用于电加热卷烟模拟测试的加热装置及其使用方法

摘要

本发明提供了一种用于电加热卷烟模拟测试的加热装置，包括由外向内依次设置的外壳、隔热层、加热器和导热层，隔热层将加热器和导热层完全包裹于内部；还包括中空的通道，通道由下向上依次贯穿导热层、隔热层和外壳，且内部设有用于盛放烟丝的试样管，试样管的一端与吸烟机相连接。本发明还提供了一种前述的加热装置的使用方法。本发明的有益之处在于，通过流道加热器提供高效加热，结合陶瓷隔热层保温和隔热，实现全包裹和稳定加热，集成度高。装填有烟丝的试样管插入加热装置的通道中，烟丝的装填位置对应恒温区域，配合吸烟机，模拟电加热卷烟的抽吸过程，为电加热卷烟热源参数的设定及原料特性提供基础理论指导。

说明书

技术领域

本发明涉及电加热卷烟技术领域，尤其涉及用于电加热卷烟模拟测试的加热装置及其使用方法。

背景技术

加热卷烟是新型烟草制品的一种，其利用外部热源加热烟草(而非点燃)以产生烟草风味气体。加热卷烟主要包括电加热型、炭加热型和理化反应加热型等，其改变了烟气产生及传递机制，从而有效降低了烟气中的有害成分，实现了降低危害的目的。

2019年以IQOS为代表的电加热卷烟，在国际市场上的销售量超过100万大箱，说明新型卷烟由于其低危害的特点越来越受到消费者的青睐。国内烟草行业也在不断加大对新型卷烟的研发力度，但是国内烟草行业在此方面的研究起步较晚，还有大量的基础难题需要攻破。其中加热卷烟的热源和原料的匹配性是关键问题之一，在进行基础研究时选择一套高效稳定的热源是非常有必要的。目前多采用热重法来进行加热卷烟模拟，但是由于样品用量较少，模拟结果难以反映加热卷烟的真实烟气释放行为。而一些简单的加热装置，由于其隔热和功率方面的局限性，导致温度无法得到稳定控制。为了深入研究电加热卷烟的烟气释放行为，模拟电加热卷烟的加热过程，亟待开发一套实验用高效稳定的加热装置。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于电加热卷烟模拟测试的加热装置，实现对加热卷烟的高效、稳定加热。

本发明提供了一种用于电加热卷烟模拟测试的加热装置，包括由外向内依次设置的外壳、隔热层、加热器和导热层，所述隔热层将所述加热器和导热层完全包裹于内部；还包括中空的通道，所述通道由下向上依次贯穿所述导热层、隔热层和外壳，且内部设有用于盛放烟丝的试样管，所述试样管的一端与吸烟机相连接。

优选地，所述外壳包括顶部敞口的壳体以及设置在所述壳体敞口处的盖体，所述通道贯穿所述盖体。

优选地，所述壳体与盖体之间螺纹连接。

优选地，所述外壳采用不锈钢制成。

优选地，所述隔热层包括隔热侧壁、设置在所述隔热侧壁底部的隔热底座以及设置在所述隔热侧壁顶部的隔热顶盖，所述加热器和导热层位于所述隔热底座和隔热顶盖之间。

优选地，所述通道贯穿所述隔热底座和隔热顶盖。

优选地，所述隔热层采用陶瓷制成。

优选地，所述加热器为流道加热器。

优选地，所述试样管内还设有沿径向分布的凸出部。

本发明还提供了一种前述的加热装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将加热卷烟原料装填于试样管中；

S2、将试样管插入通道中；

S3、加热器开始加热，将试样管的一端与吸烟机相连接，吸烟机开始抽吸。

本发明的有益之处在于，通过流道加热器提供高效加热，结合陶瓷隔热层保温和隔热，实现全包裹和稳定加热，集成度高。装填有烟丝的试样管插入加热装置的通道中，烟丝的装填位置对应恒温区域，配合吸烟机，模拟电加热卷烟的抽吸过程，可以通过分析烟气释放情况了解热源参数与电加热卷烟原料的匹配性，为电加热卷烟热源参数的设定及原料特性提供基础理论指导。所以，本发明有效克服了现有技术中的缺点而具高度产业利用价值。

附图说明

图1是本发明加热装置的剖视图；

图2是试样管的结构示意图；

图3是不同温度下通道内部的轴向温度分布图；

图4是未抽吸状态下试样管内壁和加热卷烟原料中心的温度随时间变化的示意图；

图5是抽吸状态下试样管内壁和加热卷烟原料中心的温度随时间变化的示意图。

元件标号说明：

1 外壳

11 壳体

2 盖体

31 隔热底座

32 隔热顶盖

33 隔热侧壁

4 加热器

5 导热层

6 试样管

61 凸出部

7 通道

8 固定环

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供了一种用于电加热卷烟模拟测试的加热装置，该加热装置包括由外向内依次设置的外壳1、隔热层、加热器4和导热层5，隔热层将加热器4和导热层5完全包裹于自身内部，实现高效的保温和隔热。加热装置内还设有中空的通道7，通道7由下向上依次贯穿导热层5、隔热层和外壳1，且内部设有用于盛放烟丝的试样管6，试样管6的一端与吸烟机相连接。当加热器4工作时，烟丝在导热层的热传导作用下受热释放尼古丁和香味物质，从而可以模拟电加热卷烟抽吸过程，通过分析烟气释放情况了解热源参数与电加热卷烟原料的匹配性，为电加热卷烟热源参数的设定及原料特性提供基础理论指导。导热层5采用金属制成，具体地由钢材料制成。

在本发明的一个具体实施例中，外壳1包括顶部敞口的壳体11以及设置在壳体11敞口处的盖体2，通道7贯穿盖体2。壳体11与盖体2之间螺纹连接，保证外壳1的密封性。外壳1采用不锈钢制成，使得加热装置整体坚固，不易受损。

隔热层采用陶瓷制成，包括呈中空圆柱体的隔热侧壁33、设置在隔热侧壁33底部的隔热底座31以及设置在隔热侧壁33顶部的隔热顶盖32，加热器4和导热层5位于隔热底座31和隔热顶盖32之间，且在加热器4和隔热顶盖32之间设有固定环8，固定环8可以对加热器4的安装位置进行固定和限位。此外，在加热器4和隔热侧壁之间还留有空隙，空隙可以进一步加强隔热层的保温效果。如图3所示，将加热温度分别设定为100℃(对应曲线a)、200℃(对应曲线b)、300℃(对应曲线c)和400℃(对应曲线d)，利用毛细热电偶测定通道7内的轴向温度分布，可以发现管道7内高度为31-51mm的区域为温度稳定的恒温区。优选地，通道7贯穿隔热底座31和隔热顶盖32，这样设置可以使得烟丝在试样管6内的位置正对通道7内的恒温区域。同时，试样管6采用石英制成，内部还设有沿径向分布的凸出部61，试验时可以先向凸出部61处塞入棉花，然后再塞入烟丝，从而改变烟丝在试样管6内的所处高度。

加热器4优选地为流道加热器，包括金属加热管和线圈，线圈套设在加热管的外侧，当线圈通电时，加热管迅速升温。如图4所示，将加热温度设定为300摄氏度，当吸烟机没有抽吸时，试样管6内壁温度(对应曲线e)和烟丝中心温度(对应曲线f)快速升至设定温度，并保持稳定；当吸烟机开始抽吸时，抽吸容量为35mL/口，抽吸间隔为15s，抽吸时间为2s，如图5所示，试样管6内壁温度(对应曲线g)随着冷气流的吸入略有波动，烟丝中心温度(对应曲线h)随着冷气流的吸入会下降50-70℃，但是能迅速升温至试样管6内壁温度。由此可知，本发明的加热装置采用流道加热器，可以实现快速、稳定加热。

本发明还提供了一种前述加热装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将加热卷烟原料装填于试样管6中；

S2、将试样管6插入通道7中，烟丝在试样管6内的位置正对通道7内的恒温区域；

S3、加热器4开始加热，将试样管6的一端与吸烟机相连接，吸烟机开始抽吸。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。