CN103815546A

CN103815546A - 一种电加热吸烟***及其控制方法

Info

Publication number: CN103815546A
Application number: CN201410079338.0A
Authority: CN
Inventors: 聂长春; 刘剑; 惠建权; 黄正虹; 白兴; 杨盛刚; 万强; 刘科乾
Original assignee: China Tobacco Guizhou Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Guizhou Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了一种电加热吸烟***及其控制方法，该吸烟***采用红外线加热以及在外壳上设置进气孔以实现自然进气阻尼，克服了传统吸烟方式的危害以及现有电子吸烟***的缺陷，具有节能环保、模块化、经济可靠的优点。

Description

一种电加热吸烟***及其控制方法

技术领域

本发明属于吸烟无害化领域，具体地，本发明涉及一种电加热吸烟***及其控制方法。

背景技术

传统的吸烟方式是用明火点燃香烟，吸烟者吮吸香烟燃烧产生的烟雾。此烟雾是烟丝在800℃以上的温度下燃烧而产生。研究发现，当温度上升到300℃时，烟丝中的挥发性成分开始挥发而形成烟气；上升到450℃时，烟丝开始焦化；温度上升到600℃时，烟丝开始燃烧。烟支燃烧时，燃烧的一端呈锥体状。抽入的大部分空气从燃烧锥与卷烟纸相接处进入，而锥体的中部是致密的碳化体，气流不容易通过。锥体中心含氧量很低，燃烧不完全，从而产生馏分和热分解产物。在这一过程中会释放出大量的有害气态产物进入吸烟者的口腔，严重危害使用者的健康。同时在烟支燃烧时，部分烟气直接进入环境，导致环境污染和周围人群的不适感，这就是所谓的“二手烟”污染。总之，传统式吸烟的缺点是：1）产生大量的有害气体对使用者的健康造成伤害，同时“二手烟”污染环境，并对其他接触人群产生危害；2）吸烟时会产生明火，烟头有可能会诱发火灾，存在安全隐患；3）燃烧后的烟灰污染环境，处理麻烦。

吸烟的危害很明显，但仍然有大量吸烟人群。所以，既满足吸烟者的享受又降低危害是烟草行业的一个研究重点。市场上已经有很多品牌的电子烟，但和真烟差别巨大，基本上属于戒烟工具，许多人难以接受。戒烟类电子烟的原理是加热蒸发烟草提取物或者替代物，满足吸烟者一定程度的需求，以达到摆脱卷烟进而逐步戒烟的目的。2003年，菲利普莫里斯生产公司申请了一种直接对烟丝的进行低温加热的吸烟***（公开号CN1717186A），采用对烟丝进行低于燃点的加热，获得与燃烧卷烟相近的烟雾，同时减少有害气体的排放。根据专利文件介绍，该***使用特制烟丝，用多片加热片加热烟丝，为使吸烟者获得逼真的吸烟感觉，还采用了进气阻尼器、压力传感器、烟雾检测器等零部件。该***以及其工作方法非常复杂，从申请专利至今已过去10年，仍然没有产品上市。

发明内容

本发明的目的在于，为克服传统吸烟方式的危害以及现有电子吸烟***的缺陷，结合红外线加热、自然进气阻尼以及方便快捷的工作方法，提供一种节能环保、模块化、经济可靠的电加热吸烟***及其控制方法。

为实现上述发明目的，本申请采用了如下的技术方案：

一种电加热吸烟***，所述吸烟***包括依次可拆卸连接的吸嘴1、烟杆2、控制器模块3和电源模块4；

所述吸嘴1中心设置吸气通道5；

所述烟杆2内设置红外加热器7，红外加热器7的中心设置烟丝容纳空腔6，红外加热器7外包裹保温套管8，所述烟丝容纳空腔6通过设置在保温套管8一端的烟丝进气孔9与外部进气孔10相连通，所述烟杆2内还设置热电偶11和供电接口12，所述热电偶11和供电接口12与控制器模块3相连，并分别用于测量烟丝的温度和给红外加热器7供电；

所述控制器模块3内部有控制电路板13以及与控制电路板13相连的吸烟按钮14、通电指示灯15和加热指示灯16；

所述电源模块4内置电源，且末端设有与控制电路板13相连的开关按钮18。

优选地，所述保温套管8由陶瓷或者真空石英玻璃制成，更进一步优选地，所述保温套管8的最外层为镜面反射面。

优选地，所述吸嘴1、烟杆2、控制器模块3和电源模块4之间的可拆卸连接为依次通过螺纹连接。

优选地，所述电源模块4的外壳底部为周围凸起、中心凹陷的结构，用于将开关按钮18内置，防止误操作开关按钮18。

一种上述电加热吸烟***的控制方法，所述方法包括：

1）按下开关按钮18则控制电路板13与电源模块4的内置电源接通，通电指示灯15点亮，吸烟***处于待机状态；

2）按下吸烟按钮14，红外加热器7开始对烟丝加热，加热指示灯16点亮，同时控制电路板13通过热电偶11监测温度，当温度高于上限温度时，停止加热，当温度低于下限温度时，开始加热；

3）加热时间超过设定值，则停止加热并且加热指示灯16闪烁，提示吸烟者可以吸烟，加热指示灯16闪烁超过设定值，则恢复待机状态，直到吸烟按钮14再次被按下；

4）如要关闭吸烟***，只需再按一次开关按钮18，控制电路板13具有电量检测功能，如检测到电池电量不足，则通电指示灯15持续闪烁，此时加热功能失效。

优选地，所述上限温度为320℃，下限温度为280℃，加热时间的设定值为5秒，加热指示灯16闪烁的设定值为5秒。

本发明的吸嘴1、烟杆2、控制器模块3和电源模块4四部分为模块化，可相互连接在一起形成一个整体，任意一部分损坏都可以很方便更换。

吸烟时的进气量关系到吸烟者的感受，是一个非常重要的因素。本吸烟***采用了自然吸气阻尼，吸烟***的进气孔均是完全的通孔，因此吸气的阻尼力全部来自烟丝及其过滤嘴自身，从而实现了自然吸气阻尼。同时为实现自然吸气阻尼，在吸嘴1的设计上要求其吸气通道5紧密包裹烟丝过滤嘴，空气不能从过滤嘴与吸气通道5的间隙进入吸烟者口腔。通过这样的设计，吸烟者的对进气的感觉与吸普通过滤嘴烟完全一样。

本发明的红外加热器7的中间有烟丝容纳空腔6，用于容纳卷烟。该红外加热器是利用电磁辐射热传原理，以直接方式传热而达到加热物体的目的，从而避免加热热传媒体导致的能量损失，有益能源节约，同时红外线具有产生容易，可控性良好等特点，因而加热迅速、加热效率高，有良好的安全性；此外，红外线加热穿透力强，可实现待加热物体内外均匀加热。此外，红外加热器不需要紧贴烟丝才能加热（紧贴烟丝加热是传导加热而不是红外加热），因此对加工精度要求不高，而且有利于维持加热器的清洁。

本发明的红外加热器7可以由碳纤维、电热丝、钨丝带或者乳白石英中的一种制成。

本发明的保温套管由陶瓷或者真空石英玻璃制成。同时为了进一步保温，陶瓷和真空玻璃的最外层为镜面反射面，以减少热损失。

本发明的热电偶11用于测量烟丝的温度，供电接口12用于给红外加热器供电。

本发明的控制器模块3内部有控制电路板13、吸烟按钮14、通电指示灯15、加热指示灯16。控制电路板13上有DC/DC电源转换器19、单片机20、功率MOS管21、热电偶信号转换器22。DC/DC电源转换器19将电池电压转换成电路板的工作电压，单片机20实现对整个吸烟***的控制和状态指示，功率MOS管21根据单片机控制对红外加热器7供电，热电偶信号转换器22将热电偶的信号转换成数字温度值供单片机使用。

本发明的控制方法是，按下按钮18则控制电路板13的电源接通，通电指示灯15点亮，此时吸烟***处于待机状态。当按下吸烟按钮14，则单片机20控制功率MOS管21导通，红外加热器7开始对烟丝加热，加热指示灯16点亮。加热过程中单片机20不断读取热电偶信号转换器22的温度数据，当温度高于上限温度则切断红外加热器7的电源，若低于下限温度则打开加热电源。加热时间超过设定值，则停止加热并且加热指示灯16闪烁，提示吸烟者可以吸烟。加热指示灯16闪烁超过设定值，则恢复待机状态，直到吸烟按钮14第二次被按下。如要关闭吸烟***，只需再按一次开关按钮18。控制电路板具有电量检测功能，如检测到电池电量不足，则通电指示灯15持续闪烁，此时加热功能失效。

本发明的电源模块4内部有电源，该电源可以为锂电池，末端有开关按钮18。开关按钮18按下一次接通电源，再按下一次关闭电源。

附图说明

图1为本发明电加热吸烟***的结构示意图；

图2为本发明控制电路板的功能示意图；

附图标记：1、吸嘴；2、烟杆；3、控制器模块；4、电源模块；5、吸气通道；6、烟丝容纳空腔；7、红外加热器；8、保温套管；9、烟丝进气孔；10、外部进气孔；11、热电偶；12、供电接口；13、控制电路板；14、吸烟按钮；15、通电指示灯；16、加热指示灯；17、电源；18、开关按钮；19、DC/DC电源转换器；20、单片机；21、功率MOS管；22、热电偶信号转换器。

具体实施方式

为了更全面的理解本发明，并为了解本发明另外的目的和优点，现在结合相应附图和实施例对本发明进行详细的说明。

如图1所示，本实施例电加热吸烟***的整体外形设计成古巴雪茄外型。

本实施例的电加热吸烟***由吸嘴1、烟杆2、控制器模块3和电源模块4四个部分组成，四部分为模块化设计，相互之间通过螺纹连接；

所述吸嘴1中心设置吸气通道5；

本实施例中红外加热器7使用电热丝并嵌在陶瓷材质的保温套管8内。卸下吸嘴1即可将烟丝***到红外加热器7内。

本实施例中陶瓷保温套管底部有进气孔和热电偶，热电偶采用K型。

本实施吸烟***的烟杆外壳上开了多个外部进气孔，这些进气孔除了让空气进入烟丝外，还减少传递到控制器的热量，避免高温影响工作。

本实施例的吸烟按钮14、绿色的通电指示灯15和红色的加热指示灯16均设置在控制器模块的外壳上。

本实施例的控制电路板13功能结构如图2所示。图2中19是DC/DC电源转换器，可将电源输入的电压转换成3.3V；20是单片机，型号为STM32F101；21是功率MOS管，选用RF7456；22是热电偶信号转换器，型号为K型MAX675，其将热电偶的温度信号转换成单片机可查询的数字信号。

电源模块4参照了手电筒的设计，内部装有2节16340规格的两节锂电池，总电压7.4V，容量为1000mAh以上，底部有一开关按钮18，按一下接通电源，再按下一次切断电源。为了防止按钮因挤压被按下，电源模块4的外壳底部设计有周围突出、中间凹陷的底座。

本实施电加热吸烟***的控制方法是：要吸烟时首先按下开关按钮18，控制器内的电路板通电，单片机20检测输入电源，如果电源电量不够则控制通电指示灯15持续闪烁，提醒更换电池。如电源电量充足则通电指示灯15保持亮的状态。此时吸烟***进入待机状态。当按下吸烟按钮14，则单片机20控制功率MOS管21导通，红外加热器7开始对烟丝加热，红色加热指示灯16点亮。加热过程中单片机20不断读取热电偶信号转换器22的温度数据，当温度高于320℃则切断红外加热器7的电源，若低于下限温度280℃则打开红外加热器7进行加热。温度从第一次达到320℃计时达到5秒，则停止加热并且加热指示灯16开始闪烁，提示吸烟者可以吸烟。加热指示灯16闪烁时间超过5秒，则吸烟***恢复待机状态，直到吸烟按钮14第二次被按下。

尽管已经结合上述示例实施例对本发明做出了说明，但是显然：本领域的技术人员的仍然可以对其所用的部件做出替换、修改和变形。因此本发明的示例性实施及其变形和修改仍然落入由所附权利要求书限定的保护范围内。

Claims

1.一种电加热吸烟***，其特征在于，所述吸烟***包括依次可拆卸连接的吸嘴（1）、烟杆（2）、控制器模块（3）和电源模块（4）；

所述吸嘴（1）中心设置吸气通道（5）；

所述烟杆（2）内设置红外加热器（7），红外加热器（7）的中心设置烟丝容纳空腔（6），红外加热器（7）外包裹保温套管（8），所述烟丝容纳空腔（6）通过设置在保温套管（8）一端的烟丝进气孔（9）与外部进气孔（10）相连通，所述烟杆（2）内还设置热电偶（11）和供电接口（12），所述热电偶（11）和供电接口（12）与控制器模块（3）相连，并分别用于测量烟丝的温度和给红外加热器（7）供电；

所述控制器模块（3）内部有控制电路板（13）以及与控制电路板（13）相连的吸烟按钮（14）、通电指示灯（15）和加热指示灯（16）；

所述电源模块（4）内置电源，且末端设有与控制电路板（13）相连的开关按钮（18）。

2.根据权利要求1所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述控制电路板（13）上有DC/DC电源转换器（19）、单片机（20）、功率MOS管（21）、热电偶信号转换器（22），DC/DC电源转换器（19）将电源电压转换成电路板的工作电压，单片机（20）实现对整个吸烟***的控制和状态指示，功率MOS管（21）根据单片机控制对红外加热器（7）供电，热电偶信号转换器（22）将热电偶（11）的信号转换成数字温度值供单片机（20）使用。

3.根据权利要求1所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述保温套管（8）由陶瓷或者真空石英玻璃制成。

4.根据权利要求1至3任一所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述保温套管（8）的最外层为镜面反射面。

5.根据权利要求1所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述红外加热器（7）由碳纤维、电热丝、钨丝带或者乳白石英的一种制成。

6.根据权利要求1所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述吸嘴（1）、烟杆（2）、控制器模块（3）和电源模块（4）之间依次通过螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述电源模块（4）的外壳底部为周围凸起、中心凹陷的结构，用于将开关按钮（18）内置，防止误操作开关按钮（18）。

8.根据权利要求1所述的电加热吸烟***，其特征在于，所述吸烟***的外形为雪茄型。

9.一种权利要求1所述电加热吸烟***的控制方法，所述方法包括：

1）按下开关按钮（18）则控制电路板（13）与电源模块（4）的内置电源接通，通电指示灯（15）点亮，吸烟***处于待机状态；

2）按下吸烟按钮（14），红外加热器（7）开始对烟丝加热，加热指示灯（16）点亮，同时控制电路板（13）通过热电偶（11）监测温度，当温度高于上限温度时，停止加热，当温度低于下限温度时，开始加热；

3）加热时间超过设定值，则停止加热并且加热指示灯（16）闪烁，提示吸烟者可以吸烟，加热指示灯（16）闪烁超过设定值，则恢复待机状态，直到吸烟按钮（14）再次被按下；

4）如要关闭吸烟***，只需再按一次开关按钮（18），控制电路板（13）具有电量检测功能，如检测到电池电量不足，则通电指示灯（15）持续闪烁，此时加热功能失效。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述上限温度为320℃，下限温度为280℃，加热时间的设定值为5秒，加热指示灯（16）闪烁的设定值为5秒。