CN209788481U - 烟支加热器及电加热吸烟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种烟支加热器及电加热吸烟装置，包括加热组件、以及用于对加热组件进行隔热的隔热组件；加热组件包括用于收容烟支的纵长形的加热腔、以及用于对烟支进行加热的发热体；隔热组件包括套设于加热组件外的各向异性材料层，该各向异性材料层沿径向方向的导热系数低于轴向方向的导热系数；各项异性材料层用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围传导。本实用新型的以上烟支加热器，在加热组件外设置具有各向异性材料层，将径向方向的热量传递一方面进行隔离、另一方面将传导的方向转换为向轴向方向的分散传递，则减少热量径向向外外传递的效果。

Description

烟支加热器及电加热吸烟装置

技术领域

本实用新型实施例涉及电子烟技术领域，尤其涉及一种烟支加热器及电加热吸烟装置。

背景技术

低温烘烤型电子烟(又称低温烤烟)，是一类由吸烟用户将烟草制品(如香烟、烟草芯)放在烤烟烟具中进行电加热，在低于烟草制品可燃烧的温度下使烟草制品加热烘烤至冒烟，从而吸食香烟烟雾的产品。由于低温烤烟产品使用时，烟草制品是通过加热冒烟而不是明火燃烧，避免了用户吸入烟草制品因明火燃烧产生的大量有害物质，故被作为传统香烟的替代产品被逐渐推广和接受。

这一类低温烤烟产品主要包括有两个功能模块，分别是用于加热烟支的管状加热组件、以及为加热组件提供电源的电源组件；低温烤烟产品使用时，因其加热组件需要产生高温对香烟进行烘烤，使得加热组件的外部热量散发快而导致内部热量减少；从而在使用时，一方面热量向外发散会造成使用者拿在手中易烫手，并使壳体及电路板发热产生过热损害与故障；另一方面，加热组件内部加热热量持续性不足，难以使香烟持续产生足够的烟雾量，使用者吸食起来体验效果差。

因此，基于上述情形，通常在低温烤烟中装设用于对加热组件进行隔热的隔热结构。比如危茹锋201510856387.5号专利中采用的真空隔热的蒸发器技术方案，具体该方案中使发热件外套设一隔热管，而隔热管的管壁包括至少两层玻璃，相邻的玻璃之间具有真空的腔体。又比如比较类似的201810461864.1号专利提出的一种应用于电子烟的隔热装置，包括套设在陶瓷发热管外表面的真空管，真空管外套设有一气凝胶管，气凝胶管外套再设有一隔热套管；通过这些真空、气凝胶、隔热套的组合方式提升隔热效果。

以上具有真空隔热的方式在实施中虽然简单便利，但金属真空管套设在电磁加热组件外，影响电磁加热能效问题，导致加热体温度升不上去，同时金属真空管本身处于电磁场内也会发热，从而使自身的隔热效果大大降低。并且，这些多层结构自身或与发热件组合装配后，各管表面空气对流传导，降低了隔热效果。

实用新型内容

为了解决现有技术中的电子烟隔热效果不足以及影响发热件能效的问题，本实用新型实施例提供一种隔热效果优良的烟支加热器。

本实用新型的烟支加热器，包括加热组件、以及用于对加热组件进行隔热的隔热组件；所述加热组件包括用于收容烟支的纵长形的加热腔、以及用于对烟支进行加热的发热体；所述隔热组件包括套设于加热组件外的各向异性材料层，该各向异性材料层沿径向方向的导热系数低于轴向方向的导热系数；所述各项异性材料层用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围传导。

本实用新型的以上烟支加热器，在加热组件外设置具有各向异性材料层，将径向方向的热量传递一方面进行隔离、另一方面将传导的方向转换为向轴向方向的分散传递，则减少热量径向向外外传递的效果。

优选地，所述各向异性材料层沿轴向方向的导热系数大于径向方向导热系数的30倍。

优选地，所述各向异性材料层沿轴向方向的导热系数为径向方向导热系数的30～100倍。

优选地，所述隔热组件还包括设置于加热组件与各向异性材料层之间的隔热管；所述隔热管具有沿径向方向相对的内管体和外管体，且该内管体和外管体之间间隔有一定间距形成第一隔热腔；该第一隔热腔内填充有第一粉末隔热材料；所述各向异性材料层沿外管体的径向方向层叠设置于外管体的外表面。

优选地，所述隔热管还包括沿径向方向层叠设置于所述各向异性材料层外的第二隔热腔；所述第二隔热腔内填充有第二粉末隔热材料。

优选地，第一粉末隔热材料的颗粒粒径大于第二粉末隔热材料的颗粒粒径。

优选地，所述隔热组件还包括罩设于所述各向异性材料层外的外隔热罩；该外隔热罩用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围的辐射。

优选地，所述隔热管沿径向方向与加热组件之间间隔有一定间距形成第一空气介质层；

和/或，所述各向异性材料层外沿径向方向与外隔热罩之间有一定间距形成第二空气介质层。

优选地，还包括具有敞口端的中空外壳体、以及盖合于外壳体敞口端的端盖座；

所述外壳体与端盖座配合形成容纳空间，所述加热组件和隔热组件设置于该容纳空间内。

本实用新型进一步还提出又一烟支加热器，包括加热组件、以及用于对加热组件进行隔热的隔热组件；所述加热组件包括用于收容烟支的纵长形的加热腔、以及用于对烟支进行加热的发热体；其特征在于，所述隔热组件包括套设于加热组件外的隔热管；所述隔热管具有沿径向方向相对的内管体和外管体，且该内管体和外管体之间间隔有一定间距形成第一隔热腔；该第一隔热腔内填充有第一粉末隔热材料；

所述隔热管用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围传导。

优选地，所述隔热管还包括沿径向方向层叠设置于外管体外的各向异性材料层。

优选地，所述隔热管还包括沿径向方向层叠设置于所述各向异性材料层外的第二隔热腔；所述第二隔热腔内填充有第二粉末隔热材料。

优选地，所述各向异性材料层被配置为沿径向方向的导热系数低于轴向方向的导热系数。

优选地，所述各向异性材料层沿轴向方向的导热系数大于径向方向导热系数的30倍。

优选地，所述各向异性材料层沿轴向方向的导热系数为径向方向导热系数的30～100倍。

优选地，所述第一粉末隔热材料包括气凝胶粉末、硅藻土粉末或氧化锆粉末中的至少一种。

优选地，所述第一粉末隔热材料的颗粒粒径为500～1000μm。

优选地，第一粉末隔热材料的颗粒粒径大于第二粉末隔热材料的颗粒粒径；

所述第二粉末隔热材料的颗粒粒径为1～500μm。

优选地，所述隔热组件还包括罩设于所述隔热管外的外隔热罩；该外隔热罩用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围的辐射。

优选地，所述外隔热罩的热辐射率低于0.3。

优选地，所述外隔热罩的厚度为0.5～1.5mm。

优选地，所述隔热管沿径向方向与加热组件之间间隔有一定间距形成第一空气介质层；

和/或，所述隔热管沿径向方向与外隔热罩之间有一定间距形成第二空气介质层。

优选地，还包括具有敞口端的中空外壳体、以及盖合于外壳体敞口端的端盖座；

所述外壳体与端盖座配合形成容纳空间，所述加热组件和隔热组件设置于该容纳空间内。

本实用新型还提出一种烟支加热器，包括加热组件、以及用于对加热组件进行隔热的隔热组件；所述加热组件包括支架、绕设于该支架上的电磁线圈、以及与该电磁线圈电磁耦合的感应发热体，在所述支架内具有纵长用于收容烟支的加热腔；

所述隔热组件包括套设于加热组件外的隔热管；所述隔热管具有沿径向方向相对的内管体和外管体，且该内管体和外管体之间间隔有一定间距形成第一隔热腔；该第一隔热腔内填充有第一粉末隔热材料；

所述内管体和外管体为非金属材质；

所述隔热管用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围传导。

本实用新型进一步还提出含有以上烟支加热器的电加热吸烟装置，包括烟支加热装置和为烟支加热装置供电的电源装置；其中烟支加热装置采用以上实施例所描述的烟支加热器。

本实用新型进一步还提出一种隔热装置，包括同轴设置的内管体和外管体，所述内管体的内空腔形成用于容纳发热源的容纳腔；且所述内管体和外管体之间间隔有一定间距形成第一隔热腔；该第一隔热腔内填充有第一粉末隔热材料。

优选地，所述隔热装置还包括沿径向方向层叠设置于外管体外的各向异性材料层。

本实用新型的以上烟支加热器，在加热组件外设置具有多种不同隔热功能结构的隔热组件，对内隔离热量的传导和辐射，对外阻断热量的对流，从而整体上可以大大提高热量阻隔，实现避免烟具局部过热、屏蔽热量向外传递的效果。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是一实施例提供的烟支加热器各部分装配前的分解示意图；

图2是图1所示烟支加热器各部分装配后的剖面结构示意图；

图3是图1和图2中加热组件另一视角下的结构示意图；

图4是图1和图2中隔热管的结构示意图；

图5是图1和图2中外壳体的结构示意图；

图6是另一实施例提供的加热组件的结构示意图；

图7是又一实施例提供的加热组件的结构示意图；

图8是另一实施例提供的隔热管的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。

本发明实施例提出一种烟支加热器，所适用的对象是烘烤型电子烟，用于加热特制的香烟，这一特制香烟是在大约200～320℃下可经烘烤发出烟雾，该特制香烟通常包括香烟烟体和过滤嘴。本发明实施例所提供的烟支加热器，其结构可以和内容可以参见图1至图2及如下描述。

烟支加热器主要是以对烟支进行加热生成供吸食气溶胶的加热组件10为基础，增加隔热组件20组成。同时，基于烟支加热器的外形美观和各部件的装配需求，烟支加热器还包括一具有敞口端的中空外壳体30、以及盖合于外壳体30敞口端的端盖座40；外壳体30与端盖座40配合形成内部的容纳空间，从而用于将以上加热组件10、隔热组件20均容纳在内部，组装之后形成完整的烟支加热器。

进一步参见图1和图3实施例所示，加热组件10包括一用于容纳烟支A的纵长形加热腔11、以及对烟支A进行加热的发热体12；发热体12和加热腔11的形成方式根据产品的加热方式不同，可对应进行适应性调整。在图1和图3实施例中，发热体12呈圆筒状设计，其内部空间形成以上用于收容烟支A的纵长形加热腔11；同时为了便于为发热体12进行供电，发热体12上还设置有电极引脚121，用于后续与电源装置的正负极连接。实施中，发热体12自身可以采用电热材质制备，比如采用镍铬铝合金、不锈钢等电子烟加热常用的电阻性材料，或者采用在陶瓷等刚性管状体内壁上印制发热线路形成；因而在通电以后发热，对收容在其内部的烟支A外周进行加热，产生气溶胶。

对应以上加热组件10的结构，隔热组件20的结构对应参见图1、图2和图4所示，包括一沿加热腔11的径向方向套设于加热腔11外的环形隔热管21；该隔热管21包括沿径向方向相对的内管体211和外管体212，内管体211和外管体212之间设置有一定的间距从而在内部形成第一隔热腔213；该第一隔热腔213内填充有第一粉末隔热材料，第一粉末隔热材料可以优选采用气凝胶粉末、硅藻土粉末、氧化锆粉末等导热系数低的粉末材料。通过将该隔热管21套设在加热腔11外，可以有效的阻隔热量从加热腔11朝外的发散，达到降低外部温度的效果。根据产品设计和隔热的效果需求，隔热管21的内管体211和外管体212可以采用非金属耐温塑胶材质制备，比如以上描述的聚酰亚胺、铁氟龙、硒磷胶、聚苯硫醚或聚砜类树脂等中的一种、或者不锈钢、铝合金等材质制备。以上第一隔热腔213填充的第一粉末隔热材料，一方面通过颗粒间隙、物理膨胀性、触变性等降低了热量的固体传导；另一方面，颗粒表面孔壁均可视为热辐射的反射面和折射面，很好的阻隔了热量的辐射传递。

以上隔热管21在与加热组件10装配时，在径向方向上使内管体211与发热体12之间保持有一定的间隙，通过维持一定的间隙使内管体211与发热体12形成一第一空气介质层22；空气本身是导热率比较低的介质，在这里将内管体211与发热体12之间留存空隙填充空气介质，能初步有助于防止热量的直接传导。根据产品的尺寸和空间要求，第一空气介质层22的厚度优选采用0.5mm～1.2mm；内管体211和外管体212自身的厚度实施中采用0.1～0.3mm的厚度。第一隔热腔213的厚度尺寸采用1mm～5mm，其内部所填充的第一粉末隔热材料的颗粒粒径采用500～1000μm，且第一隔热腔213内第一粉末隔热材料的填充体积占第一隔热腔213腔体体积的百分比为70～90％，实施中可以通过调整粉末颗粒的粒径大小来调节填充体积比至所需的要求。

进一步，隔热组件20还包括沿隔热管21的径向方向罩设于隔热管21外的外隔热罩23，该外隔热罩23自身采用耐高温塑胶，如以上描述的聚酰亚胺、铁氟龙、硒磷胶、聚苯硫醚或聚砜类树脂等中的一种、或者铝壳件制备。通过将外隔热罩23作为隔热管21的补充，一方面形成由内而外的多层隔热结构，分别进行热量引导和发散的限制，使最终加热腔11的热量被良好地隔离；另一方面，外隔热罩23与隔热管21隔离热量传导机理不同，外隔热罩23主要用作为热辐射的屏蔽，降低热量朝外的辐射。基于辐射屏蔽的效果和要求，进一步在以上材料的基础上优选采用热辐射率低于0.3的材料。同时，基于产品的尺寸和制备要求，外隔热罩23自身的厚度采用0.5～1.5mm制备，其形状可以根据不同产品的外壳形状进行适应性变化。

同时实施中，外隔热罩23与隔热管21的外管体212在安装中也可以保持一定的间隙，使外隔热罩23与外管体212之间形成第二空气介质层24，与以上第一空气介质层22的作用类似，通过空气低导热率的特性，提升隔热效果。

基于产品设计和填充粉末隔热材料的便利性，内管体211和外管体212采用相互独立分隔的结构设计，隔热管21沿轴向方向相对的两端用塑胶塞25塞住，从而使其能密封并且防止漏粉。这一结构的隔热管21在粉末填充时，可以利用管两端开口结构，在打开状态时对内部抽真空后，再利用内部真空将粉末隔热材料吸入隔热管21内，可以便于制备过程中的顺畅填充。

进一步参见图1和图5，外壳体30具有沿加热腔11的轴向方向相对的第一端31和第二端32；其中，第一端31被配置为用于烟支插入的插入端，第二端32被配置为与端盖座40配合的敞口端。第一端31开设用于供烟支A从外壳体30插入至加热腔11中的通孔33；第二端32用来安装端盖座40，进一步形成用于固定硅胶件41、电路板42、引线槽、进气孔等部件的安装基体。

进一步基于产品的变形设计，加热组件10和隔热组件20可以在以上功能结构设计的立意下进行相应变化；比如，可以采用图6所示的另一种加热组件10a，其包括一筒状的烟支收容管13a，该烟支收容管13a内部的空间形成用于容纳烟支的纵长形加热腔11a；同时，发热体12a为沿该烟支收容管13a的轴向方向设置的细长型金属发热针；当烟支容纳在加热腔11a内时，发热体12a直接插入至烟支中，对烟支内部加热，产生气溶胶。而隔热组件20采用以上结构套设在烟支收容管13a外即可，对烟支收容管13a向外传导的温度进行隔热。

或者在基于实施中，烟支加热器的加热组件10可以进一步变化采用图7所示的电磁加热结构进行，具体包括一烟支收容管13b，烟支收容管13b内部的空间形成用于容纳烟支的纵长形加热腔11b；烟支收容管13b外套设有一管状支架12b，该管状支架12b用于作为安装基座，其上绕设有电磁线圈14b；烟支收容管13b自身采用金属材料制备，与电磁线圈14b电磁耦合，从而在电磁线圈14b通电之后感应发热。而基于电磁加热的原理，管状支架12b的材质需要采用能耐受感应发热体10工作温度的非金属材质；以避免采用金属材质时内部形成电磁屏蔽效应，而造成烟支收容管13b无法感应发热。而隔热组件20采用以上结构套设在管状支架12b外即可，对烟支收容管13a向外传导的温度进行隔热。

基于进一步隔热优化的设计，以上隔热组件20中的隔热管21的结构在另一实施方式中，可以参见图8所示，还可以包括沿径向方向设置于第一隔热腔213a外的各向异性材料层214a；其中，各向异性材料在不同的维度方向具有不同的物理特性，而本实用新型的结构中利用各向异性材料在不同维度方向上的导热性使用；使各向异性材料层214a的材料异性方向被配置为沿径向方向的导热率低于轴向方向的导热率，那么当热量由加热腔10沿径向传导至各向异性材料层214a上时，会被大量转变为轴向方向的分散传导，从而有效将热量局部传导扩展为面积更大的面传导，利于在径向和轴向方向上让温度的传导均匀化，起到降低其局部高温的作用，还能有效屏蔽热源向外扩散。在实施中，以上热传导各向异性材料采用石墨材料包括石墨片或石墨粉、石墨烯涂层、碳纤维、二氧化钛多晶膜、多晶硅等中的一种或多种进行。基于本实用新型中对于热量传导的差异性设定，采用各向异性材料层214a在沿轴向方向的导热系数大于径向方向导热系数的30倍。基于通常材料的选择以及实施的效果，进一步优选采用轴向方向的导热系数为径向方向导热系数的30～100倍进行。

进一步，隔热管21还具有沿径向方向设置于各向异性材料层214a外的第二隔热腔215a，该第二隔热腔215a内也填充有气凝胶粉末、硅藻土粉末、氧化锆粉末等导热系数低的第二粉末隔热材料。该第二隔热腔215在功能设定上与第一隔热腔213不同，第二隔热腔215内填充粉末材料的颗粒细度更低利于降低间隙，主要用于屏蔽热量的对流，起用于热量对流阻断的作用。实施中，该第二隔热腔215内的第二粉末隔热材料采用颗粒大小在1～500μm左右，导热系数优选采用0.02W/(m.K)左右的材料进行。

采用本实用新型的以上烟支加热器，在加热组件外设置具有多种不同隔热功能结构的隔热组件，对内隔离热量的传导和辐射，对外阻断热量的对流，从而整体上可以大大提高热量阻隔，实现避免烟具局部过热、屏蔽热量向外传递的效果。并且以图2结构所示的示例，用不锈钢材质制备隔热管21，并在4mm厚度的第一隔热腔213内填充平均粒径为500μm气凝胶粉，测试吸烟时外壳体30表面温度在50度左右；而进一步调整第一隔热腔213内填充平均粒径加大到800μm时，测试吸烟时外壳体30表面温度降低至43度左右。表明通过粉末填充的颗粒大小调节，进而改变介质对热量传导的隔离效果。

本实用新型进一步还提出含有以上烟支加热器的电加热吸烟装置，包括烟支加热装置和为烟支加热装置供电的电源装置；其中烟支加热装置采用以上实施例所描述的烟支加热器。本实用新型的电加热吸烟装置，通过具有多层不同隔热结构的隔热组件，在内部隔离热量的传导和辐射，在外部阻断热量的对流，从而整体上可以大大提高其热阻的作用，使电加热吸烟装置表面具有比较低的温度。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但并不限于本说明书所描述的实施例，进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟支加热器，包括加热组件、以及用于对加热组件进行隔热的隔热组件；所述加热组件包括用于收容烟支的纵长形的加热腔、以及用于对烟支进行加热的发热体；其特征在于，所述隔热组件包括套设于加热组件外的各向异性材料层，该各向异性材料层沿径向方向的导热系数低于轴向方向的导热系数；所述各向异性材料层用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围传导。

2.如权利要求1所述的烟支加热器，其特征在于，所述各向异性材料层沿轴向方向的导热系数大于径向方向导热系数的30倍。

3.如权利要求2所述的烟支加热器，其特征在于，所述各向异性材料层沿轴向方向的导热系数为径向方向导热系数的30～100倍。

4.如权利要求1至3任一项所述的烟支加热器，其特征在于，所述隔热组件还包括设置于加热组件与各向异性材料层之间的隔热管；所述隔热管具有沿径向方向相对的内管体和外管体，且该内管体和外管体之间间隔有一定间距形成第一隔热腔；该第一隔热腔内填充有第一粉末隔热材料；所述各向异性材料层沿外管体的径向方向层叠设置于外管体的外表面。

5.如权利要求4所述的烟支加热器，其特征在于，所述隔热管还包括沿径向方向层叠设置于所述各向异性材料层外的第二隔热腔；所述第二隔热腔内填充有第二粉末隔热材料。

6.如权利要求5所述的烟支加热器，其特征在于，第一粉末隔热材料的颗粒粒径大于第二粉末隔热材料的颗粒粒径。

7.如权利要求4所述的烟支加热器，其特征在于，所述隔热组件还包括罩设于所述各向异性材料层外的外隔热罩；该外隔热罩用于减少所述加热腔内的热量沿径向往外围的辐射。

8.如权利要求7所述的烟支加热器，其特征在于，所述隔热管沿径向方向与加热组件之间间隔有一定间距形成第一空气介质层；

和/或，所述各向异性材料层外沿径向方向与外隔热罩之间有一定间距形成第二空气介质层。

9.如权利要求1至3任一项所述的烟支加热器，其特征在于，还包括具有敞口端的中空外壳体、以及盖合于外壳体敞口端的端盖座；

所述外壳体与端盖座配合形成容纳空间，所述加热组件和隔热组件设置于该容纳空间内。

10.一种电加热吸烟装置，包括烟支加热装置、以及为烟支加热装置供电的电源装置，其特征在于，所述烟支加热装置为权利要求1至9任一项所述的烟支加热器。