一次性煙彈及利用多個一次性煙彈的加熱非燃燒煙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一次性煙彈及利用多個一次性煙彈的加熱非燃燒煙，煙彈包括煙彈外壁、密封膜以及由煙彈外壁和密封膜組成的可盛裝固態(tài)發(fā)煙物質(zhì)的腔體，在腔體內(nèi)設可產(chǎn)生渦流發(fā)熱的金屬元件。本發(fā)明還公開了一種可利用多個上述一次性煙彈的加熱非燃燒煙，包括殼體、殼體內(nèi)設電源和容納腔，容納腔內(nèi)設與一次性煙彈的內(nèi)孔配合的固定棒，固定棒上套有一次性煙彈，在殼體內(nèi)繞有電磁感應線圈。二者配合使用，可以避免結(jié)焦，改善加熱非燃燒煙的抽吸口感。
【專利說明】
一次性煙彈及利用多個一次性煙彈的加熱非燃燒煙
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及一次性煙彈及利用多個一次性煙彈的加熱非燃燒煙，屬于低溫煙技術(shù) 領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 加熱非燃燒煙也稱低溫煙。菲利普莫里斯生產(chǎn)公司在1989年申請了一種新型電子 香煙制品的專利（申請?zhí)? 89104827.8)，開創(chuàng)了加熱非燃燒卷煙這一新型煙草制品領域。該 設計包含一種碳質(zhì)熱源，通過其燃燒產(chǎn)生熱量，該熱量傳遞給香煙段產(chǎn)生加香煙霧，炭質(zhì)熱 源和香料段被混裝于圓柱形空心陶瓷套管內(nèi)。香煙制品基本上不產(chǎn)生外溢煙霧。該專利采 用炭棒作為加熱源，炭棒為一次性用品，無法重復使用。
[0003] 為了實現(xiàn)加熱器具的重復使用，菲利普莫里斯生產(chǎn)公司于1994年申請了一種用于 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(tǒng)的卷煙（申請?zhí)枺?94102530.6)。所述卷煙包括: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(qū)域；以及一層煙香物質(zhì)層，所述煙香物質(zhì)層配置在承接管 第一表面上，在受到加熱時在腔內(nèi)產(chǎn)生送給吸煙者的煙草香味，其中所述承接管和煙香物 質(zhì)層容許橫向氣流流入腔內(nèi)，該專利采用電加熱的方式，通過輻射的方式加熱煙絲釋放煙 霧，該加熱方式熱效率低，產(chǎn)生的煙霧量少。
[0004] 目前的加熱非燃燒卷煙通常采用整體加熱技術(shù)釋放煙霧，而傳統(tǒng)紙質(zhì)卷煙一般采 用逐段加熱的方法產(chǎn)生煙霧。后者能夠更均勻的釋放煙霧，煙霧中的致香成分也更穩(wěn)定，有 著更佳的抽吸品質(zhì)。為了獲得和傳統(tǒng)卷煙類似的抽吸效果，人們采用多種方法在加熱非燃 燒卷煙上模擬傳統(tǒng)紙質(zhì)卷煙的加熱方式。申請?zhí)枮?01310685161.4的專利公開了一種非燃 燒煙的分段式加熱控制裝置，該裝置包括分段式加熱器和控制系統(tǒng)，分段式加熱器包括多 個中空加熱元件，在兩個中空加熱元件之間設置有絕緣隔熱墊圈，多個中空加熱元件與所 述的絕緣隔熱墊圈構(gòu)成筒狀整體，筒狀整體中空構(gòu)成容置煙草制品的加熱腔，加熱腔的一 端為卷煙入口，另一端通過設置氣流通道外界空氣相連通;控制系統(tǒng)包括控制器與電源，電 源連接控制器，控制器包括CHJ單元和功率調(diào)節(jié)器，CPU單元連接功率調(diào)節(jié)器，功率調(diào)節(jié)器連 接至各個中空加熱元件，CPU單元控制多個中空加熱元件依軸向順序加熱。該發(fā)明加熱器具 布置在煙絲外圍，仍然存在加熱效率低，升溫速度慢，煙霧釋放量少等缺陷
[0005] 為了提高加熱器具的加熱效率，同時更好的控制對煙絲的分段加熱，本發(fā)明設計 了多組感應線圈纏繞在容納腔的外部或內(nèi)部，通過外部電路控制，按內(nèi)置程序激活感應線 圈，獲得一個沿煙具長度方向穩(wěn)定變化的加熱場，促使發(fā)煙物質(zhì)穩(wěn)定均勻的釋放煙霧和致 香成分，帶來抽吸品質(zhì)方面的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，發(fā)熱元件未能和煙絲均勻接觸，導致煙絲受熱不均衡、 發(fā)熱部件發(fā)熱量少，最終導致煙霧量少，給使用者的滿足感不夠而影響品質(zhì)，加熱部件反復 加熱導致表面焦化，影響煙氣的抽吸品質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種一次性煙彈，包括煙彈外壁、密封膜以及由煙彈外 壁和密封膜組成的可盛裝固態(tài)發(fā)煙物質(zhì)的腔體，在腔體內(nèi)設可產(chǎn)生渦流發(fā)熱的金屬元件； 所述一次性煙彈設貫通的內(nèi)孔。金屬元件可以選擇導磁性好的材料制成的金屬線圈或金屬 環(huán)。密封膜的材料包括半透膜材料、高分子材料和紙質(zhì)材料。煙彈外壁的材料包括半透膜材 料、紙質(zhì)材料、高分子材料、金屬材料、碳素材料和陶瓷材料。固態(tài)發(fā)煙物質(zhì)的形態(tài)多樣，優(yōu) 選為固態(tài)煙草，也可以是準固態(tài)的。低溫發(fā)煙體可以為煙絲、煙末等，也可以是煙絲、煙末與 煙油、煙草浸膏等混合后制成的固態(tài)發(fā)煙體。
[0008] 進一步地，所述金屬元件為螺旋線圈。相對于塊狀金屬或金屬環(huán)，螺旋線圈有利于 固定在一次性煙彈內(nèi)用于加熱，同時，螺旋線圈的接觸面積大，有利于加熱的均勻性。
[0009] 進一步地，所述一次性煙彈為圓柱狀，所述螺旋線圈繞成圓柱狀;所述螺旋線圈的 匝數(shù)2-100匝，優(yōu)選5-60匝，更優(yōu)選10-30匝，金屬線圈的直徑為腔體的直徑的0.05-0.8倍； 螺旋線圈為鐵絲制成的彈簧狀的螺旋線圈，鐵絲直徑為〇.5-5mm，優(yōu)選螺旋線圈的直 徑為0.1-1.6cm;螺旋線圈的高度0.5-7.5cm。煙彈通常制成規(guī)則的圓柱體形狀，相應地螺旋 線圈也是繞成直徑小于煙彈內(nèi)腔的直徑的線圈。為使螺旋線圈產(chǎn)生較明顯的渦流發(fā)熱，并 考慮到加熱均勻和節(jié)省成本等各方面的因素，對繞制金屬線圈的直徑、匝數(shù)以及金屬絲的 材料和絲經(jīng)都提出了更高的要求。
[0010]進一步地，所述腔體為密封腔。
[0011] 進一步地，內(nèi)孔的數(shù)目為1-5個。
[0012] 進一步地，所述金屬元件和固態(tài)發(fā)煙物質(zhì)(如煙絲、煙末)均勾的混合在一起。
[0013] 進一步地，固態(tài)發(fā)煙物質(zhì)還可以是由固態(tài)的煙絲、煙末上浸泡煙油得到。
[0014] 進一步地，所述金屬元件為鐵絲。鐵絲可以為直線形、波浪形或折線形等。
[0015] 進一步地，所述鐵絲直徑與繞成螺旋線圈所用的鐵絲直徑相同，為0.5-5mm。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種可利用多個上述一次性煙彈的加熱非燃燒煙，包 括殼體、殼體內(nèi)設電源和容納腔，容納腔內(nèi)設與一次性煙彈的內(nèi)孔配合的固定棒，固定棒上 套有一次性煙彈，在殼體內(nèi)設有電磁感應線圈。殼體內(nèi)可以是容納腔的內(nèi)壁或腔體內(nèi)，還可 以設成空心的容納腔，空心處設有電磁感應線圈。
[0017] 進一步地，固定棒為一根時，可以套有多個煙彈；固定棒為多根時，可以套1個或多 個煙彈。煙彈可以根據(jù)不同的口味隨意搭配，大大地改善了抽吸體驗。
[0018] 進一步地，所述一次性煙彈與電磁感應線圈不接觸。不接觸是為了更容易地將煙 彈放入容納腔及從容納腔內(nèi)取出煙彈。
[0019] 進一步地，所述電磁感應線圈固定在容納腔的內(nèi)壁或容納腔的一端。
[0020] 電磁感應線圈可以設在容納腔遠離吸嘴的一端(見圖6)，圖6與圖2的區(qū)別僅在于 感應線圈的位置不同，未設置錐刺。
[0021 ]進一步地，所述容納腔的內(nèi)壁設可刺破密封膜的錐刺。也可以不使用錐刺，將密封 膜設計為可以揭開的方式，揭開密封膜后還有一層半透膜，可以透出煙氣，隔絕煙絲。由于 固定棒的存在，可不需揭開密封膜，直接利用固定棒即可捅破密封膜即可。
[0022]進一步地，所述加熱非燃燒煙設有與容納腔相連的進氣孔和出氣孔。
[0023] 進一步地，所述電磁感應線圈繞在固定棒上。
[0024] 本發(fā)明涉及通過電磁感應的加熱方式生成煙霧的一種器具，以及一種一次性使用 的可拋棄型的煙彈，兩者需配合使用。本發(fā)明利用錐刺刺破一次性煙彈的密封膜后使得煙 絲受熱后，煙氣得以從出氣孔被吸出。
[0025] 本發(fā)明加熱非燃燒煙的電路控制部分等其他結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)。其工作過程為：抽 吸加熱非燃燒卷煙時，氣動閥打開，同時感應線圈的電路導通，給煙絲加熱，煙氣從出氣孔 被吸出。
[0026] 抽吸前，將煙彈插入加熱非燃燒卷煙器具的容納腔中，蓋上蓋子，煙彈的密封膜即 被蓋子上的錐刺刺破，或者抽吸前，將煙彈的密封膜撕掉，然后將煙彈插入加熱非燃燒煙器 具的容納腔中；抽吸時，容納腔外圈的電磁感應線圈接通交流電，其外部產(chǎn)生磁場，使煙彈 中的金屬發(fā)熱元件產(chǎn)生渦流并瞬間發(fā)熱，發(fā)熱的金屬元件使得富集在其周圍的煙絲迅速受 熱釋放煙霧，煙霧從被蓋子錐刺刺破的密封膜或者去掉了密封膜的半透膜和蓋子的出氣孔 排除，進入使用者的口中，抽吸結(jié)束后，可以整體取出具有發(fā)熱金屬元件和煙絲的一次性煙 彈拋棄。
[0027] 本發(fā)明的加熱非燃燒煙預先將發(fā)熱元件和發(fā)煙物質(zhì)混合均勻一體成型，擴大發(fā)煙 物質(zhì)和金屬發(fā)熱件的接觸面積，發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量完全用于加熱其周圍的發(fā)煙物質(zhì)，沒 有熱量損失，使之具有出煙量大，霧化效果好的優(yōu)點。發(fā)熱元件采用可拋棄式的設計，每個 煙彈抽吸時使用的都是新的發(fā)熱物質(zhì)，避免了發(fā)熱元件表面結(jié)焦惡化加熱非燃燒煙口感的 缺陷。
[0028] 現(xiàn)有商品最常用的加熱方式為電阻絲加熱，通過直接接觸的方式來傳導熱量，熱 量通常以較慢的速率傳導到物料的中心低溫區(qū)。為了提高傳熱速率，往往需要一個功率較 大的電阻絲，較大的功率會增加電阻絲金屬在高溫下的損耗、老化而失效。同時長期反復加 熱煙絲也會導致電阻絲的損耗，煙絲中的某些成分在受熱條件下會在電阻絲表面形成大量 焦化物質(zhì)，影響吸味。而且，電阻絲產(chǎn)生的多余熱量會傳導到殼體外壁，導致與使用者接觸 加熱非燃燒煙外殼溫度過高，為了克服這個缺陷，往往需要采用較好的隔熱層。
[0029] 本發(fā)明采用電磁感應間接加熱方式，發(fā)熱元件在物料的中心區(qū)，通過自身的渦流 發(fā)熱產(chǎn)生熱能，因此升溫迅速。只有被感應的金屬內(nèi)部才產(chǎn)生熱量而電磁感應系統(tǒng)本身不 釋放熱量，感應系統(tǒng)的自身電損微不足道，即使發(fā)熱功率較大時也不影響電磁感應系統(tǒng)的 使用壽命，還可以根據(jù)需要方便的調(diào)節(jié)使用功率。煙彈為一次性使用，不像電阻絲為多次反 復使用，不會形成焦化物質(zhì)，而且即使有少量產(chǎn)生，也會隨著煙彈一起丟棄，不至于影響抽 吸口感。容納腔內(nèi)部的熱量僅有微量通過輻射傳遞到殼體，殼體表面溫度不會超過50°C，僅 需采用適當?shù)母魺岵牧霞纯伞?br>[0030] 由于電磁感應加熱的基本目的是使次級線圈產(chǎn)生的熱量最大，因此，感應加熱線 圈與負載之間的縫隙要設計的足夠小，次級線圈要由低阻抗且高滲透性特性的材料制成。 非鐵金屬或不含鐵的金屬由于其高阻抗和低滲透性會破壞利用能量的功效，通常不被采 用。因此，對于電磁感應加熱系統(tǒng)，鑄鐵、不銹鋼等材料能滿足上述要求，而陶瓷、玻璃、鋁、 銅等材料則不能滿足要求。
[0031] 本發(fā)明的電磁感應加熱霧化器具和可拋棄型的一次性煙彈結(jié)合使用的加熱非燃 燒煙，具有加熱效率高、加熱均勻、出煙量大、霧化效果好、成本低廉，口感接近傳統(tǒng)卷煙的 優(yōu)點，同時，由于采用一次性使用的可拋棄型的煙彈，煙液容納腔內(nèi)不會形成結(jié)焦，無需清 潔，避免了長期使用加熱非燃燒煙后加熱元件形成大量焦垢的現(xiàn)象。本發(fā)明的加熱非燃燒 煙可以利用多個一次性煙彈，煙彈可以根據(jù)不同的口味隨意搭配，大大地改善了抽吸口感。
【附圖說明】
[0032] 圖1表示一次性煙彈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖2表示加熱非燃燒煙的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3表示一次性煙彈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4表示一次性煙彈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5表示一次性煙彈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖6表示另一種加熱非燃燒煙的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0039] 實施例1
[0040] 本實施例提供一種一次性煙彈和利用一次性煙彈的加熱非燃燒煙。該煙彈的結(jié)構(gòu) 如圖1所示:包括密封膜1、煙彈外壁2、腔體3和腔體3內(nèi)的金屬元件4,煙彈設一個貫通的內(nèi) 孔；金屬元件是彈簧狀的螺旋線圈，由直徑1.0mm的鐵絲繞20匝制成，螺旋線圈的直徑 0 ? 5cm、高度 2 ? 5cm。
[0041] 本實施例提供一種利用一次性煙彈的加熱非燃燒煙，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示:包 括殼體5，在殼體5內(nèi)有用于放置一次性煙彈的容納腔6和其他組成部分，容納腔6的內(nèi)壁有 感應線圈7，給感應線圈7通交流電可以使得螺旋線圈產(chǎn)生電流，容納腔6內(nèi)壁設有錐刺8，用 于刺破一次性煙彈的密封膜1;其他組成部分包括電路控制部分13以及其他一些常規(guī)的加 熱非燃燒煙部件如進氣孔9,出氣孔10,發(fā)光二極管11、氣動閥12、電源14。出氣孔10的一端 為抽吸端，抽吸端設有一個可以打開的蓋子，用于更換一次性煙彈。錐刺8設置在抽吸端的 蓋子上，當然也可以設在遠離抽吸端的位置。
[0042] 我們比較了相同材質(zhì)(鐵絲)不同螺旋匝數(shù)的發(fā)熱元件的發(fā)熱效果，我們把幾種不 同螺旋線圈匝數(shù)發(fā)熱元件分別與1.5g煙絲混勻，考察了其發(fā)煙的速度(表1)，結(jié)果表明，線 圈匝數(shù)較多升發(fā)煙更快。從煙霧效果來看，匝數(shù)越多，煙霧越大，螺旋線圈20匝以上時，煙霧 明顯，達到60匝時，煙氣開始含焦味。
[0043]表1電磁感應加熱情況對照
[0045]根據(jù)電磁感應加熱原理，在外界磁通量變化作用下，金屬部件內(nèi)部產(chǎn)生的電動勢 如公式(1)所示：
[0047] (E為感應電動勢，n為金屬閉合線圈匝數(shù)，〇為磁通量，t為變化時間）
[0048] 產(chǎn)生的感應電流如公式(2)所示：
[0049] I=E/R................................. ? (2)
[0050] (I為感應電流強度，E為感應電動勢，R為渦流電阻）
[00511放熱功率如公式(3)所示：
[0052] Q=I2R................................. ? ? (3)
[0053] (Q為渦流放熱功率，I為感應電流強度，R為渦流電阻）
[0054]由以上公式(3)可知，在同樣的磁通變化率下，線圈的匝數(shù)越多，感應電動勢越高， 其內(nèi)部的感應電流越大，其放熱功率越大。
[0055] 實施例2
[0056] 本實施例提供的加熱非燃燒煙與實施例1基本相同，區(qū)別在于一次性煙彈中的金 屬元件的結(jié)構(gòu)有所不同，分別為鐵片，閉合三角狀鐵環(huán)，閉合圓筒狀鐵環(huán)，分別見圖3、圖4和 圖5。我們分別考察了發(fā)熱材料不同形狀(表2)的發(fā)熱霧化效果，金屬元件全部被煙絲覆蓋， 煙絲用量為2.00g。
[0057] 結(jié)果表明，如果發(fā)熱元件面積一樣，形狀的變化對于發(fā)熱效率的影響較小，煙霧效 果差異不明顯。
[0058]表2不同形狀的金屬元件的發(fā)煙情況
[0060] 實施例3
[0061] 本實施例主要考察不同形狀的金屬元件的發(fā)熱情況，加熱非燃燒煙的結(jié)構(gòu)與實施 例1相同，一次性煙彈分別選擇鐵絲3根，單片鐵片和閉合圓筒狀鐵環(huán)。用2.00g煙絲，金屬元 件被煙絲完全覆蓋。
[0062] 結(jié)果表明，雖然鐵絲加熱釋放的熱量的總量最少，但是與發(fā)煙物質(zhì)接觸的表面溫 度高，所以釋放的霧化量最大。
[0063] 表3不同形狀的金屬元件的煙霧效果情況
[0064]
[0065] 上述實驗表明，鐵絲或其繞成螺旋線圈有利于發(fā)煙霧化，適用于加熱非燃燒煙(低 溫煙）的電磁感應加熱。
[0066] 實施例4
[0067] 取上述不同類型的煙草制成的實施例1中的一次性煙彈，將其均放入電磁加熱的 霧化器具（圖2)中，可以同時感受不同類型的煙香。
【主權(quán)項】
1. 一種一次性煙彈，其特征在于，包括煙彈外壁、密封膜以及由煙彈外壁和密封膜組成 的可盛裝固態(tài)發(fā)煙物質(zhì)的腔體，在腔體內(nèi)設可產(chǎn)生渦流發(fā)熱的金屬元件;所述一次性煙彈 設貫通的內(nèi)孔。2. 如權(quán)利要求1所述的一次性煙彈，其特征在于，所述金屬元件為螺旋線圈。3. 如權(quán)利要求2所述的一次性煙彈，其特征在于，所述一次性煙彈為圓柱狀，所述螺旋 線圈繞成圓柱狀;螺旋線圈的直徑為腔體的直徑的0.05-0.8倍。4. 如權(quán)利要求2所述的一次性煙彈，其特征在于，所述螺旋線圈為鐵絲制成的鐵線圈， 鐵絲直徑為0.5-5_;所述螺旋線圈的匝數(shù)為2-100匝。5. 如權(quán)利要求1所述的一次性煙彈，其特征在于，所述內(nèi)孔的數(shù)目為1-5個。6. 如權(quán)利要求1所述的一次性煙彈，其特征在于，所述金屬元件為鐵絲。7. -種可利用多個權(quán)利要求1-6任一項所述的一次性煙彈的加熱非燃燒煙，包括殼體、 殼體內(nèi)設電源和容納腔，其特征在于，容納腔內(nèi)設與一次性煙彈的內(nèi)孔配合的固定棒，固定 棒上套有一次性煙彈，在殼體內(nèi)設有電磁感應線圈。8. 如權(quán)利要求7所述的加熱非燃燒煙，其特征在于，所述一次性煙彈與電磁感應線圈不 接觸。9. 如權(quán)利要求7所述的加熱非燃燒煙，其特征在于，所述電磁感應線圈固定在容納腔的 內(nèi)壁或容納腔的一端。10. 如權(quán)利要求7所述的加熱非燃燒煙，其特征在于，所述電磁感應線圈繞在固定棒上。
【文檔編號】A24F47/00GK105852218SQ201610361625
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】王志國, 任建新, 黃嘉若, 杜文, 易建華, 劉建福
【申請人】湖南中煙工業(yè)有限責任公司