CN114098165A - 加热器及加热雾化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加热器和加热雾化装置，加热器用于对气溶胶生成基质进行烘烤并包括：线圈，线圈能够产生交变磁场。及加热组件，加热组件被线圈环绕设置并包括第一加热体和第二加热体，第二加热体覆盖在第一加热体上，第一加热体和第二加热体两者均通过交变磁场产生热量而加热时，第一加热体被加热到比第二加热体更高的温度。第二加热体将对烟支起到一定程度的预热、保护和缓冲作用，在第二加热体吸收第一加热体的热量而抵达至雾化温度的过程中，该过程实际提供一个缓冲时间段，使得烟支的外层部分在该缓冲时间段内吸收足够多的热量，从而与内层部分同时抵达雾化温度，保证烟支的内层部分和外层部分受热均匀而同时雾化。
Description
技术领域
本发明涉及雾化技术领域，特别是涉及一种加热器及包含该加热器的加热雾化装置。
背景技术
加热雾化装置通过加热不燃烧的烘烤方式对烟支等气溶胶生成基质进行加热，从而生成可供用户抽吸的烟雾(气溶胶)，与直接将烟支燃烧以产生烟雾相比较，该烘烤方式可以大大降低烟雾中的有害成分，使得加热雾化装置有着广阔的市场需求。传统的加热雾化装置一般通过设置有电阻丝的加热体对烟支进行加热，但是，加热体上电阻丝分布较为密集的部分将存在局部高温，即加热体上温度分布不均匀，从而使得烟支因局部过热而导致雾化后的烟雾口感不佳。对于改进后的加热雾化装置，虽然能够确保加热体温度分布均匀，但是在烟支加热的过程中，会导致烟支受热不均而影响烟雾的口感。
发明内容
本发明解决的一个技术问题是如何使得气溶胶生成基质受热和雾化的均匀一致性。
一种加热器，用于对气溶胶生成基质进行烘烤以雾化，所述加热器包括：
线圈，所述线圈能够产生交变磁场；及
加热组件，所述加热组件被所述线圈环绕设置并包括第一加热体和第二加热体，所述第二加热体覆盖在所述第一加热体上，所述第一加热体和所述第二加热体两者均通过所述交变磁场产生热量而加热时，所述第一加热体被加热到比所述第二加热体更高的温度。
在其中一个实施例中，所述第一加热体包括金属加热体或合金加热体。
在其中一个实施例中，所述第一加热体为不锈钢加热体，所述不锈钢加热体为长条形片状结构。
在其中一个实施例中，所述第二加热体为混合有磁性材料的陶瓷加热层。
在其中一个实施例中，所述磁性材料为磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒的质量与所述陶瓷加热层的体积之比为1mg/cm2至500mg/cm2。
在其中一个实施例中，所述磁性纳米颗粒的截面尺寸为5nm至100nm；所述陶瓷加热层的厚度为0.05mm至1mm。
在其中一个实施例中，所述加热组件还包括环绕所述第二加热体设置的加热电阻，所述加热电阻和所述第二加热体之间形成用于容置气溶胶生成基质的收容空间，所述加热电阻能够直接将电能转化为热量。
在其中一个实施例中，所述加热电阻中混合有磁性材料，所述磁性材料能够通过所述交变磁场产生热量。
在其中一个实施例中，还包括收容组件，所述收容组件包括底座和套筒，所述底座连接所述套筒的端部并与所述套筒共同围成敞口腔，所述敞口腔的一部分形成所述收容空间，所述第一加热体与所述底座连接并位于所述敞口腔内，所述套筒具有用于界定所述敞口腔部分边界的内表面，所述加热电阻附着在所述内表面上。
在其中一个实施例中，还包括控制模块和通讯模块，所述通讯模块用于在所述控制模块与移动终端之间进行信息传输，所述控制模块能够根据所述通讯模块的信息以调节所述交变磁场的磁场强度。
一种加热器，用于对气溶胶生成基质进行烘烤以雾化，所述加热器包括：
线圈，所述线圈能够产生交变磁场；及
加热组件，所述加热组件被所述线圈环绕设置并包括加热体和导热体，所述导热体覆盖在所述加热体上，所述加热体通过所述交变磁场产生热量，所述导热体将所述加热体产生的热量传导至气溶胶生成基质。
一种加热雾化装置，包括电源和上述中任一项所述的加热器，所述电源与所述线圈电性连接。
本发明的一个实施例的一个技术效果是：加热组件插置在烟支为代表的气溶胶生成基质之内时。由于在第一加热体上覆盖第二加热体，当通过交变磁场产生热量而加热到某一时间点时，第二加热体所形成的第二温度小于第一加热体所形成的第一温度。在整个加热组件产生热量并开始对烟支烘烤的瞬间，尽管第一加热体产生的第一温度大于烟支的雾化温度，鉴于第二温度小于烟支的雾化温度，与烟支直接接触的第二加热体将无法使烟支雾化。此时，第二加热体将对烟支起到一定程度的预热、保护和缓冲作用，可以有效防止烟支的内层部分较早雾化并产生烧焦。在第二加热体吸收第一加热体的热量而抵达至雾化温度的过程中，该过程实际提供一个缓冲时间段，使得烟支的外层部分在该缓冲时间段内吸收足够多的热量，从而与内层部分同时抵达雾化温度，保证烟支的内层部分和外层部分受热均匀而同时雾化，提高烟雾的口感。
附图说明
图1为第一实施例提供的加热器的平面结构示意图；
图2为图1所示加热器中第二加热体的断面结构示意图；
图3为图1所示加热器与烟支配合时的平面结构示意图；
图4为包含第二实施例提供的加热器的加热雾化装置的局部结构示意图；
图5为图4的俯视结构示意图；
图6为图4所示加热雾化装置与烟支配合时的平面结构示意图；
图7为第三实施例提供的加热器的平面结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1、图2和图3，本发明一实施例提供的加热器10用于对气溶胶生成基质进行烘烤，例如气溶胶生成基质可以为烟支30等，当烟支30吸收热量并快速升高至雾化温度时，烟支30的烟草中的基质成分(例如加热时将释放的额外的烟草或者非烟草的挥发性香味化合物)将雾化形成烟雾，该烟雾可以用户抽吸。
在一些实施例中，加热器10包括线圈100和加热组件200，线圈100环绕加热组件200设置，线圈100能够产生周期性交替变化的磁场。加热组件200包括第一加热体210和第二加热体220，第二加热体220覆盖在第一加热体210上，使得第一加热体210被包裹在第二加热体220之内。第一加热体210能够在该线圈100所产生的交变磁场的作用下产生热量而加热；同样地，第二加热体220能够在该线圈100所产生的交变磁场的作用下产生热量而加热，在较短的初始加热时间段内，第一加热体210被加热到比第二加热体220更高的温度。换言之，第一加热体210和第二加热体220两者同时加热而升温至某一时间点时，第一加热体210产生第一温度，第二加热体220产生的第二温度，该第二温度小于第一温度。在使用过程中，加热组件200插置在烟支30中，由于第一加热体210被包裹在第二加热体220之内，烟支30将与第二加热体220保持直接接触的关系。
假如加热组件200在没有设置第二加热体220的情况下，当加热组件200插置在烟支30中时，第一加热体210将与烟支30直接接触。在线圈100所产生的交变磁场的作用下，第一加热体210将在短时间内迅速升高至能将烟支30雾化的第一温度，例如在两秒内升高至300℃至320℃。由于第一加热体210插置在烟支30中，烟支30靠近第一加热体210设置的内层部分31将吸收第一加热体210的热量并迅速升高至雾化温度，从而雾化形成烟雾。但是，对于烟支30的外层部分32，该外层部分32相对内层部分31更加远离第一加热体210，鉴于烟支30自身导热系数的限制，使得热量无法在短时间从内层部分31传递至外层部分32，继而导致烟支30的外层部分32无法在短时间内吸收足够多的热量以升高至雾化温度。
因此，当烟支30的内层部分31开始雾化时，烟支30的外层部分32因未达到雾化温度而无法雾化形成烟雾，导致烟支30的内层部分31和外层部分32两者无法同步雾化，从而使得烟雾的浓度不够而影响口感。同时，当热量无法从烟支30的内层部分31快速传递至外层部分32时，热量将聚集在烟支30的内层部分31而无法及时排放，使得烟支30的内层部分31的温度高于雾化温度而产生烧焦现象。这样一方面会使得烟支30因烧焦而产生对人体健康有害的物质，并影响烟雾的口感；另一方面也会使得第一加热体210因干烧而影响使用寿命；再一方面使得干烧产生的残留物质附着在第一加热体210上，当第一加热体210对新的烟支30进行加热时，该残留物质将影响烟雾的口感，也会吸收第一加热体210的热量而影响整个加热器10对能量的利用率。
对于上述实施例中的加热组件200，加热组件200插置在烟支30内。由于在第一加热体210上覆盖第二加热体220，当通过交变磁场产生热量而加热到某一时间点时，第二加热体220所形成的第二温度小于第一加热体210所形成的第一温度。第一温度在第一加热体210上均匀分布，第二温度在第二加热体220上均匀分布，该第一温度可以大于烟支30的雾化温度，第二温度可以小于烟支30的雾化温度。当整个加热组件200产生热量并开始对烟支30烘烤的瞬间，尽管第一加热体210产生的第一温度大于烟支30的雾化温度，鉴于第二温度小于烟支30的雾化温度，与烟支30直接接触的第二加热体220将无法使烟支30雾化，此时，第二加热体220将对烟支30起到一定程度的预热作用。随着时间的推移，在第一加热体210的热量传递至第二加热体220的同时，第二加热体220的热量将从烟支30的内层部分31传递至外层部分32，在第二加热体220吸收第一加热体210的热量而抵达至雾化温度的过程中，将存在充分的时间使得热量从烟支30的内层部分31传递为外层部分32，当第二加热体220升温至雾化温度时，烟支30的外层部分32已吸收足够热量并形成与内层部分31相同的雾化温度，即烟支30的外层部分32和内层部分31同时抵达雾化温度，使得烟支30各部分受热均匀而同时雾化，确保烟支30受热和雾化的均匀一致性，保证雾化后的烟雾有足够的浓度以满足用户体验。
因此，第二加热体220与烟支30直接接触而起到保护和缓冲的作用，当第一加热体210在短时内迅速抵达至大于雾化温度的第一温度时，整个加热组件200将无法对烟支30雾化，可以有效防止烟支30的内层部分31较早雾化并产生烧焦。在第二加热体220吸收第一加热体210的热量而抵达至雾化温度的过程中，该过程实际提供一个缓冲时间段，使得烟支30的外层部分32在该缓冲时间段内吸收足够多的热量，从而与内层部分31同时抵达雾化温度，保证烟支30的内层部分31和外层部分32受热均匀而同时雾化。故该缓冲时间段可以有效弥补消烟支30自身导热系数所导致的热量传递速度的不足，即在烟支30导热系数确定而热传导速度不变的情况下，可以适当增设缓冲时间段以使内层部分31和外层部分32同时抵达雾化温度而同步雾化。
当烟支30的内层部分31和外层部分32同时抵达雾化温度时，可以防止内层部分31因温度过高而导致的烧焦现象，避免烧焦产生的有害物质，提高烟雾口感。也避免加热组件200的干烧，提高加热组件200的使用寿命。同时加热组件200上并未存在干烧产生的残留物质，可以防止该残留物质对烟雾口感和加热器10能量利用率的不良影响。
在一些实施例中，第一加热体210为金属加热体或合金加热体，即第一加热体210采用金属或合金材料制成，确保第一加热体210中有足够多的自由电子，在线圈100所产生的交变磁场的作用下，第一加热体210中将形成涡旋电流，使得整个第一加热体210产生热效应并迅速升高至第一温度。例如第一加热体210为不锈钢加热体，不锈钢加热体为长条形片状结构，该不锈钢可以为430不锈钢。又如第一加热体210还可以采用铁、镍、钴、导电碳、石墨和碳素钢等材料制成，即第一加热体210可以采用导电材料、磁性材料或磁性导电材料中的一种或多种以组合形成。
同时参阅图1和图2，在一些实施例中，第二加热体220为混合有磁性材料的陶瓷加热层221。第二加热体220中的陶瓷成分可以为二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化钾、三氧化二铍或二氧化钛等。磁性材料可以为纳米级的磁性纳米颗粒222，磁性纳米颗粒222的截面尺寸为5nm至100nm，例如磁性纳米颗粒222截面尺寸的具体取值可以为5nm、10nm、60nm或100nm等。陶瓷加热层221的厚度为0.05mm至1mm，陶瓷加热层221厚度的具体取值可以为0.05mm、0.06mm、0.09mm或1mm等。磁性纳米颗粒222的质量与陶瓷加热层221的体积之比为1mg/cm2至500mg/cm2，该比值即为磁性纳米颗粒222的浓度，故磁性纳米颗粒222浓度的具体取值可以为1mg/cm2、20mg/cm2、400mg/cm2或500mg/cm2等。当磁性纳米颗粒222的尺寸逐渐减少到一定值时，磁性纳米颗粒222将由铁磁性转化为超顺磁性。
在线圈100所产生的交变磁场的作用下，由于第二加热体220中并未存在足够多的自由电子，故第二加热体220无法形成类似第一加热体210的涡旋电流。但是，根据Neel弛豫(Neel relaxation)和Brownian弛豫(Brownian relaxation)理论，纳米材料会因为磁滞现象(hysteresis)产生大量的热。换言之，在交变磁场的作用下，磁性纳米颗粒222内部磁畴改变方向并互相摩擦碰撞而产生热量，尽管并未形成涡旋电流，但是，第二加热体220会因磁性纳米颗粒222碰撞和摩擦产生热效应，使得第二加热体220从环境温度升高至第二温度。由于自身材料和发热机理的影响，在相同时间内，使得第二加热体220产生的第二温度小于第一加热体210产生的第一温度。同时，由于第二加热体220中磁性纳米颗粒222的磁滞现象，也会提高第一加热体210中涡旋电流的电流强度，从而提高第一加热体210的发热效率和对交变磁场的能量利用率。
在其他实施例中，陶瓷加热层221中的磁性材料还可以为一般磁性颗粒，该一般磁性颗粒的截面尺寸远大于上述磁性纳米颗粒222的截面尺寸。由于一般磁性颗粒的截面尺寸相对较大，在线圈100所产生的交变磁场的作用下，第二加热体220将形成类似第一加热体210的涡旋电流，使得第二加热体220从环境温度升高至第二温度。通过减少一般磁性颗粒的含量，可以减少涡旋电流，从而减少第二温度的值。
同时参阅图4、图5和图6，在一些实施例中，加热组件200还包括加热电阻230，加热电阻230可以大致呈管状结构而环绕第二加热体220设置，使得加热电阻230有第二加热体220之间形成收容空间201，该收容空间201用于收容烟支30，事实上，当烟支30容置在该收容空间201时，第一加热体210和第二加热体220插置烟支30的内部，加热电阻230可以与烟支30的外表面接触而环绕烟支30设置。加热电阻230可以采用金属或合金材料制成，当加热电阻230直接与通电导线连接，使得加热电阻230直接在通电电流的作用下产生热量。
当整个加热组件200工作时，第一加热体210和第二加热体220两者在烟支30的内部产生热量，使得第一加热体210和第二加热体220两者对烟支30的内层部分31供应热量。同时，加热电阻230在烟支30的外部产生热量，使得加热电阻230对烟支30的外层部分32供应热量。因此，对于烟支30的外层部分32，不仅有来自烟支30内层部分31所传导的热量，还有来自加热电阻230所传导的热量，在该两部分热量的共同作用下，可以使得烟支30的外层部分32在相对更短的时间内与内层部分31同时抵达至雾化温度，在保证烟支30受热和雾化均匀一致性的基础上，提高烟支30的雾化速度。当用户抽吸时，可以确保加热器10在相对更短的时间内雾化并产生烟雾，从而提高加热器10对抽吸响应的灵敏度。
当然，还可以在加热电阻230中混合一定浓度的磁性纳米颗粒222或一般磁性颗粒。磁性纳米颗粒222可以通过线圈100的交变磁场形成碰撞和摩擦(即磁滞现象)而使加热电阻230产生热效应，一般磁性颗粒可以通过线圈100的交变磁场形成涡旋电流而使加热电阻230产生热效应。因此，当加热电阻230直接与通电导线连接时，加热电阻230既可以在通电电流的作用下产生一部分热量，还可以在线圈100的交变磁场的作用下产生一部分热量。故通过加热电阻230可以同时将通电电流和交变磁场两者的能量转化为热量，可以在相同时间内提高加热电阻230所形成的加热温度，进一步降低烟支30外层部分32与内层部分31同时抵达至雾化温度的时间，继而进一步提高烟支30的雾化速度和加热器10对抽吸响应的的灵敏度。
在一些实施例中，加热器10还包括收容组件300、控制模块和通讯模块。收容组件300可以采用玻璃或陶瓷材料制成，具体而言，收容组件300包括套筒310和底座320，套筒310可以为圆柱形筒，底座320可以圆盘状，底座320与套筒310的端部(下端)连接，使得底座320与套筒310共同围成一个敞口腔311。第一加热体210与底座320连接，第一加热体210和第二加热体220两者同时位于该敞口腔311内。套筒310具有内表面312，显然，该内表面312界定敞口腔311的部分边界，加热电阻230附着在该内表面312上。例如，加热电阻230可以直接贴附在内表面312上。还可以使得该内表面312的一部分沿套筒310的径向凹陷设定深度以形成沉槽，再将加热电阻230嵌设在该沉槽中，可以在一定程度上提高加热电阻230连接的稳定性。线圈100可以套设在套筒310的外表面上。线圈100也可以环绕套筒310设置，在套筒310的径向上，线圈100与套筒310间隔设置
控制模块可以与线圈100和加热电阻230两者电性连接，通讯模块与控制模块电性连接。通讯模块可以通过蓝牙与手机等移动终端中的应用程序连接，通讯模块用于将信息在控制模块与移动终端之间进行交换和传输。控制模块能够根据通讯模块的信息以调节加热电阻230的电流强度，也可以调节线圈100所产生的交变磁场的磁场强度，还可以同时调节加热电阻230的电流强度和交变磁场的磁场强度。通过对电流强度和磁场强度的调节，可以对加热组件200的温度进行控制。例如，手机应用程序中预存已优化的升温控温曲线，通讯模块将该升温控温曲线的信息传输至控制模块，以便控制模块对加热组件200的功率和温度进行实时调节。当然，用户也可以根据自身需求在手机应用程序中自由设定控温升温曲线。
参阅图7，在一些实施例中，第二加热体220可以采用导热体240进行替换，即导热体240覆盖在第一加热体210上。与第二加热体220相比较，该导热体240的最大区别在于自身无法产生热量，导热体240只能对第一发热体的热量起到传导作用，导热体240具有良好的导热性能。因此，当第一加热体210在短时间内达到雾化温度时，导热体240无法在该短时间吸收第一加热体210的热量而升高至雾化温度，即导热体240的温度低于第一加热体210的温度，使得导热体240发挥与上述第二加热体220类似的保护和缓冲作用，同样能确保烟支30的外层部分32和内层部分31同时抵达雾化温度，保证烟支30受热和雾化的均匀一致性，提高烟雾的口感。
参阅图4，本发明还提供一种加热雾化装置20，该加热雾化装置20包括壳体21、电源和加热器10，电源和加热器10两者收容在壳体21之内，电源可以与线圈100和加热电阻230连接，以便线圈100将电源的电能转化为交变磁场，以及为加热电阻230提供电流。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种加热器，用于对气溶胶生成基质进行烘烤以雾化，其特征在于，所述加热器包括：
线圈，所述线圈能够产生交变磁场；及
加热组件，所述加热组件被所述线圈环绕设置并包括第一加热体和第二加热体，所述第二加热体覆盖在所述第一加热体上，所述第一加热体和所述第二加热体两者均通过所述交变磁场产生热量而加热时，所述第一加热体被加热到比所述第二加热体更高的温度。
2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述第一加热体包括金属加热体或合金加热体。
3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，所述第一加热体为不锈钢加热体，所述不锈钢加热体为长条形片状结构。
4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述第二加热体为混合有磁性材料的陶瓷加热层。
5.根据权利要求4所述的加热器，其特征在于，所述磁性材料为磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒的质量与所述陶瓷加热层的体积之比为1mg/cm2至500mg/cm2。
6.根据权利要求5所述的加热器，其特征在于，所述磁性纳米颗粒的截面尺寸为5nm至100nm；所述陶瓷加热层的厚度为0.05mm至1mm。
7.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热组件还包括环绕所述第二加热体设置的加热电阻，所述加热电阻和所述第二加热体之间形成用于容置气溶胶生成基质的收容空间，所述加热电阻能够直接将电能转化为热量。
8.根据权利要求7所述的加热器，其特征在于，所述加热电阻中混合有磁性材料，所述磁性材料能够通过所述交变磁场产生热量。
9.根据权利要求7所述的加热器，其特征在于，还包括收容组件，所述收容组件包括底座和套筒，所述底座连接所述套筒的端部并与所述套筒共同围成敞口腔，所述敞口腔的一部分形成所述收容空间，所述第一加热体与所述底座连接并位于所述敞口腔内，所述套筒具有用于界定所述敞口腔部分边界的内表面，所述加热电阻附着在所述内表面上。
10.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，还包括控制模块和通讯模块，所述通讯模块用于在所述控制模块与移动终端之间进行信息传输，所述控制模块能够根据所述通讯模块的信息以调节所述交变磁场的磁场强度。
11.一种加热雾化装置，其特征在于，包括电源和权利要求1至10中任一项所述的加热器，所述电源与所述线圈电性连接。
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