具备抽吸容量控制功能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，尤其涉及一种具备抽吸容量控制功能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、目前市场上主流的加热卷烟制品通常为烟支与烟具搭配使用，抽吸过程中仅通过调控加热温度以达到预期的使用效果。实际上加热卷烟消费者由于呼吸强度差异，正常抽吸时所能提供的生理负荷并不相同，因此抽吸同一加热卷烟时不同消费者之间单口抽吸容量可能存在明显差异。而单口抽吸气流量差异则影响新鲜空气通过烟草基质后所能携带的烟碱及雾化剂总量，导致所吸入烟碱及气溶胶粒子含量可能大幅偏离加热卷烟的预期设计值，进而影响消费者直观的抽吸体验。

3、具体来说，在烟草基质中烟碱及雾化剂受热后，抽吸所引入的高速气流流经烟草基质后烟碱及雾化剂的分子扩散及对流传递被加速，新鲜空气所携带的期望物质经过辅材结构的冷却截留后最终形成消费者吸食的气溶胶。当烟草基质处于同一加热水平下，抽吸气流的流量决定了对流传质总量，包括烟碱及雾化剂的递送总量。直观来说，小流量抽吸与大流量抽吸为消费者提供吸食的烟碱、香气及烟雾的量存在明显差异。而不同消费者在正常抽吸时肺部收缩所能提供的压力水平存在差异，使得在使用现有的加热卷烟系统时，个体抽吸气流流量所存在的差异导致吸食的烟碱、香气及气溶胶粒子等期望物质水平与产品设计值间往往存在着偏差，据此，如何设计调控方式来改善消费者抽吸一致性以满足新型烟草的设计预期是业内亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述，本发明旨在提供一种具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统及控制方法，以解决前述提及的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其中包括：烟具壳体，在所述烟具壳体上开设有至少一个用于外部空气流入气溶胶生成系统的进气口，且所述进气口在所述烟具壳体内与容纳烟草基质制品的加热腔室连通并形成气流通道；

4、在所述气流通道中设置具有阀门功能的流量调控部件，所述流量调控部件与内置于所述烟具壳体的驱动模块传动连接；以及，在所述气流通道中设有流量传感器；

5、所述驱动模块以及所述流量传感器分别与气溶胶生成系统的微控制器电信号连接，所述流量传感器被配置为测定通过所述气流通道的气体流量并将流量实测信号反馈至所述微控制器；

6、所述微控制器被配置为基于所述流量传感器反馈的电信号进行运算，输出控制信号至所述驱动模块以使其调控所述流量调控部件的运动行程，用于对通过所述气流通道的气体流量进行定量控制。

7、在其中至少一种可能的实现方式中，所述流量调控部件为具有预设厚度的扁平阀体结构，所述扁平阀体结构的材质为食品级的刚性材料。

8、在其中至少一种可能的实现方式中，所述流量调控部件通过传动轴与所述驱动模块相连。

9、在其中至少一种可能的实现方式中，所述传动轴穿过所述烟具壳体的局部并与所述气流通道中的所述流量调控部件连接，且在所述传动轴穿入的位置设有硅胶密封圈，所述硅胶密封圈与所述传动轴及所述烟具壳体均为过盈配合。

10、在其中至少一种可能的实现方式中，基于从所述进气口进入的气流在所述气流通道的流向，所述流量调控部件布置在所述流量传感器的上游处。

11、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。

12、在其中至少一种可能的实现方式中，所述流量传感器包括：气体体积流量传感器或气体质量流量传感器。

13、第二方面，本发明提供了一种气溶胶生成系统的抽吸容量控制方法，其中包括：

14、步骤s10、在启动气溶胶生成系统后，复位流量调控部件的控制参数，通过流量传感器实时监测烟具壳体内设的气流通道中的瞬时气体流量；

15、步骤s20、比较所述瞬时气体流量的实测信号与环境背景噪声水平，并判断抽吸事件是否发生；

16、步骤s30、在判断一次抽吸事件发生后，根据所述瞬时气体流量的实测信号在预设时间范围内计算累积气体流量，并获取所述累积气体流量的极大值；

17、步骤s40、获取当前口序抽吸容量设计值，并根据所述极大值获得流量调控部件的流量调整系数；

18、步骤s50、获取流量调控部件当前行程，并基于所述流量调整系数及预先存储的经标定的流量控制特性表，计算流量调控部件的调整行程；

19、步骤s60、根据所述调整行程，控制流量调控部件运转；

20、步骤s70、在判定本次抽吸事件结束后，返回至步骤s20并由此循环控制，直至监测到气溶胶生成系统的关机条件被触发。

21、在其中至少一种可能的实现方式中，所述获取所述累积气体流量的极大值包括：

22、根据预设的瞬时流量曲线斜率判断瞬时气体流量峰值时刻；

23、计算瞬时气体流量峰值发生时刻之后的预设时段内累积气体流量的极大值。

24、与现有技术相比，本发明的主要设计构思在于，通过对气溶胶生成系统的通气机制进行改良设计，具体是在烟具壳体上开设进气口并与加热腔室连通形成气流通道；在气流通道中设有阀门功能的流量调控部件及流量传感器；由系统自带的微控制器基于流量传感器的反馈控制驱动模块以使其调控流量调控部件的运动行程，从而实现定量控制气溶胶生成系统工作时流经气流通道的气体流量，通过调控空气通过烟草基质制品过程中的对流传质效果，进而控制单口抽吸过程中烟碱、香气及气溶胶粒子等的递送量稳定至预期设定水平，使用户获得逐口一致性佳、符合抽吸期望的使用体验，同样也利于产品研发人员进行更为准确的感官质量评价，以消除个体差异对评价结果的不利影响。

技术特征：

1.一种具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其特征在于，包括：烟具壳体，在所述烟具壳体上开设有至少一个用于外部空气流入气溶胶生成系统的进气口，且所述进气口在所述烟具壳体内与容纳烟草基质制品的加热腔室连通并形成气流通道；

2.根据权利要求1所述的具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其特征在于，所述流量调控部件为具有预设厚度的扁平阀体结构，所述扁平阀体结构的材质为食品级的刚性材料。

3.根据权利要求1所述的具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其特征在于，所述流量调控部件通过传动轴与所述驱动模块相连。

4.根据权利要求3所述的具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其特征在于，所述传动轴穿过所述烟具壳体的局部并与所述气流通道中的所述流量调控部件连接，且在所述传动轴穿入的位置设有硅胶密封圈，所述硅胶密封圈与所述传动轴及所述烟具壳体均为过盈配合。

5.根据权利要求1所述的具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其特征在于，基于从所述进气口进入的气流在所述气流通道的流向，所述流量调控部件布置在所述流量传感器的上游处。

6.根据权利要求1所述的具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，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。

7.根据权利要求1～6任一项所述的具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统，其特征在于，所述流量传感器包括：气体体积流量传感器或气体质量流量传感器。

8.一种气溶胶生成系统的抽吸容量控制方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的气溶胶生成系统的抽吸容量控制方法，其特征在于，所述获取所述累积气体流量的极大值包括：

技术总结本发明公开了一种具备抽吸容量控制功能的气溶胶生成系统及控制方法，具体是在烟具壳体上开设进气口并与加热腔室连通形成气流通道；在气流通道中设有阀门功能的流量调控部件及流量传感器；由系统自带的微控制器基于流量传感器的反馈控制驱动模块以使其调控流量调控部件的运动行程，从而实现定量控制气溶胶生成系统工作时流经气流通道的气体流量，通过调控空气通过烟草基质制品过程中的对流传质效果，进而控制单口抽吸过程中烟碱、香气及气溶胶粒子等的递送量稳定至预期设定水平，使用户获得逐口一致性佳、符合抽吸期望的使用体验，同样也利于产品研发人员进行更为准确的感官质量评价，以消除个体差异对评价结果的不利影响。技术研发人员：张喆,宋伟民,牛亚鹏,李倬,陈泽少,李世杰,聂长武,张智轩,郑峰洋,罗灿选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