CN103720048A - 一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非燃烧烟的加热电控系统，该系统包括控制器、温度采集单元、人机交互和传感单元与供电电源；控制器包括CPU单元和功率调节器，CPU单元连接功率调节器，功率调节器分别连接至分段式加热非燃烧烟的各个加热元件控制各个加热元件依次加热；温度采集单元包括多个温度传感器和温度信号处理器，多个温度传感器分别设置在各个加热元件上，并分别连接到温度信号处理器，温度信号处理器将采集的温度信号传送给CPU单元；人机交互和传感单元包括气流传感器，气流传感器与所述的CPU单元相连接用于控制加热元件的开启。本发明可以实现不同抽吸口数间烟气量基本一致，并且通过气流传感器可以感知人抽吸动作实现自动开启加热器。

Description

一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统

技术领域

本发明涉及新型卷烟技术领域，具体涉及一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统。

背景技术

传统卷烟作为烟草消费的主流产品形式，已有100多年的历史。随着人们生活方式和消费观念的转变、科学技术的快速进步和商品升级换代速度的不断加快，烟草消费者的需求和关注点不断变化，同时受到烟草控制、社会舆论等因素的影响，传统卷烟的发展受到制约，新型卷烟的出现已经成为必然。

研究表明卷烟燃烧产生的卷烟烟雾对非吸烟人群危害巨大，并且，由吸烟造成的火灾难以杜绝。尼古丁和多数烟草致香成分在200-500摄氏度就可以转移到烟气中，常规卷烟燃烧温度在800摄氏度以上，如果把卷烟受热温度降低到500摄氏度以下，烟气多种有害成分可以大幅度降低，同时香味成分受到的影响相对较小。因此，研究一种避免烟丝燃烧又满足消费者需求的加热非燃烧卷烟吸烟装置非常有意义。

目前，市场出现的低温卷烟通过加热不燃烧烟草的方式向人体传送尼古丁和香味，其装填的是烟草物质。低温卷烟产品改变了传统卷烟燃烧采取可见烟雾，采用“加热不燃烧”的方式。相关研究表明，在500℃以下的较低温度下，只加热但不燃烧烟草，尼古丁和部分烟草香味成分就可改转移到烟气中。与传统卷烟相比，低温卷烟能够整体大幅度降低焦油和有害成分的释放量。同时，基本没有侧流烟气，对他人、环境的危害很小。

目前，国际上已经上市或正在研发的低温卷烟主要有：电加热低温卷烟、燃料加热低温卷烟和化学加热低温卷烟。电加热低温卷烟，即以电力为热源，加热烟草物质，产生尼古丁烟雾。燃料加热低温卷烟，即以外加燃料块为热源，加热烟草物质产生尼古丁烟雾。化学加热低温卷烟，即利用化学反应器作为热源进行加热。

菲利普莫里斯生产公司申请了一种香烟制品申请号：89104827.8 申请日：1989-07-21,其中一个碳质热源燃烧产生的热传递给香料段,而产生出加香烟雾,炭质热源和香料段装在一个不燃的圆柱形空心陶瓷套管内。香烟制品基本上不产生外溢的烟。热源发出的热通过对流和辐射传递，该专利采用炭棒作为加热源。

菲利普莫里斯生产公司另外还申请了一种用于将烟草香味送给吸烟者的至少具有一个电加热器 的吸烟系统的烟卷申请号：94102530.6 申请日：1994-02-25所述烟卷包括： 一个承载管，所述承载管具有纵向相互分开的第一和第二端 部和具有第一和第二表面，第一表面在第一和第二端部之间围出 一个腔，第二表面有一个用来贴靠在一个电加热器上的区域；以及 一层烟香物质层，所述烟香物质层配置在承载管第一表面上，在受到加热时在腔内产生送给吸烟者的烟草香味， 其中所述承载管和烟香物质层允许横向气流流入腔内，该专利采用电加热的方式。

对于上述的低温卷烟在抽吸时，总粒相物在最初抽吸期间较低，但其趋于逐步提高直至最终，给消费者带来烟气强度逐渐增加的感觉；加热腔采取一体式加热方式抽吸常规卷烟时，烟气起始极弱，而后迅速上升，然后随着抽吸口数的增加，烟气量显著降低。这主要是因为其利用前几口抽吸达到最佳温度，使烟草制品产生高浓度气溶胶，然而随着抽吸进程，气溶胶产生殆尽。与常规卷烟相比，烟气释放量不可控，不同抽吸口数之间感官差异较大，吸食后期，感官特性趋于减弱。另外，过早加热卷烟未加热部位会导致产生部分烟雾或使卷烟该部位由于受热引起热致降解，改变自身品质；重新加热先前受热过的部位会导致产生不愉快的气味或有害成分。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，该系统可以通过CPU单元控制分段式加热非燃烧烟的各个加热元件控制各个加热元件依次加热，可以实现不同抽吸口数间烟气量基本一致。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种非燃烧烟的加热电控系统，该系统包括控制器、温度采集单元、人机交互和传感单元与供电电源；所述的控制器包括CPU单元和功率调节器，CPU单元连接功率调节器，功率调节器分别连接至分段式加热非燃烧烟的各个加热元件控制各个加热元件依次加热；所述的温度采集单元包括多个温度传感器和温度信号处理器，多个温度传感器分别设置在各个加热元件上，并分别连接到温度信号处理器，温度信号处理器连接CPU单元将采集的温度信号传送给CPU单元；人机交互和传感单元包括气流传感器，气流传感器与所述的CPU单元相连接用于控制加热元件的开启。

作为优选，所述的功率调节器通过PID接口与CPU单元相连接。

作为优选，所述的温度传感器采用环形的卡圈式热电偶。

作为优选，所述的温度信号处理器通过SPI接口连接所述的CPU单元。

作为优选，所述的人机交互和传感单元还包括开关按钮和显示单元，开关按钮和显示单元均通过IO接口与CPU单元相连接。作为再优选，所述的显示单元采用触摸液晶显示屏。

作为优选，所述的供电电源为电池，电池连接设置有电池电量检测单元，电池电量检测单元通过SPI接口连接所述的CPU单元。

本发明由于采用了上述的技术方案，该系统可以通过CPU单元控制分段式加热非燃烧烟的各个加热元件控制各个加热元件依次加热，可以实现不同抽吸口数间烟气量基本一致，并且通过气流传感器可以感知人抽吸动作实现自动开启加热器。

附图说明

图1为本发明分段式加热非燃烧吸烟装置的外部结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明的加热段的结构示意图。

图4为本发明控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1、图2所示的一种分段式加热非燃烧吸烟装置，该吸烟装置由控制系统、加热段1、控制段2和电源段3构成，加热段1、控制段2和电源段3依次连接成一体, 所述的控制系统包括人机交互和传感单元、控制器21与电源，电源为充电电池，充电电池连接控制器21。如图2所示，外壳体11的前端设置有供烟草制品插入的进烟口20，外壳体的后端连接设有进气孔19，控制段2内设置有气流通道22，气流通道22与所述的进气孔19相连通，同时在控制段2和电源段3之间还设置有透气段5，透气段5的侧壁周向设有多个透气孔51，透气孔51与所述的气流通道22相连通。

如图3所示，所述的加热段1包括外壳体11、隔热套12和分段式加热器13，分段式加热器13设置在外壳体11内，隔热套12设置在分段式加热器13与外壳体11之间；所述的隔热套12采用纳米气凝胶隔热毡，外壳体11采用聚醚醚酮树脂。所述的分段式加热器13包括6～8个中空加热元件18，中空加热元件18选用陶瓷加热器或电加热器，陶瓷加热器或电加热器的内壁设置有导热隔离镀膜，陶瓷加热器或电加热器的工作温度为200-500摄氏度，在两个中空加热元件18之间均设置有第一绝缘隔热垫圈14，6～8个中空加热元件18与所述的第一绝缘隔热垫圈14构成筒状整体，筒状整体中空构成容置烟草制品的加热腔10，加热腔10的前端与所述的进烟口20相连通，加热腔10的后端与进气孔19相连通。所述的外壳体11的内端部设置连接端头4，连接端头4封闭外壳体11的内腔，所述的进气孔19设置在连接端头4轴向中部，所述的分段式加热器13与连接端头4之间设置有第二绝缘隔热垫圈15。所述的隔热套12为桶状包裹设置在分段式加热器13的外侧，隔热套12的外侧与分段式加热器13之间设置有第三绝缘隔热垫圈16。

如图2所示的所述的控制段2设置有内腔体，内腔体设置所述的控制器21。如图4所示，所述的控制器21包括CPU单元、温度信号处理器和功率调节器，CPU单元通过PID接口连接功率调节器，功率调节器连接至各个中空加热元件18控制多个中空加热元件18依轴向顺序加热。如图3所示，中空加热元件18分别设置有环形的卡圈式热电偶17，环形的卡圈式热电偶17连接温度信号处理器，温度信号处理器通过SPI接口与所述的CPU单元相连接。所述人机交互和传感单元连接所述的控制器21，人机交互和传感单元包括所述的气流传感器7、开关按钮和显示单元，气流传感器7设置在气流通道22的内壁，气流传感器7、开关按钮和显示单元均通过IO接口与CPU单元相连接。所述的充电电池还连接设置有电池电量检测单元，电池电量检测单元通过SPI接口连接所述的CPU单元。

本发明使用的时候，将卷烟10烟丝段置入待加热腔10，打开控制开关6，在人体通过卷烟滤嘴抽吸的过程中，气流经过进气孔19流入加热腔10中，气流传感器7感应到人体在卷烟滤嘴抽吸时产生的气流压力，通过控制器21，启动分段式加热器13，采用轴向逐次加热顺序，将待吸食卷烟指定部位加热到200-500摄氏度，在气流的作用下，卷烟制品中特有的致香成分，随气流流经卷烟滤嘴进入口腔，从而确保消费者获得烟草特征感受。

Claims (7)

1.一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：该系统包括控制器、温度采集单元、人机交互和传感单元与供电电源；所述的控制器包括CPU单元和功率调节器，CPU单元连接功率调节器，功率调节器分别连接至分段式加热非燃烧烟的各个加热元件控制各个加热元件依次加热；所述的温度采集单元包括多个温度传感器和温度信号处理器，多个温度传感器分别设置在各个加热元件上，并分别连接到温度信号处理器，温度信号处理器连接CPU单元将采集的温度信号传送给CPU单元；人机交互和传感单元包括气流传感器，气流传感器与所述的CPU单元相连接用于控制加热元件的开启。

2.根据权利要求1所述的一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：功率调节器通过PID接口与CPU单元相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：温度传感器采用环形的卡圈式热电偶。

4.根据权利要求1所述的一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：温度信号处理器通过SPI接口连接所述的CPU单元。

5.根据权利要求1所述的一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：人机交互和传感单元还包括开关按钮和显示单元，开关按钮和显示单元均通过IO接口与CPU单元相连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：所述的显示单元采用触摸液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种用于分段式加热非燃烧烟的电控系统，其特征在于：所述的供电电源为电池，电池连接设置有电池电量检测单元，电池电量检测单元通过SPI接口连接所述的CPU单元。

Images