CN110430625A - 气溶胶产生系统、加热模组、温度检测方法及装置 - Google Patents

气溶胶产生系统、加热模组、温度检测方法及装置 Download PDF

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CN110430625A CN201910498270.2A CN201910498270A CN110430625A CN 110430625 A CN110430625 A CN 110430625A CN 201910498270 A CN201910498270 A CN 201910498270A CN 110430625 A CN110430625 A CN 110430625A
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heating
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Abstract

本发明公开了一种气溶胶产生系统、加热模组、温度检测方法及装置，加热模组包括：加热部件，所述加热部件包括加热基板(1)及附着于所述加热基板(1)上的加热迹线(2)，所述加热迹线(2)为导电层；设置于所述加热部件上，用于检测加热温度的温度传感器(4)。本发明提供的加热模组，在加热部件上设置温度传感器，以便于通过温度传感器检测加热温度，避免检测结果对加热部件的材料的一致性的依赖，有效提高了检测精度。

Description

气溶胶产生系统、加热模组、温度检测方法及装置
技术领域
本发明涉及加热设备技术领域，特别涉及一种气溶胶产生系统、加热模 组、温度检测方法及装置。
背景技术
气溶胶(aerosol)由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶 体分散体系。气溶胶产生系统广泛适用于传统香烟、雪茄、灭火及医用雾化 等领域。其中，气溶胶产生系统内设置有加热模组，通过加热模组产生的焦 耳热，使得烟草及其他物质中有效成分形成气溶胶。在加热过程中，加热模 组需要实时获取加热温度并进行调节，以避免加热温度过低导致无法形成气 溶胶，或者温度过高形成有害成分或者异味。
如图1所示，气溶胶产生系统100中包括的加热模组中，气溶胶形成基质 12推入外壳10中，以与加热元件14热接近。气溶胶形成基质12将在不同温度 下释放各种挥发性化合物。微控制器18控制供应给加热元件14的电力，以便 于调节它的温度。加热元件14采用电阻式加热，微控制器18通过检测加热元 件14的电阻，进而计算出加热元件温度。
其中，加热部件的材料的一致性决定了阻抗一致性。在以陶瓷作为加热 基板，铂金作为加热迹线的材料的实例中，铂金烧结层的厚度一致性低会导 致加热元件14电阻一致性差，从而使微控制器18采样计算所得的加热元件14 温度不可信，影响温度控制精度。
因此，如何提高温度控制精度，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种加热模组，以提高温度控制精度。本发明 还提供了一种具有上述加热模组的气溶胶产生系统、加热模组的温度检测方 法及加热模组的温度检测装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种加热模组，包括：
加热部件，所述加热部件包括加热基板及附着于所述加热基板上的加热 迹线，所述加热迹线为导电层；
设置于所述加热部件上，用于检测加热温度的温度传感器。
可选地，上述加热模组中，所述加热基板的材料为玻璃材料、陶瓷材料、 阳极氧化金属材料或包裹绝缘层的金属材料；
和/或，所述加热基板的形状为矩形，矩形的一边具有尖头的形状或三角 形；
和/或，所述加热迹线的材料为铜材料、金材料、银材料、铂金材料或以 上材料的两种以上的合金或组合；
和/或，所述加热迹线的的形状为回字形、螺旋形或星形。
可选地，上述加热模组中，还包括固定与保护结构；
所述固定与保护结构罩设于所述温度传感器外侧。
可选地，上述加热模组中，所述固定与保护结构为圆柱结构；
所述圆柱结构的侧面上设置有用于与所述气溶胶产生系统的本体固定连 接的固定连接结构，所述圆柱结构的端面设置有用于与所述气溶胶产生系统 的电气单元连接的电气连接点。
可选地，上述加热模组中，所述固定连接结构为螺纹结构或卡扣式插接 结构；
所述电气连接点为多个同心布置的圆环金属触点或多个相互独立的金属 触点。
可选地，上述加热模组中，所述温度传感器的数量为多个且呈阵列排布。
可选地，上述加热模组中，所述温度传感器的数量个。
本发明还提供了一种气溶胶产生系统，包括加热模组，所述加热模组为 如上述任一项所述的加热模组。
本发明还提供了
一种加热模组的温度检测方法，其特征在于，应用如上所述的加热模组， 所述温度传感器的数量为多个且呈阵列排布；
包括：
选取所述加热模组的加热部件上的兴趣点；
启动加热模组的加热模式，通过多个所述温度传感器分别检测并得到检 测温度；
依据下列方式计算并得到所述兴趣点的温度：
其中，
Th为所述兴趣点的温度；
n为所述温度传感器的总数，为大于等于2的自然数；
xk为k温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的x轴坐标值；
xk+1为k+1温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的x轴坐标值， k+1≤n；
yk为k温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的y轴坐标值；
yk+1为k+1温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的y轴坐标值；
Tk为k温度传感器的检测温度；
Tk+1为k+1温度传感器的检测温度；
k及k+1为温度传感器编号，温度传感器的编号根据温度传感器的位置排 列或者随机排列。
本发明还提供了一种加热模组的温度检测方法，应用如上所述的加热模 组，所述温度传感器的数量为一个；
包括：
选取所述加热模组的加热部件上的兴趣点；
启动加热模组的加热模式，通过外部的标准温度传感器检测所述兴趣点 的兴趣点标准温度，并且用所述加热模组的温度传感器检测得到检测温度；
记录并对照所述兴趣点标准温度及所述检测温度，记载误差值数据；
在所述加热模组的正常使用中，通过所述温度传感器检测得到检测温度 及所述误差值数据得到兴趣点检测温度。
本发明还提供了一种加热模组的温度检测装置，包括：
如上所述的加热模组，所述温度传感器的数量一个；
用于检测所述加热模组的加热部件上的兴趣点温度的标准温度传感器；
用于记录并对照所述标准温度传感器检测得到的兴趣点标准温度及所述 加热模组的温度传感器检测得到检测温度的温度数据对照记录单元；
与所述温度数据对照记录单元通讯连接的存储单元；
与所述存储单元及所述加热模组连接的控制单元。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的加热模组，在加热部件上设 置温度传感器，以便于通过温度传感器检测加热温度，避免检测结果对加热 部件的材料的一致性的依赖，有效提高了检测精度。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种加热模组的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的加热模组的第一结构示意图；
图3为本发明实施例提供的加热模组的爆炸示意图；
图4为本发明实施例提供的加热模组的第二结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第一种加热模组的端部结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第二种加热模组的端部结构示意图；
图7为本发明实施例提供的第一种加热部件与温度传感器的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的第一种加热部件与温度传感器的具体结构示 意图；
图9为本发明实施例提供的第二种加热部件与温度传感器的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的加热部件与温度传感器的侧视结构示意图；
图11为本发明实施例提供的加热模组的温度检测装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种加热模组，以提高温度控制精度。本发明还提供了一 种具有上述加热模组的气溶胶产生系统、加热模组的温度检测方法及加热模 组的温度检测装置。
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。
请参考图2、图3及图4，本发明实施例提供了一种加热模组，包括加热 部件及温度传感器4。加热部件包括加热基板1及附着于加热基板1上的加热 迹线2，加热迹线2为导电层；温度传感器4设置于加热部件上，温度传感器 4用于检测加热温度。
本发明实施例提供的加热模组，在加热部件上设置温度传感器4，以便于 通过温度传感器4检测加热温度，避免检测结果对加热部件的材料的一致性 的依赖，有效提高了检测精度。
出于方便检测的考虑，加热部件上具有需要检测温度的兴趣点，兴趣点 为加热迹线2的几何中心b11。当然，也可以选取加热部件上其他位置，兴趣 点可以为加热部件上的任意一点。在另一种实施例中，如图8所示，加热迹 线2为对称结构的实施例中，兴趣点b11为加热迹线2的轮廓长度a12与其 轮廓宽度a13的中心线交点。
本实施例中，优选地，加热基板1的材料为玻璃材料、陶瓷材料、阳极 氧化金属材料或包裹绝缘层的金属材料。当然，也可以选择其他材料，仅需 确保绝缘即可。
更进一步地，加热基板1的材料为陶瓷材料。陶瓷材料中可以是云母片、 氧化铝、氮化硅或者氧化锆等。
优选地，加热基板1的形状为矩形，矩形的一边具有尖头的形状(如图3 所示)或三角形。当然，也可以选择其他形状。加热基板1的形状根据所需 加热的气溶胶的基体尺寸调整。
如图7、图8、图9及图10所示，更进一步地，长度(轮廓长度a12加 设置温度传感器4的长度)在10至40毫米之间，宽度a13在5至15毫米之 间，厚度a11在0.2至0.5毫米之间。
温度传感器4的厚度a41也不宜过厚。
优选地，加热迹线2的材料为铜材料、金材料、银材料、铂金材料或以 上材料的两种以上的合金或组合。也可以选择其他导电材料。选择的材料能 耐受200至500℃的温度。
优选地，加热迹线2的形状为回字形、螺旋形或星形。也可以选择其他 结构，加热迹线2的形状不做具体限制，且均在保护范围之内。
本发明实施例提供的加热模组中，还包括固定与保护结构3；固定与保护 结构3罩设于温度传感器4外侧。通过上述设置，用于固定与保护温度传感 器4，避免温度传感器4受到气溶胶的污染与腐蚀，有效提高了温度传感器4 的使用寿命。
固定与保护结构3的材质采用PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮) 一类的热塑性材料或其他适当的温度耐受材料。
本实施例中，固定与保护结构3为圆柱结构；圆柱结构的侧面32上设置 有用于与气溶胶产生系统的本体固定连接的固定连接结构，圆柱结构的端面 31设置有用于与气溶胶产生系统的电气单元连接的电气连接点。在确保对温 度传感器4的保护的基础上，进一步方便了加热模组与气溶胶产生系统的本 体的连接。
如图3所示，固定与保护结构3为两个半圆柱结构组成的圆柱结构，加 热部件的一端位于两个半圆柱结构之间。其中，两个半圆柱结构分别为第一 半圆柱结构33及第二半圆柱结构34，第一半圆柱结构33及第二半圆柱结构 34中的一个或两个上具有用于固定温度传感器4的槽体结构。
第一半圆柱结构33及第二半圆柱结构34中的一个或两个上具凹凸定位 结构，加热部件上具有与凹凸定位结构相配合的凹凸配合结构。
可以理解的是，由于圆柱结构的端面31设置有用于与气溶胶产生系统的 电气单元连接的电气连接点，因此，加热部件的端部伸出或齐平端面31。
出于方便固定的考虑，固定连接结构为螺纹结构或卡扣式插接结构。
如图5所示，电气连接点为多个同心布置的圆环金属触点311。通过上述 设置，即使加热模组相对于气溶胶产生系统的本体旋转错位，也可以确保电 气连接。
如图6所示，电气连接点为多个相互独立的金属触点312。通过上述设置， 简化了电气连接点的结构。本实施例中，多个相互独立的金属触点312呈直 线布置。
优选地，金属触点312为圆形，其直径在5至15毫米之间。
在第一种实施例中，温度传感器4的数量为多个且呈阵列排布。温度传 感器4可以为双金属热感测单元传感器、热电偶传感器、正温度系数热电阻 传感器或负温度系数热电阻传感器。温度传感器4的安装方式可以为表面贴 装元件或引线式插装元件。其中，可以采用多个独立的温度传感器4进行组 装，由一个固定与保护结构3封装。或者，采用已经由固定与保护结构3封 装的多个温度传感器4组成阵列。温度传感器4的安装部位可以选择在加热 基板1上的较大表面积的两端。温度传感器4的安装方式可以为表面贴装、 插件式焊接或者依靠固定与保护结构3进行压合式的电气连接。
优选地，采用两个正温度系数热电阻、铂金热电阻且应用0805封装的表 面贴装元件(温度传感器4)所组成的有固定距离的模组，安装在远离加热迹 线2在加热基板1的一端。
在第二种实施例中，温度传感器4的数量一个。温度传感器4可以为双 金属热感测单元传感器、热电偶传感器、正温度系数热电阻传感器或负温度 系数热电阻传感器。温度传感器4的安装方式可以为表面贴装元件或引线式 插装元件。温度传感器4的安装部位可以选择在加热基板1上的较大表面积 的两端。温度传感器4的安装方式可以为表面贴装、插件式焊接或者依靠固 定与保护结构3进行压合式的电气连接。
优选地，采用正温度系数热电阻、铂金热电阻且应用0805封装的表面贴 装元件(温度传感器4)所组成的有固定距离的模组，安装在远离加热迹线2 在加热基板1的一端。
本发明实施例还提供了一种气溶胶产生系统，包括加热模组，加热模组 为如上述任一种加热模组。由于上述加热模组具有上述技术效果，具有上述 加热模组的气溶胶产生系统也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。
本发明实施例还提供了一种加热模组的温度检测方法，应用第一种实施 例提供的加热模组。温度传感器4的数量为多个且呈阵列排布；
包括：
选取加热模组的加热部件上的兴趣点；
启动加热模组的加热模式，通过多个温度传感器分别检测并得到检测温 度；
依据下列方式计算并得到兴趣点的温度：
其中，
Th为兴趣点的温度；
n为温度传感器的总数，为大于等于2的自然数；
xk为k温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的x轴坐标值；
xk+1为k+1温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的x轴坐标值， k+1≤n；
yk为k温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的y轴坐标值；
yk+1为k+1温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的y轴坐标值；
Tk为k温度传感器的检测温度；
Tk+1为k+1温度传感器的检测温度；
k及k+1仅为温度传感器的编号，即，k温度传感器的编号为k，k+1温 度传感器的编号为k+1，温度传感器的编号根据温度传感器的位置排列或者随 机排列。
本实施例中，多个温度传感器组成的传感器阵列中，所有温度传感器中 任意两个温度传感器为一组，即k温度传感器和k+1温度传感器为一组，k+1 温度传感器和k+2温度传感器为一组，k+2温度传感器和k+3温度传感器为 一组……，依据计算结果进行取算数平均值。
由于上述公式中需要k温度传感器及k+1温度传感器的相关参数，k温度 传感器及k+1温度传感器可以为由n个呈阵列排布的温度传感器4中的任意 两个。
在一种具体的实施例中，以两个温度传感器4为例，其中，这两个温度 传感器4与兴趣点位于同一水平线上，即，yk及yk+1均为零。如图8所示， 温度传感器4的数量为两个，分别第一温度传感器及第二温度传感器。其中， 第一温度传感器的尺寸为a42，第二温度传感器的尺寸为a43.
包括：
选取加热模组的加热部件上的兴趣点，第一温度传感器位于兴趣点与第 二温度传感器之间；
其中，兴趣点可以为任意一个位置。
启动加热模组的加热模式，通过第一温度传感器检测得到第一检测温度 TS1，通过第二温度传感器检测得到第二检测温度TS2；
依据下列方式计算并得到兴趣点的温度：
Th为兴趣点的温度；
a14为第一温度传感器与兴趣点之间的距离；
a15为第一温度传感器与第二温度传感器之间的距离。
可以理解的是，a15需要大于第一温度传感器及第二温度传感器的宽度总 和的一半。
即，双温度传感器模组温度计算公式推导：
根据傅里叶定律：
有：
结合上两式，有：
其中：
Q为加热迹线2沿加热基板1的长轴向温度传感器方向传热的功率，单 位为瓦特W；
k为加热基板1的导热系数，单位为瓦特每米每摄氏度W/((m·℃))；
A为加热基板1垂直于加热基板1的长轴上的截面面积，即a11与a13 的乘积，单位为平方米m2；
Th为兴趣点b11温度，单位为摄氏度℃；
Ts1为第一温度传感器检测得到第一检测温度，单位为摄氏度℃；
Ts2为第二温度传感器检测得到第二检测温度，单位为摄氏度℃；
a14为第一温度传感器的中心线至兴趣点的距离；
a15为第一温度传感器的中心线至第二温度传感器的中心线的距离；
a14及a15的单位可以为米m。
在该加热模组的温度检测方法中，通过调节兴趣点的位置以便于得出加 热部件上沿加热基板1的长轴方向的一维温度分布结构。可以排除因加热基 板1的导热系数及厚度和宽度不一致，加热迹线2发热量分布不均匀以及后 期模组组装气溶胶产生系统成品其他构件不确定性所引入的测量误差。
本发明实施例还提供了另一种加热模组的温度检测方法，应用第二种实 施例提供的加热模组。如图9所示，温度传感器4的数量为一个。
选取加热模组的加热部件上的兴趣点；
其中，兴趣点可以为任意一个位置。
启动加热模组的加热模式，通过外部的标准温度传感器检测兴趣点的兴 趣点标准温度，并且用加热模组的温度传感器4检测得到检测温度；
记录并对照兴趣点标准温度及检测温度，记载误差值数据；
在加热模组的正常使用中，通过温度传感器4检测得到检测温度及误差 值数据得到兴趣点检测温度。
在该加热模组的温度检测方法中，通过调节兴趣点的位置以便于得出加 热部件上的二维温度分布结构。能够排除因加热基板1的导热系数及厚度和 宽度不一致，加热迹线2发热量分布不均匀所引入的测量误差。在后期模组 组装气溶胶产生系统成品阶段采用温度传感器标定，能够排除系统成品其他 构件不确定性所引入的测量误差。
如图11所示，本发明实施例还提供了一种加热模组的温度检测装置，包 括，第二种实施例提供的加热模组的加热模组100(温度传感器4的数量为一 个)；用于检测加热模组100的加热部件上的兴趣点温度的标准温度传感器6； 用于记录并对照标准温度传感器6检测得到的兴趣点标准温度及加热模组的 温度传感器4检测得到检测温度的温度数据对照记录单元7；与温度数据对照 记录单元7通讯连接的存储单元8；与存储单元8及加热模组100连接的控制 单元9。
其中，存储单元8及控制单元9位于气溶胶产生系统的温度控制模组200。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种加热模组，其特征在于，包括：
加热部件，所述加热部件包括加热基板(1)及附着于所述加热基板(1)上的加热迹线(2)，所述加热迹线(2)为导电层；
设置于所述加热部件上，用于检测加热温度的温度传感器(4)。
2.如权利要求1所述的加热模组，其特征在于，所述加热基板(1)的材料为玻璃材料、陶瓷材料、阳极氧化金属材料或包裹绝缘层的金属材料；
和/或，所述加热基板(1)的形状为矩形、矩形的一边具有尖头的形状或三角形；
和/或，所述加热迹线(2)的材料为铜材料、金材料、银材料、铂金材料或以上材料的两种以上的合金或组合；
和/或，所述加热迹线(2)的形状为回字形、螺旋形或星形。
3.如权利要求1所述的加热模组，其特征在于，还包括固定与保护结构(3)；
所述固定与保护结构(3)罩设于所述温度传感器(4)外侧。
4.如权利要求3所述的加热模组，其特征在于，所述固定与保护结构(3)为圆柱结构；
所述圆柱结构的侧面(32)上设置有用于与所述气溶胶产生系统的本体固定连接的固定连接结构，所述圆柱结构的端面(31)设置有用于与所述气溶胶产生系统的电气单元连接的电气连接点。
5.如权利要求4所述的加热模组，其特征在于，所述固定连接结构为螺纹结构或卡扣式插接结构；
所述电气连接点为多个同心布置的圆环金属触点(311)或多个相互独立的金属触点(312)。
6.如权利要求1-5任一项所述的加热模组，其特征在于，所述温度传感器(4)的数量为多个且呈阵列排布；
或，所述温度传感器(4)的数量一个。
7.一种气溶胶产生系统，包括加热模组，其特征在于，所述加热模组为如权利要求1-6任一项所述的加热模组。
8.一种加热模组的温度检测方法，其特征在于，应用如权利要求1-5任一项所述的加热模组，所述温度传感器(4)的数量为多个且呈阵列排布；
包括：
选取所述加热模组的加热部件上的兴趣点；
启动加热模组的加热模式，通过多个所述温度传感器分别检测并得到检测温度；
依据下列方式计算并得到所述兴趣点的温度：
其中，
Th为所述兴趣点的温度；
n为所述温度传感器的总数，为大于等于2的自然数；
xk为k温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的x轴坐标值；
xk+1为k+1温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的x轴坐标值，k+1≤n；
yk为k温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的y轴坐标值；
yk+1为k+1温度传感器，在以兴趣点为原点的坐标系内的y轴坐标值；
Tk为k温度传感器的检测温度；
Tk+1为k+1温度传感器的检测温度；
k及k+1为温度传感器编号，温度传感器的编号根据温度传感器的位置排列或者随机排列。
9.一种加热模组的温度检测方法，其特征在于，应用如权利要求1-5任一项的加热模组，所述温度传感器(4)的数量一个，包括：
选取所述加热模组的加热部件上的兴趣点；
启动加热模组的加热模式，通过外部的标准温度传感器检测所述兴趣点的兴趣点标准温度，并且用所述加热模组的温度传感器(4)检测得到检测温度；
记录并对照所述兴趣点标准温度及所述检测温度，记载误差值数据；
在所述加热模组的正常使用中，通过所述温度传感器(4)检测得到检测温度及所述误差值数据得到兴趣点检测温度。
10.一种加热模组的温度检测装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-5任一项所述的加热模组，所述温度传感器(4)的数量一个；
用于检测所述加热模组的加热部件上的兴趣点温度的标准温度传感器；
用于记录并对照所述标准温度传感器检测得到的兴趣点标准温度及所述加热模组的温度传感器(4)检测得到检测温度的温度数据对照记录单元；
与所述温度数据对照记录单元通讯连接的存储单元；
与所述存储单元及所述加热模组连接的控制单元。
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