CN217117527U - 加热针、加热装置和电子烟 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种加热针、加热装置和电子烟，加热针用于加热烟草，加热针包括陶瓷体和内芯，内芯呈柱状，内芯内埋于陶瓷体的内部，且用于感应变化磁场以加热烟草。本申请利用内芯和陶瓷体复合形成一体式结构，利用内芯产生热量，同时利用陶瓷体传递热量以对烟草进行均匀加热，避免了烟草发生局部烧焦的问题，加热方式更安全。
Description
技术领域
本申请涉及电子烟领域，尤其涉及加热针、加热装置和电子烟。
背景技术
加热不燃烧电子烟是一种通过加热烟草，使烟草不燃烧但能产生烟雾的电子烟产品。现有电子烟中的加热装置对烟草进行加热时，容易造成烟草局部烧焦，加热方式不安全。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种加热针、加热装置和电子烟，该加热针利用内芯产生热量，同时利用陶瓷体传递热量以对烟草进行加热，避免了烟草发生局部烧焦的问题，加热方式更安全。
本申请提供一种加热针，用于加热烟草，加热针包括陶瓷体和内芯，内芯呈柱状，内芯内埋于陶瓷体的内部，且用于感应变化磁场以加热烟草。
其中，陶瓷体包括第一端部、与第一端部相对的第二端部、以及连接于第一端部和第二端部之间的中间部，测温电路层设于中间部的侧面。
其中，第一端部呈锥形。
其中，加热针还包括测温电路层，测温电路层设于陶瓷体的外表面，且用于测定并反馈烟草的温度。
本申请还提供一种加热装置，用于电子烟中，包括磁场发射器和如上的加热针，磁场发射器用于产生变化磁场，内芯用于感应变化磁场以加热烟草。
其中，加热装置还包括控制器，控制器与磁场发射器和测温电路层均电连接，控制器用于依据测温电路层反馈的温度调控磁场发射器产生的变化磁场。
其中，加热装置还包括场效应管，场效应管电连接于控制器与磁场发射器之间，控制器用于依据测温电路层反馈的温度发送工作信号，场效应管用于依据工作信号调控磁场发射器产生的变化磁场。
其中，加热装置还包括隔热管，隔热管设有隔热腔，加热针容置于隔热腔，加热针与隔热腔的腔壁之间形成容纳空间，容纳空间用于容纳烟草。
其中，磁场发射器为电磁感应线圈，内芯为磁性金属芯，磁场发射器套设于隔热管的外表面。
本申请还提供一种电子烟，包括壳体和如上的加热装置，加热装置安装于壳体的内部。
综上所述，本申请提供一种加热针，将内芯和陶瓷体复合形成一体式结构，既能够通过内芯感应变化磁场以进行加热产生能量，又能够通过陶瓷体将内芯产生的热量均匀地传导给烟草。利用本申请提供的加热针能够对烟草进行均匀加热，避免了烟草发生局部烧焦的问题，加热方式更安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的电子烟的结构示意图；
图2为图1所示电子烟中加热装置的工作原理图；
图3为图2所示加热装置的分解结构示意图；
图4为图3所示加热装置的截面结构示意图；
图5为测温电路层在陶瓷体的中间部的周向上的分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的电子烟1000的结构示意图。
本申请提供了一种电子烟1000，包括加热装置100、壳体200和电源300，加热装置100和电源300安装于壳体200的内部，电源300用于对加热装置100供电，加热装置100用于对烟草400进行加热，且对烟草400的温度进行测定和控制。本实施例中，电源300通过电源管理系统储能，烟草400为烟草，烟草包含但不限于卷烟、烟叶、烟草颗粒、烟草提取物、烟叶薄片等制品。
参阅图2，图2为图1所示电子烟1000中加热装置100的工作原理图。
加热装置100包括控制器10、场效应管20、磁场发射器30和加热针40。其中，加热针40包括加热芯41和测温电路层42，控制器10与磁场发射器30和测温电路层42均电连接，场效应管20电连接于控制器10与磁场发射器30之间，磁场发射器30产生变化磁场，加热芯41在产生的变化磁场中感应产生感应电动势和感应电流，以产生热量。本实施例中场效应管20为金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,MOSFET)。
加热装置100的工作过程为：电源300通过电源管理系统储能，并对加热装置100供电，加热装置100中的场效应管20控制磁场发射器30产生变化磁场，加热芯41可在变化的磁场中感应电动势从而产生感应电流，进而通过电磁感应产生涡流加热产生热量，热量传导至烟草400上，以对烟草400加热。测温电路层42测定烟草400上的温度，并将温度及时准确地反馈给控制器10，控制器10依据测温电路层42反馈的温度发送工作信号，场效应管20依据控制器10发送的工作信号调控磁场发射器30产生的变化磁场，进而使得控制器10可以实时精准地控制烟草400的加热温度在所需的温度范围内。
本申请实施例提供的加热装置100能够利用磁场发射器30产生变化磁场，加热芯41在变化的磁场下能够感应并发热，以对烟草400进行加热，测温电路层42对烟草400的加热温度进行测量并将温度信号反馈给控制器10，控制器10根据烟草400所需的加热温度对磁场发射器30进行调控，以对加热芯41的加热情况进行调控，从而将烟草400的加热温度控制在所需的温度范围。利用本申请提供的加热装置100能够对烟草400的加热温度进行准确地测定，同时还能够精准控制烟草400的加热温度，避免烟草过渡燃烧产生有害物质。
在一些实施例中，加热装置100也可以不包括控制器10，此时加热装置100可以实现对烟草400进行加热和精准地测定烟草400加热温度的效果。
参阅图3，图3为图2所示加热装置100的分解结构示意图。
加热装置100包括磁场发射器30、加热针40和隔热管60。加热针40容置于隔热管60的内部，加热针40包括加热芯41和测温电路层42，加热芯41包括内芯411(图示虚线部分)和陶瓷体412，内芯411呈柱状，内芯411内埋于陶瓷体412的内部，测温电路层42设于陶瓷体412的外表面，以测定烟草400的温度。其中，“柱状”为沿一向延伸形成的形态，如圆柱状，本申请并不严格限定“柱状”为规则的几何形状，如也可以为类圆柱状。本申请对柱状的底面直径不作限定，如可以为直径较小的针状或者为直径较大的棒状。本实施例中内芯411为圆柱状。可以理解的是，在其他实施例中加热针40可以不包括测温电路层42，此时加热针40仅起到加热的效果。
具体的，本实施例中磁场发射器30为电磁感应线圈，将电磁感应线圈与电容器形成LC振荡电路，利用控制器10通过场效应管20控制电磁感应线圈的线圈L和电容器的电容C产生高频LC谐振，以产生变化磁场。电磁感应线圈套设于隔热管60的外表面，隔热管60的材料为聚醚醚酮(poly(ether-ether-ketone)，PEEK)。加热针40中的内芯411为磁性金属芯，直径为1.2mm～2.6mm。陶瓷体412的直径为2.2mm～3mm，陶瓷件412的材料为陶瓷材料。本实施例中陶瓷体412为氧化锆陶瓷，可以理解的是，在其他实施例中陶瓷件412的材料也可以为其他陶瓷材料，本申请对此不作限定。测温电路层42为印刷在陶瓷体412外表面的电路层，测温电路层42的材料为具有TCR(temperature coefficient of resistance，电阻温度系数)稳定特性的材料，如铂金。内芯411埋入陶瓷体412的内部中一体成型形成加热芯41，加热芯41容置于隔热管60的内部。
上述加热装置100中加热芯41和测温电路层42形成的加热针40为一体化结构，具体按照以下步骤制备：通过厚膜印刷技术将温度传感器电路印刷在含有氧化锆的片状生胚上，以在片状生胚上形成测温电路层42，然后将片状生胚卷曲，中间埋入放置磁性金属芯，而后将片状生胚通过压铸高温烧结形成陶瓷体412，磁性金属芯通过埋入成型的方式形成了内芯411，内芯411和陶瓷体412一体成型形成了加热芯41，加热芯41与测温电路层42制备形成了一体化结构。本实施例采用厚膜印刷技术将测温电路层42印刷在陶瓷体412的外表面，生产工艺的一致性比较好，制得的测温电路层42对于温度的反馈一致性好、稳定性好。
利用上述加热装置100进行加热和测温的过程为：将加热针40插入烟草内，隔热管60包裹在烟草的外围，利用加热针40中的加热芯41对烟草进行加热，测温电路层42与烟草直接接触，以对烟草的温度进行测定，隔热管60对烟草进行隔热和保温，防止烟草的加热热量散失。具体的，电磁感应线圈产生变化的磁场，磁性金属芯在变化的磁场中产生感应电动势从而产生感应电流，磁性金属芯通过电磁感应产生涡流加热以产生热量，热量通过氧化锆陶瓷均匀地辐射传导至烟草上，加热烟草，测温电路层42对烟草的加热温度进行及时精准的测定。
本申请实施例提供的加热装置100中，将磁性金属芯作为内芯411，并与陶瓷体412制成了一体式的加热芯41，位于外部的陶瓷体412具有耐高温、耐腐蚀、化学特性稳定不易受外界环境影响的优点，利用陶瓷体412直接接触烟草并对烟草加热的方式更安全，并且使用寿命长，此外陶瓷材料不易散热，利于更精准地控制加热温度。将磁性金属芯作为内芯411，避免了磁性金属芯容易受酸性物质腐蚀、稳定性差、直接加热烟草容易高温氧化、因金属散热快加热烟草容易发生局部烧焦的问题。陶瓷体412保护了磁性金属芯不受高温氧化，陶瓷材料本身硬度高容易碎，采用磁性金属芯与陶瓷体412复合的方式，增强了加热芯41的抗脆断性能，使其耐摔、不容易断裂。
此外，相较于现有测量烟弹外围加热管的管壁温度，以反馈烟草的相对温度的方式，本申请实施例在利用加热装置100对烟草进行测温时，将加热芯41插入烟草进行加热，测温电路层42因固定在加热芯41的外表面上，能够与烟草直接接触，因而能够精确地测定烟草的温度，测温更直接有效和精确。本申请使用的加热针40，采用了将测温电路层42和加热芯41集成一体式的结构，能够同时起到电磁感应加热和测温的效果，有效解决了传统电子烟测温一致性差、温度控制不准、能耗大、组装复杂和寿命短的缺点。
参阅图4，图4为图3所示加热装置100的截面结构示意图。
隔热管60为圆筒状，具有第一端面61、第二端面62和连接于第一端面61与第二端面62之间的外表面63，第一端面61和第二端面62相对设置。隔热管60具有隔热腔64，隔热腔64贯穿第一端面61和第二端面62。
磁场发射器30为电磁感应线圈，电磁感应线圈套设于隔热管60的外表面63，以在隔热管60的隔热腔64内形成变化磁场。加热针40容置于隔热腔64内，加热针40与隔热腔64的腔壁之间形成容纳空间，该容纳空间用于容纳烟草，以使得加热针40能够对烟草进行直接接触加热，以及对烟草进行接触测温。
位于隔热腔64中的内芯411感应变化的磁场产生感应电动势，从而发热产生热量，陶瓷体412将热量传递给位于容纳空间的烟草，以对烟草进行加热。内芯411和陶瓷体412复合形成加热芯41，能够使烟草在加热过程中均匀受热，并且陶瓷体412相较于金属具有良好保温性，利用陶瓷体412加热烟草，相较于金属加热功耗低约30％。
陶瓷体412包括第一端部421、第二端部422和连接于第一端部421和第二端部422之间的中间部423。第一端部421呈锥形，方便插入烟草中，以对烟草加热。第二端部422的直径大于第一端部421的直径，利于加热芯41从第一端部421插入烟草后，第二端部422能够与烟草保持稳定固定以及便于加热芯41从加热后的烟草中移出，中间部423呈圆柱状。
测温电路层42设于陶瓷体412的中间部423的侧面，利于陶瓷体412对烟草进行加热时，测温电路层42能够及时精确地测定烟草的加热温度。具体的，沿陶瓷体412的周向，测温电路层42绕中间部423的侧面延伸分布，在一些实施例中测温电路层42在沿陶瓷体412的周向上的投影大于或者等于陶瓷体412周向长度的一半，以便准确地反馈烟草的温度。在一些实施例中，测温电路层42在沿陶瓷体412的周向上的投影等于陶瓷体的周向长度，即测温电路层42绕陶瓷体412的中间部423的侧面一周设置。
如图5所示，图5为测温电路层42在陶瓷体412的中间部423的周向上的分布示意图，其中(a)表示测温电路层42在陶瓷体412周向上的投影等于陶瓷体412周向长度一半的分布示意图，(b)表示测温电路层42在陶瓷体412上的投影等于陶瓷体412周向长度的分布示意图。通过控制测温电路层42在沿陶瓷体412的周向上的投影，利于增大测温电路层42与烟草接触范围，从而能够更加准确地反馈烟草的加热温度。
本申请实施例提供的电子烟用加热装置100中，将内芯411和陶瓷体412复合形成了一体式的加热芯41，既能够通过内芯411电磁感应加热，又能够通过陶瓷体412将内芯411产生的热量均匀地传导给烟草，陶瓷体412的材料相对于金属散热慢，具有保温效果，利用该一体式的加热芯41对烟草加热能够有效地减少能量损失，能够提高电源300的效率。
此外，测温电路层42设在陶瓷体412的外表面，能够对烟草的加热温度进行及时精准的测量，并且测温电路层42与加热芯41制备成了一体式的加热针40，加热针40能够同时实现加热和测温，并且避免了现有加热器件和测温器件分离的方式难以保证测温器件设在加热器件的固定位置、组装困难的问题。此外，加热装置100中的隔热管60能够包覆烟草，以对烟草进行隔热和保温，进而保证测温电路层42测量温度更精确。本申请实施例提供的电子烟用加热装置100集电磁感应加热、温度传导、温度测量和保温功能为一体，极大地优化了产品设计和生产组装的复杂性。
此外，通过设置控制器10，能够依据测温电路层42反馈的温度信号，调控磁场发射器30发射的变化磁场，从而调控加热芯41中内芯411感应产生电动势和感应电流的大小，进而控制加热芯41的加热温度，以实时精准地控制烟草的加热温度在所需要的温度范围内。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种加热针，用于加热烟草，其特征在于，所述加热针包括陶瓷体和内芯，所述内芯呈柱状，所述内芯内埋于所述陶瓷体的内部，且用于感应变化磁场以加热所述烟草。
2.根据权利要求1所述的加热针，其特征在于，所述加热针还包括测温电路层，所述测温电路层设于所述陶瓷体的外表面，且用于测定并反馈所述烟草的温度。
3.根据权利要求2所述的加热针，其特征在于，所述陶瓷体包括第一端部、与所述第一端部相对的第二端部、以及连接于所述第一端部和所述第二端部之间的中间部，所述测温电路层设于所述中间部的侧面。
4.根据权利要求3所述的加热针，其特征在于，所述第一端部呈锥形。
5.一种加热装置，用于电子烟中，其特征在于，包括磁场发射器和如权利要求2至4中任一项所述的加热针，所述磁场发射器用于产生变化磁场，所述内芯用于感应所述变化磁场以加热所述烟草。
6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括控制器，所述控制器与所述磁场发射器和所述测温电路层均电连接，所述控制器用于依据所述测温电路层反馈的温度调控所述磁场发射器产生的所述变化磁场。
7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括场效应管，所述场效应管电连接于所述控制器与所述磁场发射器之间，所述控制器用于依据所述测温电路层反馈的温度发送工作信号，所述场效应管用于依据所述工作信号调控所述磁场发射器产生的所述变化磁场。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括隔热管，所述隔热管设有隔热腔，所述加热针容置于所述隔热腔，所述加热针与所述隔热腔的腔壁之间形成容纳空间，所述容纳空间用于容纳所述烟草。
9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，所述磁场发射器为电磁感应线圈，所述内芯为磁性金属芯，所述磁场发射器套设于所述隔热管的外表面。
10.一种电子烟，其特征在于，包括壳体和如权利要求5至9中任一项所述的加热装置，所述加热装置安装于所述壳体的内部。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |