利用氣凝膠的低溫菸具保溫方法及低溫菸草蒸發設備與流程

2023-10-09 17:42:49 1

本發明涉及一種日常生活領域產品的保溫方法，特別涉及一種利用氣凝膠低溫菸具的保溫方法。同時涉及一種低溫菸草的蒸發設備

背景技術：

傳統的菸草吸食，一般都是靠菸斗或者捲菸，將菸草點燃後吸食菸草燃燒產生的煙霧。由於菸草在燃燒過程中會產生大量的固體廢物，產生大量的燃燒焦油，因而對人體和周邊環境具有較大的危害。所以近年來菸草替代品大量出現，其中較為典型的一種是低溫菸草。低溫菸草外觀和傳統捲菸類似，是在350攝氏度以下只需加熱焙烤直至碳化而無需燃燒菸草，充分催化出飽滿馨香的煙氣以滿足吸食者，且基本沒有側流煙氣。由於不需要燃燒，一是極大減少因燃燒產生的焦油和有害成分，相比傳統捲菸危害性較小；二是能完全適應和滿足消費者的需要，甚至體會到更舒適的口感。

傳統捲菸銷量在部分發達國家市場上的下降，低溫菸草製品的市場規模則擴張很快。低溫菸草製品增長速度快，但也存在著相當的發展瓶頸。因而低溫菸草還處於改進創新、小批量推廣階段，沒有達到真正的商業化程度。

低溫菸草是將菸草在一定溫度下焙烤，一般不高於350攝氏度， 進而使菸草散發出香氣物質及尼古丁，但是低溫菸草製品的主要問題還是體現在菸具上。目前的低溫菸具存在的主要缺陷是菸具蒸發設備的保溫和隔熱問題，由於低溫捲菸本身不燃燒，因而需要外部熱量給予加熱才能實現煙香的揮發，為了實現低溫菸具小型化的目的，加熱一般需要採用電加熱的方式，加熱到180—350攝氏度，就需要考慮加熱器具的保溫和隔熱問題。

蒸發器具首選坩堝，因而存在坩堝保溫隔熱的問題，在坩堝外側設置保溫層，普通材料很難達到要求，產生的結果是保溫效果不好，不僅不利於菸草的蒸發，而且將如此高溫傳導出來會使菸具嚴重發燙，給使用者帶來困擾。因此低溫菸具的保溫隔熱問題嚴重阻礙了其發展。

為了克服上述缺陷，本發明設計了一種是用氣凝膠的低溫菸具的保溫方法，同時設計了一款低溫菸具的蒸發設備。

技術實現要素：

本發明的目的之一是提供一種利用氣凝膠低溫菸具的保溫方法，使用氣凝膠作為低溫菸具的保溫隔熱材料。

本發明的目的之二是提供一種使用氣凝膠做保溫隔熱層的低溫菸草蒸發設備。

本發明的利用氣凝膠低溫菸具保溫方法，是在低溫菸具的菸草蒸發設備外殼覆蓋氣凝膠保溫層。

優選的，所述氣凝膠為規格在150-260KG/M3之間的氣凝膠。由於 氣凝膠的價格是以氣凝膠的密度為基礎的，而且價格昂貴，因此選擇氣凝膠以適應低溫菸草用具的成本非常重要。

特別優選，所述氣凝膠為規格在180-220KG/M3之間的氣凝膠。

優選的，所述氣凝膠保溫層的厚度為2.0毫米至5.0毫米之間。由於氣凝膠的保溫效果與厚度具有較大的相關性，因此，根據產品的需求選定氣凝膠的保溫層的厚度也是一項重要的工作。

特別優選，所述氣凝膠保溫層的厚度為3.0毫米至3.5毫米之間。

本發明的低溫菸具蒸發設備，包括蒸發坩堝和加熱裝置，所述加熱裝置為蒸發坩堝加熱，在所述蒸發坩堝外側包覆有氣凝膠保溫層。

上述所述的蒸發坩堝為絕緣陶瓷材料，坩堝壁內設有電加熱絲，坩堝壁外包覆氣凝膠保溫層，坩堝底設有通氣孔及界線端子。

上述所述的氣凝膠材料選用規格為180-220KG/M3之間。

上述所述的蒸發坩堝的氣凝膠保溫層的厚度為3.0毫米至3.5毫米之間。

由於本發明使用了氣凝膠作為低溫菸草蒸發設備的保溫層，由於氣凝膠是目前最好的固體保溫材料，經過本發明科學的篩選後，選定密度與厚度均合適的氣凝膠作為保溫層，雖然稍微增減了些成本，但是保溫效果確實成倍增加的。

附圖說明

圖1是本發明的低溫菸具蒸發坩堝的氣凝膠保溫層結構示意圖；

圖2是本發明的氣凝膠篩選試驗的裝置結構。

圖中所示：1為低溫菸草；2為蒸發坩堝，3為電熱絲，4為氣凝膠保溫層，5為進氣孔，6為電熱絲導線，7為內部溫度傳感器，8為外部溫度傳感器。

具體實施方式

下面用附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，附圖具體實施例僅用於對本發明技術方案的解釋，不能用於限定保護範圍。

如圖1所示，是本發明的方法是將保溫效果好的氣凝膠材料作為低溫菸具蒸發器的保溫層使用。其產品結構如圖1所示，其中低溫蒸發設備為陶瓷坩堝2，陶瓷坩堝2的內部預先埋設電熱絲3，該電熱絲是在燒制陶瓷坩堝2前已經預設在其內部，位置固定，無需再採取其它固定措施。該電熱絲3通過位於坩堝底部的導線引出，用於接通電源加熱。

另外為了保證陶瓷坩堝2內的蒸發產生的煙氣能夠被吸出，在陶瓷坩堝2的底部又設置了數個用於進氣的進氣孔5。

陶瓷坩堝2的外側緊緊包覆一層氣凝膠保溫層，用於氣凝膠保溫效果好，一般在內部溫度達到500攝氏度時可以使外部溫度保持的不燙，即室溫條件下小於50攝氏度的狀態，是人可以接受或適應的範圍之內。

當人們吸食菸草時，將該陶瓷坩堝2放置在菸具中，在陶瓷坩堝2的內部裝上菸草1，接通電源加熱後，便可以將菸草揮發出香味物 質供吸食。

本發明使用氣凝膠作為保溫層，眾所周知氣凝膠保溫效果好，但價格昂貴，因此選擇氣凝膠的規格和厚度就與成本有很大關係，因為氣凝膠的規格一般以密度來表示，密度越低價格越高，密度越高價格越低。而保溫層厚度越大，氣凝膠使用量也就越大，成本也就越高。

為了取得最佳成本核算，本發明是在經過大量實驗的基礎上實現的。

如圖2所示，是本發明的氣凝膠保溫材料及保溫層厚度的篩選試驗裝置。該裝置也是使用內部加熱陶瓷坩堝作為基礎，在陶瓷坩堝2的外側設置不同規格不同厚度的保溫層，通過內部感溫探頭7和外部感溫探頭8分別感知內外部的溫度變化。實驗結果列表如下：

由於低溫菸草菸具的特點，選取的氣凝膠厚度不超過6毫米，內部溫度超過500設施度，在內部溫度讀數完畢後延遲兩分鐘讀取外部溫度。

因此選取氣凝膠保溫層的厚度在2-5毫米之間，每隔半個毫米做一次實驗，即2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0毫米厚度標準進行實驗。雖然厚度越大保溫效果越好，但是由於設計需求及產品應用的限制，不再選取更大的厚度作為實驗基礎。

內部溫度讀取控制點分別為180、250、300、350、400、450、500等七個數值。

氣凝膠的規格分別選取150KG/M3為1號樣本，180KG/M3為2號樣 本，200KG/M3克為3號樣本，220KG/M3為4號樣本，260KG/M3為5號樣本等五個樣本。

當前試驗環境溫度為室溫20攝氏度。

表1：2.0毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

表2：2.5毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

表3：3.0毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

表4：3.5毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

表5：4.0毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

表6：4.5毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

表7：5.0毫米厚度氣凝膠厚度時氣凝膠密度與保溫效果之間的關係

綜合以上數據，在氣凝膠厚度為2.0-5.0毫米之間的全部樣品都能夠滿足坩堝內溫度500攝氏度時，兩分鐘後外部溫度為50攝氏度以下的要求，可以滿足低溫菸具的使用效果，因此為綜合成本、低溫菸具的體積、加工複雜程度來考慮，可以在上述厚度和樣本範圍內根據不同的需求結合成本選取。綜合成本考慮選擇2-4號樣品比較適宜，對應180KG、200KG、220KG及密度在其之間的產品；綜合低溫菸具的體積考慮，保溫層厚度一般不適宜太厚，而綜合加工精度考慮則不能太薄，因此選定最佳厚度範圍為3.0-5.0毫米。