CN201695017U - 快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统，它包括微孔陶瓷蕊头、吸油棉芯、两个连接器、两块PCB板及控制电路，本实用新型的有益效果是：1、快速升温、加热效率高。2、精确控温，使本加热系统的加热温度不受外温度场和空气流速的影响，控温误差在千分之几度，可保证植物香气的还原，并不破坏植物有益成分。3、使用寿命高，按失效分析最小值理论，电加热部分的使用寿命＞10000小时。4、能源消耗低、安全性高、无环境污染，本项技术的可控性保证了在精油熟化温度工作时的安全性及精油的消耗量，均采用无铅化的元器件及PCB板。5、可广泛用于空调、加湿器、空气净化设备中，也可用于医疗、车站、酒店、办公等大空间公共场所，大范围有效改善民众的呼吸环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种香薰精油熟化系统，特别设计一种用于汽车内、办公室及酒店等生活环境中的快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统。
背景技术
香薰产品进入市场十余年来，虽理念为广大民众所接受，产品也为众多人喜爱，但是，现有产品的结构及精油挥发的方式都还存在着一定不足，从而约束了大规模产业化生产，其用途和市场也受到了很大的制约。如：
(1)、自然挥发式，即在容器中贮放香精，用软木塞或海绵等低密度大孔隙材料堵住容器口，利用常态室温自然挥发。其不足为：香气稀薄，无实际杀菌功效，影响面积小，仅限于在十几平方米的环境中使用，植物香氛释放率低。
(2)、蜡烛及灯泡底部加温挥发式，在陶瓷或其他容器中加入水后滴入少量精油，利用下部燃烧蜡烛或点亮灯泡所产生的热量来提高精油的受温，温度一般为40℃左右，用此产生的热量加速精油的挥发。其不足为：蜡烛明火使用不安全，灯泡热能低，因受热温度不高，香氛释放的功效也不明显，导致使用范围小。
(3)、明火点燃启动式，储油容器中的精油通过微孔陶瓷材料的蕊头，利用精油的可燃性点燃上部蕊头，燃烧加热一到二分钟后利用陶瓷产生的热量，引发虹吸现象使容器中的精油被不断带升至蕊头，蕊头的200℃以上高温不断吸升精油，来保持香氛的释放。其不足为：使用明火燃烧不安全，且在燃烧过程中容器内部产生气压易引发爆炸，其次因燃烧温度过高，破坏了精油中的植物养分，降低了天然香氛功效。
(4)、外电加热辐射挥发式，采用PTC电阻所产生的热量，辐射到微孔陶瓷材质的蕊头上，利用由此产生的温差造成的虹吸现象，将下部容器中的精油带升上来后，不断挥发到空气中。其不足为：PTC电阻升温较慢，且PTC电阻的功效随使用时间逐步衰减，使用寿命有限，其次受环境温度影响较大，环境温度过低时，影响热辐射效率，香薰功能不能正常发挥。
(5)、电阻丝加温启动式，在蕊头外部或表层嵌入电阻丝，用外电加热电阻丝，利用其产生的热量将下部容器中的精油带升至蕊头，通过陶瓷蕊头的微孔将香氛释放出来。其不足为：使用繁琐，关闭不便捷，全程需人为操作，其温度不可控，使用寿命短，无法大范围应用。
总之以上几种方式，造成香薰产业不能达到消费市场所需的便捷、安全、高效的技术条件，导致不能大规模工业化生产，无法满足市场要求。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种采用可调可控的电加热电路，采用热传导方式，保证蕊头的精油熟化腔受热均匀、精油熟化充分的快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统。
本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统，其特征在于：包括微孔陶瓷蕊头、吸油棉芯、第一连接器、第二连接器、第一PCB板、第二PCB板及控制电路，所述控制电路中的电阻R1、电阻R11的一端相接并接电源VCC，温度传感器RT、电阻R2的一端相接并接地，电阻R1及温度传感器RT的另一端相接并分别通过电阻R10、电阻R5接运算放大器IC的第3脚、第5脚，电阻R11、电阻R2的另一端相接并分别通过电阻R3、电阻R4接运算放大器IC的第2脚、第6脚，运算放大器IC的第4脚接地，第8脚接电源VCC，第2脚、第1脚，第6脚、第7脚分别并联电阻R6、电阻R7，运算放大器IC的第1脚、第7脚分别通过电阻R8、电阻R9接三极管Ta、三极管Tb的基极，三极管Ta、三极管Tb的集电极接电源VCC，三极管Ta、三极管Tb的发射极接地；所述三极管Ta、第一连接器分别焊接在第一PCB板上，所述三极管Tb、温度传感器RT、第二连接器分别焊接在第二PCB板上，所述微孔陶瓷蕊头一端设有吸油棉芯，微孔陶瓷蕊头另一端分别固定第一PCB板、第二PCB板。
本实用新型的有益效果是：1、快速升温、加热效率高，采用热传导直接加热方式可在10秒内达到200℃以上高温。2、精确控温，采用闭环可控的加热方式，使本加热系统的加热温度不受外温度场和空气流速的影响，在使用过程中温度恒定，控温误差在千分之几度，可保证植物香气的还原，并不破坏植物有益成分。3、使用寿命高，可调可控的电加热部分的失效分析：电加热部分由：电阻、温度传感器、运算放大器、功率三极管、PCB板组成，按失效分析最小值理论，电加热部分的使用寿命＞10000小时。4、能源消耗低、安全性高、无环境污染，本项技术的可控性保证了，在精油熟化温度工作时的安全性及精油的消耗量，可调可控的电加热部分所用元器件及PCB板，均采用无铅化的元器件及PCB板。5、应用范围广，本技术可广泛用于空调、加湿器、空气净化设备中，也可用于医疗、车站、酒店、办公等大空间公共场所，大范围有效改善民众的呼吸环境。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本实用新型的蕊头的结构示意图。
图4为本实用新型电路连接框图。
图5为本实用新型电路原理图。
图6为加热板剖视图。
具体实施方式
如图1～6所示，快速电加热高精度可控可调的香薰、受热、精油热化装置，其特征在于：包括微孔陶瓷蕊头1、吸油棉芯2、第一连接器4、第二连接器7、第一PCB板5、第二PCB板6及控制电路。微孔陶瓷蕊头1一端面上设有盲孔1-1，另一端面上设有两个相对称的第一矩形凹槽1-2、第二矩形凹槽1-3。
控制电路包括：惠斯登电桥、运算放大控制电路、功率加热输出电路，其温度传感器依次与惠斯登电桥、运算放大控制电路、功率加热输出电路，被加热体(蕊头)连接；具体电路连接为：控制电路中的电阻R1、电阻R11的一端相接并接电源VCC，温度传感器RT、电阻R2的一端相接并接地，电阻R1及温度传感器RT的另一端相接并分别通过电阻R10、电阻R5接运算放大器IC的第3脚、第5脚，电阻R11、电阻R2的另一端相接并分别通过电阻R3、电阻R4接运算放大器IC的第2脚、第6脚，运算放大器IC的第4脚接地，第8脚接电源VCC，第2脚、第1脚，第6脚、第7脚分别并联电阻R6、电阻R7，运算放大器IC的第1脚、第7脚分别通过电阻R8、电阻R9接三极管Ta、三极管Tb的基极，三极管Ta、三极管Tb的集电极接电源VCC，三极管Ta、三极管Tb的发射极接地。
将吸油棉芯2置于微孔陶瓷蕊头1一端的盲孔1-1即精油熟化腔中，将焊接有三极管Ta3、第一连接器4的第一PCB板5置入微孔陶瓷蕊头1另一端上的第一矩形凹槽1-2即加热槽中，第一PCB板5通过绝缘导热胶8即黑胶与微孔陶瓷蕊头1粘接固定。第一PCB板5上焊接的第一连接器4上设有的三个接口分别连接三极管Ta的基极B、集电极C、发射极E。将焊接有三极管Tb、温度传感器RT、第二连接器7的第二PCB板6置入微孔陶瓷蕊头1另一端上的第二矩形槽1-3即加热槽中，第二PCB板6通过绝缘导热胶8即黑胶与微孔陶瓷蕊头1粘接固定。第二PCB板6上焊接的第二连接器7上设有的四个接口分别连接三极管Tb的基极B、集电极C、发射极E及温度传感器RT。黑胶8为FZ102。
将组装有吸油棉芯2及第一PCB板5、第二PCB板6的蕊头1，装在一个容器上，蕊头1上的吸油棉芯2侵入在容器里盛装的天然精油中，将控制电路通过标准插头对应蕊头1上固定的第一连接器4、第二连接器7上的接口连接在一起，将控制电路连接上12V直流电源，本装置即可使用了。
设计原理：
(1)、快速高精度可调可控的电加热部分的设计原理：
高精度的温度传感器Rt取样点的温度梯度要和精油熟化腔的温度梯度一致，我们称他为电路的取样部分，它在整个加热闭环回路中完成了将温度数据转换成电数据。当温度传感器Rt接入惠斯登电桥后，我们就可以通过调整惠斯登电桥的电路参数来调控加热的温度，即完成了第一步的可调控。当惠斯登电桥输出的电信号，通过运算放大器放大输出去推动后极的功率三极管进行加热，运算放大器的放大倍数是可调的，我们可以通过调整运算放大器的放大倍数来调整控温灵敏度和控温精度。这样就完成一次取样→调控→高精度运算放大控制→加热的闭环过程。由于运算放大器的运算速度是ms、ns级，所以本技术的加热速率在秒级。
(2)、加热部分与受热蕊头一体化部分的原理：
因为天然精油调配后是导电的(电阻约500KΩ)，在加热部分与受热蕊头一体化的过程中要规避因蕊头吸附精油后产生的电阻给电路造成的影响。
规避的原理：
a.在Pcb板与蕊头之间涂敷一层黑胶，此黑胶是绝缘导热胶；
b.Pcb板与蕊头接触面设计时要全面积加阻焊；
加热原理：
三极管通过Pcb板的表面附铜6-1、金属化孔6-3、另一面Pcb板的表面附铜6-1、黑胶8将热量传导到蕊头1，Pcb板环氧基板6-2。
(3)、蕊头的精油熟化腔设计部分的理论：
天然精油需要一个充分的熟化过程。这个熟化过程需要一定的温度和时间，熟化温度已经完成，下面需要考虑的是熟化的充分性。这就需要设计一个使精油滞留的空间，使精油在蕊头的这个空间中充分熟化，我们称这个空间为熟化腔，在蕊头的这个熟化腔中进行填充，以减缓精油挥发的速率，使之充分熟化后的香气更加柔和自然，更容易被消费者所接受。
工作原理：当系统加电后，系统的温度就会发生变化，当温度传感器感应到这个温度变化时，就会使惠斯登电桥失去平衡，失去平衡惠斯登电桥就会输出一个有电势差的电信号给下一级的运算放大器，因为运算放大器的差分输入不平衡，运算放大器就会输出一个高电平，这个高电平推动后级的功率三极管工作在饱和状态(即满电流工作)。当系统的温度达到精油熟化温度时，传感器感就会使惠斯登电桥工作在平衡状态，惠斯登电桥就会输出一个零电势，此零电势差分输入到运算放大器后，运算放大器输出一个低电平，此低电平推动后级的功率三极管工作在放大状态(即稳定电流工作)。我们可以通过调整惠斯登电桥中的电阻R11(此电阻为调整电阻)来调整系统工作温度。当外温度场(包括精油气化过程消耗的热量引起)的温度变化时，温度传感器会迅速感应到温度的变化而随之变化，温度传感器的变化会迅速引起惠斯登电桥失衡，运算放大器会迅速输出高电平推动功率三极管进入满电流工作，此动态平衡的闭环系统保证了整个系统始终工作在恒温状态(即工作在精油熟化温度点)。
而控温精度和加热效率，是通过调整运算放大控制电路的参数来调整(即：调整电阻R6与电阻R7、电阻R3与电阻R4的比例便可调整控温精度和加热效率)。
经棉芯吸附的天然精油致蕊头的精油熟化腔后，在特定的熟化温度的加热下，进行充分熟化，熟化的天然精油气化到空气中。
Claims (2)
1.一种快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统，其特征在于：包括微孔陶瓷蕊头(1)、吸油棉芯(2)、第一连接器(4)、第二连接器(7)、第一PCB板(5)、第二PCB板(6)及控制电路，所述控制电路中的电阻R1、电阻R11的一端相接并接电源VCC，温度传感器Rt、电阻R2的一端相接并接地，电阻R1及温度传感器Rt的另一端相接并分别通过电阻R10、电阻R5接运算放大器IC的第3脚、第5脚，电阻R11、电阻R2的另一端相接并分别通过电阻R3、电阻R4接运算放大器IC的第2脚、第6脚，运算放大器IC的第4脚接地，第8脚接电源VCC，第2脚、第1脚，第6脚、第7脚分别并联电阻R6、电阻R7，运算放大器IC的第1脚、第7脚分别通过电阻R8、电阻R9接三极管Ta、三极管Tb的基极，三极管Ta、三极管Tb的集电极接电源VCC，三极管Ta、三极管Tb的发射极接地；所述三极管Ta、第一连接器(4)分别焊接在第一PCB板(5)上，所述三极管Tb、温度传感器Rt、第二连接器(7)分别焊接在第二PCB板(6)上，所述微孔陶瓷蕊头(1)一端填充有吸油棉芯(2)，微孔陶瓷蕊头(1)另一端分别通过黑胶(8)固定第一PCB板(5)、第二PCB板(6)。
2.根据权利要求1所述的快速电加热高精度可控可调的香薰精油熟化系统，其特征在于：所述微孔陶瓷蕊头(1)一端面上设有盲孔(1-1)，另一端面上设有两个相对称的第一矩形凹槽(1-2)、第二矩形凹槽(1-3)。
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