热纸环；电源将电力供给加热装置。

优选地，外接收装置设置在多级的远红外加热纸环外围，且外接收装置的外壁为非光滑。

优选地，内接收装置由辐射吸收率高的良导热金属体制成，远红外加热纸环由晶须碳纳米管制成。

优选地，内接收装置为一个整体金属管状结构，并且根据远红外加热纸环分级划分为多段的接收加热部，并且在每个接收加热部配置有测温元件用于检测温度，测温元件将测得温度信号传递至温度控制芯片。

优选地，远红外加热纸环设置为三级以上，各级的远红外加热纸环同轴平行但相互有一定距离的缠绕在内接收装置上。

优选地，外壳体内部设置有保温隔热层，外加热仓设置在保温隔热层与加热装置对应外侧位置，且外加热仓在贴近保温隔热层处镶嵌了外接收装置，外接收装置利用加热装置向外侧释放的远红外电磁波，通过吸收向外的远红外电磁波发热。

优选地，由远红外加热纸环发射的远红外电磁波一部分会被内接收装置直接吸收并转换为内接收装置自身的热量，另一部分透过透光层照射到外加热仓外侧的外接收装置上使外接收装置也能吸收升温。透光层贴附在远红外加热纸环外侧，透光层不限于玻璃、塑料、树脂、等可透射远红外电磁波的物质。

优选地，各级的远红外加热纸环相互间距离均匀一致，并且每级纸环面积、厚度都相同，采用相同的通电方式，第一级远红外加热纸环在发射远红外电磁波时加热第一段接收加热部，使第一段接收装置发热，并且同时发射的远红外电磁波会使外接收装置升温，其储存的热量由气道中的低温空气带走。

优选地，温度控制芯片配置为当一级远红外加热纸环发射电磁波时其他级的远红外加热纸环不发射远红外电磁波，并且其中当前一级远红外加热纸环在工作后期即可吸食材料的大部分有效成分在被加热段内加热挥发出以后，还剩余一少部分有效成分未挥发时，启动后一级远红外加热纸环，使得总有远红外加热纸环在进行加热工作。

与现有技术相比，本发明有益效果包括：

（1）本发明使得整支卷烟连续均匀被加热，保证吸食者每口烟气成分均匀。

（2）本发明采用外设多级远红外加热纸环+内贴辐射吸收率高、导热性好的金属内接收装置，远红外电磁波照射在金属表面，波动带动金属内部电子和分子振动，由于分子剧烈的震动在宏观上表现出升温从而实现加热的效果。

（3）本发明多级远红外加热环外围装配有非光滑辐射吸收率很高的外接收装置，远红外电磁波在产生时，会向纸环两侧发出远红外电磁波，利用向外发出的远红外电磁波加热外接收装置使其升温，设计以及布置气道结构使得进入的气体先经过外感受装置进行换热，气道内气体达到一个较高的温度，再进入内接收装置内部的被加热可吸食材料部分，实现装置内预热空气并且可以降低装置过热的风险。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明中加热装置的剖视结构示意图。

图3为温度控制芯片控制加热装置中各级加热段随时间变化的电压轨迹。

图4为气体进入装置用于换热与进气的气道结构示意图。

图示说明：100-电子烟主体，101-外壳体，102-烟嘴，103-加热仓，104-加热装置，105-进气仓，105a-开孔，106-挡板，107-气道，108-气孔，109-保温隔热层；120-外加热仓，121-外接收装置，122-冷凝仓，123-温度控制芯片，124-电源；

201-透光层，202-内接收装置，202a-第一段接收加热部，202b-第二段接收加热部，202c-第三段接收加热部，203-冷凝管，204-远红外加热纸环，204a-第一级远红外加热纸环，204b-第二级远红外加热纸环，204c-第三级远红外加热纸环。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步地说明。本发明中可吸食材料包括任何含有烟草、烟油的材料，例如烟草、烟草衍生物、再造烟草、烟草替代品中的一种或多种，可以是固体、液体或凝胶等形式，它们在受热后释放出挥发成分被人吸食。

本实施例的采用远红外纸加热的HNB电子烟装置结构如图1所示，其用于使可吸食材料中的一种或多种成分挥发但不使其燃烧，包括电子烟主体100，电子烟主体100包括细长的外壳体101、烟嘴102以及加热仓103，加热仓103内包含用于加热可吸食材料的加热装置104，加热装置104是加热仓103的一段，其靠近可吸食材料壁面为辐射吸收率较高的材料如铜、铁、银等金属材料，外侧粘贴固定有多级的远红外加热纸环204，通过给远红外加热纸环204供电使其激发出远红外电磁波，加热装置104中的金属通过吸收远红外电磁波自身升温，从而实现对内部可吸食材料的加热。

外壳体101采用本领域允许的材料，可以包括金属、塑料、陶瓷或玻璃等。使用者通过烟嘴102吸食在设备100中被加热挥发出来的气溶胶。

加热仓103与烟嘴102之间设置有冷凝仓122，冷凝仓122用于冷却高温烟气，烟气气溶胶在加热仓103产生后流经冷凝仓122，再由烟嘴102进入口腔。冷凝仓122内设冷凝管203，冷凝仓122外壁可使用和加热仓123相同材料，但需要分开放置。

加热仓103的一边侧设置外加热仓120、另一边侧设置气道107。加热仓103远离烟嘴102的底端设置有一进气仓105，进气仓105与加热仓103之间有一带孔挡板106，进气仓105侧面带有开孔105a，气道107中的受热空气可以由进气仓105侧面的开孔105a进入进气仓105中，并经过带孔的挡板106进入加热仓103，而加热仓103中的可吸食材料由于有挡板106阻挡无法进入进气仓105。

外壳体101接近烟嘴102处有与外界相连通的气孔108，气孔108连通内部气道107，外壳体101内部设置有保温隔热层109，外加热仓120设置在保温隔热层109与加热装置104对应外侧位置，且外加热仓120在贴近保温隔热层109处镶嵌了外接收装置121，外接收装置121利用加热装置104向外侧释放的远红外电磁波，通过吸收向外的远红外电磁波发热。

在具体实施中，气体进入装置用于换热与进气的气道结构示意图如图4所示，电子烟主体100外界的空气通过气孔108进入内部气道107，再在抽吸力的作用下进入外加热仓120进行预热，预热结束后通过进气仓105的侧面开孔105a进入进气仓105，再通过带孔的挡板106进入到加热仓103中，在加热仓103中的加热装置104中被再次加热到一个可以使可吸食材料释放风味物质的温度，然后流到冷凝仓122进行冷却，最后通过烟嘴102流出装置。其中通过气孔108进入气道107的空气与冷凝仓122中的高温烟气有一类似换热器的换热过程，一方面可以提高气道107中空气的温度，另一方面可以降低冷凝仓122中烟气的温度。

电子烟主体100还包括温度控制芯片123和电源124，温度控制芯片123的芯片电路连接控制加热装置104中的各级远红外加热纸环204，用于控制每级远红外加热纸环204的通电及功率。电源124可以是直流电池、充电电池等便携电源。电源124将电力供给加热装置104，给加热装置104中的远红外加热纸环204供电使其激发出远红外电磁波，并且在温度控制芯片123的控制下对可吸食材料进行加热。

参考图2，描述加热装置104的一个实例，在该实例中，加热装置104是一个由多级远红外加热纸环204贴附内接收装置202（即金属片）构成，远红外加热纸环发射远红外电磁波加热，使金属片达到高温的加热装置。在具体实施中，远红外加热纸环204发射远红外电磁波，并照射在内接收装置202的金属表面，波动带动金属内部电子和分子振动，由于分子剧烈的震动在宏观上表现出升温从而实现加热的效果。

多级的远红外加热纸环204的数量不限最好在三级以上，本实施例中，远红外加热纸环204设置为3级，图中分别标记为第一级远红外加热纸环204a，第二级远红外加热纸环204b，第三级远红外加热纸环204c。远红外加热纸环204由晶须碳纳米管制成，所有级的远红外加热纸环204同轴平行但相互有一定距离的缠绕在内接收装置202上。由远红外加热纸环发射的远红外电磁波一部分会被内接收装置202直接吸收并转换为内接收装置202自身的热量，另一部分透过远红外加热纸环204外侧贴附的透光层201，所述透光层不限于玻璃、塑料、树脂、等可透射远红外电磁波的物质，照射到外加热仓120外侧的外接收装置121上使外接收装置121也能吸收升温。远红外电磁波在产生时，会向远红外加热纸环204两侧发出远红外电磁波，利用向外发出的远红外电磁波加热外接收装置121使其升温，设计以及布置气道结构使得进入的气体先经过冷凝管203吸收烟气的一部分热量，再继续通过外接收装置121进行换热，气道内气体达到一个较高的温度，再进入内接收装置202内部的被加热可吸食材料部分，实现装置内预热空气并且在加热仓内的高温可吸食气体经过冷凝管203的换热冷凝在到达烟嘴102前进一步冷却，可以降低装置过热的风险。

内接收装置202由光谱吸收率高的良导热体制成，并且为一个整体金属管状结构，但不限于圆形，可以为正方形、菱形、长方形、三角形、椭圆形等截面形状，并且根据远红外加热纸环分级划分为多段的接收加热部，图2实例中为第一接收加热部202a、第二接收加热部202b、第三接收加热部202c，并且在每个加热部配置有测温元件（如热电偶）用于检测温度，并将测得温度信号传递至温度控制芯片123。

在本实施例3级的远红外加热纸环204相互间距离均匀一致，并且每级纸环面积、厚度都相同，采用相同的通电方式，第一级远红外加热纸环204a在发射远红外电磁波时加热第一段接收加热部202a，使第一段接收装置发热，并且同时发射的远红外电磁波会使外接收装置121升温，其储存的热量由气道中的低温空气带走，类似于余热回收的原理，和本发明原理相似，或者技术人员稍作修改可达到的效果也属于本发明保护范围。

值得注意的是，在在本实施例中，外接收装置121在吸收远红外电磁波的表面为非光滑的，其比较粗糙，一方面增加电磁波的吸收率，同时在空气流过的时候容易形成扰流加强换热效果。

温度控制芯片123配置为第一级远红外加热纸环204a发射电磁波时其他级的远红外加热纸环不发射远红外电磁波，并且其中当第一级远红外加热纸环204a在工作后期即可吸食材料的大部分有效成分在被加热段内加热挥发出以后，还剩余一少部分有效成分未挥发时，启动第二级远红外加热纸环204b，使得总有远红外加热纸环在进行加热工作。控制加热装置104的温度控制芯片123控制各级加热段随时间变化的电压轨迹如图3所示，温度控制芯片123启动后接收热电偶达到指定温度的信号，有记忆计时，在第一段可吸食材料快要被完全热解的时间启动第二级加热同样计时，同理控制第三级加热，使得整支卷烟连续均匀被加热，保证吸食者每口烟气成分均匀，和本发明原理相似，或者技术人员稍作修改可达到的效果也属于本发明保护范围。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，其特征在于：包括电子烟主体（100），电子烟主体（100）包括细长的外壳体（101）、烟嘴（102）、加热仓（103）、温度控制芯片（123）和电源（124）；

所述加热仓（103）内包含用于加热可吸食材料的加热装置（104），所述加热装置（104）包括设置在靠近可吸食材料壁面的金属材质的内接收装置（202）、外侧粘贴固定的多级的远红外加热纸环（204），所述内接收装置（202）通过接收吸收远红外电磁波升温以加热可吸食材料，每一级的远红外加热纸环（204）用于产生加热所述内接收装置（202）对应段的远红外电磁波；

所述加热仓（103）与所述烟嘴（102）之间设置有冷凝仓（122），所述加热仓（103）的一边侧设置外加热仓（120）、另一边侧设置气道（107），所述加热仓（103）远离所述烟嘴（102）的底端设置有一进气仓（105），所述进气仓（105）与所述加热仓（103）之间有一带孔挡板（106），所述进气仓（105）侧面带有开孔（105a），所述外壳体（101）接近所述烟嘴（102）处有与外界相连通的气孔（108），所述气孔（108）连通内部的所述气道（107）；

所述温度控制芯片（123）用于控制每级远红外加热纸环（204）的通电及功率，其芯片电路连接控制加热装置（104）中的各级远红外加热纸环（204）；所述电源（124）将电力供给所述加热装置（104）；

所述外壳体（101）内部设置有保温隔热层（109），所述外加热仓（120）设置在所述保温隔热层（109）与所述加热装置（104）对应外侧位置，且所述外加热仓（120）在贴近所述保温隔热层（109）处镶嵌了外接收装置（121），所述外接收装置（121）利用所述加热装置（104）向外侧释放的远红外电磁波，通过吸收向外的远红外电磁波发热；

所述外接收装置（121）设置在多级的所述远红外加热纸环（204）外围，且所述外接收装置（121）的外壁为非光滑；

所述远红外加热纸环（204）发射的远红外电磁波一部分会被所述内接收装置（202）直接吸收并转换为内接收装置（202）自身的热量，另一部分透过透光层（201）照射到外加热仓（120）外侧的外接收装置（121）。

2.根据权利要求1所述的一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，其特征在于：所述内接收装置（202）由辐射吸收率高的良导热金属体制成，所述远红外加热纸环（204）由晶须碳纳米管制成。

3.根据权利要求1或2所述的一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，其特征在于：所述内接收装置（202）为一个整体金属管状结构，根据所述远红外加热纸环（204）分级划分为多段的接收加热部，并且在每个接收加热部配置有测温元件用于检测温度，所述测温元件将测得温度信号传递至所述温度控制芯片（123）。

4.根据权利要求3所述的一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，其特征在于：所述远红外加热纸环（204）设置为三级以上，各级的远红外加热纸环（204）同轴平行但相互有一定距离的缠绕在所述内接收装置（202）上。

5.根据权利要求4所述的一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，其特征在于：各级的所述远红外加热纸环（204）相互间距离均匀一致，并且每级纸环面积、厚度都相同，采用相同的通电方式。

6.根据权利要求1所述的一种采用远红外纸加热的HNB电子烟装置，其特征在于：所述温度控制芯片（123）配置为当一级远红外加热纸环发射电磁波时其他级远红外加热纸环不发射远红外电磁波，并且其中当前一级远红外加热纸环在工作后期启动后一级远红外加热纸环。