一种加热不燃烧卷烟分段式中心加热元件
技术领域
本发明属于加热不燃烧卷烟产品领域，具体涉及一种用于中心电加热卷烟烟具的加热元件。
背景技术
加热不燃烧卷烟烟具通常采用电加热的方式进行加热，将剑状的加热元件插入到烟支的发烟材料段中，通电后整个加热元件开始以中心加热的方式加热烟支，预热结束后抽吸开始。这种整体中心加热的方式，加热速度快，耗电量大，抽吸时前7～8口烟雾量充足。但之后烟雾量逐渐减小，抽吸结束时甚至没有烟雾量。烟雾量不均匀的问题严重降低了抽吸者抽吸体验，制约了加热不燃烧卷烟市场的开拓。且由于加热元件整体加热，电池电量消耗大，热量利用率低。
因此，可考虑采用分段加热的方式对烟支烟草段进行精准加热，以便分段释放烟雾，提高逐口抽吸烟雾量的一致性。事实上，国外已经有在周向加热型烟具中进行加热器在轴向方向上分段设置的技术，但中心加热型烟具领域，技术人员通常不倾向于采用分段加热，这是因为：周向加热型烟支为了实现周向加热均匀，通常发烟段直径比较细(例如直径小于6mm)，而为了保证足够的发烟量，则发烟段长度做得比较长(例如长度大于120mm)，整体上呈高长径比形式，如此长的长度，可以实现轴向上分段加热时，各段基本上互不影响；但中心加热型卷烟则不同，其烟草段呈短粗型，例如直径通常大于10mm，而长度一般在15mm，故轴向分段加热时，由于加热元件本自身的热传导效应，导致未加热的烟草段也会出现温度快速升高的现象，分段加热的效果不甚理想。因此，中心加热领域的技术人员通常不采用分段加热的方法来提高烟雾量的逐口间一致性，而是更多采用温度曲线控制法，例如在前期采用较低加热温度，而在加热中后期烟雾量寡淡时则提高加热温度以提高发烟量，目前主流的中心加热型烟具都是采用这样温度曲线控制法。但温度曲线控制法对测温和控温电路要求较高，提高了烟具的成本。
此外，现有的中心加热元件，其电阻发热丝多以呈回形针形式的加热轨迹的方式固定在刚性基体上，其中加热轨迹的绝大部分长度(超过70％的总长度)都是沿着刚性基体的纵向延伸，剖析加热过的烟支考察其受热后的碳化程度可发现，仅仅与加热轨迹直接接触的纵向的发烟材料得到了充分加热，而沿着刚性基体的横向方向上，即各平行的加热轨迹之间的发烟材料受热并不充分，这相当于浪费了很大一部分发烟材料的发烟性能。此外，采用回形针形式的加热轨迹布置，烟草内部的烟雾在纵向上的扩散阻力很高，也不利于烟雾的释放。
为解决上述问题，提出本发明。
发明内容
本发明提供了一种加热不燃烧卷烟分段式中心加热元件，包括刚性基体(1)、第一加热轨迹(2)、第二加热轨迹(3)和若干个焊盘(4)，其中第一加热轨迹(2)、第二加热轨迹(3)和焊盘(4)固定在刚性基体(1)上，所述第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)为独立的加热轨迹，可单独或者同时发热，且各自都包括至少一段直线段和至少一段折线段，所述折线段呈城墙状或锯齿状或正弦曲线状，所述若干个焊盘(4)作为两个加热轨迹的电引脚。
本发明的优选实施方案中，所述直线段相对于所述折线段更靠近于所述刚性基体(1)的边缘。
本发明的优选实施方案中，所述直线段平行于所述刚性基体(1)的边缘，所述折线段在具有多段与所述直线段成一定角度的折线。
本发明的优选实施方案中，所述第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)上任何两点之间的距离都大于2mm。
本发明的优选实施方案中，所述加热元件形状为片状或针状或剑状。
本发明的优选实施方案中，所述刚性基体(1)的材质的导热系数小于等于10W/m*K，其为陶瓷基体、聚亚苯基砜树脂基体或聚醚醚酮基体。
本发明的优选实施方案中，所述第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)整体上沿刚性基体长度方向呈上下排布的，且所述第二加热轨迹(3)被所述第一加热轨迹(2)围住，两个加热轨迹的折线段都反复跨越所述刚性基体(1)的对称轴线。
本发明的优选实施方案中，所述第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)整体上相对于刚性基体的对称轴线呈左右排布，且两个加热轨迹的折线段都不跨越所述刚性基体(1)的对称轴线。
本发明的优选实施方案中，所述第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)固定在刚性基体(1)的同一侧外表面，或者分别固定在刚性基体(1)正面和反面，或者固定在刚性基体(1)的内部。
更优选地，本发明中的独立加热轨迹的数量还可以两条以上，排布方式为上下排布或者左右排布，各加热轨迹的加热面积、加热功率、电阻和形状可以相同或者不同。
优选地，所述第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)可以为某种金属材料或金属合金，如金(Au)、银(Ag)、钯Pb、铂(Pb)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)，也可以是两种或两种以上金属材料的混合物。第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)可以是相同或者不同材料。
本发明的有益效果：
1、本发明中的加热轨迹布置方式，改变了传统的回形针形式，而是改用直线段与折线段综合的模式，其中直线段用于在纵向上加热发烟材料段，而折线段用于提高发烟材料段的横向加热的均匀性，在两个维度上提高了整个发烟材料段的受热均匀性，大大减少了加热死区，且横向加热后导致加热轨迹附近烟草材料收缩，降低了烟雾的纵向扩散阻力，这些都有利于进一步提高了烟雾量以及烟雾量的逐口一致性。
2、本发明还打破了中心加热型烟具不适合分段或分区加热的技术偏见，通过采用低导热率的刚性基体，避免了未加热的烟草段也会出现温度快速升高的现象，精准控制加热区域，实现分段或分区加热，有效解决了烟支抽吸过程中前后烟雾量不均匀的问题。
3、本发明提供了更丰富灵活的加热控制手段，例如可以灵活控制远嘴段和近嘴段的加热顺序，可以两段加热轨迹先后启动或同时启动，可以分段或分区加热烟支等多种加热模式。
附图说明
图1是现有的加热不燃烧卷烟中心加热元件的示意图；
图2是本发明一种加热不燃烧卷烟分段式中心加热元件的示意图；
图3是本发明另一种加热不燃烧卷烟分段式中心加热元件的示意图；
图4是本发明实施例和对比例的逐口抽吸发烟量图。
附图标记：1-刚性基体，2-第一加热轨迹，3-第二加热轨迹，4-焊盘，5-加热轨迹，6-加热死区。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明，实施例仅限于说明本发明，而非对本发明的限定。
实施例1
加热元件形状如图2所示。
第一加热轨迹(2)、第二加热轨迹(3)和焊盘(4)通过印刷和烧结工艺固定在氧化锆陶瓷材质的片状基体(1)的同一侧外表面上；第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)均选用铂(Pt)基导电材料。加热轨迹总长度为42mm。
实施例2
加热元件形状如图3所示。
第一加热轨迹(2)、第二加热轨迹(3)和焊盘(4)通过印刷和烧结工艺固定在氧化锆陶瓷材质的片状基体(1)的同一侧外表面上；第一加热轨迹(2)和第二加热轨迹(3)均选用铂(Pt)基导电材料。加热轨迹总长度为42mm。
对比例
加热元件形状如图1所示。
加热轨迹总长度仍为42mm，但没有分段，也没有设置折线段。其余与实施例1相同。
发烟量效果实验
采用以上三种加热片加热同一种烟支(其发烟材料段直径为10mm，长度为15mm)，配合同样的恒温加热曲线，其中实施例1和2在第1-6口使用第一加热轨迹加热，在第7-12口采用第二加热轨迹加热，而对比例则始终全部加热轨迹用于加热。
逐口抽吸的发烟量见图4。可见，采用本发明的加热轨迹布置方式，总发烟量大，且逐口烟雾量一致性得到提高。剖开探视加热过的烟支，发现加热死区大大减少。
