具备热电转化功能的加热烟具的制作方法

1.本实用新型涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种具备热电转化功能的加热烟具。

背景技术：

2.传统卷烟是通过直接燃烧烟草的方式释放烟碱和香味，满足消费者的需求，而近些年随着人们健康意识的提升，出现了新型卷烟。
3.加热不燃烧卷烟是利用配套的加热烟具对烟草进行加热，不使其燃烧而获取烟碱和香味的新型烟草制品，在满足消费者对抽吸需求的同时相对传统卷烟具有降焦减害的特点。而为了保证加热烟具小巧紧凑，通常烟具不会选用大容量电池，而烟具在加热烟支的过程中又需要消耗很多电量，从而极大限制了加热烟具的续航能力。随着加热不燃烧卷烟的发展，加热烟具的续航能力也一直属于消费者关注的焦点，也是加热烟具设计人员亟需解决的实际问题。
4.目前，为了解决该特定问题，主要采用的途径是降低单支烟抽吸过程中的功耗，也即是变相从烟支耗能角度减少其电能消耗，间接等效于“增加”烟具的续航能力，但经由实践发现，其一、该方式下实际续航情况并没有得到明显改善，并且，该方式不属于直接且主动地对烟具本身续航能力的提升，而是变相反衬，与实际应用场景中的真实需求不符，且还需依赖烟支的特定设计以及抽吸方式的调整，无法直接解决烟具本身续航能力较差的问题。

技术实现要素：

5.鉴于上述，本实用新型旨在提供一种具备热电转化功能的加热烟具，直接解决烟具本身续航能力不佳的问题。
6.本实用新型采用的技术方案如下：
7.一种具备热电转化功能的加热烟具，包括：烟具壳体、设于所述烟具壳体内部的电源以及设于所述烟具壳体内部且配置有发热元件的烟支加热仓，其中，所述烟具壳体上设有压电材料层，且在所述烟具壳体的内部还设有第一整流模块；所述烟支加热仓上设有位于所述发热元件周侧的热电材料层，且在所述烟支加热仓处设有第二整流模块；
8.所述第一整流模块分别与所述压电材料层以及所述电源电性连接，所述压电材料层用于将外界压力或振动转换为电能，所述第一整流模块用于将外界压力或振动转换后的电能传输至所述电源进行蓄能；以及，
9.所述第二整流模块分别与所述热电材料层以及所述电源电性连接，所述热电材料层用于将发热元件产生的热能转换为电能，所述第二整流模块用于将热能转换后的电能传输至所述电源进行蓄能。
10.在其中至少一种可能的实现方式中，所述压电材料层设于所述烟具壳体的外壁。
11.在其中至少一种可能的实现方式中，在所述压电材料层的外侧设有保护层。
12.在其中至少一种可能的实现方式中，所述保护层与所述烟具壳体的材质相同。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述压电材料层设于所述烟具壳体的内壁，或者嵌设于所述烟具壳体之中。
14.在其中至少一种可能的实现方式中，所述烟具壳体和/或所述烟支加热仓上开设有用于走线的槽孔；
15.所述第一整流模块、所述第二整流模块与对应的所述压电材料层、所述热电材料层的外侧面电性连接的线缆穿设于所述槽孔之中。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，所述第一整流模块、所述第二整流模块分别与对应的所述压电材料层、所述热电材料层的外侧面电性连接的线缆穿透各自材料层，或者穿过各自相邻材料层之间的缝隙。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，烟具的控制模块分别与所述第一整流模块以及所述第二整流模块电性连接；
18.所述控制模块用于控制所述第一整流模块以及所述第二整流模块与所述电源之间的输电回路的通断。
19.在其中至少一种可能的实现方式中，所述压电材料层为无机压电材料、有机压电材料或聚合物基压电复合材料。
20.在其中至少一种可能的实现方式中，所述热电材料层为锆钛酸铅系、铌镁酸铅-钛酸铅系或钛酸锶钡系的陶瓷或单晶中的一种。
21.本实用新型的主要设计构思在于，一方面、在烟具的加热仓处设置热电材料层，用于将发热元件产生的一部分热能转换为电能，通通过对应的整流模块输送至烟具电源；另一方面、在烟具外壳中设有压电材料层，用于将外界振动能转换为电能，并由对应的整流模块将转换后的电能传输至烟具电源中，以此两种模式为烟具蓄能充电，从而可以直接增加烟具自身的续航能力。本实用新型不仅实现了烟具自身产生的热能的回收利用，还可以捕捉外界能量为自身储能，从而依靠直接、主动的方式持续有效地提升烟具自身的续航能力。
附图说明
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步描述，其中：
23.图1为本实用新型实施例提供的具备热电转化功能的加热烟具的示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
25.本实用新型提出了一种具备热电转化功能的加热烟具的实施例，具体来说，如图1所示，包括：烟具壳体1、设于所述烟具壳体1内部的电源2以及设于所述烟具壳体1内部且配置有发热元件的烟支加热仓3。
26.其中，所述烟具壳体1上设有压电材料层11，且在所述烟具壳体1的内部还设有第一整流模块41；所述第一整流模块41分别与所述压电材料层11以及所述电源2电性连接，所述压电材料层11用于将振动能转换为电能(也可以理解为是压-电转换模块)，所述第一整
流模块41用于将外界压力或振动转换后的电能传输至所述电源2进行蓄能。在实际操作中，所述压电材料层11可以是：无机压电材料(例如锆钛酸铅、钛酸钡等)、有机压电材料(例如聚偏氟乙烯、纤维素等)或聚合物基压电复合材料。
27.接续前文，在所述烟支加热仓3设有位于所述发热元件周侧的热电材料层31，且在所述烟支加热仓3上设有第二整流模块42；所述第二整流模块42分别与所述热电材料层31以及所述电源2电性连接，所述热电材料层31用于将发热元件产生的热能转换为电能(也可以理解为热-电转换模块)，所述第二整流模块42用于将热能转换后的电能传输至所述电源2进行蓄能。在实际操作中，所述热电材料层31可以是陶瓷或单晶，例如：锆钛酸铅系、铌镁酸铅-钛酸铅系或钛酸锶钡系的陶瓷，或是锆钛酸铅系、铌镁酸铅-钛酸铅系或钛酸锶钡系的单晶。
28.上述实施例提供的自主提升续航能力的解决方式是指直接增加所述电源2的能量，而对于能量的收集方式主要包括两个方面：振动场能量收集和热辐射能量场收集。
29.(1)振动场能量收集的主要原理是基于正压电效应，即压电材料受到外界应力的直接作用，发生形变与内部铁电畴发生翻转，产生介电极化并在内外表面生成电势差，从而将外界振动能转变为电能。其中，所述外界振动能可以有多种来源，例如空气振动、手握持振动和携带振动等，对此本实用新型不作限定。
30.(2)热辐射能量收集的主要原理是基于热电效应，例如在自发极化晶体中，当晶体受热后，由于温度变化导致自发极化强度变化，而在晶体某一个方向产生表面极化电荷，进而产生电势差，从而将热场能转变为电能。而烟具的加热元件在进行加热时，其周侧会产生较大的热场，便可以利用热场作用产生电能，再经过整流桥产生电流，不断补充到烟具电源内。
31.接续前文，所述压电材料层11在不同的实施方式中可有多种设置方式，例如在本实用新型一些实施例中，所述压电材料层11设于所述烟具壳体1的外壁，进一步地，在此实施例基础上，优选在所述压电材料层11外侧再设置保护层6，例如但不限于选用与烟具壳体1同材质的保护层。除此之外，在本实用新型另一些实施例中，所述压电材料层11可以设于所述烟具壳体1的内壁，或者还可以嵌设于所述烟具壳体1之中，对此本实用新型不作赘述。
32.关于前述第一整流模块41以及所述第二整流模块42，本领域技术人员在实际操作中可以使用成熟的整流供电方案，并可以集成于烟具原机自带的电路板中(由整流桥及相应器件构成的整流输电技术属于常规技术，此处不作赘述)。而需进一步说明的是，对于第一、第二整流模块(后统称整流模块)与所述压电材料层11及所述热电材料层31(后统称材料层)的电性连接方式则可以有多种实现可能。可以理解地，由材料层在其上下表面(上下为相对概念，而非绝对概念)形成电势差，因而整流模块可分别与材料层的相对两个表面(后称内侧面、外侧面，相对概念)电性连接，而在实际操作中，可以考虑从整流模块(如整流桥中)引出两根线缆，一根线缆与所述材料层的内侧面电性连接，而关键地，另一根线缆则可以穿透所述材料层(或者从不同位置的相邻材料层之间的缝隙中穿过)再与材料层的外侧面电性连接。在本实用新型的另一些较佳的实施例中，为了确保材料层的完整性和能量转换性能，可以考虑在所述烟具壳体1和/或烟支加热仓3上开设用于走线的槽孔，使整流模块的线缆行走在烟具壳体1或烟支加热仓3侧壁之中并绕过材料层后与材料层的外侧面电性连接，无需穿透材料层，也无需在相邻材料层缝隙中余留线孔。
33.基于前述各项实施例以及本烟具的使用过程，对本实用新型工作原理进行示意性介绍：将烟支100插入烟具加热仓中，并启动烟具，使加热元件对加热仓中的烟支100进行加热，而由加热元件产生的热能量场实际只有一部分用于加热烟支，其余很大一部分热能没有得到有效利用，这也是前文提及烟支加热过程能量损失较大的原因之一；而本实用新型设计的热电材料层在受到加热元件热场作用下生电并经由整流模块形成电流，从而对烟具电源进行充电，进而增加烟具的续航能力；此外，在受到外界振动场或压力场的作用下烟具外壳中的压电材料层会产生电能，经过整流模块形成直流电流，也可以为烟具电源进行能量补充，进而实现直接提升加热烟具自身续航能力的效果。也即是说，由两种材料层的作用既可以有效利用在用户抽吸烟支时烟具自身内部热场产生电能，也可以持续捕捉日常生活中的外界振动场并将其转化为电能，而这部分源自外界的能量场，与烟具启动无关，即，在不开机情况下也可以将外部压力、振动能量场实时转化为电能并持续补充到电源(电池)中，从而可以从多种维度主动提升加热烟具的续航能力。
34.最后，还需指出的是，本实用新型的目的是通过材料层实现辅助充电的效果，也即是主力充电方式依然可以来自烟具自带的充电系统，但不排除的是，在某些场景中，可能会使烟具在未开机情况下持续长时间处于某个外界的振动场或压力场之中，使得电能会满负荷充入电源，对此，在本实用新型的一些实施例中提出，可以将烟具的原机充电保护机制与本实用新型相结合，例如可以由烟具原机自带的控制模块200检测电源的电量，在达到某个阈值时，再由控制模块200断开前述第一整流模块对所述电源的输电回路(第二整流模块若有必要，也可以按此设计)，具体的实现方式可以参考现有成熟的整流供电方案，例如但不限于通过设置触点开关等予以实现。基于此还可以补充说明的是，前述第一、第二整流模块在电性连接时通过所述控制模块200再与电源2电性连接，对此本实用新型不做赘述和限定。
35.综上所述，本实用新型的主要设计构思在于，一方面、在烟具的加热仓处设置热电材料层，用于将发热元件产生的一部分热能转换为电能，通通过对应的整流模块输送至烟具电源；另一方面、在烟具外壳中设有压电材料层，用于将外界振动能转换为电能，并由对应的整流模块将转换后的电能传输至烟具电源中，以此两种模式为烟具蓄能充电，从而可以直接增加烟具自身的续航能力。本实用新型不仅实现了烟具自身产生的热能的回收利用，还可以捕捉外界能量为自身储能，从而依靠直接、主动的方式持续有效地提升烟具自身的续航能力。
36.本实用新型实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
37.以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，但以上仅为本实用新型的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本实用新型的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡
是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种具备热电转化功能的加热烟具，包括：烟具壳体、设于所述烟具壳体内部的电源以及设于所述烟具壳体内部且配置有发热元件的烟支加热仓，其特征在于，所述烟具壳体上设有压电材料层，且在所述烟具壳体的内部还设有第一整流模块；所述烟支加热仓上设有位于所述发热元件周侧的热电材料层，且在所述烟支加热仓处设有第二整流模块；所述第一整流模块分别与所述压电材料层以及所述电源电性连接，所述压电材料层用于将外界压力或振动转换为电能，所述第一整流模块用于将外界压力或振动转换后的电能传输至所述电源进行蓄能；以及，所述第二整流模块分别与所述热电材料层以及所述电源电性连接，所述热电材料层用于将发热元件产生的热能转换为电能，所述第二整流模块用于将热能转换后的电能传输至所述电源进行蓄能。2.根据权利要求1所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述压电材料层设于所述烟具壳体的外壁。3.根据权利要求2所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，在所述压电材料层的外侧设有保护层。4.根据权利要求3所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述保护层与所述烟具壳体的材质相同。5.根据权利要求1所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述压电材料层设于所述烟具壳体的内壁，或者嵌设于所述烟具壳体之中。6.根据权利要求1所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述烟具壳体和/或所述烟支加热仓上开设有用于走线的槽孔；所述第一整流模块、所述第二整流模块与对应的所述压电材料层、所述热电材料层的外侧面电性连接的线缆穿设于所述槽孔之中。7.根据权利要求1所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述第一整流模块、所述第二整流模块分别与对应的所述压电材料层、所述热电材料层的外侧面电性连接的线缆穿透各自材料层，或者穿过各自相邻材料层之间的缝隙。8.根据权利要求1所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，烟具的控制模块分别与所述第一整流模块以及所述第二整流模块电性连接；所述控制模块用于控制所述第一整流模块以及所述第二整流模块与所述电源之间的输电回路的通断。9.根据权利要求1～8任一项所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述压电材料层为无机压电材料、有机压电材料或聚合物基压电复合材料。10.根据权利要求1～8任一项所述的具备热电转化功能的加热烟具，其特征在于，所述热电材料层为锆钛酸铅系、铌镁酸铅-钛酸铅系或钛酸锶钡系的陶瓷或单晶中的一种。

技术总结

本实用新型公开了一种具备热电转化功能的加热烟具，本实用新型的主要设计构思在于，一方面、在烟具的加热仓处设置热电材料层，用于将发热元件产生的一部分热能转换为电能，通通过对应的整流模块输送至烟具电源；另一方面、在烟具外壳中设有压电材料层，用于将外界振动能转换为电能，并由对应的整流模块将转换后的电能传输至烟具电源中，以此两种模式为烟具蓄能充电，从而可以直接增加烟具自身的续航能力。本实用新型不仅实现了烟具自身产生的热能的回收利用，还可以捕捉外界能量为自身储能，从而依靠直接、主动的方式持续有效地提升烟具自身的续航能力。烟具自身的续航能力。烟具自身的续航能力。