一种用于低温卷烟的加热装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于低温卷烟的加热装置，属于低温卷烟技术领域。

背景技术：

低温卷烟也称加热不燃烧型烟草制品，不同于传统卷烟通过燃烧烟草本身以产生烟气。低温卷烟的烟草本身并不发生燃烧，而是通过加热器对其进行加热，使其中的尼古丁(烟碱)以烟雾的形式释放出来供人抽吸，产生生理上的愉悦感。因此，低温卷烟对人体的伤害远低于传统的直接燃烧型卷烟。

目前，低温卷烟的加热方式多为电加热方式，其加热元件的结构主要有针(棒)状和片状，电阻丝或片直接埋藏于加热针和加热片内部。但是，电加热方式具有以下缺点：由于锂电池的能量密度较低，通常充一次电只能保证一支卷烟的抽吸时间，连抽性能较差；同时，电加热方式采用的加热元件通常为具有高导热系数的加热棒或加热片，而由于烟草的导热系数很低，因此卷烟内部的温度均匀性较差，往往中心处的温度已经超过350℃而外围的温度还未达到220℃，也不利于降低烟草有害物质的释放。

虽然相关技术人员提出了以燃料燃烧释放的热量来加热烟液或烘烤烟丝的方案，如中国专利申请cn201420057088.6公开了一种打火机式燃料加热型卷烟，中国专利申请cn201621111124.8公开了一种燃气加热式吸烟制品，上述两专利均是利用丁烷等液体燃料的燃烧，间接地对低温卷烟进行加热的方案，但是这些基于燃料燃烧的加热组件仍然采用和电加热类似的结构而未作较大的改变，很大程度地影响了加热效率、使用时出烟的快慢以及卷烟烘烤的均匀性，从而也间接地影响到使用者的抽吸体验以及有害物质的产生量。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于低温卷烟的加热装置，其能够增大与低温卷烟的接触面积，从而使热量更为均匀地传递到烟草中，提高低温卷烟的温度均匀性，且平均温度高。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种用于低温卷烟的加热装置，其特征在于，包括底座、加热部和两端开口的筒体；其中，所述底座用于支撑低温卷烟，将火焰与所述低温卷烟隔开，并将来自所述火焰的热量传递至所述加热部；所述加热部的内部设置有用于容纳烟草的腔体，所述加热部的底端与所述底座连接，所述加热部用于插设在所述低温卷烟的内部以加热所述低温卷烟；所述筒体间隔套设在所述加热部的外部，所述筒体的内壁与所述加热部的外壁之间形成有用于固定所述低温卷烟的夹层，所述筒体的底端与所述底座连接。

在一个具体实施例中，所述腔体贯通所述加热部的顶端和底端。

在一个具体实施例中，所述加热部的底部侧壁上开设有缝隙部。

在一个具体实施例中，所述缝隙部的数目为多个，多个所述缝隙部呈间隔设置。

在一个具体实施例中，所述缝隙部的数目为4～8个。

在一个具体实施例中，所述缝隙部的宽度为0.5～2毫米，且所述缝隙部的长度为2～8毫米。

在一个具体实施例中，所述加热部的横截面设置成圆环、花瓣形环或多边形环。

在一个具体实施例中，所述加热部的外径为所述筒体内径的1/2～3/4。

在一个具体实施例中，所述加热部的外径为4～6毫米。

在一个具体实施例中，所述加热部的侧壁厚度为0.1～1毫米。

在一个具体实施例中，所述加热部的顶部侧壁的厚度小于所述加热部的底部侧壁的厚度。

在一个具体实施例中，所述加热部的顶部设置有尖端。

在一个具体实施例中，所述加热部的长度为所述筒体长度的1/2～4/5。

在一个具体实施例中，所述加热部的长度为9～15毫米。

在一个具体实施例中，所述加热部采用紫铜、黄铜、铝、氧化铝以及碳化硅中的一种或多种材料制成。

在一个具体实施例中，所述加热部的导热系数为271～504瓦/米·开尔文，所述加热部的比热容为2.436～4.524焦/立方厘米·开尔文，且所述加热部的密度为6285～11671千克/立方米。

在一个具体实施例中，所述底座采用导热材料制成。

在一个具体实施例中，所述底座采用紫铜、黄铜、铝、氧化铝以及碳化硅中的一种或多种材料制成。

在一个具体实施例中，所述筒体采用陶瓷材料制成。

在一个具体实施例中，所述低温卷烟的等效导热系数为0.05～0.092瓦/米·开尔文，所述低温卷烟的等效比热容为0.3322～0.617焦/立方厘米·开尔文，且所述低温卷烟的等效堆密度为350～650千克/立方米。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型的加热部的内部设置有用于容纳烟草的腔体，从而能够增大加热部与低温卷烟的接触面积，使得热量更为均匀地传递到烟草中，提高低温卷烟的温度均匀性，且平均温度高，从而能够提高加热效果。2、本实用新型能够提高燃料加热的热效率，从而减小燃料的消耗速率，提高加热装置的多支连抽能力。3、本实用新型的腔体贯通加热部的顶端和底端，能够进一步增大加热部与低温卷烟的接触面积，使得热量更加均匀地传递到烟草中，进一步提高低温卷烟的温度均匀性。4、本实用新型的加热部的底部侧壁上开设有多个缝隙部，能够增加加热部与烟草的接触面积，并便于空气流入加热部内的烟草中而产生烟气。5、本实用新型的多个缝隙部呈间隔设置，能够有效地增加加热部与烟草的接触面积，进一步便于空气流入烟草中而产生烟气，从而进一步提高低温卷烟的温度均匀性。6、本实用新型的加热部的外径为筒体内径的1/2～3/4，能够提高加热均匀性，同时减小低温卷烟预热所需要的时间。7、本实用新型的加热部的侧壁厚度为0.1～1毫米，能够进一步提高加热均匀性，同时进一步减小低温卷烟预热所需要的时间。8、本实用新型的加热部的顶部侧壁的厚度小于加热部底部侧壁的厚度，能够便于将加热部插入低温卷烟中。9、本实用新型的加热部的顶部设置有尖端，能够进一步便于将加热部插入低温卷烟中。10、本实用新型的加热部的长度为筒体长度的1/2～4/5，能够进一步提高加热均匀性，同时进一步减小低温卷烟预热所需要的时间。11、本实用新型结构简单，使用方便，市场前景广阔。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本实用新型的用于低温卷烟的加热装置的一个具体实施例的结构示意图(为方便展示，筒体仅显示沿其纵向轴线分割的一半)；

图2是本实用新型的用于低温卷烟的加热装置的另一个具体实施例的结构示意图(为方便展示，筒体仅显示沿其纵向轴线分割的一半)；

图3是本实用新型的一个具体实施例的加热装置内低温卷烟极大值温度随时间的变化示意图；

图4是本实用新型的一个具体实施例的加热装置内低温卷烟平均温度随时间的变化示意图；

图5是本实用新型的一个具体实施例的加热装置内低温卷烟的温度均匀系数随时间的变化示意图；

图6是本实用新型的一个具体实施例的加热部外径在优选范围4～6mm的加热装置内低温卷烟的温度均匀系数随时间的变化示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本实用新型中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。

如图1、图2所示，本实用新型提出的用于低温卷烟的加热装置，包括底座1、加热部2和两端开口的筒体3。其中，底座1用于支撑低温卷烟，并将火焰与低温卷烟隔开，防止低温卷烟被火焰点燃。且底座1能够吸收燃料燃烧释放的热量，并将热量传递至加热部2。加热部2的内部设置有用于容纳烟草的腔体21，腔体21使得加热部2的内外表面分别与低温卷烟接触，从而能够增加加热部2与低温卷烟的接触面积。加热部2的底端与底座1连接。加热部2用于插设在低温卷烟的内部以加热低温卷烟。筒体3间隔套设在加热部2的外部，筒体3的内壁与加热部2的外壁之间形成有用于固定低温卷烟的夹层4，筒体3的底端与底座1连接加热低温卷烟，筒体3能够减少低温卷烟侧部向外部环境的散热。使用时，通过燃烧液体燃料产生的热量对底座1进行加热，然后热量在加热部2的内部垂向传导，并通过加热部2的内、外表面将烟草加热(加热部2的内、外表面能够分别将热量传递至烟草)。相比于加热针(棒)结构，具有腔体21的加热部2能够增大与低温卷烟的接触面积，从而能够使热量更为均匀地传递到烟草中，提高低温卷烟的温度均匀性，且平均温度高，从而能够提高加热效果。进一步地，该加热装置能够提高燃料加热的热效率，从而减小燃料的消耗速率，提高加热装置的多支连抽能力。

在一个具体的实施例中，腔体21贯通加热部2的顶端和底端，能够进一步增大加热部2与低温卷烟的接触面积，使得热量更加均匀地传递到烟草中，进一步提高低温卷烟的温度均匀性。

在一个具体的实施例中，加热部2的横截面设置成圆环(如图1所示)、花瓣形环(如图2所示)或多边形环。

在一个具体的实施例中，加热部2的底部侧壁上开设有缝隙部22，能够便于空气流入加热部2内的烟草中而产生烟气。

在一个具体的实施例中，缝隙部22的数目为多个。多个缝隙部22呈间隔设置，能够有效地增大加热部2与低温卷烟内烟草的接触面积，能够进一步便于空气流入加热部2内的烟草中而产生烟气，从而能够进一步提高低温卷烟的温度均匀程度。

在一个具体的实施例中，加热部2的底部侧壁上开设有4～8个细长的缝隙部22。

在一个具体的实施例中，缝隙部22的宽度为0.5～2毫米，且缝隙部22的长度为2～8毫米。

在一个优选的实施例中，缝隙部22的宽度为1毫米，且缝隙部22的长度为6毫米。

在一个具体的实施例中，加热部2的外径为筒体3内径的1/2～3/4，能够提高加热均匀性，同时减小低温卷烟预热所需要的时间。

在一个具体的实施例中，加热部2的外径为4～8毫米。

在一个具体的实施例中，加热部2的侧壁厚度为0.1～1毫米，能够进一步提高加热均匀性，同时进一步减小低温卷烟预热所需要的时间。

在一个优选的实施例中，加热部2的侧壁厚度为0.8毫米。

在一个具体的实施例中，加热部2的顶部侧壁的厚度小于加热部2底部侧壁的厚度，能够便于将加热部2插入低温卷烟内。

在一个具体的实施例中，加热部2的顶部设置有尖端，能够进一步便于将加热部2插入低温卷烟内。

在一个具体的实施例中，加热部2的长度为筒体3长度的1/2～4/5，能够进一步提高加热均匀性，同时进一步减小低温卷烟预热所需要的时间。

在一个优选的实施例中，加热部2的外径为筒体3内径的1/2～3/4，加热部2的长度为筒体3长度的1/2～4/5，且加热部2的侧壁厚度为0.1～1毫米，能够最大程度地提高加热均匀性，同时减小低温卷烟预热所需要的时间。

在一个具体的实施例中，加热部2的长度为9～15毫米。优选的，加热部2的长度为12毫米。

在一个优选的实施例中，加热部2的长度为12毫米，加热部2的外径为6毫米，且加热部2的侧壁厚度为0.17毫米。

在另一个优选的实施例中，加热部2的外径为5.5毫米，且加热部2的侧壁厚度为0.19毫米，此时，低温卷烟内的温度分布均匀程度达到极大值。

在一个具体的实施例中，加热部2采用紫铜、黄铜、铝、氧化铝以及碳化硅中的一种或多种材料制成。

在一个具体的实施例中，加热部2的导热系数271～504w/m·k(瓦/米·开尔文)，加热部2的比热容为2.436～4.524j/cm³·k(焦/立方厘米·开尔文)，且加热部2的密度为6285～11671kg/m³(千克/立方米)。优选的，加热部2的导热系数为387.6瓦/米·开尔文，且加热部2的比热容为3.4799焦/立方厘米·开尔文，且加热部2的密度为8978千克/立方米。

在一个具体的实施例中，筒体3的长度为16.9～31.5mm(毫米)，筒体3的内径为5.6～10.4毫米。优选的，筒体3的长度为24.2毫米；筒体3的内径为8毫米。

在一个具体的实施例中，筒体3采用陶瓷材料制成。

在一个具体的实施例中，底座1采用导热材料制成。

在一个具体的实施例中，底座1采用紫铜、黄铜、铝、氧化铝以及碳化硅中的一种或多种材料制成。

在一个具体的实施例中，低温卷烟的等效导热系数为0.05～0.092瓦/米·开尔文，低温卷烟的等效比热容为0.3322～0.617焦/立方厘米·开尔文，且低温卷烟的等效堆密度为350～650千克/立方米。优选的，低温卷烟的等效导热系数为0.071瓦/米·开尔文，低温卷烟的等效比热容为0.4746焦/立方厘米·开尔文，低温卷烟的等效堆密度为500千克/立方米。

在一个具体的实施例中，低温卷烟的直径为5.5～10.3毫米。优选的，低温卷烟的直径为7.9毫米。

本实用新型提供三个不同实施例的加热装置，结合另一组加热针(棒)，形成四组不同的加热装置进行对比。其中，加热针(棒)的直径为2毫米。另外三组环状加热装置加热部2的外径和侧壁厚度的组合分别为：(4毫米，0.27毫米)，(6毫米，0.17毫米)，(8毫米，0.13毫米)。

利用商用软件fluent，采用数值模拟对这四种加热结构进行了非稳态传热计算，获得了不同加热结构参数下的低温卷烟极大值温度、平均温度和温度均匀系数随时间的变化曲线，如图3～6所示。具体的，

图3为开始加热后，低温卷烟极大值温度随时间的变化曲线。从图3能够看出，加热针(棒)对应的低温卷烟极大值温度上升很快，但是其代价是低温卷烟横截面的温度均匀性剧烈下降，通常当低温卷烟的外部温度达到能够抽吸的温度时，其内部的温度早已超过350℃，而当低温卷烟内烟草温度过高时，会由于剧烈的热解而产生过量有害物质，如焦油、苯酚等。而环状加热装置能够令低温卷烟温度上升速度稍缓，在抽吸过程中低温卷烟的温度始终不会超过临界温度350℃。

图4为开始加热后，低温卷烟平均温度随时间的变化曲线。从图4能够看出，采用环状加热装置时，低温卷烟的平均温度反而高于采用加热针(棒)的。这也说明采用环状加热装置的加热效率更高，能够增加每次更换燃料后抽吸烟支的总数量，大大延长续航时间(相邻两次更换燃料之间的时间)。

图5为4毫米长度处低温卷烟横截面的温度均匀系数随时间的变化曲线。温度均匀系数越接近于1，说明温度场越均匀。从图5中能够清楚地看到，采用环状加热装置时，低温卷烟的温度均匀性远优于采用针(棒)状加热结构的情形。而且能够看到，当加热部2的外径为4～6毫米时，低温卷烟的温度均匀性最佳。

进一步，在加热部2的外径为4～6毫米范围内对加热部2的外径进行优选。分别选取了外径为4毫米、4.5毫米、5毫米、5.5毫米、6毫米五组参数进行对比，其中，通过改变加热部2的侧壁厚度来保证其总体积始终保持不变。图6为以上五个工况的温度均匀系数随时间的变化曲线。可以看出，当加热部2的外径为5.5毫米，加热部2的侧壁厚度为0.19毫米时，低温卷烟内的温度分布最为均匀。

虽然本实用新型所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

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