具有隔热结构的低温烟具的制作方法

本发明属于吸烟用品技术领域，尤其涉及一种具有隔热结构的低温烟具。

背景技术：

与传统的卷烟相比，加热不燃烧抽吸装置直接加热烟草或烟碱制品，加热温度在220-250℃间，经烘烤后，烟气逐渐挥发出来，可以减少通过传统卷烟中烟草的燃烧和热降解产生有害烟气成分。

加热不燃烧制品从形式上可分为包围加热和中心加热，基于电加热原理发展出了陶瓷加热、薄膜加热、电磁加热等多种加热技术。在实际应用过程中，由于低温烟具的发热体加热温度(220-250℃)相对人体体温较高，在工作时，热量会穿过层层结构抵达低温烟具的外壳上，用户在使用时，可能会因低温烟具外壳侧壁的温度过高而产生不良的用户体验；而且，产品内部温度过高也会影响电池、电路板等的工作稳定性。

技术实现要素：

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种能够有效防止热量向外壳侧部传递的具有隔热结构的低温烟具。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

具有隔热结构的低温烟具，包括：

外壳，内部形成有用于装载和加热烟草制品的加热腔；

隔热结构，设置在所述外壳内位于所述加热腔的外围；

所述隔热结构包括相变热管、导热管和石墨片；

所述导热管套设在所述加热腔外，所述石墨片包覆在所述导热管的外壁上，所述相变热管附着固定在所述导热管的内壁上。

进一步的，所述相变热管包括依次连接的蒸发段、对流段和冷凝段，所述蒸发段朝向所述加热腔，所述冷凝段与所述导热管的内壁紧密贴合。

进一步的，所述相变热管包括密闭的管体和紧贴管体内壁设置的毛细结构层，所述毛细结构层中存储有相变液。

进一步的，所述导热管的内壁上均布有沿所述导热管轴线方向延伸的卡槽，所述相变热管匹配安装在所述卡槽中。

进一步的，所述导热管外包裹有多层石墨片。

进一步的，所述导热管的外壁内凹形成有凹槽，所述石墨片设置在所述凹槽中。

进一步的，所述加热腔的两端开口设置，其中一开口端为进气端，另一开口端为烟草制品插入端；所述外壳上分别设有与所述进气端连通的进气口和与所述烟草制品插入端连通的插烟口，所述进气口、加热腔和插烟口顺次连通构成直通式烟道。

进一步的，所述外壳中设有管状发热体，所述管状发热体的内腔构成所述加热腔。

进一步的，所述外壳中还设有为发热体供电的电池组件，所述电池组件包括电池和pcb板，所述pcb板将所述外壳分隔为安装有所述电池的电池安装腔和安装有所述隔热结构和发热体的发热元件安装腔。

进一步的，所述外壳上还设有可将所述插烟口遮蔽的防尘盖。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：

1、在加热腔周围设置了导热管，并且在导热管内壁上设置了相变热管，在其外壁上缠绕了多层的层状石墨片，当烟具工作产生大量的热时，相变热管和导热管吸收加热腔散发出的热量，其中相变热管吸收的热量一部分传递给导热管，另一部分转移至其端部，从端部散发出去；导热管所接收到的热量一部分传递至层状石墨片，另一部分转移至其端部并从端部散发；层状石墨片最终阻隔导热管传递过来的热量，将所接收的热量沿着层状石墨片的层状结构延伸方向输送，使得能够穿透层状石墨片的热量极大的减少，最终到达烟具外壳侧部的热量极大的减少，避免了外壳温度过高导致的烫手问题。

2、加热腔的两端开口设置，其中一开口端为进气端，另一开口端为烟草制品插入端，外壳上分别设有与进气端连通的进气口和与烟草制品插入端连通的插烟口，进气口、加热腔和插烟口顺次连通构成直通式烟道；转移至层状石墨片、导热管和相变热管端部的热量集中传送至低温烟具的进气口和插烟口散去，如此以来，整个低温烟具外壳侧部温度均可以维持在较低的区间。

3、外部气流从进气口进入加热腔后，将烟草制品加热产生的烟雾从插烟口带至使用者口中，供气抽吸；在使用者抽吸的过程中，外部冷的气流在通过进气口和插烟口时，存在换热的过程，从而使得集中转移至烟具插烟口和进气口处的热量转移至气流，并快速带出至烟具外，从而可以有效防止烟具端部温度过高；此外，气流通过进气口处时，从隔热结构端部转移的热量可以对气流进行预热，节约能源。

4、电池和pcb板通过隔热结构进行热源隔离，电池和pcb板工作温度较低，防止因烟具内部温度过高而导致电池和pcb板失效。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的主剖视图；

图3为本发明的横截面示意图；

图4为本发明中隔热结构示意图；

图5为本发明中石墨片内部层状结构及热量传导示意图；

图6为本发明中石墨片内部热量流动示意图；

图7为本发明中相变热管结构示意图；

图8为本发明中相变热管内部热量流动示意图；

图9为本发明中相变热管内部液汽循环图；

图10为本发明中相变热管内热量流动及汽液循环总图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1-图4，具有隔热结构的低温烟具，包括外壳1和隔热结构，外壳1内部形成有用于装载和加热烟草制品的加热腔2，隔热结构设置在外壳1内位于加热腔2的外围。具体的，隔热结构包括相变热管3、导热管4和石墨片5，导热管4套设在加热腔2外，石墨片5包覆在导热管4的外壁上，相变热管3附着固定在导热管4的内壁上。

在实际应用中，烟草制品可以为烟支或烟弹等，加热腔2被构造和配置为可移除的接收烟支或烟弹，也就是说，烟支或烟弹可由使用者插入加热腔2中，并能在使用完成之后由使用者从加热腔2中移除。使用者进行烟支或烟弹添加或更换等操作时，一般握持外壳1的侧部进行操作，为避免烫手，烟具外壳1侧部的温度不宜过高，本实施例中通过在加热腔2的外部设置特殊结构的隔热结构，从而达到防止热量向烟具外壳1侧部传递的目的。

当烟具工作产生大量的热时，相变热管3和导热管4吸收加热腔2散发出的热量，其中相变热管3吸收的热量一部分传递给导热管4，另一部分转移至其端部，从端部散发出去；导热管4所接收到的热量一部分传递至层状石墨片5，另一部分转移至其端部并从端部散发；层状石墨片5最终阻隔导热管4传递过来的热量，将所接收的热量沿着层状石墨片5的层状结构延伸方向输送，使得能够穿透层状石墨片5的热量极大的减少，最终到达烟具外壳1侧部的热量极大的减少，避免了外壳1侧部温度过高导致的烫手问题。

以下将对本申请隔热结构的隔热原理进行详尽的阐述：

如图3所示，在外壳1内，加热腔2设置在导热管4中，并且使得导热管4和加热腔2保持同轴设置，导热管4的两端和加热腔2的两端均固定在外壳1上，导热管4可以采用诸如铝合金或铜合金等具有高导热系数的材质制作。在导热管4上设有多个相变热管3，相变热管3在导热管4的内壁上保持均匀分布，并且在导热管4的外壁上设有层状石墨片5，相变热管3吸收加热腔2散发出来的热量并传递至导热管4，导热管4同时将其从加热腔2吸收的热量共同传递至层状石墨片5，由层状石墨片5引导至低温烟具的两个端部。

参见图4，在一实施例中，导热管4的内壁上设有多个卡槽6，卡槽6沿导热管4的长度方向延伸，并均匀分布在其内壁上，每个卡槽6中设有相变热管3，卡槽6的形状与相变热管3的形状相匹配，使得相变热管3能够卡在卡槽6内部，在装配时，可以先将相变热管3伸入到导热管4内，使其对准导热管4内壁上的卡槽6，然后施加合适的力度予以按压，使得相变热管3卡在卡槽6中即可。

低温烟具在工作时，发热体13升温后，热量开始向周围扩散，由于加热腔2设置在导热管4中，并且在导热管4中设有相变热管3，利用相变热管3和导热管4优异的导热性能，加热腔2所散发的热量(除去加热低温烟支的部分)大部分被相变热管3吸收，相变热管3吸收的热量，一部分传递至导热管4上，再由导热管4传递至石墨片5，因石墨片自身特殊的内部原子结构，传递至石墨片5的热量被阻隔而向石墨片5两端部传递；一部分向相变热管3两端传递，达到引导热量向设定方向散发的目的。

图4为本发明中的低温烟具的加热腔外围的导热管4等隔热部件的示意图，如图所示，本发明中的导热管4中间部位相对于两端收缩，形成凹陷的台阶过度的收缩部401，在收缩部401位置，包裹多层层状石墨片5，如此以来，当导热管4吸收大量热量时，其能够将所吸收的的热量传递至层状石墨片5上，由于石墨片5内部的结构较为特殊，可以经石墨片5将热量传递至设定的位置，详见下文分析。

图5为本发明中的低温烟具的石墨片5的内部结构及热量传导示意图，如图所示，每张石墨片5均为图中所示的层状结构，即每一层上的碳原子之间结合力非常强，结合密度很高，远远高于层与层之间的碳原子结合力及结合密度，如此以来，层状石墨片5内部形成多个层状结构的叠加态，当外部热量要穿过层状石墨片5时，如图中所示，由于热量在相邻两层之间的空间中扩散所受到的阻挡要远弱于逐层穿透每个层状结构所受到的阻挡，故热量会沿着层状结构的延伸方向散发，最终将绝大部分热量传送至层状石墨片5的边缘位置，相对的，经过层层阻隔，穿透层状石墨的热量属于很小的一部分。

图6为本发明中的低温烟具的层状石墨片5在低温烟具中应用时的热量散发示意图，如图所示，当有热量扩散到层状石墨片5上时，首先一部分热量在石墨片5的阻隔下直接朝向石墨片5的边缘处运动，另一部分进入到层状石墨片5的内部(逐层进入)，沿着层状石墨片5内部的特殊结构，进一步的朝向石墨片5的边缘运动，即最终能够完全穿透层状石墨片5的热量已经很少了。这里需要解释说明的是，为提高隔热性能，导热管4外优先包裹多层石墨片5，在导热管4与加热腔2之间还可以预留一定的间隙，形成空气隔热层。

以下将结合相变热管3的具体结构对其工作原理作详细说明：

参见图7，可以想到的是，相变热管3包括密闭的管体301和紧贴管体301内壁设置的毛细结构层302，毛细结构层302中存储有相变液303。相变热管3被区分为依次连接的蒸发段、对流段和冷凝段，蒸发段朝向加热腔2，冷凝段与导热管4的内壁紧密贴合。相变液303被毛细结构层所吸附，当外界温度变化较小时，相变液303附着在毛细结构层中；当外界温度升高，使得相变热管3内部温度越来越高，直到其内部的相变液303汽化，形成蒸汽，在气压的作用下蒸汽会流向压力低的区域，并在压力低的区域液化形成相变液303，而相变液303会流向产生蒸汽的区域，形成循环，在此过程中吸收-释放大量的热量，形成具有效果极佳的导热构件。

在实际设计中，因不同结构烟具的产热量不同，本领域技术人员，可以通过调节组成相变液的各物质组分的具体配比，人为控制其沸点与凝结点高低，以满足烟具传热的需求。

当然，本发明中也可以应用没有毛细结构层的热管，可以根据实际情况进行选择。

图8为本发明中的低温烟具在工作时其内部的相变热管3中热量流动示意图，如图所示，当相变热管3的局部受热时，其受热部位有热量传入，传入相变热管3的热量随着相变热管3内部的液汽转化，被传送至相变热管3未受热的部位，并随着汽液转化从相变热管3中扩散出去，形成一条热量散发的路径。

图9为本发明中低温烟具在工作时其内部的相变热管3中的汽液循环示意图，结合图8所示，当相变热管3的局部受热时，其受热部位有热量传入，相变热管3此部位内的液体受热，转化成蒸汽，该区域为蒸发区(段)(图9中所示方位的最左段)，由于蒸汽的产生，蒸发区压力变大，将蒸汽挤向其它区域，使蒸汽形成流动，其流动所经过的区域为对流区(段)(图9中所示方位的中间段)，蒸汽经过对流区后最终到达相变热管3的另一区域(图9中所示方位的最右段)，该区域为冷凝区(段)，相变热管3内的蒸汽进入冷凝区后温度下降，释放热量变成液体。由于蒸发区的液体变成蒸汽，此区域的毛细结构处形成负压，相邻近区域的毛细结构内的液体被吸到蒸发区，最终，形成从蒸发区到对流区再到冷凝区的蒸汽流动路径，以及从冷凝区到对流区再到蒸发区的液体流动路径，形成闭合的循环。

图10为本发明中低温烟具在工作时其内部的相变热管3中的汽液循环及热量流动示意图，如图所示，热量进入相变热管3后，促使相应部位的液体汽化形成蒸汽，该蒸发区压力增大，蒸汽向低压区域流动，经对流区到达温度最低的冷凝区，在冷凝区凝结变回液体，将携带的热量从冷凝区处释放；蒸发区的毛细结构中液体减少后形成负压，使得对流区、直至冷凝区中的液体向蒸发区流动，形成液汽循环，该循环过程使得相变热管3能够快速的将热量按所需的方式、方向进行传递。

实施例2

参见图1，与实施例1所不同的是，本实施例的低温烟具的加热腔2的两端开口设置，其中一开口端为进气端，另一开口端为烟草制品插入端，在外壳1上分别设有与进气端连通的进气口7和与烟草制品插入端连通的插烟口8，进气口7、加热腔2和插烟口8顺次连通构成直通式烟道。

使用者需要抽吸时，将烟支从插烟口8插入加热腔2中，加热腔2内的发热元件加热烟支中的烟草料以产生供使用者抽吸的烟雾，为方便使用者抽吸，烟支设置成顺次连接的烟料段和滤嘴段，滤嘴段至少部分从外壳1中伸出，使用者通过含住滤嘴外漏部分进行抽吸，外部冷气流从进气口7进入加热腔2中，将烟雾带至使用者口中。

本实施例通过将加热腔2的两端开口设置，其中一开口端为进气端，另一开口端为烟草制品插入端，外壳1上分别设有与进气端连通的进气口7和与烟草制品插入端连通的插烟口8，进气口7、加热腔2和插烟口8顺次连通构成直通式烟道，转移至层状石墨片5、导热管4和相变热管3端部的热量集中传送至低温烟具的进气口7和插烟口8散去，如此以来，整个低温烟具外壳1侧部温度均可以维持在较低的区间。

此外，外部气流从进气口7进入加热腔2后，将烟草制品加热产生的烟雾从插烟口8带至使用者口中，供其抽吸；在使用者抽吸的过程中，外部冷的气流在通过进气口7和插烟口8时，存在换热的过程，从而使得集中转移至烟具插烟口8和进气口7处的热量转移至气流，并快速带出至烟具外，从而可以有效防止烟具端部温度过高；同时，气流通过进气口7处时，从隔热结构端部转移的热量可以对气流进行预热，可以达到节约能源的目的。

为有效降低烟雾的温度，提高吸食体验感，在烟支的烟料段和滤嘴段之间还可以增设冷凝段，冷凝段可以设计为膨胀冷凝结构。

可以理解的是，当烟草制品采用烟弹时，还需要在插烟口8处设置吸嘴结构，但是该种结构的烟具，需要将吸嘴结构从外壳1上拆下，才能进行烟弹的装载，操作不是很方便。

参见图1，在一实施例中，本实施低温烟具的外壳1上设有按键9，控制低温烟具的启动和关闭,在使用时可以通过插烟口8将低温烟支插入到低温烟具中进行加热，以产生烟雾供用户抽吸。在插烟口8处还可以增设能够将插烟口8遮挡或打开的防尘盖10，当将防尘盖10打开，插烟口8外露，可以将低温烟支从插烟口8插入使用，当将防尘盖10关闭，可以防止插烟口8处落入灰尘。

参见图2，本实施低温烟具，在外壳1内设有电池11、pcb板12和发热体13，电池11和pcb板12之间、pcb板12和发热体13之间电连接，电池11通过pcb板12向发热体13供电，使得发热体13通电生热，以将低温烟支加热后产生烟雾供用户抽吸。

本实施例中，电池11和pcb板12通过隔热结构进行热源隔离，电池11和pcb板12工作温度较低，防止因烟具内部温度过高而导致电池11和pcb板12失效。特别是，当pcb板12将外壳1分隔为安装有电池11的电池安装腔和安装有隔热结构和发热体的发热元件安装腔时，因电池11和发热体13安装在相分隔的不同安装腔中，因此，电池11受发热体13加热热量的影响进步一减小。

作为一种优选方案，本实施例中的发热体13采用管状发热体13，管状发热体13的内腔直接构成加热腔2，管状发热体13可以包括导热管体和附着在导热管体外围的发热片，发热片通电产生的热量通过导热管体传递至烟草制品，优选的，导热管体可以采用陶瓷材质制作，利用陶瓷材质高的导热系数，提高传热的效率，降低能耗。可以理解的是，发热片也可以设置在导热管体的内围，这种结构形式的发热体，热量可以直接传递至烟草料，无需经过导热管体侧壁，因而加热效率更高，但是因发热片直接面向烟草料，因而容易附着焦油等杂物。

在实际应用中，发热片还可以设置成沿导热管体横截面圆周方向具有独立加热功能的多个发热区段；这样通过分区段进行加热，避免了烟草制品同一部位长时间加热被烤焦的情况，增强了使用者的使用口感，提高了烟草制品的有效利用率，减少了浪费。当然发热体13也可以采用棒状或片状的发热体13，相应的加热方式为中心加热。

参见图3，加热腔2的两端分别与插烟口8、进气口7连通，并通过插烟口8和进气口7与外部连通，保证气流能够从进气口7进入到加热腔2中，并从插烟口8流出。在插烟口8处设有防尘盖10，用于将插烟口8打开或关闭，在进气口7处设有清洁盖14，用于将进气口7打开或关闭，通过进气口7可以对加热腔2进行清洁。

在外壳1内，按键9与pcb板12之间电连接(或其它种类信号连接)，在外壳1中还设有震动提示马达15，其受pcb板12的控制，当用户通过按键9控制低温烟具的开关机时，pcb板12发出信号给震动提示马达，使其工作产生震动，以提示用户相应的操作已启动。本发明中，震动提示马达15设置在电池11的正下方，当并不局限于此，可以根据外壳1内的其它零部件的具体分布选择性的安排震动提示马达的具体位置。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

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