[发明专利]一种非接触式加热电子烟

说明书

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，更具体地涉及具有碳纤维发热体的电子烟，该电子烟采用非接触式加热方式加热电子烟烟油使之雾化。

背景技术

常见的电子烟发热丝(如镍铬丝)通电后，由于自身的电阻而发热，再将热量以热传导的方式传递到烟油中使其受热雾化。该类金属发热丝从电热能量转换方面分析，由于产生部分可见光而使能量损耗；另外，由于发热丝与烟油直接接触，长期使用会因烟油在其表面反复受热而发生烧结，影响发热丝的电热性能；并且随着烟油的不断雾化消耗，还会发生干烧，产生焦糊味和有害物质，并有可能发生熔断。

热辐射属于非接触式传热方式，是由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。碳纤维通电后以热辐射的方式向外辐射能量。发热的原理在物理中叫做“布朗运动”，是由于碳纤维中的碳原子在电子通过后产生不规则的轨迹运动，运动过程中原子之间的撞击摩擦产生热能。碳纤维属于黑体材料，作为电热体，有着金属、PTC等电热体所不可比拟的诸多优异性能：电热转换效率高(高于98％)，比金属发热提高30％；重量轻；抗拉强度高，在相同的允许的电流负荷面积下，碳纤维抗拉强度比金属丝高6-10倍；化学性能稳定(耐腐蚀，不易被氧化)。目前，碳纤维发热元件已大量应用于家用取暖设备中。

碳纤维作为黑体材料，可以利用其发射出的以红外线为主(特别是波长25μm以下的近红外线)的电磁波对物料进行加热。电子烟烟油以多羟基醇类(溶剂)为主要成分(约占质量百分比90％以上)，多元醇因发生羟基缔合而使其最大红外吸收波数集中在约3500-3200cm^-1范围内，即最大吸收波长在3μm左右。根据黑体辐射的斯蒂芬-玻尔兹曼定律和普朗克定律，碳纤维的辐射力正比于热力学温度的四次方；碳纤维的红外辐射力峰值对应的波长λ_m与温度呈反比，随温度升高，λ_m向短波方向移动。通过控制碳纤维发热体的温度可以获得需要的红外辐射波长，升高碳纤维发热体的温度一方面可以增加其辐射强度，另一方面可以使其辐射波长变短，从而更接近烟油溶剂的最大吸收波长。当碳纤维发热体的辐射波长与烟油所含多元醇的最大吸收波长接近或相同时，使烟油中原子和分子的振动加快，间距拉大，增加了原子和分子的运动能量，宏观上可以看到烟油的蒸发雾化。传统的电子烟热传导加热方式中，发热体的局部高温会破坏烟油成分中原子和分子本身的结构，使烟油溶剂(多元醇)及被其包裹的成分发生变化。而这种红外辐射加热方式并不会破坏原子和分子本身，能最大程度地保持烟油本身的成分(特别是雾化温度下热不稳定物质，如某些热不稳定致香成分)不发生变化地转移到烟气中，同时也减少了有害成分的产生。

基于碳纤维发热体的上述优点，可将碳纤维发热体用作电子烟的电热元件，通过热辐射的形式将热量传递给烟油使之发生雾化。这种非接触式加热方式不同于常见的电子烟烟油与发热丝接触式加热方式，既避免了抽吸过程中产生干烧、异味和由于干烧产生的可能有害物质，又充分提高了热量的利用效率、节省电能、保证烟油的充分雾化。

在温度控制系统方面，目前所谓温控电子烟多采用与热传导加热方式相配套的传统温度控制系统(闭环控制)，即温控芯片技术。该技术是利用芯片读取发热丝(如镍丝)的电阻来监控发热丝的温度，当发热丝温度超过设定值时，调整输出功率使发热丝温度保持在设定的温度范围内，其优势是发热丝线圈不会过热、不会干烧，也避免烟油在过高的蒸发温度下产生异味和可能的有害物质，从而改善了电子烟整体的体验和安全性；缺陷在于加热呈脉冲式“闭合/关断”工作模式，由于关断时间较长(通常为零点几秒至数秒)，加热对象(烟油)的实际温度值呈现较大的上下波动状态，通常会达到±5℃，这使得抽吸过程中烟油的雾化性能变化较大，对于保持恒定的口感和抽吸品质非常不利。

发明内容

本发明是为解决上述技术问题而做出的，其目的在于提供一种具有碳纤维发热体对烟油进行非接触式加热的电子烟。

本发明涉及一种非接触式加热电子烟，其包括顺序连接的电源1、雾化器3、膜固定器2和具有中心气流通道的吸嘴端4；其中所述雾化器3、膜固定器2和吸嘴端4之间气流连通；该非接触式加热电子烟还包括控制所述电源1和所述雾化器3的温度控制系统5；其中所述雾化器3包括储油部和与所述电源1电连接的发热部；所述发热部以碳纤维发热体3.7作为该非接触式加热电子烟的电热元件。

其中，所述电源1可以为应用于现有电子烟中的多种形式的电源；优选地，所述电源1为包含可充电锂电池的电池杆。所述温度控制系统5的壳体上设有温度调节按钮或按键以及按键开关。