CN110307667A - 一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其包括:一半导体制冷片,其高温放热端连接于物件加热容器,其制冷端连接于高热导导体,此高热导导体再连接于外表面壳体内部的高热导内壳体。物件加热容器加热物件的效率较高,其制冷端吸收因来自外壳体内部和/或外壳体外部的热量的效果显著,可靠避免外壳体表面温度过高现象,有效防止烫伤与其它因外壳体表面温度过高引起的危险事故;利用所述的方法实现的装置,其电能转换为目的能量的途径直接,相对其它外壳体绝热技术优势明显,且十分节能。

Description

一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法与装置。
背景技术
目前常用的设备外壳因内部热耗散导致设备外壳过热,容易出现危险,部分设备外壳设置被动散热栅,但效果不理想。尤其涉及内部需要加热功能的固定设备与手持设备,其绝热措施不够完善,外壳高温隐患严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷,提供了一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法与装置,其具有在内部物件加热的同时主动可控吸收外表面壳体热量的特性,且具有测温反馈性能。
本发明是这样实现的:
一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法,其包括以下步骤:
利用半导体制冷片的高温放热端加热内部物件的同时,半导体制冷片的制冷端吸收外表面壳体热量。将被加热物件的加热容器邻接于高温放热端,将制冷端邻接于一物件,所述物件还与所述外表面壳体接触,所述的加热容器内的被加热物件和制冷端邻接的件物均为液体、固体、气体中的至少一种。高温放热端持续地放热给被加热物件的加热容器,加热容器再持续地放热给加热容器内的被加热物件,制冷端持续地从与之相邻的物件吸收热量。若被加热物件的加热容器停止从高温放热端吸收热量,则半导体制冷片停止工作。
一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其包括:
一半导体制冷片,其高温放热端连接于被加热物件的加热容器,其制冷端连接于高热导导体,此高热导导体再连接于外表面壳体内部的高热导内壳体。
所述的被加热物件的加热容器压接于高温放热端,并以导热涂层填充两者之间的间隙;所述的高热导导体一端压接于低温吸热端,并以导热涂层填充两者之间的间隙;所述的高热导导体另一端压接于外表面壳体内部的高热导内壳体,并以导热涂层填充两者之间的间隙。所述的外表面壳体内部的高热导内壳体,以外壳体为轮廓设置其几何形状,并压接于外表面壳体内部,且以导热涂层填充两者之间的间隙。
所述的被加热物件的加热容器与外表面壳体内部的高热导内壳体内部均设置温度检测传感器。
所述的被加热物件的加热容器为燃烧类烟具与燃烧类电子烟烟具及加热不燃烧类电子烟烟具的加热部件,所述制冷端通过高热导导体连接于燃烧类烟具与燃烧类电子烟烟具及加热不燃烧类电子烟烟具的外壳。
本发明的技术效果:
所述的一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法通过计算证实该方法符合热力学能量转换定律,实际装置经过实践验证可靠有效。以所述的方法实现的装置,其高温放热端释放4Q的热量时,其制冷端对外吸收1Q的热量,即其高温放热端对被加热物件的加热容器释放4Q的热量时,其制冷端可以吸收外壳体1Q的热量。实践证实,利用所述的方法实现的装置,其被加热物件的加热容器加热被加热物件的效率较高,其制冷端吸收因来自外壳体内部和/或外壳体外部的热量的效果显著,可靠避免外壳体表面温度过高现象,有效防止烫伤与其它因外壳体表面温度过高引起的危险事故;利用所述的方法实现的装置,其电能转换为目的能量的途径直接,相对其它外壳体绝热技术优势明显,且十分节能。
利用所述的方法实现的装置,在对被加热物件的加热容器的加热温度要求超过90摄氏度时,需要增加其它加热源辅助使用;在外壳体表面温度要求低于130摄氏度时,需要增加其它冷却装置辅助使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的外表面壳体内部的被加热物件的加热容器加热被加热物件的同时冷却外表面壳体的装置的总体示意图;
图2为本发明实施例提供的外表面壳体内部的被加热物件的加热容器加热被加热物件的同时冷却外表面壳体的装置的剖面标注示意图;
图3为本发明实施例提供的半导体制冷基础理论珀尔贴效应的示意图;
图4为本发明实施例提供的半导体制冷器件的工作流程示意图;
图5为本发明实施例提供的半导体制冷器件(片)的典型结构示意图;
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图3-5所示,为了能够更清楚地理解本发明,首先介绍半导体制冷原理。半导体制冷器是由半导体所组成的一种冷却装置,也叫热电制冷,其理论基础帕尔帖效应,如图3与图4所示,由两种不同的金属导线所组成的封闭回路,即通上电源之后,冷端的热量被移到热端,导制冷端温度降低,热端温度升高。
如图5所示,半导体制冷原理的典型结构是由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成,而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路,通常是铜、铝或其它金属导体,最后由两片绝缘体像夹心饼干一样夹起来,绝缘体(陶瓷片)必须绝缘且导热良好;互相排列的N型半导体和P型半导体构成半导体热电偶,N型半导体有多余的电子,有负温差电势;P型半导体电子不足,有正温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时,结点的温度降低,其能量增加,且增加的能量相当于结点所消耗的能量。相反,当电子从N型流至P型材料时,结点的温度就会升高。具体到产品层面,一般引入铜连接片和导线,使半导体元件可以用各种不同的连接方法来满足使用要求。
以下将详细介绍本发明的内容。如图1-2所示,本发明实施例提供一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其包括一半导体制冷片107,其高温放热端111压接于被加热物件的加热容器102;在所述高温放热端111与被加热物件的加热容器102之间涂敷导热涂层106;所述的高热导导体108一端压接于半导体制冷片107的低温吸热端,并以导热涂层113填充两者之间的间隙;所述的高热导导体107的另一端压接于外表面壳体103内部的高热导内壳体105,并以导热涂层104填充两者之间的间隙。所述的外表面壳体103内部的高热导内壳体105,以外壳体103为轮廓设置其几何形状,并压接于外表面壳体103内部,且以导热涂层104填充两者之间的间隙。所述的被加热物件的加热容器102内部设置温度检测传110感器;所述的外表面壳体103内部的高热导内壳体105内部设置温度检测传感器115。被加热物件的加热容器的外盖101动态连接于被加热物件的加热容器102。
当本设计应用于燃烧类烟具与燃烧类电子烟烟具及加热不燃烧类电子烟烟具时,所述的制冷端通过高热导导体连接于燃烧类烟具与燃烧类电子烟烟具及加热不燃烧类电子烟烟具的外表面壳体内部的高热导内壳体,并以导热涂层填充两者之间的间隙。所述的被加热物件的加热容器压接于一半导体制冷片的高温放热端,并以导热涂层填充两者之间的间隙。
所述的被加热物件的加热容器内的被加热物件包括但不限于固体被加热物质、液体被加热物质、气体被加热物质;所述的固体被加热物质包括但不限于植物制品、人工合成制品、烟叶、烟丝、二次合成烟草、烟草粉剂、含尼古丁成份的烟草粉剂、膏状烟草、含尼古丁成份的膏状物、颗粒状烟草、含尼古丁成份的颗粒状物、含烟草成份的浸润物、含尼古丁成份的浸润体、含香料成份的浸润物、烟草提取物固态与半固态制品、植物提取物固态与半固态制品;
所述的液体被加热物质包括但不限于天然液体、人工合成液体、烟油、烟草提取物混合液体、植物提取物混合液体、含尼古丁成份的液体、含香料成份的液体;
所述的气体被加热物质包括但不限于天然气体、人工合成气体、含烟草提取物成份的气体、含尼古丁成份的气体、含香料成份的气体、含植物提取物成份的气体;
以一种烟丝的加热不燃烧类电子烟烟具为例:
一种烟丝的加热不燃烧类电子烟烟具的被加热物件的加热容器内的被加热物件是一种烟丝;被加热物件的加热容器压接于所述的半导体制冷片的高温放热端,并以导热涂层填充两者之间的间隙;所述的半导体制冷片的高温放热端将热能传导给被加热物件的加热容器,被加热物件的加热容器将热量传导给其内部的被加热物件(一种烟丝);当所述的半导体制冷片的高温放热端所传导给其内部的加热容器的温度不足以达到被加热物件(一种烟丝)所需要的温度时,再由加热容器自身同步加温给被加热物件(一种烟丝);所述的加热容器为其自身外部设置有电阻加热器件和/或感应加热器件和火/或红外加热器件至少一种加热器件的加热容器。所述的被加热物件(一种烟丝),被加热一定时间后,通过烟气通道流出,进入口腔,也可以直接流出;其挥发和/或雾化物通过烟气通道喷出,供吸入或供空气净化之类。
所述半导体制冷片的低温吸热端与高热导导体一端压接,并以导热涂层填充两者之间的间隙;所述的高热导导体另一端压接于此种烟丝的加热不燃烧类电子烟烟具的外表面壳体内部的高热导内壳体,并以导热涂层填充两者之间的间隙。所述的外表面壳体内部的高热导内壳体,以外壳体为轮廓设置其几何形状,并压接于外表面壳体内部,且以导热涂层填充两者之间的间隙。
当被加热物件(一种烟丝)停止从所述半导体制冷片的高温放热端吸收热量,则半导体制冷片停止工作。
所述的一种烟丝的加热不燃烧类电子烟烟具案例测试与分析表明,实际装置可靠有效。其被加热物件的加热容器加热被加热物件(一种烟丝)的效率较高,其制冷端吸收因来自一种烟丝的加热不燃烧类电子烟烟具的外壳体内部和/或外壳体外部的热量的效果显著,可靠避免外壳体表面温度过高现象,其电能转换为目的能量的途径直接,有效防止烫伤与其它因外壳体表面温度过高引起的危险事故,相对其它外壳体绝热技术优势明显。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
利用半导体制冷片的高温放热端加热内部物件的同时,半导体制冷片的制冷端吸收外表面壳体的热量。
2.如权利要求1所述的一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法,其特征在于:将被加热物件的加热容器邻接于高温放热端,将制冷端邻接于一物件,所述物件还与所述外表面壳体接触,所述的加热容器内的被加热物件和制冷端邻接的件物均为液体、固体、气体中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法,其特征在于:高温放热端持续地放热给被加热物件的加热容器,加热容器再持续地放热给加热容器内的被加热物件,制冷端持续地从与之相邻的物件吸收热量。
4.如权利要求1所述的一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的方法,其特征在于:若被加热物件的加热容器停止从高温放热端吸收热量,则半导体制冷片停止工作。
5.一种内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其特征在于,包括:
一半导体制冷片,其高温放热端连接于被加热物件的加热容器,其制冷端连接于高热导导体,此高热导导体再连接于外表面壳体内部的高热导内壳体。
6.如权利要求5所述的内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其特征在于:被加热物件的加热容器压接于高温放热端,并以导热涂层填充两者之间的间隙;所述的高热导导体一端压接于低温吸热端,并以导热涂层填充两者之间的间隙;所述的高热导导体另一端压接于外表面壳体内部的高热导内壳体,并以导热涂层填充两者之间的间隙。所述的外表面壳体内部的高热导内壳体,以外壳体为轮廓设置其几何形状,并压接于外表面壳体内部,且以导热涂层填充两者之间的间隙。
7.如权利要求5所述的内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其特征在于:所述的被加热物件的加热容器与外表面壳体内部的高热导内壳体内部均设置温度检测传感器。
8.如权利要求5所述的内部物件加热同时冷却外表面壳体的装置,其特征在于:所述的被加热物件的加热容器为燃烧类烟具与燃烧类电子烟烟具及加热不燃烧类电子烟烟具的加热部件,所述制冷端通过高热导导体连接于燃烧类烟具与燃烧类电子烟烟具及加热不燃烧类电子烟烟具的外壳。
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