CN110279151A - 一种微波加热不燃烧烟具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波加热不燃烧烟具，它是由电源(1)、固态微波源(3)、控制系统(4)、加热腔(5)与位于加热腔内的内导体(4)构成的；该内导体结构简单、有效减少微波在传输过程中的损耗，降低系统的能耗。由于内导体存在，微波产生的热能只在发烟基质内部产生，热量由发烟基质带走，并不残留于设备，避免了设备外壳过热的问题，本发明中微波被内导体传输至发烟基质，并由内部逐渐向外输出以穿透基质，提高了发烟基质加热的均匀度，结构设计防止微波泄露，对人体造成杀害。

Description

一种微波加热不燃烧烟具

【技术领域】

本发明属于加热不燃烧技术领域。更具体地，本发明涉及一种微波加热不燃烧烟具。

【背景技术】

加热不燃烧卷烟与传统烟草制品抽吸方式的不同，与传统卷烟相比，加热不燃烧卷烟采用外部热源加热烟草物料，相对较低温度下(250-400℃)加热烟草原料释放烟气。加热不燃烧烟草既保留了与传统卷烟相近的抽吸感受，同时又在烟气有害成分控制、侧流烟气释放、烟灰污染等方面比传统卷烟有显著提升，因此，加热不燃烧烟草制品受到国内外消费者的追逐，也成为烟草企业科技创新的一个重要方向。

根据加热不燃烧卷烟烟草制品加热方式的不同，可分为电阻加热型、理化反应加热型、燃料加热型等，均是不需要燃烧只是通过加热烟丝，烘烤出烟草中的尼古丁和香味物质，来满足吸烟者的需求。市场比较成熟的加热方式主要以电阻加热为主，以菲利浦莫里斯生产公司的IQOS产品为代表，其通过电阻式加热原件提供热量，加热烟草物料释放烟气IQOS为代表的电加热产品在多个市场取得了良好的业绩，展现出良好的发展前景。但是，目前电阻式加热器具存在加热预热时间长、加热效率低、加热效果稳定性差、加热原件难以清洁容易损坏的技术缺陷。电磁加热通过直流电产生交变磁场从而使受热体加热，也属于电阻加热的范畴，也存在加热效率低，加热效果不均匀，热受体难以清洁的缺点。

相对于目前广泛采用的电阻式加热方式，微波加热技术则是一个全新的加热方式。微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温的加热方式而完全区别于其他常规加热方式。传统加热方式是根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传至物料热量，热量总是由表及里传递进行加热物料，物料中不可避免地存在温度梯度，故加热的物料不均匀，致使物料出现局部过热，微波加热技术与传统加热方式不同，它是通过被加热体内部偶极分子高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程，就能使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式的能耗的几分之一或几十分之一就可达到加热目的。

为此，本发明人针对烟用微波加热装置的工作原理，对内导体具体设计进行了技术研究，并提出了一套实现烟用微波加热内导体的设计方案，完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种微波加热不燃烧烟具。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种微波加热不燃烧烟具。

该微波加热不燃烧烟具包括电源，它是由电源、固态微波源、控制系统、加热腔与位于加热腔内的内导体构成的，微波源从所述内导体传输至插入加热腔的发烟基质，内导体进行微波传输实现微波对发烟基质的加热。

根据本发明的一种优选实施方式，所述的内导体用于接收和传输微波，在内导体与发烟基质接触时，发烟基质吸收微波能使发烟基质中的极性分子与微波电磁场相互作用，使极性分子快速振荡转化为热能，从而达到加热烟支。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述内导体固定于加热腔四周或其中心，或者同时固定于加热腔四周及中心。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的内导体在加热腔中排列为平行多导线、同轴线、平行平板波导形式或是镶嵌于加热腔内壁。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述内导体是由一种或多种选自铜、铝、铁或其合金的材料制成的。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的内导体形状为针形、伞形、麻花形或圆柱形。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述内导体的一种放置方式是置于加热腔中心或加热腔内壁，另一种放置方式为镶嵌在非导电耐高温的无机材料陶瓷或是玻璃中。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述内导体的阻抗是30～70Ω。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述内导体的长度小于加热腔的长度。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述固态微波源的微波频率是915MHz与2.45GHz。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种微波加热不燃烧烟具。该微波加热不燃烧烟具的具体结构参见附图1，内导体在微波加热腔中位置情况参见附图2。

在附图1与附图2中：1是电源；2是控制系统；3是固态微波源；4是内导体；5是加热腔；6是发烟基质。

该微波加热不燃烧烟具包括电源，它是由电源、固态微波源、控制系统、加热腔与位于加热腔内的内导体构成的，微波源从所述内导体传输至插入加热腔的发烟基质，内导体进行微波传输实现微波对发烟基质的加热。

根据本发明，所述的内导体用于接收和传输微波，在内导体与发烟基质接触时，发烟基质吸收微波能使发烟基质中的极性分子与微波电磁场相互作用，使极性分子快速振荡转化为热能，从而达到加热烟支。

在本发明中，所述内导体固定于加热腔四周或其中心，或者同时固定于加热腔四周及中心。加热不燃烧卷烟的直径比较小，通常是5～8mm，在加热腔中微波是无法传输的，只有在加入阻抗内导体柱后微波在加热腔才能传输，在微波作用下实现对发烟基质内部大极性物质剧烈摩擦发热，加热发烟基质。所述的内导体把微波传输至加热腔中间或是加热腔内壁，实现中心加热或是四周加热，或是中心加热和四周加热共同作用加热发烟基质。

在本发明中，所述的内导体在加热腔中排列为平行多导线、同轴线、平行平板波导形式或是镶嵌于加热腔内壁。通过增加内导体的数量和形式更好的传输微波，提高加热效率。

根据本发明，所述内导体是由一种或多种选自铜、铝、铁或其合金的材料制成的。内导体作为微波在加热腔传输的介质，其材质应该为金属物质，一方面便于微波传输，另一方面提高微波的传输速率，提高微波在发烟基质中的微波量，快速均匀的加热发烟基质。本发明使用内导体材质都是目前市场上销售的产品。

在本发明中，所述的内导体形状为针形、伞形、麻花形或圆柱形。

根据本发明，所述内导体的一种放置方式是置于加热腔中心或加热腔内壁，另一种放置方式为镶嵌在非导电耐高温的无机材料陶瓷或是玻璃中。内导体镶嵌于非导电耐高温的无机材料中是因为内导体形状为多种，发烟基质在插入内导体中，在抽吸结束后发烟基质会倒挂在内导体上，内导体镶嵌于非导电耐高温的无机材料中，把非导电的耐高温的无机材料可做成光滑的形状，便于发烟基质的拔取。

根据本发明，所述内导体的阻抗是30～70Ω。微波在传入发烟基质后其进行加热，还有部分微波能量不能被完全利用，返回固态微波源会造成固态微波源件的损坏，为使这些微波能量不浪费，通过采用电阻率较高的材料制成阻抗内导体，直接将剩余部分的微波高频电流转换成热，实现对烟草的辅助加热，

根据本发明，所述内导体的长度小于加热腔的长度。是为防止微波泄露，被人体吸入，因此内导体的长度应小于加热腔的长度，优选的与发烟基质的长度一致。由于加热腔直径远小于该微波频率的截止波导直径，没有内导体柱的一段，微波无法传输和存在，微波被屏蔽在同轴加热器内，不会从插入加热不燃烧卷烟的开口处泄漏出去，不会对抽吸者造成微波伤害；

根据本发明，所述固态微波源的微波频率是915MHz与2.45GHz。

微波波长计算公式如下：

λ＝c/f (1)

式中：

c为光速，

f为微波频率；

截止波长计算公式如下：

λc＝3.41R (2)

式中：

λc为TE11模的截止波长，

R为加热腔半径。

根据公式1计算得到各频率的微波波长约为：

频率为915MHz的微波波长约为327.87mm，频率为2.45GHz的微波波长约为122.45mm。

根据公式2计算得到各频率的截止波长约为：

频率为915MHz的微波截止尺寸为R＝λ_c/3.41＝327.87/3.41≈96mm；

频率为2.45GHz的微波截止尺寸为R＝λ_c/3.41＝122.45/3.41≈36mm；

根据上述计算，可知主模为TE11的圆管型腔体：

微波频率在915MHz时，直径需≥192mm，才存在一种微波模式、并传输微波。

微波频率在2.45GHz时，直径需≥72mm，才存在一种微波模式、并传输微波。

根据发烟基质尺寸，优选的微波频率为2.45GHz。

[有益效果]

本发明的有益效果是：本发明微波加热不燃烧烟具加热腔内导体结构简单、有效减少微波在传输过程中的损耗，降低系统的能耗。由于内导体存在，微波产生的热能只在发烟基质内部产生，热量由发烟基质带走，并不残留于设备，避免了设备外壳过热的问题，本发明中微波被内导体传输至发烟基质，并由内部逐渐向外输出以穿透基质，提高了发烟基质加热的均匀度，结构设计防止微波泄露，对人体造成杀害。

【附图说明】

图1是本发明微波加热不燃烧烟具结构示意图；

图2是内导体在微波加热腔中的位置示意图；

图中：

1-电源；2-控制系统；3-固态微波源；4-内导体；5-加热腔；6-发烟基质。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明微波加热不燃烧烟具

该实施例的实施方式如下：

该微波加热不燃烧烟具是由电源1、固态微波源3、控制系统4、加热腔5与位于加热腔内的内导体4构成的；所述的内导体是由纯铁材料制成的，形状为伞状，2根内导体独立平行固定于加热腔四周，其阻抗为40Ω，长度小于加热腔长度，采用固态微波源的微波频率为2.45GHz。

将本实施例内导体放置微波加热烟具加热腔中，得到磁微波加热不燃烧烟具。

实施例2：本发明微波加热不燃烧烟具加热腔内导体

该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是所述的内导体是由纯铜材料制成的，形状为针状，它独立固定于加热腔中心，为同轴线，阻抗为35Ω，长度小于加热腔长度，采用固态微波源的微波频率为2.45GHz。

将本实施例内导体放置微波加热烟具加热腔中，得到磁微波加热不燃烧烟具。

实施例3：本发明微波加热不燃烧烟具加热腔内导体

该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是所述的内导体是由铜铝合金材料制成的，形状为麻花状，它镶嵌于陶瓷内部后独立固定于加热腔中心，为同轴线，阻抗为38Ω，长度小于加热腔长度，采用固态微波源的微波频率为2.45GHz。

将本实施例内导体放置微波加热烟具加热腔中，得到磁微波加热不燃烧烟具。

实施例4：本发明微波加热不燃烧烟具加热腔内导体

该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是所述的内导体是由铜铁合金材料制成的，它的形状为圆柱状，镶嵌于玻璃内部后独立固定于加热腔中心，为平行3导线，阻抗为63Ω，长度小于加热腔长度，采用固态微波源的微波频率为2.45GHz。

将本实施例内导体放置微波加热烟具加热腔中，得到磁微波加热不燃烧烟具。

实施例5：本发明微波加热不燃烧烟具加热腔内导体

该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是所述的内导体是由铝合金材料制成的，它的形状为伞状，镶嵌于玻璃内部后独立固定于加热腔四周，为平行平板波导，阻抗为52Ω，长度小于加热腔长度，采用固态微波源的微波频率为2.45GHz。

将本实施例内导体放置微波加热烟具加热腔中，得到磁微波加热不燃烧烟具。

实施例6：本发明微波加热不燃烧烟具加热腔内导体

该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是所述的内导体是由纯铝材料制成的，它的形状为针状，镶嵌于玻璃内部后独立固定于加热腔中心，为平行平板波导，阻抗为48Ω，长度小于加热腔长度，采用固态微波源的微波频率为2.45GHz。

将本实施例内导体放置微波加热烟具加热腔中，得到磁微波加热不燃烧烟具。

Claims (10)

1.一种微波加热不燃烧烟具，它包括电源，其特征在于它是由电源、固态微波源、控制系统、加热腔与位于加热腔内的内导体构成的，微波源从所述内导体传输至插入加热腔的发烟基质，内导体进行微波传输实现微波对发烟基质的加热。

2.根据权利要求1所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述的内导体用于接收和传输微波，在内导体与发烟基质接触时，发烟基质吸收微波能使发烟基质中的极性分子与微波电磁场相互作用，使极性分子快速振荡转化为热能，从而达到加热烟支。

3.根据权利要求1所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述内导体固定于加热腔四周或其中心，或者同时固定于加热腔四周及中心。

4.根据权利要求1所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述的内导体在加热腔中排列为平行多导线、同轴线、平行平板波导形式或是镶嵌于加热腔内壁。

5.根据权利要求1所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述内导体是由一种或多种选自铜、铝、铁或其合金的材料制成的。

6.根据权利要求1所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述的内导体形状为针形、伞形、麻花形或圆柱形。

7.根据权利要求6所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述内导体的一种放置方式是置于加热腔中心或加热腔内壁，另一种放置方式为镶嵌在非导电耐高温的无机材料陶瓷或是玻璃中。

8.根据权利要求6所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述内导体的阻抗是30～70Ω。

9.根据权利要求6所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述内导体的长度小于加热腔的长度。

10.根据权利要求1所述的微波加热不燃烧烟具，其特征在于所述固态微波源的微波频率是915MHz与2.45GHz。