CN106793188A - 一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具及加热元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具及加热元件。其中，所述加热元件包括加热钢片，所述加热钢片上设置有绝缘涂层，绝缘涂层上有加热电阻，所述加热电阻上覆盖有绝缘层，所述加热电阻的两端分别设置有用于与导线连接的焊接电极。所述电极与电池和加热控制模块相连接。本发明通过采用了加热钢片作为低温加热烟具的加热元件，能加快加热元件加热速度，而且加热钢片发热效率高，使用的材料少，比传统发热片轻便。
Description
技术领域
本发明涉及烟草制品加热技术，尤其涉及一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具及加热元件。
背景技术
传统卷烟制品是通过点燃吸食，烟草在600-800摄氏度以上燃烧，会产生数千种有害物质。而低温加热不燃烧烟草制品是新型烟草制品的一个分类，其与传统的卷烟不同，以“低温加热不燃烧”为思路设计，能使烟草产品刚好加热到足以散发出味道的程度，而不会点燃。通常情况下，低温加热不燃烧烟草制品都是在300℃以下，有害物质会大大地减少。
低温加热不燃烧烟草制品一般包括用特制的烟草薄片或烟丝卷成的烟卷，以及加热器具。而加热器具则包括电池，加热控制模块和加热元件。
目前，市场上销售的部分低温加热不燃烧烟草制品所使用的加热元件一般为陶瓷为基材，通过印制电阻制成的片状尖头加热片，由于该等陶瓷加热片强度较差,抗摔能力弱，消费者在使用时产品容易被损坏。另外，陶瓷加热器还具有导热升温慢的缺点。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具及加热元件，从而能使烟具的加热元件强度提高，加热速度加快。
本发明的技术方案如下：
一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，包括加热钢片，所述加热钢片上设置有绝缘涂层，绝缘涂层上设置有加热电阻，所述加热电阻上覆盖有绝缘层，所述加热电阻的两端分别设置有用于与导线连接的焊接电极。
所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件中，所述加热钢片呈为剑刃形、尖端柱状或筒状。
加热方式为***方式或包围方式。
所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件中，所述加热电阻可通过在单面或双面钢片上涂覆绝缘涂层后再印刷加热电阻及绝缘层；经过高温烧结材料紧附结在加热钢片上，形成一层坚硬结实的电路层；机械强度高，抗振动，抗热冲击能力强，不担心被刮伤刮坏。
所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件中，所述低温加热烟具包括加热控制模块，所述加热控制模块包括：用于安装电池的电池槽、按键、单片机和开关管；所述电池槽的正极连接单片机的VDD端，所述按键连接单片机的P1.5/IN5端，所述开关管的漏极通过加热电阻连接电池槽的正极、开关管的栅极连接单片机的P2.5/PWM3端，所述开关管的源极接地。
所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件中，所述加热控制模块还包括用于检测加热电阻的阻值的阻值检测单元，所述阻值检测单元的一端连接加热电阻的另一端，阻值检测单元的另一端连接单片机的P1.0/IN1端。
所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件中，所述加热控制模块还包括用于检测加热元件的温度的温度传感器，所述温度传感器的一端接地，温度传感器的另一端连接单片机的P5.3/IN0端。
所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件中，所述加热控制模块还包括用于检测气流大小的气流感应器，所述气流感应器连接电池槽的正极和单片机的3.0/IN6端。
一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具，包括低温加热烟具本体，所述低温加热烟具本体上设置有如上所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件。
有益效果：本发明基于厚膜加热技术的低温加热烟具及加热元件。其中，所述加热元件包括加热钢片，所述加热钢片上设置有绝缘涂层，绝缘涂层上有加热电阻，所述加热电阻上覆盖有绝缘层，所述加热电阻的两端分别设置有用于与导线连接的焊接电极。所述电极与电池和加热控制模块相连接。本发明通过采用了加热钢片作为低温加热烟具的加热元件，能加快加热元件加热速度，而且加热钢片发热效率高，使用的材料少，比传统发热片轻便。
附图说明
图1为本发明提供的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件的结构示意图。
图2为本发明提供的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热控制模块的电路原理图。
具体实施方式
本发明提供一种电热片，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，包括加热钢片10，所述加热钢片10上设置有绝缘涂层(图中未标号)，绝缘涂层上设置有加热电阻20，所述加热电阻20上覆盖有绝缘层，所述加热电阻20的两端分别设置有用于与导线40连接的焊接电极30。所述焊电极30通过电线40与电池和低温加热烟具的加热控制模块电连接。
具体实施时，所述加热电阻20为印刷加热电阻，可通过在单面或双面钢片上涂覆绝缘涂层后再印刷加热电阻及绝缘层；所述绝缘层采用优质绝缘物质(该绝缘物质能抗设计标准的2.5倍高压)，如多层微晶玻璃，经过高温烧结材料紧附结在加热钢片10上，形成一层坚硬结实的电路层。其具有机械强度高、抗振动、抗热冲击能力强，不担心被刮伤刮坏；加热钢片10的材料具有热稳定性和耐腐蚀性，不产生污垢。
其中，所述加热钢片10为剑刃形、尖端柱状、筒状、扁平状、或其它几何形状。当所述加热钢片10为剑刃形时，为了使加热钢片10发热更均匀，所述加热电阻20围绕成剑刃形，如图1所示，所述加热电阻20围绕形成的剑刃形规格小于加热钢片10。然而，加热钢片10也可依使用场合设置成桶状、杯状等，本发明对此不作限制。
本实施例中，所述加热钢片10采用优质的不锈钢(如T304不锈钢)，具有强度大、又灵巧的特点。而且，该不锈钢、加热电阻20和绝缘层等材料环保无毒，不含重金属，无挥发性性气味，最重要一点防水防潮，安全性大大提高。所述加热钢片10的厚度为1mm，比传统陶瓷电热片轻便，而且发热效率高。当加热钢片10为尖端柱状、筒状、扁平状等形状时，其结构和位置只需其与烟草接触加热即可
经过实验表明：本发明的电热片比传统陶瓷电热片的加热速度快了一倍多，实验表明烧一杯200ml的水只需要十五秒，是传统发热片所用时间的三分之一；并且，本发明的电热片比传统的电热片更加节能，热效率能达到70-95％。而且，本发明的电热片的寿命超长，稳定电压下寿命可达10万小时。
本发明采用丝网印刷技术，在加热钢片10印刷绝缘介质(即绝缘涂层)、加热电阻20、导体(即加热电阻)、保护釉(即绝缘层)等材料，通过高温烧结而成，具有热效高、性能稳定、安全耐用的明显优势。
请一并参阅图2，所述低温加热烟具还包括加热控制模块，所述加热控制模块包括：用于安装电池的电池槽、按键、单片机U1和开关管Q1；所述开关管Q1为N MOS管，当N MOS管的栅极为高电平时，MOS管导通。所述按键可采用触摸按键或机械按键。单片机U1采用型号为：MINI54ZAN芯片，或者其它具有相同功能的芯片，本发明对此不作限制。
所述电池槽中设置有电池，所述电池槽的正极(也可更理解为电池的正极)连接单片机U1的VDD端，所述按键连接单片机U1的P1.5/IN5端，所述开关管Q1的漏极通过加热电阻20连接电池槽的正极、开关管Q1的栅极连接单片机U1的P2.5/PWM3端，所述开关管Q1的源极接地。所述加热电阻20另一端连接VDD。
为了更好的控制加热电阻20的温度，所述加热控制模块还包括用于检测加热电阻20的阻值的阻值检测单元，所述阻值检测单元可采用恒流源检测加热电阻20的阻值，其为现有技术，此处不作详述。当然，本发明也可采用其它现有的阻值测量方式，本发明对经不作限制。
所述阻值检测单元的一端连接加热电阻20的另一端，阻值检测单元的另一端连接单片机U1的P1.0/IN1端，通过单片机U1内部进行模数转换，根据加热电阻20的阻值，控制单片机U1的P2.5/PWM3端输出PWM信号的点空比，来控制输入加热电阻20上的电流，以此来调节加热电阻20的输出功率，从而控制加热钢片10的发热温度。
所述加热控制模块还包括用于检测加热钢片10的温度的温度传感器，所述温度传感器的一端连接地，温度传感器的另一端连接单片机U1的P5.3/IN0端。本实施例中，温度传感器可采用负温度系数热敏电阻器。温度传感器采集的温度值经单片机U1内部进行模数转换后，单片机U1根据温度值，控制其P2.5/PWM3端输出PWM信号的点空比，来控制输入加热电阻20上的电流，以此来调节加热电阻20的输出功率，从而控制加热钢片10的发热温度。
本发明的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件可运用在低温加热烟具产品中，在进一步的实施例中，所述加热控制模块还包括用于检测气流大小的气流感应器，所述气流感应器连接电池槽的正极和单片机U1的P3.0/IN6端。由气流感应器检测用户吸烟的气流大小，来控制单片机U1的P2.5/PWM3端输出PWM信号的点空比，来控制输入加热电阻20上的电流，以此来调节加热电阻20的输出功率，从而控制加热钢片10的发热温度。
基于上述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，本发明还相应提供一种低温加热烟具，包括低温加热烟具本体，所述低温加热烟具本体上设置有基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件。由于上文已对该电热片进行了详细的描述，此处不再赘述。
以下以低温加热烟具为例，对本发明的技术方案进行详细说明：
当按键按下时，即单片机U1的P1.5/IN5端检测到高电平时，电池开始供电，当气流感应器感应有吸烟的气流时，单片机U1的3.0/IN6端产生中断，使单片机U1的P2.5/PWM3端输出预设占空比的PWM信号，使开关管Q1导通，并控制其输出电流，从而加热电阻20的输出功率。同时，所述阻值检测单元实时检测加热电阻20的阻值，温度传感器实时检测加热电阻20的温度值，并反馈给单片机U1，单片机U1根据实际需要改变PWM信号的点空比，来调节加热电阻20的输出功率。
应当说明的是，本发明的加热片不但可以用于低温加热烟具产品，还可用于小家电产品上，譬如：电加热水壶、电熨斗、电饭煲、电炉家用电水壶、电咖啡壶、电热水器、电发板等。同时，该电热片还可用于工业领域，如注塑机加热，车、船用密封胶条硫化生产线，汽车电子加热部件，工业用热交换机等。此外，该电热片还可用于冶金、化工、药品食品加工、种植养殖保温等领域。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、安全耐用强度高：采用不锈钢基板，多层微晶玻璃质绝缘。
2、升温快：功率密度高达60W/cm2，发热电路每秒钟升温超过80度。
3、热利用率高：直接快速加热不锈钢板，热交换面积大、置换快、效率高达96％以上。
4、绿色环保：纯电阻负载无电磁辐射，利于身心健康。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，包括加热钢片，所述加热钢片上设置有绝缘涂层，绝缘涂层上设置有加热电阻，所述加热电阻上覆盖有绝缘层，所述加热电阻的两端分别设置有用于与导线连接的焊接电极。
2.根据权利要求1所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，所述加热钢片呈为剑刃形、尖端柱状或筒状。
3.根据权利要求1所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，所述加热电阻可通过在单面或双面钢片上涂覆绝缘涂层后再印刷加热电阻及绝缘层；经过高温烧结材料紧附结在加热钢片上，形成一层坚硬结实的电路层；机械强度高，抗振动，抗热冲击能力强，不担心被刮伤刮坏。
4.根据权利要求1所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，所述低温加热烟具包括加热控制模块，所述加热控制模块包括：用于安装电池的电池槽、按键、单片机和开关管；所述电池槽的正极连接单片机的VDD端，所述按键连接单片机的P1.5/IN5端，所述开关管的漏极通过加热电阻连接电池槽的正极、开关管的栅极连接单片机的P2.5/PWM3端，所述开关管的源极接地。
5.根据权利要求4所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，所述加热控制模块还包括用于检测加热电阻的阻值的阻值检测单元，所述阻值检测单元的一端连接加热电阻的另一端，阻值检测单元的另一端连接单片机的P1.0/IN1端。
6.根据权利要求4所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，所述加热控制模块还包括用于检测加热元件的温度的温度传感器，所述温度传感器的一端接地，温度传感器的另一端连接单片机的P5.3/IN0端。
7.根据权利要求4所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件，其特征在于，所述加热控制模块还包括用于检测气流大小的气流感应器，所述气流感应器连接电池槽的正极和单片机的3.0/IN6端。
8.一种基于厚膜加热技术的低温加热烟具，包括低温加热烟具本体，其特征在于，所述低温加热烟具本体上设置有如权利要求1-7任意一项所述的基于厚膜加热技术的低温加热烟具的加热元件。
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