CN113679114A - 一种组合式电磁感应气溶胶加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种组合式电磁感应气溶胶加热装置。该组合式电磁感应气溶胶加热装置包括壳体、设置于壳体内的加热腔、用以产生交变磁场的电磁加热线圈和电磁加热受磁体。电磁加热受磁体放置于电磁加热线圈产生的交变磁场中用以产生涡流并升温，电磁加热受磁体沿电磁加热线圈轴向方向上设置有多个导磁率不同的受磁区，以使得不同的受磁区所产生的电磁加热量不同。电磁加热受磁体由至少两种导磁率的受磁区组成，且二个相邻受磁区之间设置有阻止热传导的隔热环，由于不同导磁率的受磁区在同一交变磁场中产生的感应电动势不同，由多个不同导磁率的受磁区组成的电磁加热受磁体因此会产生多段温度不同的加热段以实现对气溶胶生成基质的分段加热。
Description
技术领域
本发明涉及新型烟草制品技术领域，具体涉及一种组合式电磁感应气溶胶加热装置。
背景技术
感应加热是指，感应加热电源产生的交变电流通过感应器即线圈产生交变磁场，导磁性物体置于其中切割交变磁力线，从而在物体内部产生交变的电流即涡流，涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。
公开文件CN108991603A公开了一种低温烟草用多级电磁感应加热系统，结构为本发明低温烟草用多级电磁感应加热系统的内壁包裹在整个低温烟草上，外部屏蔽套在内壁之外，若干个电磁感应热源均匀分布在内壁和外部屏蔽之间，相邻电磁感应热源之间设有环形屏蔽；每个电磁感应热源由励磁线圈和电磁极片组成，电磁极片套在内壁上；励磁线圈缠绕在电磁极片上，两端分别与电磁感应电源相连；电磁感应电源与外部的电路控制系统相连，通过电磁感应电源输入电压大小来调节电磁强度。该低温烟草用多级电磁感应加热系统通过分别控制若干独立电磁感应热源的输入电压来调节不同段位的加热温度以实现分段加热，分别调节若干独立电磁感应热源的输入电压设计及操作较为复杂，实用性较低。
现有技术所设计的感受器大多采用单种材料，在同一交变磁场的感应下只能产生单一的加热温度，这种感受器的设计结构单一、简洁，但是在实际使用中，由于抽吸的气流影响，气溶胶生成基质靠近滤嘴的气流下游端加热温度较高，从而产生由于气溶胶生成基质受热不均导致加热不充分、材料利用率低下等问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提出一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，通过置于加热腔内部的、有不同导磁率的若干受磁区组成的电磁加热受磁体在同一交变磁场中产生的热量不同，以对加热腔内的气溶胶生成基质进行分段加热。
本发明提出一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，包括壳体和设置于所述壳体内的加热腔，其特征在于，还包括电磁加热线圈和电磁加热受磁体，所述电磁加热受磁体沿电磁加热线圈轴向方向上设置有多个导磁率不同的受磁区，以使得不同的所述受磁区所产生的电磁加热量不同。
本发明较优的技术方案：所述受磁区由同一导磁率的磁受体组成，导磁率不同的所述受磁区之间设有用以防止相邻所述受磁区之间热传导的隔热环。
本发明较优的技术方案：还包括提供电能的电源，以及连接所述电源与所述电磁加热线圈的控制器，所述控制器将所述电源提供的电能转化为高频电流后提供给所述电磁加热线圈并使所述电磁加热线圈产生交变磁场。
本发明较优的技术方案：所述控制器还分别与不同的所述受磁区连接，使不同的所述受磁区之间并联。
本发明较优的技术方案：所述电磁加热受磁体同轴地设置于所述加热腔内部。
本发明较优的技术方案：所述电磁加热受磁体外周设置有导热良好的保护层。
本发明较优的技术方案：所述电磁加热线圈设置于所述加热腔外部，以使位于所述加热腔内部的所述电磁加热受磁体置于所述电磁加热线圈产生的交变磁场内。
本发明较优的技术方案：所述电磁加热线圈设置于所述电磁加热受磁体内部，以使所述电磁加热受磁体置于所述电磁加热线圈产生的交变磁场内。
本发明的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置有以下有益效果：
1、本发明提供的方案，电磁加热受磁体由至少两种导磁率的受磁区组成，且二个相邻受磁区之间设置有阻止热传导的隔热环，由于不同导磁率的受磁区在同一交变磁场中产生的感应电动势不同，由多个不同导磁率的受磁区组成的电磁加热受磁体因此会产生多段温度不同的加热段以实现对气溶胶生成基质的分段加热。
2、本发明提供的方案，电磁加热受磁体不通电时，在交变磁场中产生感应电动势感应加热；电磁加热受磁体通电时，电磁加热受磁体对气溶胶生成基质进行电阻加热；该组合式感受器的气溶胶加热装置可实现感应加热和电阻加热两种加热方式的转换，实用性更高。
附图说明
并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例组合式感受器的气溶胶加热装置的示意图。
图2为本发明实施例电磁加热受磁体的结构图。
图3为本发明实施例另一实施例的示意图。
图4为本发明实施例又一实施例的示意图。
图5为本发明实施例又一实施例的示意图。
图中：1、壳体；2、电源；3、控制器；4、加热腔；5、电磁加热受磁体；51、隔热环；6、电磁加热线圈；7、保护层；a、第一受磁区；b、第二受磁区；c、第三受磁区。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
请参阅图1。一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，包括壳体1、设置于壳体1内的加热腔4、用以产生交变磁场的电磁加热线圈6和电磁加热受磁体5。电磁加热受磁体5放置于电磁加热线圈6产生的交变磁场中用以产生涡流并升温，电磁加热受磁体5沿电磁加热线圈6轴向方向上设置有多个导磁率不同的受磁区，以使得不同的所述受磁区所产生的电磁加热量不同。还包括提供电能的电源2和控制器3，控制器3用以连接电源2和电磁加热线圈6，将电源2提供的电能转化为高频电流后提供给电磁加热线圈6并使电磁加热线圈6产生交变磁场。
请参阅图2。根据公开文献：对有色金属感应加热的感应器的设计，张艳丽，【郑州大学2014年硕士学位论文】和电磁感应加热理论研究及强力感应加热器设计，胡旭东，【河北工业大学2004年硕士学位论文】中所提及到的，感应加热的主要理论依据使电磁感应、集肤效应和热传导三项基本理论，因此对集肤效应的分析对加热感应是有必要的。
距表面x处的电流密度为：
其中，
— 距离表x处的电流密度；
— 表面电流密度；
e — 自然对数底；
δ — 电流透入深度；
而电流透入深度δ可表示为：
式中：ρ — 导体材料的电阻率；
f — 电流频率；
综合上式可看出，在电流频率确定的情况下，材料的电阻率ρ和材料的相对磁导率
影响电流透入深度δ，即，集肤效应与材料的电阻率ρ和磁导率
相关，当材料的电阻率ρ和材料的相对磁导率
的比值越小，工作的透入厚度越薄，集肤效应越显著。
电磁加热受磁体5由多个不同导磁率的受磁区组成的，受磁区由同一导磁率的磁受体组成，且相邻的、不同受磁区之间设置有用以防止相邻受磁区之间热传导的隔热环51，以使当电磁加热受磁体5置于交变磁场中时，位于同一磁场下的不同导磁率的受磁区分别感应加热，且各自感应加热产生的热量不会收到相邻受磁区的影响，从而实现不同分段的气溶胶生成基质受热温度不同。
优选地，电磁加热受磁体5由第一受磁区a、第二受磁区b和第三受磁区c依次排布构成，且相邻的二个磁受体之间设置有隔热环51。第一受磁区a位于加热腔4底部，第三受磁区c位于靠近滤嘴的端部。且第一受磁区a、第二受磁区b和第三受磁区c在同一交变磁场下，感应加热产生的热量依次减少，使得位于第一受磁区a附近的气溶胶生成基质受热产生的气溶胶颗粒温度大于位于第二受磁区b附近的气溶胶产生基质受热产生的气溶胶颗粒温度，位于第二受磁区b附近的气溶胶产生基质受热产生的气溶胶颗粒温度大于位于第三受磁区c附近的气溶胶产生基质受热产生的气溶胶颗粒温度；由于抽吸时的气流方向为从第一受磁区a流至第三受磁区c，因此，温度最高的受第一受磁区a加热的气溶胶颗粒在流至第二受磁区b附近时，会使受较低温度的第二受磁区b加热的气溶胶颗粒温度上升，相应地，当上游气溶胶颗粒流至第三受磁区c时，下游端受最低温度的第三受磁区c加热的气溶胶颗粒温度随上游气溶胶颗粒温度上升，致使气溶胶生成基质产生的气溶胶颗粒温度趋于一致，以保证气溶胶生成基质产生的气溶胶颗粒温度以及抽吸温度的一致性，避免了能源浪费。
优选地，第一受磁区a、第二受磁区b和第三受磁区c分别与控制器3连接，使不同受磁区之间相互并联，以当电磁加热受磁体5连通电源2时，第一受磁区a、第二受磁区b和第三受磁区c以电阻加热方式对气溶胶生成基质进行加热。电磁加热受磁体5不通电时，置于交变磁场内进行分段感应加热；电磁加热受磁体5通电时，作为电阻加热，实现感应加热和电阻加热两种加热方式的转换。
优选地，电磁加热受磁体5外部设置有导热良好的保护层7，以阻止电磁加热受磁体5上感受体直接接触气溶胶生成基质，避免产生的气溶胶颗粒与感受体接触后附着于受磁区上导致感受体加热效果不佳；电磁加热受磁体5置于交变磁场内感应加热后，热传导至导热性良好的保护层7，从而加热与保护层7直接接触的气溶胶生成基质。
请参再次阅图1。加热腔4设置于壳体1端部以容置气溶胶生成基质，电磁加热线圈6绕制于加热腔4外周，电磁加热受磁体5固定安装于加热腔4内中部，需要说明的是，电磁加热线圈6的绕制长度应使电磁加热受磁体5位于其通电后产生的交变磁场内部。当电磁加热线圈6通电时，电磁加热受磁体5从位于加热腔4内的气溶胶生成基质内部对其进行加热。优选地，可以选用内部含有磁受体、或者外部包裹有磁受体的气溶胶生成基质，以使当气溶胶生成基质位于加热腔4内部时，在交变磁场的作用下，电磁加热受磁体5以及气溶胶生成基质内部、或者包裹于其外部的磁受体一同对其进行加热，实现内外的同步加热，使气溶胶生成基质受热更充分。
请参阅图3。本发明的另一实施例，电磁加热受磁体5固定安装于加热腔4内中部，电磁加热线圈6绕制于电磁加热受磁体5内部，并其绕制长度应使电磁加热受磁体5位于其通电后产生的交变磁场内部。
请参阅图4。本发明的另一实施例，电磁加热线圈6绕制于加热腔4外周，电磁加热受磁体5通过烧结、喷涂、粘接、焊接等方式附着于加热腔4的内壁上。当电磁加热线圈6通电时，电磁加热受磁体5从外部对位于加热腔4内的气溶胶生成基质进行加热。优选地，可以选用内部含有磁受体的气溶胶生成基质，以使当气溶胶生成基质位于加热腔4内部时，在交变磁场的作用下，电磁加热受磁体5以及气溶胶生成基质内部的磁受体一同对其进行加热，实现内外的同步加热，使气溶胶生成基质受热更充分。
请参阅图5。本发明的又一实施例，电磁加热线圈6绕制并固定在加热腔4内中部，电磁加热受磁体5通过烧结、喷涂、粘接、焊接等方式附着于加热腔4的内壁上。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本申请的描述中，需要说明的是，指示的方位或位置关系的术语“上端”、“下端”、“底端”为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其他方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到本文简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，包括壳体（1）和设置于所述壳体（1）内的加热腔（4），其特征在于，还包括电磁加热线圈（6）和电磁加热受磁体（5），所述电磁加热受磁体（5）沿电磁加热线圈（6）轴向方向上设置有多个导磁率不同的受磁区，以使得不同的所述受磁区所产生的电磁加热量不同。
2.根据权利要求1所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，所述受磁区由同一导磁率的磁受体组成，导磁率不同的所述受磁区之间设有用以防止相邻所述受磁区之间热传导的隔热环（51）。
3.根据权利要求1所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，还包括提供电能的电源（2），以及连接所述电源（2）与所述电磁加热线圈（6）的控制器（3），所述控制器（3）将所述电源（2）提供的电能转化为高频电流后提供给所述电磁加热线圈（6）并使所述电磁加热线圈（6）产生交变磁场。
4.根据权利要求3所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，所述控制器（3）还分别与不同的所述受磁区连接，使不同的所述受磁区之间并联。
5.根据权利要求1所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，所述电磁加热受磁体（5）同轴地设置于所述加热腔（4）内部。
6.根据权利要求1所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，所述电磁加热受磁体（5）外周设置有导热良好的保护层（7）。
7.根据权利要求1所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，所述电磁加热线圈（6）设置于所述加热腔（4）外部，以使位于所述加热腔（4）内部的所述电磁加热受磁体（5）置于所述电磁加热线圈（6）产生的交变磁场内。
8.根据权利要求1所述的一种组合式电磁感应气溶胶加热装置，其特征在于，所述电磁加热线圈（6）设置于所述电磁加热受磁体（5）内部，以使所述电磁加热受磁体（5）置于所述电磁加热线圈（6）产生的交变磁场内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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