CN112996162A - 基于电磁感应加热方式的中心发热体及其温场检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电磁感应加热方式的中心发热体，包括实心的第一发热单元和空心的第二发热单元，第一发热单元一端与第二发热单元的一端连接，第一发热单元靠近第二发热单元的一端面上设有凹槽，凹槽中设有测温件。还提供一种检测方法温场检测方法，适用于上述的中心发热体，在中心发热体的外表面沿轴向依次均匀间隔设置若干热电偶，通过数据采集器分别与所述热电偶独立连接采集温度数据并显示，通过计算机接收所述数据采集器的温度数据并进行存储处理。本发明中的中心发热体，测温件设于中心发热体的内部中心，能够检测到中心发热体的中心温度，检测更精确。

Description

基于电磁感应加热方式的中心发热体及其温场检测方法

技术领域

本发明涉及发热装置领域，更具体地，涉及一种基于电磁感应加热方式的中心发热体及其温场检测方法。

背景技术

目前市场上的加热卷烟烟具的发热方式大部分是通过电磁感应原理对中心金属发热体进行加热，然后通过中心发热体对加热卷烟进行加热。在加热卷烟时，实时检测中心发热体的温度，方便对加热温度进行更准确的反馈调节控制；为了检测中心金属发热体的温度，目前技术手段中均采用温度传感器贴近中心发热体外部边缘进行检测，由于中心发热体的温度不均匀，外表的温度比内部中心的温度要低，且内部中心的温度更稳定，而外表的温度分布不均匀，在中心体外部测温不够准确，目前的检测方法不能实时检测中心发热体的温度，即无法检测到加热卷烟直接加热处的温度。

发明内容

本发明为克服上述背景技术中所述的在中心体外部测温不够准确，无法实时检测中心发热体内部温度的问题，提供一种基于电磁感应加热方式的中心发热体。本发明能够稳定检测中心发热体内部的温度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于电磁感应加热方式的中心发热体，包括实心的第一发热单元和空心的第二发热单元，所述第一发热单元一端与所述第二发热单元的一端连接，所述第一发热单元靠近所述第二发热单元的一端面上设有凹槽，所述凹槽中设有测温件。

进一步的，所述测温件为热电偶，所述热电偶的电极固定在所述凹槽中，所述热电偶的引线从所述第二发热单元中穿出；所述热电偶一般通过焊接固定在所述凹槽中。

进一步的，所述第一发热单元包括圆锥段以及与所述圆锥段底面对接的圆柱段。

进一步的，所述圆锥段的底面与圆柱段的底面半径相等；所述第二发热单元为圆管形结构，所述第二发热单元的底面半径与所述圆柱段的底面半径相等。

优选的，所述第一发热单元的轴向长度与所述第二发热单元的轴向长度之比的范围为0.3～1.6。

优选的，所述第二发热单元的内径与外径之比的范围为0.2～0.6。

进一步的，所述第二发热单元背对所述第一发热单元的一端设有密封件，所述密封件上设有用于所述热电偶引线穿出的开口。

进一步的，所述第一发热单元和所述第二发热单元均由金属材质制成。

还提供一种温场检测方法，在所述中心发热体的外表面沿轴向依次均匀间隔设置若干热电偶，通过数据采集器分别与所述热电偶独立连接采集温度数据并显示，通过计算机接收所述数据采集器的温度数据并进行存储处理。

优选的，两个相邻热电偶之间的间距为2mm。

与现有技术相比，有益效果是：

1.本发明中的中心发热体，测温件设于中心发热体的内部中心，能够检测到中心发热体的中心温度，由于中心发热体的中心温度更加稳定，使得检测更精确，方便对烟具的加热进行更准确的反馈调节控制。

2.中心发热体与检测加热温度的测温件集成在一起，减小了整体的占用空间，结构更加简单实用，方便在烟具中进行布置。

3.第二发热单元内部通孔仅用于热电偶引线穿出，内部通孔中有空气，比中心发热体的温度要低，能够对热电偶引线的绝缘层起到保护作用。

附图说明

图1是实施例1内部的结构示意图。

图2是实施例1外部的结构示意图。

图3是实施例2的结构示意图。

图4是实施例5的示意图。

图5是实施例6的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1和图2所示，为一种基于电磁感应加热方式的中心发热体，包括实心的第一发热单元1和空心的第二发热单元2，第一发热单元1一端与第二发热单元2的一端连接，第一发热单元1靠近第二发热单元2的一端面上设有凹槽7，凹槽7中设有测温件3；测温件3为热电偶，所述热电偶包括电极和连接在电极上的引线4，所述热电偶的电极固定在所述凹槽7中，热电偶的引线4从第二发热单元2中穿出；热电偶焊接在凹槽7中。该测温件3还可以是其他能够检测温度的微型电子元件。第一发热单元1和第二发热单元2均由金属材质制成，一般由镍铁合金或其它能够与电磁线圈配合产生涡流的金属材质制成；且中心发热体采用金属材质，强度更高，不易折断。

整个中心发热体包括上半部分的第一发热单元1和下半部分的第二发热单元2，第一发热单元1包括圆锥段以及与圆锥段底面对接的圆柱段；圆锥段的底面与圆柱段的底面半径相等；第二发热单元2为圆管形结构，第二发热单元2的底面半径与圆柱段的底面半径相等，第二发热单元2背对第一发热单元1的一端设有密封件5，密封件5上设有用于热电偶引线4穿出的开口6。

本实施例中，第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比为1:2，在其他实施方式下，第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比在0.3～1.6之间灵活设置；通过调整第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比可调整发热体温场的均匀性；而第二发热单元2的内径与外径之比的范围为0.5；在其他实施方式下，第二发热单元2的内径与外径之比可以在小于1的范围内且满足热电偶引线能够穿出的情况下灵活设置，实际比值一般在0.2～0.6之间。

本实施例中的中心发热体，测温件3设于中心发热体的内部中心，能够检测到中心发热体的中心温度，由于中心发热体的中心温度更加稳定，使得反馈温度更精确，利于控制器更准确地调节控制烟具的加热，并且本实施例的中心发热体与检测加热温度的测温件3集成在一起，保持中心发热体的整体结构，保持温场均匀，也不影响中心发热体的外部温度，使其传热效率提高，减小了整体的占用空间，方便在烟具中进行布置。

在加热卷烟的加热装置中使用时，一般感应线圈绕制在一个基座上，基座套设在该中心发热体上，加热卷烟插入卷烟电加热装置时，加热卷烟将中心发热体进行包裹，加热卷烟外部为线圈绕制基座包裹，线圈绕制在基座上，通过电磁感应原理对中心金属发热体进行加热，从而达到对加热卷烟进行加热的目的。对加热卷烟进行加热时，热电偶实时检测中心发热体内部的温度，热电偶与加热装置中的控制器连接，控制器通过热电偶反馈的温度进行调节，从而控制加热的温度，以此实现对加热卷烟加热温度的恒定控制和调节。

实施例2

本实施例与实施例1类似，其不同之处在于：

本实施例为第二发热单元2更优的实施方式，如图3所示，下半部分的第二发热单元2的空心部分内径很小，相当于一个接近实心的半圆体沿轴向开设有内部通孔8，这样能够使得中心发热体整体发热更加均匀；其内部通孔8仅用于热电偶引线4穿出，内部通孔8中有少许空气，比中心发热体的中心温度要低，这样也能够对热电偶引线的绝缘层起到保护作用。

实施例3

本实施例与实施例2类似，其不同之处在于：

本实施例为第二发热单元2更优的实施方式，下半部分的第二发热单元2外径为2.3mm。第二发热单元沿轴向开设有两个的小孔，第二发热单元的空心部分即为小孔部分，小孔的直径为0.55mm；这样设置的空心部分的体积更小；小孔用于热电偶的引线穿出。

实施例4

本实施例提供一种温场检测方法，用于实施例1或2中的中心发热体的温场检测，其在所述中心发热体的外表面沿轴向依次均匀间隔设置若干热电偶，热电偶自上而下均匀焊接，两个相邻热电偶之间的间距为2mm；通过数据采集器分别与所述热电偶独立连接采集温度数据并显示，通过计算机接收所述数据采集器的温度数据并进行存储处理。热电偶作为温场检测装置，测温时，通过先在控制器中预设某一恒定温度，控制器通过发热体内部热电偶的温度反馈，进行发热装置的恒定温度控制，同时通过外表面热电偶对外表面温度进行测量，通过计算机程序记录测试数据；外表面热电偶各点间测得的恒定温度相差越小，说明发热装置温度场分布越均匀；外表面热电偶测得温度与控制器设定温度越相近，峰值温度与恒定温度相差越小，说明设计的发热装置控温精确度越高，稳定性越好；本实施例可以解决因发热装置外部由线圈围绕，无法使用红外测量的问题。

实施例5

本实施例基于实施例4的温场检测方法，调整第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比，在5个不同的测试点设置热电偶检测该发热体的温场分布。本实施例中，第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比为1:2，控制器的设定温度为370℃，5个测试点检测到的温度随时间变化如图4所示，可见，当第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比为1:2时，温场分布较为均匀。

实施例6

本实施例与实施例5类似，其不同之处在于：本实施例中，第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比为1.2:1，5个测试点检测到的温度随时间变化如图5所示，可见，相较于实施例5，当第一发热单元1的轴向长度与第二发热单元2的轴向长度之比为1.2:1时，温场分布不够均匀。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，包括实心的第一发热单元(1)和空心的第二发热单元(2)，所述第一发热单元(1)一端与所述第二发热单元(2)的一端连接，所述第一发热单元(1)靠近所述第二发热单元(2)的一端面上设有凹槽(7)，所述凹槽(7)中设有测温件(3)。

2.根据权利要求1所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述测温件(3)为热电偶，所述热电偶包括电极和连接在电极上的引线(4)，所述热电偶的电极固定连接在所述凹槽(7)内，所述热电偶的引线(4)从所述第二发热单元(2)的中空部分穿出。

3.根据权利要求2所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述第一发热单元(1)包括圆锥段以及与所述圆锥段底面对接的圆柱段。

4.根据权利要求3所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述圆锥段的底面半径与圆柱段的底面半径相等；所述第二发热单元(2)为圆管形结构，所述第二发热单元(2)的底面半径与所述圆柱段的底面半径相等。

5.根据权利要求4所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述第一发热单元(1)的轴向长度与所述第二发热单元(2)的轴向长度之比的范围为0.3～1.6。

6.根据权利要求4所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述第二发热单元(2)的内径与外径之比的范围为0.2～0.6。

7.根据权利要求6所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述第二发热单元(2)背对所述第一发热单元(1)的一端设有密封件(5)，所述密封件(5)上设有用于所述热电偶引线(4)穿出的开口(6)。

8.根据权利要求1所述的基于电磁感应加热方式的中心发热体，其特征在于，所述第一发热单元(1)和所述第二发热单元(2)均由金属材质制成。

9.一种温场检测方法，适用于权利要求1至8任一所述的中心发热体，其特征在于，在所述中心发热体的外表面沿轴向依次均匀间隔设置若干热电偶，通过数据采集器分别与所述热电偶独立连接采集温度数据并显示，通过计算机接收所述数据采集器的温度数据并进行存储处理。

10.根据权利要求9所述的温场检测方法，其特征在于，所述热电偶从所述圆锥段的底端往所述第二发热单元(2)背对所述圆锥段的一端依次均匀设置，两个相邻热电偶之间的间距为2mm。

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