CN113397225A - 一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，在电磁感应加热烟具的加热元件(3)的外围安装有导磁体。本发明的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具结构简单，由于加入导磁体，磁感线可以精准作用于加热元件和导磁体上，提高电磁能量转化率利用率。
Description
技术领域
本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具。
背景技术
加热不燃烧卷烟是一种通过电子加热设备加热烟草物质的抽吸方式，加热不燃烧卷烟不仅可以使消费者感受到烟草本香，而且使传统卷烟在燃烧过程中产生的有害物质大幅减少，为消费者健康抽吸烟草物质提供了一条有利的途径。
加热不燃烧卷烟在抽吸过程中需要有配套的加热装置。目前，加热不燃烧卷烟主要采用电阻加热方式和电磁感应加热方式。电阻加热方式的技术目前已经趋向成熟，但其存在加热预热时间长、加热效率低、加热效果稳定性差等特点。而电磁感应加热方式既节能又环保。因此，现在国、内外烟草企业的加热装置的研究方向已经由电阻加热向电磁感应加热方向转变。电磁感应加热利用电加热原理，将交流电转化为电流，产生磁场，当磁场内磁力线作用在加热元件时，磁力线被切割，产生大量小涡流，使加热元件自身迅速发热，从而达到加热的目的。
目前市场上的电磁感应加热烟具存在加热效率低、能量损耗高、易损坏、寿命低等问题，如图1和图4所示。原因如下：第一、加热线圈4在通以电流时，在通电加热线圈4的内部产生的磁感线不能全部作用于加热元件3上，在加热元件3外的其他区域的也有磁感线，导致加热效率相对较低，能量损耗较高；第二、加热线圈4在通以电流时，会在通电加热线圈4的外部产生相对发散的磁感线，磁感线会作用在烟具其他部件上、如烟具内部的电路板上的电子元器件、烟具壳体6上的螺丝钉等，这些部件上会有电磁感应现象而产生热量，从而损坏烟具，降低烟具的使用寿命；同时使烟具壳体发热。
目前已公开的专利CN109640716A通过在电磁感应线圈的侧向加装通量集中器。但未在磁力线最容易分散的地方加装通量集中器，也就是未在电磁感应线圈的上下两面加装通量集中器，因此烟具加热效率仍不能满足要求。
为解决上述问题提出本发明。
发明内容
本发明公开了一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，在烟具的加热元件的外围安装有导磁体。导磁体一方面使得通电加热线圈4的内部产生的磁感线全部作用于加热元件3上，提高加热效率，降低能量损耗；另一方面通电加热线圈4的外部产生的磁感线会作用在导磁体上而不在烟具其他部件上，不会有损坏烟具其他部件的现象，延长烟具的使用寿命。
本发明的技术方案如下：
本发明公开了一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，在电磁感应加热烟具的加热元件3的外围安装有导磁体。
优选地，在所述加热元件3的侧向外围安装有侧导磁体5；在所述加热元件3的上下端面安装有导磁环、为上导磁环1和下导磁环7；侧导磁体5与上导磁环1和下导磁环7形成筒状体；所述加热元件3位于形成的筒状体的中心轴上。
优选地，所述加热元件3为中心加热件31。
优选地，所述加热元件3为周向加热件32。
优选地，所述电磁感应加热烟具还包括如下部件：固定装置2、加热线圈4和烟具壳体6；
所述固定装置2为筒状，其围成烟支容纳腔，所述加热元件3位于烟支容纳腔内为中心加热件31、或所述加热元件3为烟支容纳腔的腔壁构成周向加热件32；所述加热线圈4缠绕在所述固定装置2的外围，所述侧导磁体5布置在所述加热线圈4的外围；所述烟具壳体6和所述侧导磁体5之间有间隙，所述间隙构成烟气的气流通道8；侧导磁体5可以为筒状导磁体、或相同的多个片状或柱状导磁体(如3-6根)均匀围成筒状导磁体，多个导磁体均匀布置。
优选地，所述导磁体为软磁铁氧体材料制成。
优选地，所述软磁铁氧体材料为纯铁、低碳钢、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金中的一种或几种。
本发明的有益效果：
1、导磁体如同输电系统中的导电体电阻很小易于电流通过相似；导磁体的磁阻很小易于磁通通过。导磁体的作用还能够控制磁通的密度和方向，改变感应器的电流分布。加热线圈外围加置导磁体后，绝大部分的磁通的轨迹在导磁体内流动，并引导磁通流向加热元件。因此，本发明笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具用导磁体将整个加热区域包裹，由于导磁体的磁阻小，加热线圈4外的磁通量集中在导磁体中，对烟具固定装置以外的范围起到屏蔽作用，避免加热线圈邻近的部件被加热。
2、如果无导磁体，则加热线圈内的磁通量是相对分散的，加热元件的加热效率相对较低；如果四周外围加装有导磁体，则导磁体可以把线圈内的磁通量定向地引导到加热元件上，精准高效的利用磁感应能量，提高电磁能量转化率利用率，提高加热元件的响应速度，缩短了加热时间，从而提升了加热效率和降低了能量损耗。而专利CN109640716A的气溶胶生成装置加热效率仍然较低，能量损耗降低不明显。
3、本发明的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具结构简单，由于四周加入导磁体，磁感线可以精准作用于加热元件和导磁体上，可以省去烟具的保温层和隔热层，从而使烟具的结构简单化。
4、本发明的导磁体的材料可以是软磁铁氧体材料，也可以是阻碍磁感线分布的新型材料。
附图说明
图1为现有技术的加热烟具的磁感线分布示意图；其中加热方式为中心加热。
图2为实施例1的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具的示意图；其中加热方式为中心加热；箭头方向为烟气的气流方向。
图3为实施例1的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具的磁感线分布的示意图。
图4为现有技术的加热烟具的磁感线分布示意图；其中加热方式为周向加热。
图5为实施例2的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具的示意图；其中加热方式为周向加热；箭头方向为烟气的气流方向。
图6为实施例2的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具的磁感线分布的示意图。
附图标记为：1、上导磁环；2、固定装置；3、加热元件；31、中心加热件；32、周向加热件；4、加热线圈；5、筒状导磁体；6、烟具壳体；7、下导磁环；8、气流通道；9、磁感线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步地解释说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
如图2和图3所示，本发明的一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，加热件为中心加热件31，中心加热件31前端为尖锐状，后端为片状。固定装置2为筒状，其围成烟支容纳腔，中心加热件31位于烟支容纳腔内的中心轴的位置上，可以从烟支容纳腔上端口插入烟支，此时中心加热件31刺入插入的烟支中。加热线圈4缠绕在固定装置2的外围，加热线圈4的外围布置有筒状的侧导磁体5，保加热线圈4轴向和径向位置固定，不可随意移动；在固定装置2上下端面安装有上导磁环1和下导磁环7；侧导磁体5与上导磁环1和下导磁环7形成筒状体。本实施例的部件尺寸如下：上导磁环1外环直径为18mm，内环直径为7.3mm，高度为3mm；下导磁环7外环直径为18mm，内环直径为5mm，高度为3mm。该尺寸可以满足市场占有率较高的直径为7.2mm的烟支使用要求。
上导磁环1尺寸需要满足三个要求，一是其内尺寸需要和烟支的直径相配合，保证烟支能顺利插入烟支容纳腔内；二是其和固定装置2是过盈配合，保证烟支加热时处于密封状态；三是其外尺寸需要达到侧导磁体5的安装位置，保证磁感线在上导磁环1和侧导磁体5的交界处没用漏磁现象。
下导磁环7的尺寸要求需要满足两个要求，一是其的内尺寸需要留有空腔，保证烟具的气道通畅；二是其的外尺寸也需要保证磁感线在下导磁环5和侧导磁体5的交界处没用漏磁现象。
烟具壳体6内壁和侧导磁体5外壁之间有间隙，该间隙构成烟气的气流通道8；侧导磁体5、上导磁环1和下导磁环7材料相同都为软磁铁氧体材料制成，本实施例的软磁铁氧体材料选择铁铝合金。
本发明的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具电磁感应加热烟具，侧导磁体5、上导磁环1和下导磁环7作用的主要有屏蔽作用、集中和定向导磁作用，结构简单，能够高效精准的利用电磁感应能量的优点。如图3所述的本实施例的电磁感应加热烟具的磁感线分布的示意图，磁感线只在中心加热件31、侧导磁体5、上导磁环1和下导磁环7上分布，一方面提高了中心加热件31的响应速度，缩短了加热时间，提升了中心加热件31加热效率和降低了能量损耗；另一方面对烟具固定装置2以外的范围起到屏蔽作用，避免加热线圈4邻近的部件被加热，烟具外壳不发热。
而没有布置导磁体的现有技术的烟具磁感线分布的示意图如图1所示，磁感线比较分散，一方面不能磁感线不能全部作用于加热元件3上，导致加热效率相对较低，能量损耗较高；另一方面外部的磁感线相对发散的，磁感线会作用在烟具壳体6上的螺丝钉等部件上，这些部件上会有电磁感应现象而产生热量，降低烟具的使用寿命；同时使烟具壳体发热。
实施例2
如图5和图6所示，本发明的一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，加热件为周向加热件32，周向加热件32为烟支容纳腔的内壁。其他同实施例1。
如图6所述的本实施例的电磁感应加热烟具的磁感线分布的示意图，磁感线只在周向加热件32的壁上、侧导磁体5、上导磁环1和下导磁环7上分布，一方面提高了周向加热件32的响应速度，缩短了加热时间，提升了周向加热件32加热效率和降低了能量损耗；另一方面对烟具固定装置2以外的范围起到屏蔽作用，避免加热线圈4邻近的部件被加热，烟具外壳不发热。
而没有布置导磁体的现有技术的烟具磁感线分布的示意图如图4所示，磁感线比较分散，一方面不能磁感线不能全部作用于周向加热件32壁上，导致加热效率相对较低，能量损耗较高；另一方面外部的磁感线相对发散的，磁感线会作用在烟具壳体6上的螺丝钉等部件上，这些部件上会有电磁感应现象而产生热量，降低烟具的使用寿命；同时使烟具壳体发热。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，在电磁感应加热烟具的加热元件(3)的外围安装有导磁体。
2.根据权利要求1所述的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，在所述加热元件(3)的侧向外围安装有侧导磁体(5)；在所述加热元件(3)的上下端面安装有导磁环、为上导磁环(1)和下导磁环(7)；侧导磁体(5)与上导磁环(1)和下导磁环(7)形成筒状体；所述加热元件(3)位于形成的筒状体的中心轴上。
3.根据权利要求1或2所述的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，所述加热元件(3)为中心加热件(31)。
4.根据权利要求1或2所述的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，所述加热元件(3)为周向加热件(32)。
5.根据权利要求1或2所述的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，所述电磁感应加热烟具还包括如下部件：固定装置(2)、加热线圈(4)和烟具壳体(6)；
所述固定装置(2)为筒状，其围成烟支容纳腔，所述加热元件(3)位于烟支容纳腔内为中心加热件(31)、或所述加热元件(3)为烟支容纳腔的腔壁构成周向加热件(32)；所述加热线圈(4)缠绕在所述固定装置(2)的外围，所述侧导磁体(5)布置在所述加热线圈(4)的外围；所述烟具壳体(6)和所述侧导磁体(5)之间有间隙，所述间隙构成烟气的气流通道(8)。
6.根据权利要求1所述的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，所述导磁体为软磁铁氧体材料制成。
7.根据权利要求6所述的笼式外磁屏蔽的电磁感应加热烟具，其特征在于，所述软磁铁氧体材料为纯铁、低碳钢、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金中的一种或几种。
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