CN109123797A - 具有热电转换功效的套壳以及使用该套壳的烟草加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有热电转换功效的套壳，包括传热体、热电体、冷却体和控制电路，所述传热体位于烟草加热装置内的热量耗散区域中，所述热电体包含冷端和热端，且所述热电体的冷端朝向温度较低方向，所述热电体的热端朝向温度较高方向，所述传热体紧密接触所述热电体的热端，所述冷却体紧密接触所述热电体的冷端，所述控制电路与所述热电体电连接，且该控制电路具有输出电路端口，耗散在外壳内部的热量通过传热体收集并传递到所述热电体的热端，同时与所述热电体的冷端产生温差，进而产生相应电压的电动势，所述电动势被所述控制电路收集和存储。本发明能够改善烟草抽吸装置中热量的利用效果，使烟草加热装置更节能。
Description
技术领域
本发明涉及加热不燃烧烟草制品领域，具体是一种具有热电转换功效的套壳以及使用该套壳的烟草加热装置。
背景技术
加热不燃烧烟草制品包括电加热型、燃料加热型、理化反应加热型等，目前很多技术专注于开发与之适配的加热不燃烧烟草的加热装置。中国发明专利《电加热吸烟系统》(专利公开号102987571B)公开了一种利用电能转化为热能加热烟草基质的抽吸系统。中国发明专利《一种针式碳加热卷烟的装置》(专利公开号CN203597406U)公开了利用碳棒燃烧作为热源为烟草物质提供热量的加热抽吸装置。在实际使用中发现，加热不燃烧烟草制品的烟草加热装置外壳部分吸收了加热元件所产生的热量，这些热量包括在加热元件所耗散的热量中，大大降低了加热元件的热利用效率。
在与加热不燃烧烟草加热装置有关的现有技术中，还没有针对这种热量损失进行再收集和再利用的实例。因此，针对前述加热不燃烧烟草加热装置加热过程中存在的缺陷，本领域技术人员需要对现有的加热不燃烧烟草加热装置的设置做出进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有热电转换功效的套壳以及使用该套壳的烟草加热装置，能够改善烟草抽吸装置中热量的利用效果，使烟草加热装置更节能。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：
一种具有热电转换功效的套壳，包括传热体、热电体、冷却体和控制电路，所述传热体位于烟草加热装置内的热量耗散区域中，所述热电体包含冷端和热端，且所述热电体的冷端朝向温度较低方向，所述热电体的热端朝向温度较高方向，所述传热体紧密接触所述热电体的热端，所述冷却体紧密接触所述热电体的冷端，所述控制电路与所述热电体电连接，且该控制电路具有输出电路端口，耗散在外壳内部的热量通过传热体收集并传递到所述热电体的热端，同时与所述热电体的冷端产生温差，进而产生相应电压的电动势，所述电动势被所述控制电路收集和存储。
进一步的，所述热电体内封装有具有在温度不同表面迁移内部载荷的能力的热电材料。
进一步的，所述热电材料包括但不限于含碲、铋、铅、硅、锗中的一种及其合金。
进一步的，所述热电体由P型和N型热电材料组装，所述P型材料是富空穴材料，所述N型材料是富电子材料，两者相互连接成PN组，在温差驱动下所述P型和N型热电材料内的空穴和电子定向扩散，最终在所述PN组的两端形成温差电动势。
进一步的，所述传热体和所述热电体位于烟草加热装置外壳内部，所述冷却体嵌入烟草加热装置外壳中。
进一步的，所述热电体的热电转换效率至少高于2％。
进一步的，所述传热体采用高导热率材料制作。
进一步的，所述冷却体采用较高热交换效率的材料制作。
进一步的，所述传热体外部设置保温层。
进一步的，所述冷却体呈比表面积大的形状。
一种烟草加热装置，包括如上所述的具有热电转换功效的套壳。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在使用烟草加热装置的过程中，加热元件产生的热量被耗散于空气、装置外壳等部分，造成了一定热量损失，通过本发明的热电转换套壳可以收集并利用一部分耗散的热量。所述热电转换套壳可以将耗散在外壳内部的热量收集并传递到所述热电体的热端，同时与所述热电体的冷端产生温差，进而产生相应电压的电动势，所述电动势被所述控制电路收集和存储，该控制电路还可以将电能输出到所述烟草加热装置的其他用电元件中，形成热量的二次利用，大大提高了现有烟草加热装置的能源利用效率。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例的结构示意图。
图中：101—烟草加热装置外壳，102—冷却体，103—热电体，104—传热体，105—空腔，106—导线，107—控制电路。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，本附图中对某些设计细节没有完整表达，但不影响理解，例如本附图中的所述热电体103等元件的构型并不表示其真实采用的具体构型。
如图1所示，本实施例中的一种具有热电转换功效的套壳，包括传热体104、热电体103、冷却体102和控制电路107。
所述热电体103是所述具有热电转换功效的套壳的核心，所述热电体103包含冷端和热端，且所述热电体103的冷端朝向温度较低方向，所述热电体103的热端朝向温度较高方向。所述传热体104紧密接触所述热电体103的热端，所述冷却体102紧密接触所述热电体103的冷端。所述控制电路107有金属导线与所述热电体103相连，且该控制电路107具有输出电路端口。所述热电体103的热电转换效率至少高于2％。所述传热体104位于烟草加热装置内的热量耗散区域中，所述烟草加热装置的热量耗散范围是指所述烟草加热装置以加热元件为轴心的圆柱状空间。
所述冷却体102嵌入烟草加热装置外壳101中，该冷却体102紧贴所述热电体103的冷端，所述热电体103的热端与所述传热体104毗连。所述控制电路107与所述热电体103通过导线106连接通讯。
所述冷却体102采用较高热交换效率的材料制作，包括但不限于铝、铜、铁、银、石墨及其合金等。
所述冷却体102表面设计为呈凹凸形状，这样具有较高的比表面积，有利于增加散热效果。
所述热电体103内封装有具有在温度不同表面迁移内部载荷的能力的热电材料，例如特殊的半导体材料，包括但不限于含碲、铋、铅、硅、锗等元素的半导体材料及其合金。所述半导体材料分别属于P型和N型半导体，该两种半导体材料的端部具有电连接形式，用于在不同的温度差环境下产生电能。
所述热电体103由P型和N型热电材料组装，所述P型材料是富空穴材料，所述N型材料是富电子材料，两者相互连接成PN组，在温差驱动下所述P型和N型热电材料内的空穴和电子定向扩散，最终在所述PN组的两端形成温差电动势。
所述热电体103可以被塑型成为具有不连续平面的弧形、环形或者方形构架，这样做虽然增加所述热电体103的工艺难度，但有利于简化所述烟草加热装置的制造工艺。
所述热电体103与所述传热体104和所述冷却体102所接触之边界部位被耐高温的柔性材料密封。所述柔性材料包括但不限于硅胶、聚氨酯、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丁烯橡胶等。
所述传热体104采用导热良好的材料，包括但不限于各种金属、陶瓷、塑料等。
所述传热体104与所述烟草加热装置的加热元件之间的距离可以调节所述热电体103产生的温差电动势，选取适当的距离使得所述温差电动势在100mV～10V之间。根据便携电子元件的工作电压，最优的温差电动势范围为1.5V～5V之间。
所述传热体104可涂覆上利于增加热辐射吸收的颜色，一般为黑色或者较深的颜色。在另一实施例中，所述传热体104外部可以增加保温层，该保温层采用玻璃棉、石棉、塑料等材料制作。
所述传热体104被构造成具有弧度的围绕加热元件的环状结构，有利于均匀吸收位于所述烟草加热装置的轴心位置的加热元件所产生的热量。
所述控制电路107通过导线106与所述热电体103连接，该控制电路107包含调节和储存所述热电体103所产生电能的电子元件。
所述控制电路107可以独立于所述烟草加热装置的总控制电路，也可以集成于该烟草加热装置的总控制电路中。
在使用烟草加热装置的过程中，加热元件产生的热量被耗散于所述加热元件四周，包括所述烟草加热装置的内腔和内壁等部分，造成了一定热量损失，本实施例的热电转换套壳1可以收集并利用一部分耗散的热量。所述热电转换套壳1可以将耗散在外壳内部的热量通过传热体104收集并传递到所述热电体103的热端，同时与所述热电体103的冷端产生温差，进而产生相应电压的电动势。所述热电体103由P型和N型热电材料组装，所述P型材料是富空穴材料，所述N型材料是富电子材料，两者相互连接成PN组，在温差驱动下所述P型和N型热电材料内的空穴和电子定向扩散，最终在所述PN组的两端形成温差电动势。所述电动势被所述控制电路107收集和存储，该控制电路107还可以将电能输出到所述烟草加热装置的其他用电元件中，形成热量的二次利用，大大提高了现有烟草加热装置的能源利用效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有热电转换功效的套壳，其特征在于：包括传热体、热电体、冷却体和控制电路，所述传热体位于烟草加热装置内的热量耗散区域中，所述热电体包含冷端和热端，且所述热电体的冷端朝向温度较低方向，所述热电体的热端朝向温度较高方向，所述传热体紧密接触所述热电体的热端，所述冷却体紧密接触所述热电体的冷端，所述控制电路与所述热电体电连接，且该控制电路具有输出电路端口，耗散在外壳内部的热量通过传热体收集并传递到所述热电体的热端，同时与所述热电体的冷端产生温差，进而产生相应电压的电动势，所述电动势被所述控制电路收集和存储。
2.如权利要求1所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述热电体内封装有具有在温度不同表面迁移内部载荷的能力的热电材料。
3.如权利要求2所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述热电材料包括但不限于含碲、铋、铅、硅、锗中的一种及其合金。
4.如权利要求2所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述热电体由P型和N型热电材料组装，所述P型材料是富空穴材料，所述N型材料是富电子材料，两者相互连接成PN组，在温差驱动下所述P型和N型热电材料内的空穴和电子定向扩散，最终在所述PN组的两端形成温差电动势。
5.如权利要求1所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述传热体和所述热电体位于烟草加热装置外壳内部，所述冷却体嵌入烟草加热装置外壳中。
6.如权利要求1所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述传热体采用高导热率材料制作。
7.如权利要求1所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述冷却体采用较高热交换效率的材料制作。
8.如权利要求1所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述传热体外部设置保温层。
9.如权利要求1所述的具有热电转换功效的套壳，其特征在于：所述冷却体呈比表面积大的形状。
10.一种烟草加热装置，包括如权利要求1-9中任一项所述的具有热电转换功效的套壳。
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