一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，該吸煙裝置包括加熱段、控制段和電源，加熱段和控制段連接成一體；加熱段外殼體、隔熱套和加熱器，外殼體的前端設置有供煙草制品插入的進煙口，外殼體的后端連接設有進氣孔，所述的加熱器設置在外殼體內，隔熱套設置在加熱器與外殼體之間；所述的加熱器采用半導體加熱元件，半導體加熱元件的中間設置有容置煙草制品的加熱腔，加熱腔的前端與所述的進煙口相連通，加熱腔的后端與所述的進氣孔相連通；所述的控制段設置有內腔體，內腔體設置有控制器，控制器與電源相連接，控制器連接設置有導電電路連接至加熱器。本實用新型具有熱效高，恒溫發熱，控溫精度高，穩定性好，使用壽命長的特點。
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及新型卷煙【技術領域】，具體涉及一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙 裝直。 一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置

【背景技術】
[0002] 傳統卷煙作為煙草消費的主流產品形式，已有100多年的歷史。隨著人們生活方 式和消費觀念的轉變、科學技術的快速進步和商品升級換代速度的不斷加快，煙草消費者 的需求和關注點不斷變化，同時受到煙草控制、社會輿論等因素的影響，傳統卷煙的發展受 到制約，新型卷煙的出現已經成為必然。
[0003] 研究表明卷煙燃燒產生的卷煙煙霧對非吸煙人群危害巨大，并且，由吸煙造成的 火災難以杜絕。尼古丁和多數煙草致香成分在200-500攝氏度就可以轉移到煙氣中，常規 卷煙燃燒溫度在800攝氏度以上，如果把卷煙受熱溫度降低到500攝氏度以下，煙氣多種有 害成分可以大幅度降低，同時香味成分受到的影響相對較小。因此，研究一種避免煙絲燃燒 又滿足消費者煙癮需求的加熱非燃燒卷煙吸煙裝置非常有意義。
[0004] 目前，市場出現的低溫卷煙通過加熱不燃燒煙草的方式向人體傳送尼古丁和香 味，其裝填的是煙草物質。低溫卷煙產品改變了傳統卷煙燃燒采取可見煙霧，采用"加熱不 燃燒"的方式。相關研究表明，在500°c以下的較低溫度下，只加熱但不燃燒煙草，尼古丁和 部分煙草香味成分就可改轉移到煙氣中。與傳統卷煙相比，低溫卷煙能夠整體大幅度降低 焦油和有害成分的釋放量。同時，基本沒有側流煙氣，對他人、環境的危害很小。
[0005] 目前，國際上已經上市或正在研發的低溫卷煙主要有：電加熱低溫卷煙、燃料加熱 低溫卷煙和化學加熱低溫卷煙。電加熱低溫卷煙，即以電力為熱源，加熱煙草物質，產生尼 古丁煙霧。燃料加熱低溫卷煙，即以外加燃料塊為熱源，加熱煙草物質產生尼古丁煙霧。化 學加熱低溫卷煙，即利用化學反應器作為熱源進行加熱。
[0006] 菲利普莫里斯生產公司申請了一種香煙制品（申請號：89104827.8申請日： 1989-07-21)，其中一個碳質熱源燃燒產生的熱傳遞給香料段，而產生出加香煙霧，炭質 熱源和香料段裝在一個不燃的圓柱形空心陶瓷套管內。香煙制品基本上不產生外溢的煙。 熱源發出的熱通過對流和輻射傳遞，該專利采用炭棒作為加熱源，該加熱方式是一次性的， 無法重復使用。
[0007] 菲利普莫里斯生產公司另外還申請了一種用于將煙草香味送給吸煙者的至少具 有一個電加熱器的吸煙系統的煙卷（申請號：94102530.6申請日：1994-02-25)所述煙卷 包括：一個承載管，所述承載管具有縱向相互分開的第一和第二端部和具有第一和第二 表面，第一表面在第一和第二端部之間圍出一個腔，第二表面有一個用來貼靠在一個電加 熱器上的區域；以及一層煙香物質層，所述煙香物質層配置在承載管第一表面上，在受到 加熱時在腔內產生送給吸煙者的煙草香味，其中所述承載管和煙香物質層允許橫向氣流 流入腔內，該專利采用電加熱的方式，對于電加熱方式
[0008] 另外，對于上述的低溫卷煙在抽吸時，總粒相物在最初抽吸期間較低，但其趨于逐 步提高直至最終，給消費者帶來煙氣強度逐漸增加的感覺；加熱腔采取一體式加熱方式抽 吸常規卷煙時，煙氣起始極弱，而后迅速上升，然后隨著抽吸口數的增加，煙氣量顯著降低。 這主要是因為其利用前幾口抽吸達到最佳溫度，使煙草制品產生高濃度氣溶膠，然而隨著 抽吸進程，氣溶膠產生殆盡。與常規卷煙相比，煙氣釋放量不可控，不同抽吸口數之間感官 差異較大，吸食后期，感官特性趨于減弱。另外，過早加熱卷煙未加熱部位會導致產生部分 煙霧或使卷煙該部位由于受熱引起熱致降解，改變自身品質；重新加熱先前受熱過的部位 會導致產生不愉快的氣味或有害成分。


【發明內容】

[0009] 為了解決上述的技術問題，本實用新型的目的是提供一種基于半導體加熱的非燃 燒吸煙裝置，該裝置采用半導體加熱的方式，提供了一種新的非燃燒吸煙裝置的快速加熱 方式，具有熱效高，恒溫發熱，控溫精度高，穩定性好，使用壽命長的特點。
[0010] 為了實現上述的目的，本實用新型采用了以下的技術方案：
[0011] 一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，該吸煙裝置包括加熱段、控制段和電源， 加熱段和控制段連接成一體；加熱段外殼體、隔熱套和加熱器，外殼體的前端設置有供煙草 制品插入的進煙口，外殼體的后端連接設有進氣孔，所述的加熱器設置在外殼體內，隔熱套 設置在加熱器與外殼體之間；所述的加熱器采用半導體加熱元件，半導體加熱元件的中間 設置有容置煙草制品的加熱腔，加熱腔的前端與所述的進煙口相連通，加熱腔的后端與所 述的進氣孔相連通；所述的控制段設置有內腔體，內腔體設置有控制器，控制器與電源相連 接，控制器連接設置有導電電路連接至加熱器。
[0012] 作為優選，所述的半導體加熱元件軸向設置多排，各排半導體加熱元件按圓周嵌 設在隔熱套內，并在半導體加熱元件的內側設置導熱套，半導體加熱元件的兩端分別設置 有絕緣隔熱墊圈，導熱套中空構成所述的加熱腔。作為進一步改進，所述的加熱器采用分段 式結構，每排半導體加熱元件分為多段，所述的導熱套也相應地分為多段，多段導熱套分別 設置在多段半導體加熱元件的內側，在兩段半導體加熱元件以及導熱套之間設置有絕緣隔 熱墊圈。上述的結構提供了分段式逐次加熱卷煙，不同抽吸口數間煙氣量基本一致，同時又 可以有效的阻止了熱量傳遞到卷煙的未加熱部位或先前加熱過的部位。
[0013] 作為優選，所述的半導體加熱元件為中空筒狀，所述的加熱腔設置在半導體加熱 元件的中軸上。作為進一步改進，加熱器采用分段式結構，所述的半導體加熱元件分為多 段，在兩段半導體加熱元件之間設置有絕緣隔熱墊圈。上述的結構提供了分段式逐次加熱 卷煙，不同抽吸口數間煙氣量基本一致，同時又可以有效的阻止了熱量傳遞到卷煙的未加 熱部位或先前加熱過的部位。
[0014] 作為優選，所述的半導體加熱元件分為:Γ20段。作為再優選，所述的控制器設置 控制電路控制各段半導體加熱元件依軸向順序加熱或組合2~3段半導體加熱元件加熱。
[0015] 作為進一步改進，所述的各段半導體加熱元件分別設置有溫度傳感器，溫度傳感 器通過設置導電電路與控制器相連接。作為優選，溫度傳感器采用環形的卡圈式熱電偶。本 實用新型通過設置溫度傳感器可以反饋各段半導體加熱元件的實時溫度，為控制器控制各 段半導體加熱元件的實時溫度提供數據支持。
[0016] 作為進一步改進，所述的電源為供電電池，供電電池連接設有控制開關，控制開關 用于控制整個裝置的供電，供使用者開啟裝置。所述的供電電池設置在控制段的內腔體，或 者控制段的后端還連接設置有電源段，所述的供電電池設置在電源段。
[0017] 作為進一步改進，所述的控制段內設置有氣流通道，氣流通道與所述的進氣孔相 連通，并在控制段的側壁設置有透氣孔，氣流通道與透氣孔相連通。
[0018] 作為再優選，所述的氣流通道內設置有氣流傳感器，氣流傳感器通過導電電路與 控制器相連接。氣流傳感器在人體通過卷煙濾嘴抽吸的過程中，氣流經過氣流通道流入加 熱腔中，氣流傳感裝置感應到人體在卷煙濾嘴抽吸時產生的氣流壓力，通過控制器，啟動加 熱器。
[0019] 作為進一步改進，所述的外殼體的內端部設置連接端頭，連接端頭封閉外殼體的 內腔，連接端頭軸向中部設有所述的進氣孔，所述的加熱器與連接端頭之間設置有所述的 絕緣隔熱墊圈。連接端頭的設施一方面保證了在加熱段的加熱器與外界的隔熱，另外也為 加熱段與控制段的連接提供了幫助。作為優選，所述的連接端頭上設置有多個插孔，控制段 設置有多個插頭，插孔與插頭均采用導電材質，插頭與控制器相電連接，插孔分別與半導體 加熱元件相電連接。采用導電材質插孔與插頭提供了加熱段與控制段電連接的最佳方式。
[0020] 作為進一步改進，所述的隔熱套采用納米氣凝膠隔熱氈，外殼體采用聚醚醚酮 樹脂。采用納米氣凝膠絕熱氈，使用溫度-50?650°C，導熱系數從200?500°C對應為 0. 021?0. 035WAm·K)，保證了有效的保溫隔熱，防止加熱器的熱量散失。而采用聚醚醚 酮樹脂外殼，連續使用溫度為260°C，具有良好的耐熱阻燃性能。
[0021] 作為進一步改進，所述的加熱腔的腔壁設置有導熱隔離層，優選的導熱隔離層為 導熱陶瓷管、導熱金屬管或導熱鍍膜。設置導熱隔離層可以隔離卷煙與加熱器的直接接觸， 防止卷煙在蒸發的時候污染加熱器。
[0022] 本實用新型采用半導體加熱的方式，提供了一種新的非燃燒吸煙裝置的快速加熱 方式，具有熱效高，恒溫發熱，控溫精度高，穩定性好，使用壽命長的特點。本實用新型通過 在煙具殼體內設置內壁導熱機構以及控制上述導熱機構工作溫度和工作次序的控制器，使 得本實用新型能夠通過半導體加熱方式將卷煙中的致香成分干餾出來，而非直接燃燒卷 煙，降低了卷煙對人體的危害，確保消費者獲得煙草特征感受。
[0023] 進一步，本實用新型采用分段式逐次加熱卷煙，不同抽吸口數間煙氣量基本一致， 同時有可以有效的阻止了熱量傳遞到卷煙的未加熱部位或先前加熱過的部位。本實用新型 可以提供和常規卷煙所近的抽吸數，也允許吸煙者隨時暫停和重新開始使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0025] 圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0026] 圖3為本實用新型的加熱段的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0028] 如圖1所示的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，該吸煙裝置由加熱段1、控 制段2和電源段3構成，加熱段1、控制段2和電源段3依次連接成一體。外殼體11的前端 設置有供煙草制品插入的進煙口 20,外殼體的后端連接設有進氣孔19,控制段2內設置有 氣流通道22,氣流通道22與所述的進氣孔19相連通，并在控制段2的側壁設置有透氣孔 23,氣流通道22與透氣孔23相連通。
[0029] 如圖2、圖3所示，所述的加熱段1包括外殼體11、隔熱套12和加熱器13,加熱 器13設置在外殼體11內，隔熱套12設置在加熱器13與外殼體11之間；所述的隔熱套12 采用納米氣凝膠隔熱氈，使用溫度-50?650°C，導熱系數從200?500°C對應為0. 021? 0. 035WAm·Κ)，保證了有效的保溫隔熱，防止加熱器的熱量散失。外殼體11采用聚醚醚酮 樹脂，可連續使用溫度為260°C，具有良好的耐熱阻燃性能。所述的加熱器13采用半導體加 熱元件18,工作溫度為200-500攝氏度。半導體加熱元件18軸向設置4排，各排半導體加 熱元件18按圓周嵌設在隔熱套12內，并在半導體加熱元件18的內側設置導熱套15,每排 半導體加熱元件18分為4飛段，所述的導熱套15也相應地分為4飛段，多段導熱套15分 別設置在多段半導體加熱元件18的內側，在兩段半導體加熱元件18以及導熱套15之間設 置有絕緣隔熱墊圈14。所述的導熱套15中空構成容置煙草制品的加熱腔10,加熱腔10的 腔壁設置有導熱鍍膜。加熱腔10的前端與所述的進煙口 20相連通，加熱腔10的后端與所 述的進氣孔19相連通。或者，半導體加熱元件18為中空筒狀，所述的加熱腔10設置在半 導體加熱元件18的中軸上，加熱腔10的腔壁設置有導熱金屬管；中空筒狀的半導體加熱元 件18分為多段，在兩段半導體加熱元件18之間設置有絕緣隔熱墊圈14。
[0030] 如圖1所示的所述的控制段2設置有內腔體，內腔體設置有控制器21，控制器21 設置有導電電路連接至各段半導體加熱元件18,控制器21設置邏輯控制電路控制各段半 導體加熱元件18依軸向順序加熱。所述的連接端頭4上設置有多個插孔，控制段2設置有 多個插頭16,插孔與插頭16均采用導電材質，插頭16與控制器21相電連接，插孔分別與各 段半導體加熱元件18相電連接。如圖3所示，各段半導體加熱元件18分別設置有環形的 卡圈式熱電偶17,環形的卡圈式熱電偶17通過設置導電電路與控制器21相連接。并在控 制段2的氣流通道22內設置有氣流傳感器7，氣流傳感器7通過導電電路與控制器21相連 接。
[0031] 如圖1所示，所述的電源段3內腔設置有供電電池5,供電電池5為可拆卸/可充 電式電池，電壓6-12伏特，供電電池5通過導電電路與控制器21相連接。另外，整個裝置 還設置有控制開關6,控制開關6通過導電電路與控制器21相連接，控制開關6用于控制整 個裝置的供電，供使用者開啟裝置。
[0032] 本實用新型使用的時候，將卷煙8煙絲段置入待加熱腔10,打開控制開關6,在人 體通過卷煙濾嘴抽吸的過程中，氣流經過進氣孔19流入加熱腔10中，氣流傳感裝置7感應 到人體在卷煙濾嘴抽吸時產生的氣流壓力，通過控制器21，啟動加熱器13,邏輯電路采用 軸向逐次加熱順序，將待吸食卷煙指定部位加熱到200-500攝氏度，在氣流的作用下，卷煙 制品中特有的致香成分，隨氣流流經卷煙濾嘴進入口腔，從而確保消費者獲得煙草特征感 受。
【權利要求】
1. 一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，該吸煙裝置包括加熱段（1)、控制段（2)和 電源，加熱段（1)和控制段（2)連接成一體；其特征在于：加熱段（1)包括外殼體（11)、隔熱 套（12)和加熱器（13)，外殼體（11)的前端設置有供煙草制品插入的進煙口（20)，外殼體 (11)的后端連接設有進氣孔（19)，進氣孔（19)與外界相連通，所述的加熱器（13)設置在 外殼體（11)內，隔熱套（12)設置在加熱器（13)與外殼體（11)之間；加熱器（13)采用半導 體加熱元件（18)，半導體加熱元件（18)的中間設置有容置煙草制品的加熱腔（10);加熱腔 (10)的前端與所述的進煙口（20)相連通，加熱腔（10)的后端與所述的進氣孔（19)相連通； 所述的控制段（2 )設置有內腔體，內腔體設置有控制器（21 )，控制器（21)與電源相連接，控 制器（21)連接設置有導電電路連接至加熱器（13)。
2. 根據權利要求1所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：半導 體加熱元件（18)軸向設置多排，各排半導體加熱元件（18)按圓周嵌設在隔熱套（12)內，并 在半導體加熱元件（18)的內側設置導熱套（15)，半導體加熱元件（18)的兩端分別設置有 絕緣隔熱墊圈（14)，導熱套（15)中空構成所述的加熱腔（10)。
3. 根據權利要求2所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：加熱 器（13)采用分段式結構，每排半導體加熱元件（18)分為多段，所述的導熱套（15)也相應地 分為多段，多段導熱套（15)分別設置在多段半導體加熱元件（18)的內側，在兩段半導體加 熱元件（18)以及導熱套（15)之間設置有絕緣隔熱墊圈（14)，所述的控制器（21)分別設置 導電電路連接至各段半導體加熱元件（18 )。
4. 根據權利要求1所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：半導 體加熱元件（18)為中空筒狀，所述的加熱腔（10)設置在半導體加熱元件（18)的中軸上。
5. 根據權利要求4所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：加熱 器（13)采用分段式結構，半導體加熱元件（18)分為多段，在兩段半導體加熱元件（18)之間 設置有絕緣隔熱墊圈（14)，所述的控制器（21)分別設置導電電路連接至各段半導體加熱 元件（18)。
6. 根據權利要求1~5任意一項權利要求所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝 置，其特征在于：半導體加熱元件（18)分為為3~20段。
7. 根據權利要求6所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：控制 器（21)設置邏輯控制電路控制各段半導體加熱元件（18)依軸向順序加熱或組合2~3段半 導體加熱元件（18)加熱。
8. 根據權利要求Γ5任意一項權利要求所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝 置，其特征在于各段半導體加熱元件（18)分別設置有溫度傳感器，溫度傳感器通過設置導 電電路與控制器（21)相連接。
9. 根據權利要求8所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：溫度 傳感器采用環形的卡圈式熱電偶（17)。
10. 根據權利要求Γ5任意一項權利要求所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝 置，其特征在于：所述的電源為供電電池（5)，供電電池（5)連接設有控制開關（6)，所述的 供電電池（5 )設置在控制段（2 )的內腔體，或者控制段（2 )的后端還連接設置有電源段（3 )， 所述的供電電池（5)設置在電源段（3)。
11. 根據權利要求Γ5任意一項權利要求所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝 置，其特征在于：控制段（2)內設置有氣流通道（22)，氣流通道（22)與所述的進氣孔（19)相 連通，并在控制段（2 )的側壁設置有透氣孔（23 )，氣流通道（22 )與透氣孔（23 )相連通。
12. 根據權利要求11所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：在 氣流通道（22 )內設置有氣流傳感器（7 )，氣流傳感器（7 )通過導電電路與控制器（21)相連 接。
13. 根據權利要求2或3所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于： 外殼體（11)的內端部設置連接端頭（4)，連接端頭（4)封閉外殼體（11)的內腔，連接端頭 (4)軸向中部設有所述的進氣孔（19)，所述的加熱器（13)與連接端頭（4)之間設置有所述 的絕緣隔熱墊圈（14)。
14. 根據權利要求13所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：連 接端頭（4)上設置有多個插孔，控制段（2)設置有多個插頭，插孔與插頭均采用導電材質， 插頭與控制器（21)相電連接，插孔分別與半導體加熱元件（18)相電連接。
15. 根據權利要求1~5任意一項權利要求所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝 置，其特征在于：隔熱套（12)采用納米氣凝膠隔熱氈，外殼體（11)采用聚醚醚酮樹脂。
16. 根據權利要求1~5任意一項權利要求所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝 置，其特征在于：加熱腔（10)的腔壁設置有導熱隔離層。
17. 根據權利要求16所述的一種基于半導體加熱的非燃燒吸煙裝置，其特征在于：導 熱隔離層為導熱陶瓷管、導熱金屬管或導熱鍍膜。
【文檔編號】A24F13/00GK203860446SQ201320828276
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】周國俊, 儲國海, 蔣志才, 丁雪, 黃華, 徐建, 沈凱, 方婷, 周煒 申請人:浙江中煙工業有限責任公司