一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品论文和设计-孙培健

全文摘要

本实用新型属于卷烟产品技术领域，具体涉及一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品。该非燃烧烟草制品包括导热式卷烟和用于加热导热式卷烟的单点式火焰加热器两部分；导热式卷烟由接装纸包裹的滤嘴段和导热烟支段构成；单点式火焰加热器结构包括：内部中空的用于容纳导热式卷烟产品的圆柱形加热腔；加热腔外部设有用于加热插入加热腔的导热式卷烟的火焰喷头；与火焰喷头连接的、用于给火焰喷头供应燃料的燃料室，以及通过电路控制火焰喷头的控制器。本申请通过特定加热器具设计，较好实现了常规烟丝的加热不燃烧；而且设计中，针对火焰喷头数量，仅设计为一个，从而可以降低控制系统要求，减少控制器调节系统的误差，具有较好的实用价值。

主设计要求

1.一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，该非燃烧烟草制品包括导热式卷烟和用于加热导热式卷烟的单点式火焰加热器两部分；所述导热式卷烟，由接装纸包裹的滤嘴段和导热烟支段构成；所述导热烟支段，为由导热卷烟纸包裹的烟草填充物组成；所述导热卷烟纸为金属箔和纸复合而成、依次叠加的两层或三层结构；所述滤嘴段，为普通滤嘴或复合滤嘴；所述单点式火焰加热器，其结构包括：内部中空的用于容纳导热式卷烟产品的圆柱形加热腔；加热腔外部设有用于加热插入加热腔的导热式卷烟的火焰喷头；与火焰喷头连接的、用于给火焰喷头供应燃料的燃料室，以及通过电路控制火焰喷头的控制器；所述火焰喷头，设置有点火器、燃料输送控制阀，以便分别控制各个火焰喷头的点火和燃料供应；同时，火焰喷头上的点火器和燃料输送控制阀分别通过电路与控制器连接，由控制器控制燃料输送和点火器开启时机；所述控制器，与电池连接，由电池提供电力；同时电池还分别与燃料输送控制阀和点火器通过电路连接，为其提供电力；所述燃料室，用于给火焰喷头供应燃料。

设计方案

1.一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，该非燃烧烟草制品包括导热式卷烟和用于加热导热式卷烟的单点式火焰加热器两部分；

所述导热式卷烟，由接装纸包裹的滤嘴段和导热烟支段构成；所述导热烟支段，为由导热卷烟纸包裹的烟草填充物组成；所述导热卷烟纸为金属箔和纸复合而成、依次叠加的两层或三层结构；所述滤嘴段，为普通滤嘴或复合滤嘴；

所述单点式火焰加热器，其结构包括：内部中空的用于容纳导热式卷烟产品的圆柱形加热腔；加热腔外部设有用于加热插入加热腔的导热式卷烟的火焰喷头；与火焰喷头连接的、用于给火焰喷头供应燃料的燃料室，以及通过电路控制火焰喷头的控制器；

所述火焰喷头，设置有点火器、燃料输送控制阀，以便分别控制各个火焰喷头的点火和燃料供应；同时，火焰喷头上的点火器和燃料输送控制阀分别通过电路与控制器连接，由控制器控制燃料输送和点火器开启时机；

所述控制器，与电池连接，由电池提供电力；同时电池还分别与燃料输送控制阀和点火器通过电路连接，为其提供电力；

所述燃料室，用于给火焰喷头供应燃料。

2.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述导热卷烟纸中的金属箔，单层金属箔厚度为0.01～0.3 mm，金属箔重量占导热卷烟纸总重量的比例在20～70%之间。

3.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述滤嘴段中的复合滤嘴，为三段式滤嘴复合结构，包括依次连接的爆珠段、降温段和丝束过滤段，其中爆珠段近导热烟支段，丝束过滤段近口端；

所述降温段，具体为由成型纸包裹轴向折叠的聚乳酸薄膜制成；

所述丝束过滤段，由成型纸包裹醋纤丝束制成；

所述爆珠段，由成型纸包裹醋纤丝束和内置于醋纤丝束中部的爆珠制成。

4.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述单点式火焰加热器中加热腔底部，设计有传感器，传感器通过电路分别与电源和控制器相连，用于感应烟支的插入、抽吸的开始和结束。

5.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述单点式火焰加热器的火焰喷头，火焰喷头距离加热腔外壁1~4cm，火焰喷头启动后，火焰喷头喷出的焰苗高度为0.5-3cm，火焰温度为250~500℃。

6.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述单点式火焰加热器，加热腔腔体外壁上设计有与火焰喷头所喷射火焰对应的导热孔。

7.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述单点式火焰加热器，火焰喷头相对于加热腔的加热位置为固定式或可移动式，具体而言：

针对固定式结构，即火焰喷头相对于加热腔的加热位置固定，在加热腔内配套设置有烟支移动手动拨片，用于调整导热式卷烟在加热腔内受热位置；所述烟支烟支移动手动拨片外延至单点式火焰加热器壳体外部；

针对可移动式结构，即火焰喷头相对于加热腔的加热位置可变化，设计为手动移动式或自动移动式结构，具体而言：

针对手动移动式结构，火焰喷头为一个沿加热腔外壁移动的手动移动式结构，具体设计时，在火焰喷头底部设置一个火焰喷头移动手动拨片，并可从单点式火焰加热器壳体外部手动移动，通过火焰喷头的手动移动来实现对导热式烟支不同部位的加热；

针对自动移动式结构，火焰喷头为一个由控制器控制的可沿加热腔外壁自动移动的可移动式结构，火焰喷头底部设置有与控制器连接的移动装置，通过控制器控制火焰喷头的自动移动，实现对导热式烟支不同部位的加热。

8.如权利要求1所述单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，其特征在于，所述导热式卷烟，圆周设计为15~25mm，长度设计为60~120mm；所述单点式火焰加热器，加热腔内腔直径设计为5~9mm，内腔长度设计为35~80 mm。

设计说明书

技术领域

本发明属于卷烟产品技术领域，具体涉及一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品。

背景技术

随着人们健康意识的提高，为适当降低烟草产品对于人体健康危害性，人们开发设计了新型的加热非燃烧型烟草制品，这类产品由于具有“加热烟丝而非燃烧烟丝”的特点，因而可减少烟草高温燃烧裂解产生的有害成分，使得主流烟气化学组分释放量大大降低，因而使得这种烟草制品得到了一定推广。

现有技术中，依据加热方式，加热非燃烧型烟草制品主要有电加热型烟草制品、碳加热型、理化反应加热型烟草制品等几大类别。电加热型烟草制品以菲莫公司开发的Accord、Heatbar、IQOS为代表，他们均由电加热器和配套卷烟两部分构成，消费者抽吸时需要在使用专门的电加热器进行抽吸，与传统卷烟抽吸方式存在较大差异，使用不便，消费者接受程度较低。碳加热型烟草制品以雷诺公司的Eclipse为代表，其通过碳质热源端的燃烧对烟丝填充物进行加热而产生烟气，但是存在碳质热源不易点燃、碳味较大等缺陷。在理化反应加热型产品方面，比较典型的例如：专利CN200980133308.0利用三水合乙酸钠、芒硝和\/或六水合硝酸镁等可结晶物质在过饱和溶液中的结晶放热对烟碱溶液进行加热从而产生烟碱气溶胶。专利US20120006342中将加有氧化钙和高浓度烟碱的烟丝与丙酮酸进行混合，利用酸碱反应产生的热量加热烟丝形成烟气。专利CN200980102589.3利用铁、铝、镁、锂、钴、铂、钯、铜等金属与含氧的强氧化剂如高锰酸钾、二氧化锰、四氧化三铅、过氧化钡、溴酸盐、氯酸盐等在特定的触发条件下（加热或氧气）发生氧化还原反应产生的大量热量对烟丝进行加热，从而产生烟气。专利EP 0371285 提到将金属氧化物或无水金属硫酸盐与水反应作为热源。但总体而言，这些利用理化反应的加热非燃烧烟草制品对热量的控制较差，工艺相对复杂，因而实际推广应用十分有限。

总之，受限于烟草类型不同，对应加热方式、加热器具也会有较大差别，而为更好适应人们对于烟草多样化产品的需求，设计新的卷烟产品仍然具有十分重要的现实意义。

发明内容

本申请目的在于提供一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，从而适应人们对于多样化卷烟产品吸食的需求。

本申请所采取的技术方案详述如下。

一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，包括导热式卷烟和用于加热导热式卷烟的单点式火焰加热器两部分；

所述导热式卷烟，由接装纸包裹的滤嘴段和导热烟支段构成；

所述导热烟支段，为由导热卷烟纸包裹的烟草填充物组成；

所述导热卷烟纸为金属箔（如铝箔）和纸复合而成、依次叠加的两层或三层结构，具体而言：从外到内（所述内为接触烟丝方向）依次为“金属箔-纸”，或“纸-金属箔”或“金属箔-纸-金属箔”或“纸-金属箔-纸”；单层金属箔厚度一般为0.01～0.3 mm，金属箔重量占导热卷烟纸总重量的比例在20～70%之间；

所述滤嘴段，为普通滤嘴（由醋纤丝束、丙纤丝束或聚乳酸丝束滤嘴制成）或复合滤嘴；所述复合滤嘴例如为三段式滤嘴复合结构，包括依次连接的爆珠段、降温段和丝束过滤段，其中爆珠段近导热烟支段，丝束过滤段近口端；

所述降温段，具体可为由成型纸包裹轴向折叠的聚乳酸薄膜制成；

所述丝束过滤段，可由成型纸包裹醋纤丝束制成；

所述爆珠段，可由成型纸包裹醋纤丝束和内置于醋纤丝束中部的爆珠制成；

具体规格方面，参考设计如下：该导热式卷烟产品烟支圆周可设计为15~25mm，烟支长度可设计为60~120mm；

所述火焰喷头设置有点火器、燃料输送控制阀，以便分别控制各个火焰喷头的点火和燃料供应；同时，火焰喷头上的点火器和燃料输送控制阀分别通过电路与控制器连接，由控制器控制燃料输送和点火器开启时机；

所述控制器，与电池连接，由电池提供电力；同时电池还分别与燃料输送控制阀和点火器通过电路连接，为其提供电力；

所述燃料室，用于给火焰喷头供应燃料，燃料一般为液体丁烷、液体丙烷或石油液化气等。

实际设计中，在加热腔底部还可设计有传感器，传感器可通过电路分别与电源和控制器相连，用于感应烟支的插入、抽吸的开始和结束。

具体设计时，加热腔内腔规格与导热式卷烟产品规格相适应，一般内腔直径设计为5~9mm，内腔长度设计为35~80 mm。

具体设计中，火焰喷头距离加热腔外壁1~4cm，从而较好确保火焰温度更好传递加热；火焰喷头启动后，火焰喷头喷出的焰苗高度为0.5-3cm，火焰温度为250~500℃。

实际设计中，加热腔腔体外壁上可设计有与火焰喷头所喷射火焰对应的导热孔，从而便于火焰对于加热腔内部的导热卷烟直接加热；导热孔形状可设计为圆形、方形、三角形等形状，以调节火焰焰苗，从而使加热面积更为均匀。

具体设计中，火焰喷头相对于加热腔的加热位置为固定式或可移动式，具体而言：

针对固定式结构（即火焰喷头相对于加热腔的加热位置固定），在加热腔内配套设置有烟支移动手动拨片，用于调整导热式卷烟在加热腔内受热位置；所述烟支烟支移动手动拨片应当外延至单点式火焰加热器壳体外部，从而便于从壳体外部手动移动烟支的受热位置；

针对可移动式结构（即火焰喷头相对于加热腔的加热位置可变化），又可设计为手动移动式或自动移动式结构，具体而言：

针对手动式移动结构，火焰喷头为一个沿加热腔外壁移动的手动移动式结构，具体设计时，在火焰喷头底部设置一个火焰喷头移动手动拨片，并可从单点式火焰加热器壳体外部手动移动，通过火焰喷头的手动移动来实现对导热式烟支不同部位的加热；

具体抽吸使用时：当导热式卷烟插入加热腔后，传感器感应到卷烟插入，触发控制器启动；当开始抽吸时，传感器通过触发控制器，通过预设程序实现点火器和燃料输送控制阀的激活，进而激活火焰喷头，对卷烟进行加热；当抽吸停止时，传感器将触发信号再次传至控制器，控制器再通过预设程序实现点火器和燃料输送控制阀的关闭，火焰喷头关闭；抽吸过程中，随着抽吸口数的变化，可通过手动移动烟支或手动移动火焰喷头方式来调节烟支受热位置，或者由控制器按照预设程序自动移动火焰喷头对烟支不同部位进行自动加热。抽吸过程中所产生烟气在经过复合滤嘴的爆珠段时，爆珠段具有增香和降温的双重作用，其中爆珠内包裹的溶剂蒸发可以起到降温作用，而爆珠内的香精香料的挥发则给主流烟气增香，提高烟气品质；烟气在经过由聚乳酸薄膜制成的降温段时，聚乳酸薄膜会发生玻璃化转变（玻璃化转变温度一般在60℃左右），吸收热量，从而有效降低烟气温度；经过降温和增香后烟气最后在经过丝束过滤段进一步过滤有害成分后，最终进入吸食者的口腔，从而满足吸食者的生理和心理需要。

总体而言，本申请的主要优点体现在如下几个方面：

（1）本申请通过对于现有常规卷烟制造方式改变（即仅将卷烟纸替换为导热卷烟纸），配合单点式火焰加热器，即可较好实现将传统卷烟转变为新型加热非燃烧型卷烟产品目的，进而达到“加热不燃烧目的”从而可以较好减少烟草产品吸食危害性；

（2）本申请导热卷烟中滤嘴具有多重作用，聚乳酸薄膜段和爆珠的引入可降低烟气温度，同时爆珠的引入还可对烟气进行增香；

（3）本申请通过特定加热器具设计，尤其是通过加热位置与加热方式调整，从而较好实现了常规烟丝的加热不燃烧；而且设计中，针对火焰喷头数量，仅设计为一个，从而可以降低控制系统要求，减少控制器调节系统的误差，也有助于延长电子设备及机械设备的寿命寿命，具有较好的实用价值，同时相关设计思路也为其他新型加热不燃烧烟草制品的设计制造提供了较好的参考和借鉴。

附图说明

图1 导热式卷烟结构示意图；

图2 单点式火焰加热器加热的非燃烧卷烟制品结构示意图；

图3为火焰喷头的手动式移动机构；

图4为火焰喷头的自动式移动机构。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明。

实施例

本申请所提供的单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品，包括导热式卷烟1和单点式火焰加热器2两部分。

如图1所示，所述导热式卷烟1，为由接装纸13包裹滤嘴段12和导热烟支段11组成；具体规格方面，参考设计如下：该导热式卷烟产品烟支圆周可设计为15~25mm，烟支长度可设计为60~120mm。

所述导热烟支段11，为由导热卷烟纸112包裹的烟草填充物111组成；所述导热卷烟纸112为金属箔（如铝箔）和纸复合而成的两层或三层结构，具体而言：从外到内（所述内为接触烟丝方向）依次为“金属箔-纸”，或“纸-金属箔”或“金属箔-纸-金属箔”或“纸-金属箔-纸”。

所述滤嘴段12，为三段式滤嘴复合结构，包括依次连接的爆珠段123、降温段122和丝束过滤段121，其中爆珠段123近导热烟支段11，丝束过滤段121近口端；

所述降温段122，具体可为由成型纸包裹轴向折叠的聚乳酸薄膜制成；

所述丝束过滤段121，可由成型纸包裹醋纤丝束制成；

所述爆珠段123，可由成型纸包裹醋纤丝束和内置于醋纤丝束中部的爆珠制成。

具体抽吸时，烟气在经过爆珠段时，爆珠段具有增香和降温的双重作用，其中爆珠内包裹的溶剂蒸发可以起到降温作用，而爆珠内的香精香料的挥发则给主流烟气增香，提高烟气品质；而烟气在经过由聚乳酸薄膜制成的降温段时，聚乳酸薄膜会发生玻璃化转变（玻璃化转变温度一般在60℃左右），吸收热量，从而有效降低烟气温度；经过降温和增香后烟气最后在经过丝束过滤段进一步过滤有害成分后，最终进入吸食者的口腔，从而满足吸食者的生理和心理需要。

如图2所示，所述单点式火焰加热器2，其结构包括：内部中空的用于容纳导热式卷烟1产品的圆柱形加热腔21；加热腔21外部设有用于加热插入加热腔的导热式卷烟1的火焰喷头22；与火焰喷头连接的、用于给火焰喷头供应燃料的燃料室23，以及通过电路控制火焰喷头的控制器24；

所述火焰喷头22设置有点火器、燃料输送控制阀，以便分别控制火焰喷头的点火和燃料供应；同时，火焰喷头上的点火器和燃料输送控制阀分别通过电路与控制器24连接，由控制器24控制燃料输送和点火器开启时机；

具体设计中，火焰喷头相对于加热腔的加热位置为固定式或可移动式，具体而言：

针对固定式结构（即火焰喷头相对于加热腔的加热位置固定），在加热腔内配套设置有烟支移动手动拨片27，用于导热式卷烟1在加热腔内受热位置；所述烟支烟支移动手动拨片27外延至单点式火焰加热器壳体外部，从而便于从壳体外部手动移动烟支的受热位置；

针对可移动式结构（即火焰喷头相对于加热腔的加热位置可变化），又可设计为手动移动式或自动移动式结构，具体而言：

如图3所示，火焰喷头为一个沿加热腔外壁移动的手动移动式结构，具体设计时，在火焰喷头22底部设置一个火焰喷头移动手动拨片28，并可从单点式火焰加热器壳体外部手动移动，通过火焰喷头的手动移动来实现对导热式烟支不同部位的加热；

如图4所示，火焰喷头为一个由控制器控制的可沿加热腔外壁自动移动的可移动式结构，火焰喷头22底部设置有与控制器24连接的移动装置，通过控制器控制火焰喷头的自动移动，实现对导热式烟支不同部位的加热。

所述控制器24，与电池26连接，由电池26提供电力；同时电池26还分别与燃料输送控制阀和点火器通过电路连接，为其提供电力。

所述燃料室23，用于给火焰喷头供应燃料，燃料一般为液体丁烷、液体丙烷或石油液化气等。

实际设计中，在加热腔21底部还可设计有传感器25，传感器25可通过电路分别与电源26和控制器24相连，用于感应烟支的插入、抽吸的开始和结束。

具体设计时，加热腔21内腔规格与导热式卷烟1产品规格相适应，一般内腔直径设计为5~9mm，内腔长度设计为35~80 mm。

具体设计中，火焰喷头距离加热腔21外壁1~4cm，从而较好确保火焰温度更好传递加热；火焰喷头启动后，火焰喷头喷出的焰苗高度为0.5-3cm，火焰温度为250~500℃。

实际设计中，加热腔21腔体外壁上可设计有与火焰喷头所喷射火焰对应的导热孔，从而便于火焰对于加热腔内部的导热卷烟直接加热；导热孔形状可设计为圆形、方形、三角形等形状，以调节火焰焰苗，从而使加热面积更为均匀。

需要解释说明的是，上述技术方案描述中，部分技术细节参考现有技术常规设置即可，由于并非本申请主要技术改进点，因此不再具体描述。

具体抽吸应用过程中，火焰喷头的启动及加热方式具体设计为：当插入导热式卷烟时，传感器25感应到卷烟插入，触发控制器24启动；当抽吸第一口时，传感器25再次触发控制器24，控制器24通过预设程序实现点火器和燃料输送控制阀的激活，进而激活火焰喷头，对卷烟进行加热。当抽吸停止时，传感器25将触发信号再次传至控制器24，控制器24通过预设程序实现点火器和燃料输送控制阀的关闭，火焰喷头关闭。随着抽吸口数的变化，可以手动移动烟支或移动火焰喷头以实现烟支不同部位的加热，也可由控制器24按照预设程序实现火焰喷头加热位置的自动变化，从而使导热式卷烟不同位置均匀受热，进而产生持续性烟雾，直至卷烟抽吸结束。

设计图

一种单点式火焰加热器加热的非燃烧烟草制品论文和设计

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主设计要求

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