[發(fā)明專利]一種用于合金相變材料煙用熱源的電磁加熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010955005.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112291874B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程旭東;朱思宇;張和平;龔倫倫;趙軍超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H05B6/36
• 分類號: H05B6/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

本發(fā)明公開了一種用于合金相變材料煙用熱源的電磁加熱裝置，該電磁感應(yīng)加熱裝置包括電池電源(1)、控制芯片(2)、指示燈和震動(dòng)器(3)、相變加熱芯(4)、電磁感應(yīng)線圈(5)、加熱腔(7)、金屬傳熱壁(8)、熱電偶(9)與裝置外殼(10)，本發(fā)明用于合金相變材料煙用熱源的電磁感應(yīng)加熱裝置結(jié)合電磁感應(yīng)加熱的高能量轉(zhuǎn)化效率、快速加熱和合金相變材料物理控溫優(yōu)秀這二者的優(yōu)勢，同時(shí)提高加熱不燃燒煙草的抽吸體驗(yàn)和加熱裝置的使用體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于加熱不燃燒型煙草熱源技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于合金相變材料煙用熱源的電磁加熱裝置。

背景技術(shù)

加熱不燃燒型煙草熱源能使煙彈加熱到足以散發(fā)出具有煙草味道的氣霧，而不會(huì)點(diǎn)燃煙彈，其樣品可抽吸溫度在90℃-200℃。這就對加熱不燃燒型煙草熱源性能提出了較高的要求，例如預(yù)加熱時(shí)間短、導(dǎo)熱能力強(qiáng)、有效儲(chǔ)存熱量高、適合的加熱溫度在150-350℃、持續(xù)放熱時(shí)間需要超過300s等。

相對于目前廣泛采用的電阻式加熱方式，電磁加熱技術(shù)是一個(gè)全新的加熱方式。電磁感應(yīng)加熱是通過電子線路組成部分產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)磁化材料處于變化磁場中時(shí)，在磁化材料表面切割交變磁力線，產(chǎn)生交變電流，從而使材料表面電荷高速無規(guī)律運(yùn)動(dòng)，碰撞摩擦產(chǎn)生熱能，于是起到加熱材料的效果。電磁加熱在能量轉(zhuǎn)化效率、加熱升溫時(shí)間等方面比電阻式加熱方式更具有突出的技術(shù)優(yōu)勢。但是，電磁加熱技術(shù)存在加熱速率過快、電磁干擾造成控溫困難的缺陷，可能造成煙支的過度加熱導(dǎo)致抽吸口感差，煙渣多難以清理等問題。

金屬和共晶合金相變材料，大多為有固定熔點(diǎn)的晶體，其在熔點(diǎn)附近可形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)，同時(shí)儲(chǔ)存或釋放大量潛熱，可以在加熱不燃燒煙草裝置中發(fā)揮物理控溫的作用：加熱過程中的潛熱平臺(tái)可防止煙支的瞬間過度加熱；放熱過程中的潛熱平臺(tái)則可為抽吸提供自動(dòng)的熱補(bǔ)償，抽吸一口前后的溫差不超過5℃，相比下口感更為均一、絲滑。但是合金相變材料在升溫過程中的比熱容吸熱和相變潛熱大，在使用電阻式加熱方式時(shí)需要極大的功率和較長的加熱時(shí)間，同時(shí)會(huì)在電阻上產(chǎn)生較大的熱損失，為裝置的散熱留下隱患。

因此，若能通過電磁感應(yīng)的方式直接對合金相變材料加熱，綜合電磁感應(yīng)加熱的高能量轉(zhuǎn)化效率、快速加熱和合金相變材料優(yōu)秀物理控溫二者的優(yōu)勢，可以制造適用于加熱不燃燒煙草的優(yōu)秀熱源。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于合金相變材料的電磁感應(yīng)加熱裝置，作為加熱不燃燒型煙草的熱源。目前市場上的熱源，普遍存在控溫不佳的問題，抽吸一口前后的溫差可達(dá)到15-20℃。本發(fā)明提供的熱源可以為抽吸提供自動(dòng)的熱補(bǔ)償，抽吸一口前后的溫差不超過5℃；同時(shí)，由于獨(dú)立熱源的存在，裝置可以實(shí)現(xiàn)不帶電抽吸，提高裝置的安全性能；最后，電磁加熱為快速、高效的加熱提供能源，縮短裝置的加熱時(shí)間，減少熱損耗。

本發(fā)明是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種用于合金相變材料煙用熱源的電磁加熱裝置，包括電池電源1、控制芯片2、指示燈和震動(dòng)器3、相變加熱芯4、電磁感應(yīng)線圈5、加熱腔7、金屬傳熱壁8、熱電偶9與裝置外殼10，其中：

在電磁加熱裝置外殼10內(nèi)，由左至右依次設(shè)置電池電源1、控制芯片2、指示器和震動(dòng)器3與熱電偶9，并通過電源電路和控制電路連接。熱電偶9布置在金屬傳熱壁8向下延長部分，金屬傳熱壁8為環(huán)繞煙彈6加熱段的圓環(huán)柱體，向外依次為相變加熱芯4、加熱腔7與電磁感應(yīng)線圈5。

電池電源1、控制芯片2、指示器和震動(dòng)器3與電磁感應(yīng)線圈5通過電連接實(shí)施工作電流傳輸；控制芯片2分別與電池電源1、指示器和震動(dòng)器3、電磁感應(yīng)線圈5與熱電偶9進(jìn)行信號電路連接，實(shí)施裝置運(yùn)行控制。

電磁感應(yīng)線圈5通過控制芯片2進(jìn)行控制，并根據(jù)熱電偶9的檢測溫度信號，指示燈變化與震動(dòng)，一段時(shí)間后在達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)實(shí)施斷電，提醒使用者進(jìn)入可抽吸時(shí)間。

該煙用電磁感應(yīng)加熱裝置的工作頻率是10～999KHz。