WO2023115813A1 - 一种电磁感应加热气溶胶形成装置及其用途 - Google Patents
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Definitions
- the invention belongs to the field of heating appliances, and in particular relates to an electromagnetic induction heating aerosol forming device and its application.
- electromagnetic heating heating element is generally a metal heating element made of ferromagnetic material. Although the electromagnetic heating method has a faster heating rate than the resistance heating method, due to the heat transfer between the heating element and the cigarette, there will still be incomplete baking at the bottom of the cigarette; at the same time, there will be smoke near the heating area. The part of the cigarette is burnt, and the part of the cigarette far away from the heating area has not been baked yet.
- the shape of the heating element 9 is a cylinder, a polygonal cylinder, a circular truncated or a truncated prism.
- the shape of the heating element 9 can also be other regular or irregular shapes.
- the shape of the heating element 9 is a circular truncated truss or a truncated truncated truss, the end with a smaller bottom surface is arranged close to the cigarette cup 3 , and the end with a larger bottom surface is arranged away from the cigarette cup 3 .
- Step b injecting the mixed slurry into the mould, injection molding, and obtaining a wet mold of the heating element
- the heating element directly heats the hot air, and then uses the hot air to heat the cigarette.
- This airflow heating method is more uniform, and there will be no situation in which the heating element and the cigarette branch are directly contacted and heated, resulting in non-uniform heating of the smoking material with a different distance from the heating element 9 .
- the heating element when the heating element is in contact with the lower end of the cigarette, it can play the role of end heating. Because the heating element material of the present invention is a mixed material of soft magnetic material and ceramic material, the thermal conductivity of the heating element is lower than that of metal, so the heating element can directly contact with the cigarette without burning the cigarette. In addition, the direct heat transfer method between the heating element and the cigarette has higher heat transfer efficiency.
- the heating element 9 is a circumferential heating pipe, which is arranged on the outer periphery of the cigarette accommodating chamber 10 .
Landscapes
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Abstract
本发明属于加热器具领域，具体涉及一种电磁感应加热气溶胶形成装置及其用途。所述气溶胶形成装置包括：外壳（7）、发热体（9）、烟杯（3）；其中，所述发热体（9）内具有空气流道，且所述发热体（9）中包含陶瓷材料和软磁材料。现有的电磁感应加热方式中，发热体（9）材料只使用软磁材料(如铁块)时，只能在发热体（9）表面产生涡流效应，内部都被屏蔽，导致涡流效应效率低。而本发明的发热体（9）为软磁材料和陶瓷材料的混合材质，两者混合之后，屏蔽效应降低，使发热体（9）中心也能产生涡流效应，增强涡流效应的效率。
Description
本发明属于加热器具领域，具体涉及一种电磁感应加热气溶胶形成装置及其用途。
通过电子设备加热气溶胶生成材料而非燃烧它来产生气溶胶，近年来逐步成为一种替代传统点燃型香烟的主流的气溶胶产生方式。气溶胶生成材料有很多种，烟草是其中最典型的代表，但并不局限于烟草，因此，本文虽然以烟草为例进行介绍，但实际上气溶胶生成材料还包括很多其他草本植物，因为这些草本植物在加热条件下也能产生具有独特香味的气溶胶供用户抽吸享用。
加热不燃烧卷烟使用加热烟具（气溶胶形成装置）进行电加热产生烟雾。加热烟具的加热方式有电阻加热、电磁加热、热气流加热等几种方法。在实现本发明的过程中，发明人发现现有加热技术存在以下问题：
（1）电阻加热方式：升温慢，用户抽烟时等待时间长；对烟支的加热不均匀，往往离发热区域近的烟支部分烤糊了，离发热区域远的烟支部分还没烤好，用户体验感差；烟支底部区域温度低，对烟支烘烤不完全。
（2）电磁加热发热体，发热体与烟支接触传热方式：电磁加热发热体一般使铁磁性材料制备的金属发热体。电磁加热方式，虽然升温速度较电阻加热方式升温较快，但因为发热体与烟支接触传热，还是会出现烟支底部烘烤不完全的现象；同时，也会出现离发热区域近的烟支部分烤糊了，离发热区域远的烟支部分还没烤好的现象。
（3） 用热气流加热烟支的方式：为了加速传热，一般使用金属发热体。发热体上需要设置很多小孔，以使得热气流与发热体充分接触换热，同时，发热体上的小孔越小越多，则与气体接触的表面积越多，换热越快，才能使热气流上升到烟支雾化需要的温度。但是，现在金属发热体上小孔加工困难，成本高。
为了解决上述问题中的至少一个，提出本发明。
本发明第一方面提供一种电磁感应加热气溶胶形成装置及，所述气溶胶形成装置及包括：外壳7、发热体9、气溶胶形成基质容纳腔；其中所述发热体9中包含陶瓷材料和软磁材料。
所述发热体9可以为任何形状结构的发热体形式。
优选地，所述发热体9为气流加热件，其内具有空气流道，所述气流加热件设置在所述气溶胶形成基质容纳腔的下方，且所述气流加热件与所述气溶胶形成基质容纳腔之间气流连通。
优选地，所述气溶胶形成装置包括：烟杯3，其内为气溶胶形成基质容纳腔。
优选地，所述空气流道与所述发热体9中心轴线平行设置且轴向贯穿所述发热体9。当然，所述空气流道也可以不与所述发热体9中心轴线平行设置，例如空气流道是弯曲的，这可以增大空气在所述发热体9内的停留时间，增强空气换热效果。
优选地，所述空气流道的横截面选自圆形、三角形或多边形中的一种或多种。
所述空气流道横截面形状可以是任何规则或不规则形状。
优选地，所述发热体9轴向长度为1~10mm。
优选地，所述发热体9形状为圆柱体、多边形柱体、圆台或棱台。当然，发热体9形状也可以是其他规则或不规则形状。
所述发热体9形状为圆台或棱台时，底面较小的一端靠近烟杯3设置，底面较大的一端远离烟杯3设置。
优选地，所述发热体9为周向发热管，所述周向发热管设置在所述气溶胶形成基质容纳腔的外周；
或者所述发热体9为中心发热件，所述中心发热件设置在所述气溶胶形成基质容纳腔内部。
优选地，所述发热体9由陶瓷材料和软磁材料混合烧结而成。
优选地，所述发热体9中，软磁材料和陶瓷材料的质量比为1:9~9:1。
优选地，所述发热体9通过以下制备方法得到，所述制备方法包括以下步骤：
步骤a、将软磁材料粉末、陶瓷材料粉末和和制浆制剂混合得到混合浆料；
步骤b、将混合浆料注入到模具中，注塑成形，得到发热体湿模；
步骤c、将发热体湿模烧结，得到发热体9。
所述制浆制剂包含：水、稀释剂等常用的制浆添加物。
稀释剂选自：水玻璃、碳酸钠、磷酸钠、六偏磷酸钠等。
上述软磁材料选自：软磁金属或软磁合金，例如铁、磁钢、低碳钢、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、钴镍铁合金等。
上述陶瓷材料选自：氧化锆、氧化铝、氮化硅等。
本发明第二方面提供第一方面所述的电磁感应加热气溶胶形成装置的用途，所述气溶胶形成装置中的发热体9用于提高电磁加热效率。
上述技术方案在不矛盾的前提下，可以自由组合。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、现有的电磁感应加热方式中，发热体材料只使用软磁材料(如铁块)时，只能在发热体表面产生涡流效应，内部都被屏蔽，导致涡流效应效率低。
而本发明的发热体为软磁材料和陶瓷材料的混合材质，两者混合之后，屏蔽效应降低，使发热体中心也能产生涡流效应，增强涡流效应的效率。
2、当本发明的发热体采用气流加热件时，有两种加热烟支的方式：
（1）加热气流，热气流加热烟支：
发热体直接加热热气流，然后使用热气流来加热烟支。这种气流加热方式更加均匀，不会出现发热体与烟支直接接触加热导致与发热体9距离不同的发烟物质加热不均匀的情况。
此外，陶瓷材料的比热容较大，因此气流通过发热体时，发热体温度下降少，使一整个脉动气流前后端都能换热充分。而发热体材料只使用软磁材料(如铁块)时，软磁材料比热容较小，因此气流通过发热体时，发热体温度下降较大，容易出现一整个脉动气流前后端换热不一致的情况。
（1）热气流加热+端部加热：
除了第（1）方面的热气流加热外，当发热体与烟支的下端部接触时，则可以起到端部加热的作用。因为本发明的发热体材料为软磁材料和陶瓷材料的混合材质，所以发热体热导率比金属低，所以发热体可以与烟支直接接触，而不烧焦烟支。此外，发热体与烟支直接接触传热的方式，传热效率更高。
3、本发明的发热体选择周向发热管时，同样由于周向发热管为软磁材料和陶瓷材料的混合材质，所以发热体热导率比金属低，所以发热体可以与烟支直接接触，而不烧焦烟支。此外，发热体与烟支直接接触传热的方式，传热效率更高。
4、本发明的气流加热件可以通过注塑成型方法直接得到产品，工艺简单。而金属发热体则需要先得到发热体主体，再打孔，且孔的数量较大，孔的尺寸较小，制作工艺复杂。
图1为实施例1的气溶胶形成装置部分结构示意图。
图2为实施例1的发热体9的横截面结构示意图。
图3为实施例2的气溶胶形成装置部分结构示意图。
附图标记列表：
1、烟支，2、上盖，3、烟杯，4、线圈固定部，5、感应线圈，6、隔热件，7、外壳，8、底盖，9、发热体、10、烟支容纳腔。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
实施例1
如图1，一种电磁感应加热气溶胶形成装置，所述气溶胶形成装置包括：外壳7、上盖2、底盖8。所述外壳7内部设置有发热体9、烟杯3、隔热件6、感应线圈5。所述气溶胶形成装置还包括：电源、控制系统等元件，图1中未示意出。
其中，外壳7卡设在上盖2和底盖8之间。烟杯3设置在所述上盖2下方，烟杯3内用于容纳烟支。烟杯3杯底具有杯孔。
所述发热体9中包含陶瓷材料和软磁材料。本实施例1中，所述发热体9为气流加热件，其卡设在所述烟杯3的下方，且所述发热体9与所述烟杯3之间气流连通。在本实施例中，所述发热体9为圆柱体结构，其内设置有呈阵列设置有若干个与圆柱体中心轴线平行的、轴向贯穿圆柱体的空气流道。空气流道横截面为圆形。所述发热体9整体形状类似蜂窝煤状。
烟杯3外围设有有线圈固定部4。线圈固定部4具体为多孔陶瓷管，感应线圈5镶嵌在多孔陶瓷管的外壁上。感应线圈5与电源连接。气溶胶形成装置工作时，电源向感应线圈5提供高频电流，感应线圈5产生的交变磁场感应加热所述发热体9。多孔陶瓷管和外壳7之间设置有隔热件6，具体为隔热棉。
上述发热体9通过以下制备方法得到，所述制备方法包括以下步骤：
步骤a、将软磁材料粉末和陶瓷粉末按照质量比1:9混合，然后加入适量水、稀释剂得到混合浆料；
步骤b、将混合浆料注入到模具中，注塑成形，得到发热体9湿模；
步骤c、将发热体9湿模在高温下烧结，得到发热体9。
除去加入软磁材料粉末的步骤，其他操作都可以参考本领域通过注塑和烧结制备陶瓷的方法。
上述软磁材料粉末为铁粉。陶瓷粉末具体为氧化铝陶瓷粉末。
实施例2
如图2，一种电磁感应加热气溶胶形成装置，所述气溶胶形成装置包括：外壳7。所述外壳7内部设置有发热体9、隔热件6、线圈固定部4、感应线圈5。所述气溶胶形成装置还包括：电源、控制系统等元件，图2中未示意出。
与实施例1气溶胶形成装置的区别为：本实施例2中，所述发热体9为周向发热管，其设置在烟支容纳腔10的外周。
Claims (10)
- 一种电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述气溶胶形成装置包括：外壳（7）、发热体（9）、气溶胶形成基质容纳腔；其中所述发热体（9）中包含陶瓷材料和软磁材料。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述发热体（9）由陶瓷材料和软磁材料混合烧结而成。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述发热体（9）中，软磁材料和陶瓷材料的质量比为1:9~9:1。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述发热体（9）为气流加热件，其内具有空气流道，所述气流加热件设置在所述气溶胶形成基质容纳腔的下方，且所述气流加热件与所述气溶胶形成基质容纳腔之间气流连通。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述发热体（9）为周向发热管，所述周向发热管设置在所述气溶胶形成基质容纳腔的外周；或者所述发热体（9）为中心发热件，所述中心发热件设置在所述气溶胶形成基质容纳腔内部。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述发热体（9）通过以下制备方法得到，所述制备方法包括以下步骤：步骤a、将软磁材料粉末、陶瓷粉末和和制浆制剂混合得到混合浆料；步骤b、将混合浆料注入到模具中，注塑成形，得到发热体湿模；步骤c、将发热体湿模烧结，得到发热体（9）。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述发热体（9）形状为圆柱体、多边形柱体、圆台或棱台。
- 根据权利要求4所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述空气流道与所述发热体（9）中心轴线平行设置且轴向贯穿所述发热体（9）。
- 根据权利要求8所述的电磁感应加热气溶胶形成装置，其特征在于，所述空气流道的横截面选自圆形、三角形或多边形中的一种或多种。
- 根据权利要求1所述的电磁感应加热气溶胶形成装置的用途，其特征在于，所述气溶胶形成装置中的发热体（9）用于提高电磁加热效率。
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