并列加热式分段发热结构及其应用的低温烟具
阅读：303发布：2020-05-13
专利汇可以提供并列加热式分段发热结构及其应用的低温烟具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种并列加热式分段发热结构及其应用的低温烟具，并列加热式分段发热结构包括至少具有两个加热区的发热基材以及覆在所述发热基材上的发热部件，所述加热区的发热基材上分布有对应的发热部件，至少一个加热区的发热部件延伸至所述发热基材的两端，且所述的该部分发热部件所在的发热基材上的部分区域并列分布有独立的发热部件。应用该发热结构的低温烟具解决了在加热初期存在的烟雾烫嘴的问题，使得发烟介质的烟雾烟 碱 含量得以更为平稳的释放，避免了现有单纯的两段式发热体存在的烟雾烟碱含量的大幅度的降低-回升式的 波动 ，适用性更为广泛。，下面是并列加热式分段发热结构及其应用的低温烟具专利的具体信息内容。
1.并列加热式分段发热结构，包括至少具有两个加热区的发热基材以及覆在所述发热基材上的发热部件，其特征在于：
所述加热区的发热基材上分布有对应的发热部件，至少一个加热区的发热部件延伸至所述发热基材的两端，且所述的该部分发热部件所在的发热基材上的部分区域并列分布有独立的发热部件。
2.根据权利要求1所述的并列加热式分段发热结构，所述独立的发热部件的一端延伸至所述发热基材的端部。
3.根据权利要求2所述的并列加热式分段发热结构，所述独立的发热部件所在的发热基材的横截面上，所述独立的发热部件的电阻大于与其并列的发热部件的电阻。
4.根据权利要求1或2或3所述的并列加热式分段发热结构，所述发热部件为附着固定在发热基材表面的发热电阻，所述发热电阻通过同样固定在发热基材上的电极与发热电路连接。
5.根据权利要求4所述的并列加热式分段发热结构，所述发热电阻在对应的加热区内沿发热基材轴向或周向呈连续弯折分布。
6.根据权利要求5所述的并列加热式分段发热结构，每个发热电阻的一端连接对应该发热电阻的电极，另一端与一个共用电极连接。
7.根据权利要求6所述的并列加热式分段发热结构，所述发热基材采用对发烟介质包围加热的陶瓷管或插入发烟介质内部进行中心加热的陶瓷棒或陶瓷片，所述发热电阻烧制在陶瓷管或陶瓷棒或陶瓷片的表面，并在发热电阻表层烧结一层绝缘釉料。
8.根据权利要求6所述的并列加热式分段发热结构，所述发热基材采用对发烟介质包围加热的金属管或插入发烟介质内部进行中心加热的金属棒或金属片，所述发热电阻通过内绝缘层附着固定在金属管或金属棒或金属片的表面，在发热电阻的表面附着固定外绝缘层。
9.低温烟具，其特征在于：采用权利要求1-8中任一项所述的并列加热式分段发热结构作为低温烟具的发热体。
10.根据权利要求9所述的低温烟具，所述并列加热式分段发热结构中所述的独立的发热部件靠近低温烟具的吸嘴设置。
并列加热式分段发热结构及其应用的低温烟具
技术领域
[0001] 本发明属于低温烟领域，具体涉及一种对发烟介质进行加热出烟的并列加热式分段发热结构及其应用的低温烟具。
背景技术
[0002] 传统卷烟需通过明火点燃燃烧产生烟草烟雾，烟草在高温和裂解的过程中释放对人体有害混合物质达数千种，由存在于气体中的挥发物和存在于颗粒中的半挥发物及非挥发物组成，如一氧化碳、酚类、醛类、尼古丁(烟碱)、烟焦油等，而加热不燃烧烟具可有效降低有害物质产生，更加健康。
[0003] 目前市场上加热不燃烧的烟具，主要有中心加热与包围加热的烟具，对于包围加热式的烟具，目前效果最好的产品，一般采用分段式加热，即采用上下两段式发热体，每一段均为独立控制，加热完一段后再加热另一段，以保证烟雾的产生速度和稳定性。然而，这种现有的上下两段式加热的发热体，其每段均是采用发热丝完全包裹的方式，虽然这样做加热的比较充分，烟雾产生速度得到了保障，但同时，由于热量过于集中在一段内，往往使得该部分的烟草加热产生的烟雾温度过高，严重时会出现烫嘴的现象，而且，热量的集中会导致低温烟支所产生的烟雾中的烟碱含量会随着抽吸的口数增加而大幅度的降低，极大的影响口感。
发明内容
[0005] 本发明采用如下技术方案实现：
[0006] 并列加热式分段发热结构，包括至少具有两个加热区的发热基材以及覆在所述发热基材上的发热部件，
[0007] 所述加热区的发热基材上分布有对应的发热部件，至少一个加热区的发热部件延伸至所述发热基材的两端，且所述的该部分发热部件所在的发热基材上的部分区域并列分布有独立的发热部件。
[0008] 进一步的，所述独立的发热部件的一端延伸至所述发热基材的端部。
[0009] 进一步的，所述独立的发热部件所在的发热基材的横截面上，所述独立的发热部件的电阻大于与其并列的发热部件的电阻。
[0011] 进一步的，所述发热电阻在对应的加热区内沿发热基材轴向或周向呈连续弯折分布。
[0012] 进一步的，每个发热电阻的一端连接对应该发热电阻的电极，所有发热电阻的另一端与一个共用电极连接。
[0013] 作为本发明的一种有优选方案，所述发热基材采用对发烟介质包围加热的陶瓷管或插入发烟介质内部进行中心加热的陶瓷棒或陶瓷片，所述发热电阻烧制在陶瓷管或陶瓷棒或陶瓷片的表面，并在发热电阻表层烧结一层绝缘釉料。
[0014] 作为本发明的另一种有优选方案，所述发热基材采用对发烟介质包围加热的金属管或插入发烟介质内部进行中心加热的金属棒或金属片，所述发热电阻通过内绝缘层附着固定在金属管或金属棒或金属片的表面，在发热电阻的表面附着固定外绝缘层。
[0015] 本发明还公开了一种低温烟具，采用上述并列加热式分段发热结构作为低温烟具的发热体。
[0016] 进一步的，所述并列加热式分段发热结构中所述的独立的发热部件靠近低温烟具的吸嘴设置
[0017] 本发明发热基材上的多段发热部件先后工作时，前一发热部件工作依赖加热传导而升温低于上一发热部件加热区域温度的区域，在后一发热部件工作时，上一发热部件的加热区域将被后一发热部件的加热区发出的热量逐渐覆盖，成为并列加热区域。在可供吸食的发烟介质放入此发热基材加热时，并列加热区域内的发烟介质在未被上一发热部件工作时未完全碳化基础上，并列加热实现进一步碳化发烟。
[0018] 多段发热部件中的任意一段工作时，在发热基材的圆周表面总有一部分未被加热，该部分区域对应的发烟介质碳化依赖加热部分的热量传递缓慢释放，相较每一段发热部件都完全覆盖发热基材圆周的方式，控制同样体积的发烟介质，在单位时间里碳化释放更持久，相邻两口之间的释放物质含量的差距将更小。
[0019] 本发明在发热基材上设置多部分的发热部件，形成的多个加热区依次发热工作，在其表面形成的多部分发热部件中，在任意某一段发热部件工作时，总存在未被其覆盖的基材表面而未被加热的区域，在工作中，其温度升高依赖发热部件覆盖区域热量的传导，未工作区域的温度总低于加热区域。在可供吸食的发烟介质放入发热基材进行加热工作时，发热基材同一截面内的未工作区域的发烟介质温度较低，使用者吸食时，形成温度较低的空气通过为工作区域与加热区域部分较热的空气混合，降低发烟介质最终的气体温度。
[0020] 本发明较现有技术具有如下有益效果：
[0021] 1、本发明中提供的并列加热式分段发热结构采用了上述技术方案的发热部件排布，在相应加热区域工作发热时，低温气流可以从其加热区未覆盖的其他区域流通，能够有效的降低发烟介质加热后所产生烟雾的温度，极大的解决了低温烟具在加热初期存在的烟雾烫嘴的问题。
[0022] 2、本发明中提供的并列加热式分段发热结构在协调冷高温气流比例的情形下，同时达到了控制发烟介质在加热时所产生的烟雾的烟碱含量波动幅度的效果，使得发烟介质的烟雾烟碱含量得以更为平稳的释放，避免了现有单纯的两段式发热体存在的烟雾烟碱含量的大幅度的降低-回升式的波动。
[0023] 3、本发明中提供的并列加热式分段发热结构，热稳定性更好，升温与控温更为方便，可以根据需要调整发热部件覆着的基材，在金属材质和陶瓷材质等基材上均可使用，适用性更为广泛。
附图说明
[0025] 图1为实施例中的并列加热式分段发热结构的主视图，重点展示第一发热电阻在发热基材上的分布示意。
[0026] 图2为实施例中的并列加热式分段发热结构的后视图，重点展示第二发热电阻在发热基材上的分布示意。
[0027] 图3为实施例中的发热部件的平面展开示意图。
[0028] 图4为实施例中的内绝缘层的平面展开示意图。
[0029] 图5为实施例中的外绝缘层的平面展开示意图。
[0030] 图6为实施例中的并列加热式分段发热结构在第一发热电阻工作时的内部热量传导示意图。
[0031] 图6a为图6中的发热基材上半部截面热量传导示意图。
[0032] 图7为实施例中的并列加热式分段发热结构在第二发热电阻工作时的内部热量传导示意图。
[0033] 图7a为图7中的发热基材上半部截面热量传导示意图。
[0034] 图7b为图7中的发热基材下半部的截面热量传导示意图。
[0035] 图8为实施例中的并列加热式分段发热结构在第一发热电阻工作时内部低温气流和高温气流的流动示意图。
[0036] 图9为实施例中的并列加热式分段发热结构在第二发热电阻工作时内部低温气流和高温气流的流动示意图，图8和图9中的空心箭头所指低温气流，实心箭头所指高温气流。
[0037] 图中标号：1-发热基材，2-第一发热电阻，21-第一加热区，3-第二发热电阻，31-第二加热区，41-共用电极，42-第一发热电阻电极，43-第二发热电阻电极，51-内绝缘层，52-外绝缘层。
具体实施方式
[0038] 实施例
[0039] 参见图1和图2，图示中的并列加热式分段发热结构为本发明的优选方案，其主体为发热基材1，在发热基材1上分布设置有若干发热部件，发热部件为利用电发热的发热电阻丝或电阻片，对与发热基材1接触的发烟介质进行加热烘烤，将发烟介质通过不燃烧的方式加热产生烟雾。
[0040] 发烟介质包括但不限于低温烟具中所使用的低温烟支、烟草或烟油等可抽吸材料。以上所指的发热基材1可以为发热管或发热芯，发热管可以采用陶瓷管或者金属管，管腔内部容纳发烟介质，发热管上设置的发热部件对内部容纳的发烟介质进行包围加热；发热芯可以采用陶瓷棒、陶瓷片或者绝缘处理后的金属棒、金属片，将发烟介质插嵌到发热芯上，发热芯上设置的发热部件对发烟介质进行中心加热。
[0041] 以下以本实施例图示中的发热管作为发热基材1，详细说明该并列加热式分段发热结构的具体方案。
[0042] 结合图1、图2和图3所示，本实施例中的发热基材1为薄壁圆形截面或类圆形截面的管材，其上设置有第一加热区21和第二加热区31，其中第一加热区21上分布设置有第一发热电阻2作为发热部件，第二加热区31上分布设置有第二发热电阻3作为发热部件，其中第二发热电阻3的两端分别延伸至发热基材1的两端，在第二发热电阻3所在的发热基材上半部区域还并列分布有独立设置的第一发热电阻2。第一发热电阻的一端延伸至发热基材1的端部，另外一端连接至发热基材1中间位置的电极。
[0043] 在本实施例的发热基材1的上半部包括有第一发热电阻2和第二发热电阻3，在发热基材上半部形成了两部分可以独立控制的加热区，其中一部分为第一发热电阻2全面覆盖的第一加热区21，另一部分为由第二发热电阻3覆盖的部分第二加热区31，通过两部分的加热区可以对发热基材上半部对应的发烟介质进行并列加热。
[0044] 同时，在发热基材1的上半部的第一加热区21以及另外一部分的第二加热区31分别沿发热基材上半部管壁的两个轴向区域对半分布，并且两个加热区在发热基材上半部的管壁上均轴向贯穿分布，即第一加热区21以及该段上的部分第二加热区31沿所在管壁一侧的轴向方向连续分布，这样可以保证两个加热区分别工作时，管腔内始终保持低温气流和高温气流同时流通。
[0045] 本实施例的发热基材1的下半部的发热基材管壁上分布的则全部都是第二加热区31的第二发热电阻3，第二发热电阻3在发热基材下半部上形成了一个单一发热控制的独立加热区，通过第二发热电阻3完成发热基材下半部对应的发烟介质的整体加热。
[0046] 第一发热电阻2和第二发热电阻3在对应的加热区沿发热基材轴向或周向呈连续弯折分布，尽量均匀地覆盖加热区，然后将第一发热电阻2和第二发热电阻3的端部与同样附着固定在发热基材1上的电极连接，通过电极连接到外部的发热电路。
[0047] 为了节省设置发热电极占用的基材表面位置，本实施例将第一发热电阻2和第二发热电阻3的一个端部单独引出设置第一发热电阻电极42和第二发热电阻电极43，然后将第一发热电阻2和第二发热电阻3的另一个端部均引出连接一个共用电极41，这样通过三个电极即可实现对两部分的发热电阻的有效控制。按照本实施例的设置，在第一发热电阻电极42和共用电极41连通回路，第二发热电阻电极43和共用电极41连通回路，第一发热电阻2和第二发热电阻3可各自独立连通工作。也可同时连通工作，当第一发热电阻电极42和第二发热电阻电极43连通且仅只有此连通时，即为第一发热电阻2和第二发热电阻3串联工作，这种发热方式即相当于两部分发热电阻同时对整个发热基材进行整体加热，此种发热方式为本发明技术方案所不推荐的工作方式。
[0048] 发热电阻的发热电路控制方式为常用的电加热控制电路，本实施例在此不对发热电路的具体方案进行赘述。
[0049] 当本实施例的发热基材1采用陶瓷管作为发热管时，第一发热电阻2和第二发热电阻3采用导电金属粉末印制附着在陶瓷发热管的外表面。制作时，控制好发热电阻的成分配比，制成混合均匀的金属或合金粉末，并制成电阻浆料，之后按预设的形状将电阻浆料印制在陶瓷发热管的管体外壁上，并使其电极外露在发热管端部，最后将其共同放入高温炉中一同加热烧制，即可制成发热体。为了保证发热电阻的绝缘性能，还可以在印制发热电阻的陶瓷发热管外壁再烧结一层绝缘釉料。
[0050] 当本实施例的发热基材1采用金属管作为发热管时，首先在金属管的外表面覆一层图4所示的内绝缘层51，内绝缘层51将发热基材的管材外壁全部覆盖，然后再将第一发热电阻2和第二发热电阻3按照预设的形状固定附着在内绝缘层51上，最后再在第一发热电阻2和第二发热电阻3的外表面覆一层图5中所示的外绝缘层52，外绝缘层52应当避开电阻电极和共用电极的位置，保证所有电极有效外露与外部加热电路连接。内绝缘层51和外绝缘层52采用耐高温绝缘薄膜。
[0051] 在实际应用中，发热电阻还可以固定附着在发热基材的管材内壁。
[0052] 本实施例的第二发热电阻3分别在发热基材上半部和下半部均有分布，两部分上的第二发热电阻3在整个发热基材1其中一侧管壁整体轴向贯穿分布，而第一发热电阻2在整个发热基材1另一侧管壁上分布的轴向长度小于第二发热电阻3，结合图6和图7可以看出，其中的第一发热电阻位于其纵向轴向方向的局部区域，其在发热基材上半部的圆柱或类圆柱表面积上，也仅覆盖部分角度区域，即第一加热区21，发热基材上半部表面积的余下区域，除必要的电阻电极所占的空间，全部为第二发热电阻所占用区域，即部分第二加热区31。
[0053] 参见图6和图6a，第一加热区21形成的一个弓形曲面的加热区域，相比圆截面表面全部布电阻线路加热所产生的热量沿圆周每一点朝中心径向传递给发烟介质的方式，本实施例的第一发热电阻2通电时，第一加热区21通过弓形曲面向余下区域发散传递热量，其余的非加热区域依赖传导热逐步升温，其控制的区域的发烟介质因加热而产生的烟雾释放物，将产生比加热区更缓慢持久的释放，这样在抽吸过程中相邻两口之间的释放物量的差距将有效减小。
[0054] 参见图7、图7a和图7b，第二加热区31在第一加热区21工作完毕后接着再次进行加热，在发热基材上半部的部分第二加热区31再次对该部分发烟介质进行加热，如图7a中所示，其加热的过程如第一加热区21的加热过程，发热基材上半部内的发烟介质在未被第一发热电阻工作时未完全碳化基础上，由第二发热电阻并列加热实现进一步碳化发烟。而发热基材下半部此时整体由第二发热电阻3进行全包围加热，其加热的过程如现有整体包围加热过程，直接将发热基材上半部内的所有发烟介质直接发热碳化。
[0055] 将加热发烟介质放入发热基材的管腔中，通常发烟介质的热量传递速度小于发热基材本身的热传导速度，因此在发热基材到达目标温度后需恒温一段时间，发烟介质才能达到可供吸食的状态，开始加热至可供吸食的状态所经历的时间将大于后续使用者吸食相邻两口的时间，相应产生的热量也大于相邻两口的吸食热量，可见，在使用者吸食时，第一口的口感温度最高。本实施例中的第一加热区21和第二加热区31的设置方案，还可以保证无论在那个加热区工作时，其控制的区域在发热基材周边表面积上总存在依赖加热区热量传导产生热量的未覆盖区，此区域的温度显著低于工作的加热区，产生的释放物温度将低于加热工作区域的温度，当使用者抽吸时，未加热工作区域的低温气流与加热区高温气流混合，都会存在低温空气混合发热产生的高温烟雾，达到烟雾抽吸降温的效果。本发明中所指的“低温气流”和“高温气流”并非对烟气的温度进行限定，而是一个相对概念，即未工作时的加热区产生的气流温度相对于工作时的加热区产生的气流温度要更低。
[0056] 如图8所示，当第一发热电阻加热时，靠近第二发热电阻对应的第二加热区31流通的低温气流与靠近第一发热电阻对应的第一加热区21流通的高温气流混合；如图9所示，当第二发热电阻加热时，靠近第一发热电阻对应的第一加热区21流通的气流温度将降低到低于第二发热电阻对应的第二加热区31流通的气流温度，抽吸过程中，同时在两个加热区的流动的高温气流和低温气流混合，有效降低了最终烟嘴抽吸的释放物温度。
[0057] 本实施例可用于各类采用包围加热或中心加热可抽吸介质的低温烟具中，并且为了最大限度地体现本实施发热结构的技术效果，应当将发热基材的第二发热电阻所在的一段靠近烟嘴设置。
[0058] 以上仅是本发明的具体实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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