CN218898352U - 红外加热装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种红外加热装置，该红外加热装置包括主体和发热体，所述主体用于提供电能，所述发热体包括第一壳体、发热件和电极，所述第一壳体设有容纳腔，所述发热件设置于所述容纳腔内，所述电极的一端设置于所述容纳腔内并与所述发热件连接，所述电极的另一端穿出于所述第一壳体并与所述主体连接，以通过所述主体为所述发热件提供电能。当所述电极通电时，所述发热件导电发热产生红外光，该红外光能够透出第一壳体且峰值波长在800纳米～1500纳米范围之内。本申请能够通过发热体发出的短波红外光均匀地加热气溶胶生成基质，进而能够有效提高气溶胶生成基质的受热均匀性及利用率。

Description

红外加热装置

技术领域

本申请涉及气溶胶产生技术领域，具体涉及一种用于气溶胶产生的红外加热装置。

背景技术

由于红外加热器的能量可有效穿透气溶胶产生装置，从而均匀而有效地加热气溶胶产生装置整体，极大提升气溶胶产生装置内温度均匀性，实现气溶胶产生装置整体烤透而不烤焦。因此，目前气溶胶产生装置更倾向于采用红外加热。

但目前应用于加热不燃烧领域的红外加热由于波长较长，其辐射能量较低，无法穿透多层气溶胶产生制品薄片，同时还具有升温较慢，热容较大等缺点。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种能够有效提高气溶胶生成基质的受热均匀性及利用率的红外加热装置。

为了实现上述目的，本申请具体采用以下技术方案：

本申请提供了一种红外加热装置，用于加热气溶胶生成基质，该红外加热装置包括：

主体，所述主体用于提供电能；

发热体，所述发热体包括第一壳体、发热件和电极，所述第一壳体设有容纳腔，所述发热件设置于所述容纳腔内，所述电极的一端设置于所述容纳腔内并与所述发热件连接，所述电极的另一端穿出于所述第一壳体并与所述主体连接，以通过所述主体为所述发热件提供电能；

当所述电极通电时，所述发热件导电发热产生红外光，所述红外光能够透出所述第一壳体，且所述红外光的峰值波长在800纳米～1500纳米范围之内。

在一些实施例中，所述第一壳体的红外光透过率≥70％。

在一些实施例中，所述第一壳体对波长小于1微米的红外光透过率≥70％。

在一些实施例中，所述第一壳体由金刚石、尖晶石、石英玻璃、砷化镓、磷化镓、硒化锌、硫化锌和氟化镁中的至少一种单晶体或多晶体透光材料制成。

在一些实施例中，所述容纳腔为密闭的空间，且所述容纳腔被抽真空或填充有卤素元素。

在一些实施例中，所述发热件为螺旋成型的发热丝。

在一些实施例中，所述发热件的表面与所述容纳腔的内壁的间距在0.5毫米～2毫米范围之内。

在一些实施例中，所述主体包括第二壳体、电池和控制电路板，所述第一壳体设有安装腔和凹部，所述电池和所述控制电路板设于所述安装腔内，且所述控制电路板与所述电池电连接，所述发热体设有所述电极的一端设置于所述凹部内，且所述电极与所述控制电路板电连接。

在一些实施例中，所述发热体设置于所述凹部的中心。

在一些实施例中，所述发热体设置有多个，多个所述发热体沿所述凹部的周缘分布。

在一些实施例中，所述发热体还包括反射层，所述反射层设置于所述第一壳体的外表面。

相比于现有技术，本申请的红外加热装置包括发热体和主体，发热体包括第一壳体、发热件和电极，第一壳体设有容纳腔，发热件设置于容纳腔内，电极的一端设置于容纳腔内并与发热件连接，电极的另一端穿出于第一壳体并与主体连接，以通过主体为发热件提供电能，当电极通电时，发热件导电发热产生红外光，该红外光能够透出第一壳体且峰值波长在800纳米～1500纳米范围之内。本申请能够通过发热体发出的短波红外光均匀地加热气溶胶生成基质，进而能够有效提高气溶胶生成基质的受热均匀性及利用率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的红外加热装置的截面图。

图2为图1中的发热体的截面图。

图3为本申请另一实施例提供的红外加热装置的截面图。

图4为能够与图1的红外加热装置匹配的气溶胶产生装置。

图5为能够与图3的红外加热装置匹配的气溶胶产生装置。

附图标识：

1、发热体；11、第一壳体；111、容纳腔；12、发热件；13、电极；2、主体；21、第二壳体；211、凹部；212、安装腔；22、电池；23、控制电路板；100、红外加热装置；200、气溶胶产生装置；201外壳；201a、第一容纳腔；201b、第二容纳腔；201c、第三容纳腔；202、气溶胶生成基质；203、过滤芯；204、凸部。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接。

本文中所用术语“气溶胶产生装置”指的是通过对气溶胶产生制品加热至低于其燃烧温度的温度，以产生气溶胶，以此避免因为气溶胶产生制品燃烧产生有毒有害物质。

加热不燃烧是一种新兴的雾化技术。该方案使用特制的气溶胶产生制品薄片并将温度控制在350℃以下，故能控制在传统气溶胶产生制品中因燃烧生成的有害物质的产生。据研究，通过加热不燃烧产生气溶胶相对于燃烧产生气溶胶来说，其释放的有害物质降低了近90％。

其中，加热不燃烧的传统实现方式为电阻加热，根据不同的需求，虽然加热片的形态各异，但核心实现方案是在低导热的绝缘基体上印刷导电轨迹。该方案中发热体与气溶胶产生制器接触面积有限，导致温度分布均匀性较差。温度的非均匀分布会使得气溶胶产生制品部分区域过热，同时部分区域加热不完全，气溶胶产生制品利用率低。除电阻加热外，磁感应加热是利用电子线路产生局部交变磁场，使得气溶胶产生装置内置的感应元件因电磁感应产生涡流而发热，进而加热溶胶生成基质而产生气溶胶，该方案同样无法避免因采用导热的加热方式而产生的温度不均匀的现象，而且实施时可能会造成电磁泄露，从而影响使用者的健康与安全。

红外加热是利用在红外波段的电磁波辐射加热气溶胶产生制品的技术。由于大多数有机化合物对远红外线有强烈的吸收特性，利用远红外线加热会有较高的热效率。红外辐射能透入被加热物料外表一定深度，而对加热空间内的空气、媒介物根本上不加热，故具有热效率高、加热速度快、电能耗费少、加热质量高等优点。电红外加热特别合适于低温区段的加热。另外电红外加热还具有设备构造简单、设备费用低、易维护、体积小等优点，但目前应用于加热不燃烧领域的红外加热由于波长较长，其辐射能量较低，无法穿透多层气溶胶产生制品薄片，同时还具有升温较慢，热容较大等缺点。红外加热设备采用温度达到2000度以上的金属发热体作为红外辐射源。根据普朗克黑体定律可知此时辐射出的电磁波长较短，而短波红外光对大多数有机物具有较好的穿透性，因此，红外加设备的能量可有效穿透气溶胶产生制品而几乎不衰减，故而能够均匀而有效地加热气溶胶产生装置整体，极大提升气溶胶产生装置内温度均匀性，实现气溶胶产生装置整体烤透而不烤焦。同时，红外加热体由于辐射能力强，故所需材料较少，发热体热容低，热阻小，升温降温反应迅速，能有效实现加热的精准控制。

参照图1和图2所示，图1为本申请实施例提供的红外加热装置的截面图，图2为图1中发热体的截面图。该红外加热装置100包括发热体1和主体2，主体2用于提供电能，发热体1连接于主体2，用于发热以产生短波红外光辐射，以通过该红外光加热气溶胶生成基质，进而生成气溶腔。

具体地，主体2包括第二壳体21、电池22和控制电路板23，第二壳体21设有安装腔212和凹部211，凹部211位于第二壳体21的一端部。电池22和控制电路板23设于安装腔212内，且电池22与控制电路板23连接，通过电池22和控制电路板23为发热体1提供工作所需电压，同时调节输出功率及工作时间。发热体1设于凹部211内且与控制电路板23连接，在加热气溶胶生成基质时，将气溶胶产生装置200的至少部分置于凹部211内，再通过发热体1发热产生短波红外光辐射，从而通过红外光加热气溶胶生成基质，以生成气溶胶。在本实施例中，第二壳体21采用热导率高的金属材料制成。

继续参照图2所示，发热体1包括第一壳体11、发热件12和电极13，第一壳体11设有容纳腔111，发热件12设置于容纳腔111内，电极13的一端设置于容纳腔111内并与发热件12连接，电极13的另一端穿出于第一壳体11并与控制电路板23连接，通过控制电路板23控制电池22向发热件12提供合适的电压，使发热件12导电发热，从而产生短波红外光。其中，发热件12的温度控制采用脉冲方波调节输入电压的方式实现。

当电极13通电时，发热件12导电发热产生短波红外光，该短波红外光能够透出第一壳体11，以均匀地加热气溶胶生成基质，进而能够有效提高气溶胶生成基质的受热均匀性及利用率。

在一些实施方式中，第一壳体11对短波红外光透射率高，其红外光透过率≥70％，具体可以是70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％等，在此不做限定。

需要说明的是，不同的材料对不同波长红外光的透过率不同。可选地，第一壳体11由金刚石、尖晶石、石英玻璃、砷化镓、磷化镓、硒化锌、硫化锌和氟化镁中的至少一种单晶体或多晶体透光材料制成，并对其进行防炸裂处理。其中，金刚石结构的晶体具有透过率较高、透射波段也较宽，是比较优秀的红外光学材料，但制备成本很高。优选地，第一壳体11的红外光学材料为单晶体，更优选地，第一壳体11的红外光学材料为石英玻璃，石英玻璃制成的第一壳体11的耐热温度可以高达1000℃以上，红外透过率可达到70％以上。

根据红外光的波长，通常将红外光谱分为三个区域：红外区(0.75μm～2.5μm)、中红外区(2.5μm～25μm)和远红外区(25μm～1000μm)。优选地，用于制备第一壳体11的红外光学材料对小于1μm的红外区域内的红外线的透过率≥70％，因此可以利用透过上述第一壳体11的红外光加热气溶胶生成基质202。在本实施例中，第一壳体11对波长小于1微米的红外光透过率≥70％。

在一些实施方式中，容纳腔111为密闭的空间，且容纳腔111被抽真空或填充有卤元素，以防止发热件12在高温下与氧气发生反应。优先地，若容纳腔111为真空腔，则容纳腔111内的真空度≤50Pa，具体可以是50Pa、45Pa、30Pa、25Pa、20Pa、10Pa、5Pa等，可以理解地，容纳腔的真空度越低，有利于发热丝的抗氧化保护并且提高对外隔热效果。

在一些实施方式中，发热件12与容纳腔111的内壁的间距在0.5毫米～2毫米范围之内，且发热件12辐射的红外光的峰值波长在800纳米～1500纳米范围之内。

发热件12由耐高温金属导电材料制成，其耐温超过4000℃，且红外辐射率高，具体可以由钨、铁铬铝合金、镍铬合金、石墨、可伐合金和不锈钢中的任意一种制成。

在一些实施方式中，发热件12为圆柱状发热丝，发热丝螺旋缠绕成型。在其他实施方式中，发热件12也可以是S型弯折呈一个平面后弯曲形成环状，只要使得发热件12能够均匀地分布在容纳胶内即可，在此不做限定。

在一些实施方式中，电极13采用易于加工的普通金属材料制成，具体为电极13选自铜电极、银电极、镍电极和镀银铜电极中的任意一种。电极13与发热件12的两个自由端通过焊接连接，具体可以通过碰焊连接。

在本实施例中，发热体1设置于凹部211的中心，其可匹配如图4所示的气溶胶产生装置200，该气溶胶产生装置200包括外壳201、气溶胶生成基质202和过滤芯203，外壳201设有第一容纳腔201a、第二容纳腔201b和第三容纳腔201c，第二容纳腔201b围设于第一容纳腔201a的外侧周圈，第三容纳腔201c设置于第一容纳腔201a、第二容纳腔201b的一端，且第三容纳腔201c与第二容纳腔201b连通，第一容纳腔201a远离第三容纳腔201c的一端设为开口状。气溶胶生成基质容纳于第二容纳腔201b内，过滤芯容纳于第三容纳腔201c内。

在加热容纳于该气溶胶产生装置200内的气溶胶生成基质时，将气溶胶产生装置200套设于发热体1，使红外加热装置100的发热体1位于第一容纳腔201a内，从而使发热体1发出的短波红外光透射入第二容纳腔201b内，加热位于第二容纳腔201b内的气溶胶生成基质，使气溶胶生成基质生成气溶胶，该气溶胶能够流入第三容纳腔201c，并经过滤芯过滤后由第三容纳腔201c流出。

基于上述实施例的基础上，本申请还公开另一种具体实施方式，参照图3所示，在本实施例中，发热体1也可以设置有多个，多个发热体1沿凹部211的周缘分布，其可匹配如图5所示的气溶胶产生装置200，该气溶胶产生装置200包括外壳201，外壳201内容纳有气溶胶生成基质，且外壳201具有凸部204。在加热容纳于该气溶胶产生装置200内的气溶胶生成基质时，将气溶胶产生装置200的凸部204置于凹部211内，使各发热体1位于气溶胶产生装置200的周向，从气溶胶产生装置200外部将红外光辐射穿透气溶胶产生装置200的内容物，以达到生成气溶胶的目的。

在本实施例中，发热体1还包括反射层，反射层设置于第一壳体11的外表面。反射层包括基料、颜料及功能材料，其中，基料如丙烯酸树脂、醇酸树脂等有机树脂；颜料，如二氧化钛；功能材料，如空心陶瓷微珠和助剂构成。在本实施例中，反射层可以包括反射率为85％～90％的空心陶瓷微珠，从而使得红外能量聚集在气溶胶产生装置200内部，以能够提高气溶胶生成基质的加热效率。

反射层14的厚度为100μm～400μm，具体可以是100μm、120μm、150μm、170μm、190μm、200μm、220μm、280μm、300μm或400μm等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。

可以理解地，通过在第一壳体11的外表面涂覆一层红外反射层，则发热件12产生的绝大部分能量都以红外光的方式汇聚在气溶胶产生装置200内，因此发热件12能量利用率高。

本申请通过在凹部211的周缘分布多个发热体1，且在各发热体1的外表面设有反射层，以增加红外光辐射的均匀性。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种红外加热装置，用于加热气溶胶生成基质，其特征在于，包括：

主体，所述主体用于提供电能；

发热体，所述发热体包括第一壳体、发热件和电极，所述第一壳体设有容纳腔，所述发热件设置于所述容纳腔内，所述电极的一端设置于所述容纳腔内并与所述发热件连接，所述电极的另一端穿出于所述第一壳体并与所述主体连接，以通过所述主体为所述发热件提供电能；

当所述电极通电时，所述发热件导电发热产生红外光，所述红外光能够透出所述第一壳体，且所述红外光的峰值波长在800纳米～1500纳米范围之内。

2.根据权利要求1所述的红外加热装置，其特征在于，所述第一壳体的红外光透过率≥70％。

3.根据权利要求2所述的红外加热装置，其特征在于，所述第一壳体对波长小于1微米的红外光透过率≥70％。

4.根据权利要求2所述的红外加热装置，其特征在于，所述第一壳体的材质为金刚石、尖晶石、石英玻璃、硒化锌、砷化镓、磷化镓、硫化锌和氟化镁中的一种。

5.根据权利要求1所述的红外加热装置，其特征在于，所述容纳腔为密闭的空间，且所述容纳腔被抽真空或填充有卤素元素。

6.根据权利要求1所述的红外加热装置，其特征在于，所述发热件为螺旋成型的发热丝。

7.根据权利要求6所述的红外加热装置，其特征在于，所述发热件的表面与所述容纳腔的内壁的间距在0.5毫米～2毫米范围之内。

8.根据权利要求1～7任一项所述的红外加热装置，其特征在于，所述主体包括第二壳体、电池和控制电路板，所述第一壳体设有安装腔和凹部，所述电池和所述控制电路板设于所述安装腔内，且所述控制电路板与所述电池电连接，所述发热体设有所述电极的一端设置于所述凹部内，且所述电极与所述控制电路板电连接。

9.根据权利要求8所述的红外加热装置，其特征在于，所述发热体设置于所述凹部的中心。

10.根据权利要求8所述的红外加热装置，其特征在于，所述发热体设置有多个，多个所述发热体沿所述凹部的周缘分布。

11.根据权利要求10所述的红外加热装置，其特征在于，所述发热体还包括反射层，所述反射层设置于所述第一壳体的外表面。

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