烟气浓度可调的气溶胶生成系统及控制方法与流程

本发明涉及新型烟草，尤其涉及一种烟气浓度可调的气溶胶生成系统及控制方法。

背景技术：

1、随着科技的进步以及健康意识的普及，新型烟草制品逐渐出现在大众的视野中。加热卷烟制品通过外热源(低于350℃)加热烟草基质以产生带有烟草风味的气溶胶，受到越来越多消费者和研究机构的关注。

2、目前，市场上流行的加热卷烟制品通常为烟支与烟具搭配使用，在产品制造成型后所输出气溶胶通常维持在一定水平，无法满足不同消费者的个性需求。例如，薄荷风味加热卷烟中的凉味剂通常施加在烟草基质中，制造商可能接收到的市场反馈意见是，凉味剂过重导致无法抽吸或者凉味剂过轻无法满足个人偏好。对于其它特征风味释放物或烟碱水平而言，同样存在上述问题，并且这些相反的意见可能来自同一时段同一区域的消费者。当前，产品设计开发人员通常在产品设计环节对气溶胶水平进行合理均衡以满足多数消费者的需求，若目标消费群体发生变化则需要对产品进行改造，而改造周期通常较长。因此，需要对现有的加热卷烟制品系统进行合理改进，使制造成型的加热卷烟制品具备满足不同消费者对烟气浓度偏好的能力。

3、基于此，研究加热卷烟制品烟气浓度调控技术是满足消费者对特征风味及烟碱水平偏好的研究方向之一。然而，现有技术方案通常无法满足，在现有的技术方案中：一类是通过在烟支辅材段进行打孔以稀释主流烟气，此类方案在产品制造成型后因打孔参数固定，气溶胶的稀释浓度无法由使用者根据需求进行自主调节；还有一类是通过控制单次使用过程中雾化剂的量进行调节，此类方案不适用于当前主流的根据再造烟叶加工的加热卷烟制品；再有一类，是利用烟具中的气泵抽取烟气并存储至烟气缓存腔中，通过缓存腔压力来控制和反映烟气浓度，此类方案中烟气在经过负压抽吸装置吸入缓存腔中时气溶胶粒子占总进气量的比例是固定的，缓存腔体积变化无法实现真正的浓度控制，在实际使用过程中用户无法灵活的对烟气缓存腔中的烟气浓度进行自主调节，且储存腔中的气溶胶粒子会发生凝并和沉降。

技术实现思路

1、鉴于上述，本发明旨在提供一种烟气浓度可调的气溶胶生成系统及控制方法，以解决前述提及的现有技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种烟气浓度可调的气溶胶生成系统，包括烟具壳体、微控制器、用于加热烟草基质制品的加热元件，其中还包括设于烟具壳体内的流量控制装置，并且在所述烟具壳体的外表面分别设有与大气连通的主进气口以及辅助进气口；

4、由所述主进气口以及加热元件所在的制品容纳腔形成主气流通道，由所述辅助进气口以及周设于制品容纳腔与所述烟具壳体之间的环形气道形成辅助气流通道；所述主气流通道与所述辅助气流通道各自的出气口汇合在所述气溶胶生成系统的抽吸端处；

5、所述流量控制装置包括具有阀门结构的流量控制元件，所述流量控制元件布置在所述主气流通道和/或所述辅助气流通道中；

6、所述微控制器用于控制流量控制元件的行程以改变所在气流通道的局部区域过流断面的面积，使得不同的气流通道的流动阻力损失的比例可调。

7、在其中至少一种可能的实现方式中，所述流量控制装置还包括驱动模块以及传动轴，所述传动轴的两端分别连接所述流量控制元件以及所述驱动模块；

8、所述微控制器通过调整输出至所述驱动模块的电信号对所述流量控制元件进行控制，并根据输出至所述驱动模块的电信号判断所述流量控制元件的当前行程。

9、在其中至少一种可能的实现方式中，所述传动轴的穿设位置设有硅胶密封圈。

10、在其中至少一种可能的实现方式中，所述驱动模块包括如下任一种：微型直流电机、微型步进电机或微型舵机。

11、在其中至少一种可能的实现方式中，所述主气流通道与所述辅助气流通道的数量均等。

12、在其中至少一种可能的实现方式中，所述主气流通道与所述辅助气流通道的数量均为一条，且所述流量控制装置的数量为一个。

13、在其中至少一种可能的实现方式中，所述流量控制装置的流量控制元件布置在所述辅助气流通道中。

14、第二方面，本发明提供了一种基于上述气溶胶生成系统的烟气浓度调节控制方法，其中包括：

15、步骤s1：启动气溶胶生成系统；

16、步骤s2：检测浓度调整需求，如有，则读取设定的浓度调节系数并执行步骤s3，否则循环执行步骤s2；

17、步骤s3：根据预设的主气流通道的气流通过特性曲线，计算主气流通道的第一目标流动阻力系数，再根据浓度调节系数与第一目标流动阻力系数，计算辅助气流通道的第二目标流动阻力系数；

18、步骤s4：根据第二目标流动阻力系数及预设的流量控制装置在不同开度下的气流通过特性曲线数据集，确定流量控制装置的目标开度；

19、步骤s5：控制辅助气流通道中的流量控制装置调整至目标开度；

20、步骤s6：返回执行步骤s2，直至接收到关机信号，控制流量控制装置复位。

21、第三方面，本发明提供了一种基于上述气溶胶生成系统的烟气浓度调节控制方法，其中包括：

22、步骤s10：启动气溶胶生成系统；

23、步骤s20：检测浓度调整需求，如有，则读取设定的浓度调节系数并在获取设定的总目标抽吸容量后执行步骤s30，否则循环执行步骤s20；

24、步骤s30：根据浓度调节系数、总目标抽吸容量以及预设的主气流通道的气流通过特性曲线，计算主气流通道的第一目标流动阻力系数，再根据浓度调节系数与第一目标流动阻力系数计算辅助气流通道的第二目标流动阻力系数；

25、步骤s40：根据浓度调节系数、总目标抽吸容量、第二目标流动阻力系数及预设的流量控制装置在不同开度下的气流通过特性曲线数据集，确定流量控制装置的目标开度；

26、步骤s50：控制辅助气流通道中的流量控制装置调整至目标开度；

27、步骤s60：返回执行步骤s20，直至接收到关机信号，控制流量控制装置复位。

28、与现有技术相比，本发明的主要设计构思在于，提出在气溶胶生成系统的烟具中设置具有气流并联效应的主辅气流通道，用于气溶胶递送以及新鲜空气输运，并通过在前述气流通道中布置流量控制装置以调节流动阻力损失，进而调整主气流通道与辅助气流通道间的流动阻力损失比例，实现主气流通道与辅助气流通道间流量比例的定量控制，进而调控抽吸过程中的入口烟气浓度。本发明能够在不改变现有烟草基质制品的条件下基于用户自行设置的烟气浓度比例，快速、精确地进行自动调控，实现对后续抽吸过程中气溶胶特征风味释放物及烟碱水平等偏好的定量调整，从而获得较佳的抽吸体验。

技术特征：

1.一种烟气浓度可调的气溶胶生成系统，包括烟具壳体、微控制器、用于加热烟草基质制品的加热元件，其特征在于，还包括设于烟具壳体内的流量控制装置，并且在所述烟具壳体的外表面分别设有与大气连通的主进气口以及辅助进气口；

2.根据权利要求1所述的烟气浓度可调的气溶胶生成系统，其特征在于，所述流量控制装置还包括驱动模块以及传动轴，所述传动轴的两端分别连接所述流量控制元件以及所述驱动模块；

3.根据权利要求2所述的烟气浓度可调的气溶胶生成系统，其特征在于，所述传动轴的穿设位置设有硅胶密封圈。

4.根据权利要求2所述的烟气浓度可调的气溶胶生成系统，其特征在于，所述驱动模块包括如下任一种：微型直流电机、微型步进电机或微型舵机。

5.根据权利要求1～4任一项所述的烟气浓度可调的气溶胶生成系统，其特征在于，所述主气流通道与所述辅助气流通道的数量均等。

6.根据权利要求5所述的烟气浓度可调的气溶胶生成系统，其特征在于，所述主气流通道与所述辅助气流通道的数量均为一条，且所述流量控制装置的数量为一个。

7.根据权利要求6所述的烟气浓度可调的气溶胶生成系统，其特征在于，所述流量控制装置的流量控制元件布置在所述辅助气流通道中。

8.一种基于权利要求7所述的气溶胶生成系统的烟气浓度调节控制方法，其特征在于，包括：

9.一种基于权利要求7所述的气溶胶生成系统的烟气浓度调节控制方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种烟气浓度可调的气溶胶生成系统及控制方法，涉及新型烟草技术领域，具体地，本发明提出在气溶胶生成系统的烟具中设置具有气流并联效应的主辅气流通道，用于气溶胶递送以及新鲜空气输运，并通过在前述气流通道中布置流量控制装置以调节流动阻力损失，进而调整主气流通道与辅助气流通道间的流动阻力损失比例，实现主气流通道与辅助气流通道间流量比例的定量控制，进而调控抽吸过程中的入口烟气浓度。本发明能够在不改变现有烟草基质制品的条件下基于用户自行设置的烟气浓度比例，快速、精确地进行自动调控，实现对后续抽吸过程中气溶胶特征风味释放物及烟碱水平等偏好的定量调整，从而获得较佳的抽吸体验。技术研发人员：张喆,宋伟民,牛亚鹏,李倬,郝辉,冯晓民,陈泽少,李世杰,聂长武,张智轩受保护的技术使用者：河南中烟工业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29