一种改进型凝胶态烟油电子烟及其抽吸方法
阅读说明：本技术 一种改进型凝胶态烟油电子烟及其抽吸方法 (Improved gel-state tobacco tar electronic cigarette and smoking method thereof ) 是由 赵伟 陈永宽 朱东来 巩效伟 韩熠 李寿波 张霞 洪鎏 汤建国 于 2021-02-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种改进型凝胶态烟油电子烟,包括：烟具外壳(1)；其内设有控制电路板(7)、电池(8)、烟雾通道(9)；安放卷轴(2),其上卷绕着凝胶态烟油条带(3),所述凝胶态烟油条带(3)从该安放卷轴(2)解卷,经从动卷轴(6)转向后被主动卷轴(4)收卷,其中所述从动卷轴(6)的周向外表面设有扇形的电阻发热层(61)；其中所述凝胶态烟油条带(3)包括间隔设置的条带发烟段和条带非发烟段；其中每一所述条带发烟段的长度与所述电阻加热层(61)的扇形分区在周向外表面上的弧长相适配。本发明的电子烟能在微电机连续工作下模拟出抽吸和抽吸间隔,符合烟民抽吸习惯且延长微电机寿命。(The invention relates to an improved gel-state tobacco tar electronic cigarette, which comprises: a smoking set housing (1); a control circuit board (7), a battery (8) and a smoke channel (9) are arranged in the smoke exhaust device; the cigarette package comprises a placement reel (2) on which a gel-state tobacco tar strip (3) is wound, wherein the gel-state tobacco tar strip (3) is unwound from the placement reel (2), is wound by a driving reel (4) after being turned by a driven reel (6), and a fan-shaped resistance heating layer (61) is arranged on the circumferential outer surface of the driven reel (6); wherein the gel state tobacco tar strip (3) comprises a strip smoking section and a strip non-smoking section which are arranged at intervals; wherein the length of each of the smoking segments is adapted to the arc length of the sectorial sub-region of the resistive heating layer (61) on the circumferential outer surface. The electronic cigarette can simulate the suction and suction interval under the continuous work of the micro-motor, accords with the smoking habit of smokers and prolongs the service life of the micro-motor.)
技术领域
本发明属于电子烟领域，特别涉及一种能改进型凝胶态烟油电子烟及其抽吸方法。
背景技术
人们对烟草减害的需求推动了电子烟的诞生和迅猛发展。电子烟是将尼古丁和香精香料等溶解在甘油或丙二醇等多元醇类溶剂中制成烟油，作为发烟材料，然后将烟油灌装到电子烟烟具中，烟油经导油棉等传导元件传递至烟具中的雾化器，在此处通过电加热元件使烟油雾化，形成与传统卷烟相仿的烟雾，供用户抽吸。
然而，由于烟油是液体形态，电子烟烟具的烟油容器、烟油导油棉和电加热元件等在实际装配中难免因零部件加工尺寸不能精准一致而造成密封性不好，或者虽然出厂时装配得具有密封性但在后续储运和使用过程中因震动和磕碰而造成密封性被破坏，故都或多或少会产生漏油，影响客户体验。为此，已经有人提出用凝胶态烟油代替液态烟油作为发烟材料，以解决漏油问题。已经报道的凝胶态烟油中，多使用胶凝剂使液体烟油凝固成凝胶(果冻状或固体)，该凝胶通常能发生热可逆相变，即低温下凝固成凝胶，而受热后又能被液化，降温后再次凝固成凝胶。
但凝胶态烟油在实际使用时又产生了新的问题：如果仅使用少量的一次性凝胶态烟油块，一次受热熔化成液体后被全部加热雾化，那么每次仅够用户连续抽吸若干口(例如7-8口)，不能满足用户长期随时抽吸的需求(通常使用液体烟油的电子烟，视其中存储的液体烟油量的多少而定，可供用户抽吸数百口至数千口，且用户随时可以通电加热抽吸)，且每次都要安装新的凝胶态烟油块也会带来操作上的麻烦，也失去了用凝胶态烟油替代液体烟油防漏的本意。但如果使用大块的凝胶态烟油块，虽然完全熔化足够用户抽吸数百至数千口，但却存在以下若干问题：
1)、为了象常规液体烟油电子烟那样能向加热元件连续供应烟油，大块的凝胶态烟油块不得不每次都要全部或绝大多数被加热熔化，以便转变为足够多的流动性的液体烟油(由于事先不知道用户要抽吸多少口，故储备的液体烟油量至少要超过用户一轮抽吸7-8口抽吸所需的液体烟油量)，以确保其足以连续供应至加热元件，但用户本轮抽吸停止后，这些储备的液体烟油又不得不被冷凝回凝胶状态，并在下一轮抽吸中再被加热熔化成液体，下一轮备用的液体烟油在下一轮抽吸停止后又不得不冷凝回凝胶状态，在下下轮抽吸中又受热熔化……如此反复受热熔化-降温冷凝过程中，既白白消耗电加热元件的电能，又造成用户首次抽吸时的延迟感(因为首次抽吸时要加热熔化大量的烟油才能确保有足够多的烟油经导油棉被供应至加热元件处)，更有甚者，烟油中的某些化学物质例如香精香料等，也可能会因反复加热而热解变质，造成抽吸异味。
2)、虽然能将液体烟油凝胶化的胶凝剂很多，但具有热可逆相变特征的胶凝剂并不多，这也严重限制了胶凝剂的选择。
3)、如果每次仅加热液化所需量的凝胶态烟油而不是每次都把几乎全部的凝胶态烟油都加热液化，那么如何连续且定量地将凝胶态烟油供应至加热器，就成为一个亟待解决的技术难题，即上一定量份的凝胶态烟油被加热雾化完毕后，如何将下一定量份的凝胶态烟油供应到加热元件。在使用液体烟油作为发烟材料时，由于烟油的流动性，连续供应不成为问题。但凝胶态烟油呈果冻状或固体形态，不具有流动性，因此如何定量且连续供应，就成了很大的问题。如果光靠凝胶态烟油本身受热熔化成液体后再经过导油棉流到加热元件，那么只有加热元件附近的凝胶态烟油能够被熔化，而远离加热元件的凝胶态烟油，得不到加热而不能熔化，自然也不会被供应至加热元件，也就不能被雾化，造成抽吸中断，严重影响用户体验。
4)、凝胶态烟油在长期存储过程中还可能会风干或被氧气氧化，这将缩短保质期且影响抽吸口味。此外，若使用的胶凝剂是不可气化型胶凝剂，那么烟油受热气化后，还会残留胶凝剂组分残渣，可能会污染烟具内部零部件。
为了解决上述问题，本申请人已经申请了专利CN2020231548441，题目为《一种传动-加热二合一型连续供应凝胶态烟油的电子烟》，其中将凝胶态烟油层铺涂到聚合物基带上构成凝胶态烟油条带，然后将烟油条带卷成卷后安装在烟具的安放卷轴上，条带端部抽出并经从动卷轴转向后固定至主动卷轴。用户抽吸时，微电机启动，主动卷轴旋转卷绕该条带，从动卷轴被动旋转，将该条带从安放卷轴抽出，且从动卷轴上设有加热层，对经途径其的凝胶态烟油条带进行加热，凝胶态烟油受热液化并释放出烟雾。该烟具使用抽吸传感器来随着用户的抽吸动作控制微电机的启动和关闭。但实践中发现，频繁启停对微电机寿命有所影响，申请人在超高负荷可靠性试验中发现，只有高端的微电机能胜任如此频繁的启停而仍能保持十年以上的寿命，但高端的微电机价格较贵，因此，希望能使用普通微电机来实现同样长的寿命。
本发明旨在解决此问题，提出了一种改进型凝胶态烟油电子烟。
发明内容
本发明第一方面提供了一种改进型凝胶态烟油电子烟，其包括：
烟具外壳1；其内设有控制电路板7、电池8、烟雾通道9；
安放卷轴2，其上卷绕着一卷凝胶态烟油条带3，所述凝胶态烟油条带3从该安放卷轴2解卷，经从动卷轴6转向后被主动卷轴4收卷，其中所述从动卷轴6的周向外表面设有电阻发热层，所述电阻发热层仅覆盖所述周向外表面的一个扇形分区；
其中所述凝胶态烟油条带3包括基带31和间隔式交替铺涂在基带31上的凝胶态烟油层32，其中铺涂有凝胶态烟油层的条带区域称为“条带发烟段”，而两个条带发烟段之间的未铺涂有凝胶态烟油层的条带区域称为“条带非发烟段”；
其中每一条带发烟段的长度与所述电阻加热层的扇形分区在周向外表面上的周长相适配。
其中所述基带31可以是任何能耐受烟油雾化温度(例如180-220℃)的条带，例如纸质条带、聚合物条带等，其具有一定的柔韧性，能够被解卷和收卷。一种优选的条带是聚四氟乙烯条带，其能耐受250℃以上的温度且即便在高温下也能保持强柔韧性，且能耐受烟油中的各种化学成分。
优选地，所述烟具外壳1的端部还具有吸嘴5，其与所述烟雾通道9气流连通。所述烟雾通道9和烟嘴10的形状不限，并且其内还可以根据需要设置冷凝材料或过滤材料。
所述从动卷轴6和/或主动卷轴可以为无齿型卷轴(纯靠卷轴表面摩擦力带动凝胶态烟油条带运动)或齿轮型卷轴。优选地，所述从动卷轴6和/或主动卷轴4为齿轮型卷轴，相应地，所述凝胶态烟油条带3上具有彼此平行的若干排孔洞33，孔洞的位置与齿轮型卷轴的轮齿相对应，以使得齿轮型卷轴带动该凝胶态烟油条带运动，流畅地进行解卷和收卷。
所述从动卷轴6外表面上的所述电阻加热层所占据的扇形分区所对应的圆心角可以为180°，120°，90°或60°，条带发烟段与其接触受热发烟的时间段为抽吸时间段；相应地，所述从动卷轴6外表面上未被电阻加热层所占据的扇形分区对应的圆心角为180°、240°、270°或300°，条带非发烟段与其接触的时间段为抽吸间隔时间段。显然此设置可使得抽吸时间和抽吸间隔时间段之比控制为1:1、1:2、1:3或1:5。当然，通过设置电阻加热层所占据的圆心角，还可以在烟具加工时进行任意进行其他比例设置。此外，所述扇形分区也可以非连续设置，以180°的扇形分区为例，其可以是连续的180°扇形分区，也可以是呈对顶角设置的两个90°扇形分区。
其中，所述凝胶态烟油层32可以是可逆相变凝胶态烟油层，也可以是非可逆相变凝胶态烟油层。
其中，所述孔洞33至少贯穿所述基带31上，作为齿轮型卷轴的轮齿的旋转施力点。优选地，所述孔洞贯穿所述基带31和所述凝胶态烟油层32，这样所述孔洞除了可以作为齿轮型卷轴的轮齿的旋转施力点之外，还能促进凝胶态烟油层受热后内部烟雾的释放。对孔洞的形状、分布密度没有额外限制。
本发明中，将用户的一次抽吸及其后的空闲时间称为一次抽吸循环。本发明人经过统计后发现，大多数传统点燃型卷烟用户，一次抽吸历时1.8-2.2秒时间，而抽吸间隔时间为抽吸时间的2-3倍左右。而一根传统点燃型卷烟通常可供8次这样的抽吸循环。
其中，本发明的电子烟中还包括置于所述烟具外壳内部的微电机(图中未示出)，该微电机驱动所述主动卷轴4旋转，转速可以根据所需供应的凝胶态烟油条带长度而自主确定。这样的微电机及其转速调控方式，都是本领域技术人员的常规选择，故在此不再赘述。本发明中，在8次这样的抽吸循环中，始终保持微电机处于工作状态，以模拟用户抽吸一根常规点燃型卷烟的抽吸过程。甚至，本发明中，在16次以上的这样的抽吸循环中，始终保持微电机处于工作状态，以模拟用户连续抽2根以上常规点燃型卷烟的抽吸过程。
本发明第二方面涉及一种改进型凝胶态烟油电子烟的抽吸方法，所述方法使用如本发明第一方面所述的电子烟，该方法包括以下步骤：
主动卷轴4在电机驱动下旋转并带动从动卷轴6，将凝胶态烟油条带3从安放卷轴2连续解卷，解卷后的凝胶态烟油条带3的条带发烟段被从动卷轴6外表面上的扇形的电阻加热层加热，释放出烟雾，释放后的烟雾被吸入用户口中，而条带非发烟段则不被加热，所述凝胶态烟油条带3离开该从动卷轴6后被收卷到主动卷轴4上；
其中所述电机在抽吸期间和抽吸间隙期间都连续工作。
本发明的有益效果：
1、本发明将传统的块状或棒状凝胶态烟油制成了条带卷，配合烟具中解卷和收卷装置，能够定量且连续地向加热器连续供应凝胶态烟油条带。
2、加热器与凝胶态烟油条带接触充分，加热效率高，雾化及时且充分。
3、凝胶态烟油条带仅一次性受热，不必经历反复的熔化-凝固，既使得加热元件电能得到了最大化利用，又能几乎毫无延迟地进行雾化，避免了用户的抽吸滞后感，且避免了凝胶态烟油中的化学物质因反复加热而变质，减少了产生异味的可能性。
4、同样因为凝胶态烟油条带仅一次性受热，不必经历反复的熔化-凝固，故不必要求得到的凝胶态烟油具有热可逆固液相变性质，这大大拓展了可使用的胶凝剂的选择范围，使得一些不具有热可逆固液相变性质的胶凝剂也能被使用。
5、非工作状态时，凝胶态烟油层被卷成卷，保护在卷内部，还能防止其风干或氧化，延长保质期。相应地，加热后的不可气化的凝胶残余物，也仍存在于基带上，被收卷成一卷，用后抛弃，不至于到处散落而污染烟具。
6、从动卷轴6兼具传动和加热功能，略掉了单独设置的加热器，使得烟具内部空间布局更加紧凑。
7、由于本发明中从动卷轴上划分了扇形加热区和非加热区，相应地，凝胶态烟油条带上也设置了对应的条带发烟段和条带非发烟段，二者彼此适配，使得微电机在连续工作状态下，仍可以高仿真地模拟出用户的抽吸和抽吸间隙，不仅更符合用户的抽吸习惯，而且避免了微电机随着每次抽吸的过于频繁的启停，有效保护了微电机的寿命，从而可以使用普通微电机代替高端微电机，节约了制造成本。
附图说明
图1为本发明的改进型凝胶态烟油电子烟的结构示意图。
图2为本发明中所使用的从动卷轴的端部视图。
图3为本发明的凝胶态烟油条带的结构示意图。
图中各附图标记含义如下：
1-烟具外壳；2-安放卷轴；3-凝胶态烟油条带；4-主动卷轴；5-吸嘴；6-从动卷轴；7-控制电路板；8-电池；9-烟雾通道；31-基带；32-凝胶态烟油层；33-孔洞；61-电阻加热层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
使用如本发明图1和以上发明内容中所示的能连续供应凝胶态烟油的电子烟。其中主动卷轴4和从动卷轴6均使用齿轮型卷轴，其中从动卷轴直径6.0mm，从动卷轴4的周向外表面上涂覆有电阻加热层，其对应的圆心角为180°。
液体烟油基础配方如下：以甘油作为气雾剂主体成分，向其中加入尼古丁1.5wt％，薄荷香精2.4wt％，并可根据需要向该液体烟油中添加诸如矫味剂、防甜腻剂、食品级防腐剂、食品级着色剂等液体烟油配制中的常规添加剂。
在加热至80℃的条件下向该液体烟油中加入胶凝剂，并搅拌，该胶凝剂为琼脂糖，加入量为该液体烟油的9.5wt％的比例，搅拌均匀后，用流延涂布法将其间隔式涂布到厚0.1mm、宽3mm、长1000m的预穿孔的牛皮纸基带上，涂层厚度0.1mm，冷凝至室温，得到凝胶态烟油条带3，其中条带发烟段长度为9.42mm，条带非发烟段长度为9.42mm，即抽吸时间与间隔时间之比设为1:1。
该凝胶态烟油具有热可逆固液相变性质。将该凝胶态烟油条带3卷成卷，安装到如本发明图1所示的安放卷轴2上，条带的端部从该卷中抽出并经从动卷轴6转向后被固定到主动卷轴4上，且使得条带发烟段与所述电阻加热层相对应接触。以上工作在烟具出厂前就可以安装好，或者也可以由用户使用前自行安装。
用户需要抽吸时，启动电源，主动卷轴4在微电机带动下旋转，进而带动从动卷轴6，将凝胶态烟油条带3从安放卷轴2连续解卷，解卷后的凝胶态烟油条带3经过从动卷轴6时被其周向外表面上的电阻加热层加热至200℃，凝胶态烟油受热从固体转变为液体，液体烟油受热挥发而释放出烟雾，提供几档微电机转速控制选项和加热功率控制选项供用户选择，以便用户自主控制烟雾释放量。还可以控制条带的宽度来控制单次抽吸的发烟量。加热后的凝胶态烟油条带3被收卷到主动卷轴4上，释放后的烟雾经所述烟雾通道9和吸嘴5被吸入用户口中。该烟具工作时微电机一直保持缓慢匀速旋转，而不必随着用户的每次抽吸而频繁启停。用户抽吸数十口后，本卷凝胶体烟油条带3用尽，用户可打开烟具外壳1，自行更换下一卷凝胶态烟油条带。
实施例2
使用如本发明图1和以上发明内容中所示的能连续供应凝胶态烟油的电子烟。其中主动卷轴4和从动卷轴6均使用齿轮型卷轴，其中从动卷轴直径6.0mm，从动卷轴4的周向外表面上涂覆有电阻加热层，其对应的圆心角为120°。
液体烟油基础配方如下：以甘油作为气雾剂主体成分，向其中加入尼古丁1.5wt％，薄荷香精2.4wt％，并可根据需要向该液体烟油中添加诸如矫味剂、防甜腻剂、食品级防腐剂、食品级着色剂等液体烟油配制中的常规添加剂。
在加热至80℃的条件下向该液体烟油中加入胶凝剂，并搅拌，该胶凝剂为吉利胶(又称结冷胶)，加入量为该液体烟油的7.6wt％的比例，搅拌均匀后，用流延涂布法将其涂布到厚0.1mm、宽3mm、长1500mm的预穿孔的聚四氟乙烯基带上，涂层厚度0.1mm，冷凝至室温，得到凝胶态烟油条带3。其中条带发烟段长度为6.28mm，条带非发烟段长度为12.56mm，即抽吸时间与间隔时间之比设为1:2。
该凝胶态烟油也具有热可逆固液相变性质。将该凝胶态烟油条带3卷成卷，安装到如本发明图1所示的安放卷轴2上，条带的端部从该卷中抽出并经从动卷轴6转向后被固定到主动卷轴4上。以上工作在烟具出厂前就可以安装好，或者也可以由用户使用前自行安装。
用户需要抽吸时，启动电源，主动卷轴4在微电机带动下旋转，进而带动从动卷轴6，将凝胶态烟油条带3从安放卷轴2连续解卷，解卷后的凝胶态烟油条带3经过从动卷轴6时被其周向外表面上的电阻加热加热线圈加热至190℃，凝胶态烟油受热从固体转变为液体，液体烟油受热挥发而释放出烟雾，提供几档微电机转速控制选项和加热功率控制选项供用户选择，以便用户自主控制烟雾释放量。还可以控制条带的宽度来控制单次抽吸的发烟量。加热后的凝胶态烟油条带3被收卷到主动卷轴4上，释放后的烟雾经所述烟雾通道9和吸嘴5被吸入用户口中。该烟具工作时微电机一直保持缓慢匀速旋转，而不必随着用户的每次抽吸而频繁启停。用户抽吸数十口后，本卷凝胶体烟油条带3用尽，用户可打开烟具外壳1，自行更换下一卷凝胶态烟油条带。
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