CN114209096A - 雾化装置及微波加热组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种雾化装置及微波加热组件，微波加热组件包括腔体、导体柱、以及微波馈入装置；腔体呈柱形，且底部封闭，腔体的侧壁上设有馈入孔；导体柱设置在腔体内的底部，导体柱与腔体底部相连接并导电；微波馈入装置由馈入孔插入腔体内，并与腔体的内壁面和/或导体柱的表面接触导通，以向腔体内馈入微波；导体柱外壁面和腔体的内壁面之间设有介电体。微波加热组件通过在腔体内部填充高介电材料，可减小谐振腔的长度，实现腔体体积的缩小，利于雾化装置的小型化，腔体内放入气溶胶形成基质，利用微波对气溶胶形成基质进行微波加热，减小烟草中的有害物质对烟民的伤害，不发生高温燃烧裂解过程，减少烟草中焦油和有害物质的释放量，降低二手烟危害。
Description
技术领域
本发明涉及雾化领域，更具体地说，涉及一种雾化装置及微波加热组件。
背景技术
加热不燃烧发烟基质的加热温度一般在250-350℃之间，相对于普通燃烧卷烟，加热不燃烧卷烟在保留传统卷烟口味的同时可大幅度减小烟草中的有害物质对烟民的伤害，不发生高温燃烧裂解过程，从而减少了烟草中焦油和有害物质的释放量，可大幅度降低二手烟的危害。
普通的微波加热的体积较大，不利于应用到对体积有要求的雾化装置领域。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种雾化装置及微波加热组件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微波加热组件，包括腔体、导体柱、以及微波馈入装置；
所述腔体呈柱形，且底部封闭，所述腔体的侧壁上设有馈入孔；
所述导体柱设置在所述腔体内的底部，所述导体柱与腔体底部相连接并导电；
所述微波馈入装置由所述馈入孔插入所述腔体内，并与所述腔体的内壁面和/或所述导体柱的表面接触导通，以向所述腔体内馈入微波；
所述导体柱外壁面和所述腔体的内壁面之间设有介电体。
优选地，所述腔体为导电的金属材质。
优选地，所述腔体的内壁面上涂覆设置有第一导电层。
优选地，所述导体柱为中空或实心结构，且外壁导电。
优选地，所述导体柱为导电材料。
优选地，所述导体柱的外壁面涂覆设置有第二导电层。
优选地，所述微波馈入装置为一字型，且一端与所述导体柱的侧壁面接触导通。
优选地，所述微波馈入装置为L形，一端与所述腔体的底面接触导通。
优选地，所述介电体低于所述导体柱，或与所述导体柱平齐，或高于所述导体柱，且低于所述腔体，或与所述腔体高度平齐，或高于所述腔体。
优选地，所述介电体的内圈设有向中部凸起的定位部。
优选地，所述定位部为棱和肋。
优选地，所述介电体的材质包括氧化铝、刚玉、莫来石、镁橄榄石、氧化镁、氧化锆、氧化硅、锆英石、氮化硼、氮化铝、锂辉石，ε在30～40之间的BaTiO3系瓷料、MgTiO3、CaTiO3系瓷料、SrTiO3、Ba(Zn，Nb)O3系、Ba(Sr，Ta)O3系以及ε在70～90之间的BaO-Nd2O3-TiO2、BaO-Sm2O3-TiO2稀土混晶系中的一种或者至少2种的组合。
优选地，所述腔体内还设有用于测温的测温装置。
优选地，所述导体柱中部开设有收容孔，所述测温装置插设在所述收容孔内。
优选地，所述测温装置包括中空的探针、以及测温组件，所述测温组件插设在所述探针内，所述探针的外端封闭。
优选地，所述测温组件包括热电偶或光纤。
优选地，所述探针与所述导体柱欧姆接触。
优选地，所述腔体还设有用于固定气溶胶形成基质的固定装置，所述固定装置的材质可穿透微波。
优选地，所述固定装置的材质的损耗角正切小于0.1。
优选地，所述固定装置的材质为塑料。
一种雾化装置，包括所述的微波加热组件。
实施本发明的雾化装置及微波加热组件，具有以下有益效果：微波加热组件通过在腔体内部填充高介电材料，可以减小谐振腔的长度，从而实现了腔体体积的缩小，利于雾化装置的小型化，腔体内可以放入气溶胶形成基质，利用微波对气溶胶形成基质进行微波加热，可大幅度减小烟草中的有害物质对烟民的伤害，不发生高温燃烧裂解过程，从而减少了烟草中焦油和有害物质的释放量，可大幅度降低二手烟的危害。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中的雾化装置的模块示意图；
图2是本发明实施例中的微波加热组件的立体结构示意图；
图3是图1中微波加热组件的剖面结构示意图；
图4是微波加热谐振腔的结构示意图；
图5是介电体高于导体柱时的示意图；
图6是介电体低于导体柱时的示意图；
图7是介电体与导体柱高度平齐时的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明一个优选实施例中的雾化装置包括微波加热组件10、控制模块20、电池模块30、微波发生装置40，电池模块30与控制模块20、微波发生装置40电性连接，为控制模块20、微波发生装置40供电，让微波馈入装置产40生微波，控制模块20用于控制微波发生装置40输出的微波功率、加热时间、开停间隔等参数。
结合图2所示，气溶胶形成基质气溶胶形成基质微波加热组件10包括腔体1、导体柱2、以及微波馈入装置3，腔体1可供气溶胶形成基质7插入，气溶胶形成基质可为烟草等。微波发生装置40与微波馈入装置3连接，微波馈入装置3设置于微波发生装置40和腔体1之间，用于将微波发生装置40产生的微波传输到腔体1内，利用微波对腔体1内的气溶胶形成基质7加热。
腔体1呈柱形，且一端封闭，腔体1的侧壁上设有馈入孔11。导体柱2设置在腔体1内的底部，导体柱2与腔体1底部相连接并导电。
微波馈入装置3由馈入孔11插入腔体1内，并与腔体1的内壁面和/或导体柱2的表面接触导通，以向腔体1内馈入微波。
优选地，在本实施例中，导体柱2外壁面和腔体1的内壁面之间设有介电体4。
结合图4所示，根据以下λ/4谐振腔工作原理：
λ/4同轴谐振腔是由一端短路，一端开路的同轴线构成的，
λ/4同轴线谐振腔的开路端是利用一段处于截止状态的圆形波导来实现的，根据两端面边界条件，在谐振时，其腔长l等于λ0/4的奇数倍，即l＝[(2p-1)λ0]/4(p＝1,2,3,…)。因此，λ/4同轴线谐振腔的谐振波长为：
λ/4同轴线谐振腔的品质因数为：
λ/4同轴谐振腔与λ/2同轴谐振腔的差别在于它少一个端面的导体损耗。
λ/2和λ/4同轴线谐振腔的横向尺寸的选择应由下列条件决定：
(1)、为保证同轴线谐振腔工作与TEM模而不出现高次模要求:
π(d+D)/2＜λ0min，即：π(a+b)2＜λ0min；
(2)、为保证同轴线谐振腔有较高的Q0值，应取：
2≤(D/d)≤6)，即:2≤(b/a)≤6)；
(3)、对于λ/4同轴线谐振腔还要保证开路端的圆形波导处于截止状态，应要求：1.71D＜λ0min，即3.41b＜λ0min。
由谐振腔的长度l的计算公式可知，λ/4同轴谐振腔的最小尺寸≈电磁波长的1/4。2.45GHz电磁波在空气中的波长约为12.24cm，此时l约为3.06cm，如果要将l变短，那么需要使得电磁波的波长变短，电磁波在材料中的波长可以按如下公式计算：
对于介电材料，μr一般为l，当εr越大时，波长越短，l也可以设计的越短，因此可以实现腔体1的小型化。
微波加热组件10通过在腔体1内部填充高介电材料，可以减小谐振腔的长度，从而实现了腔体1体积的缩小，利于雾化装置的小型化，腔体内可以放入气溶胶形成基质7，利用微波对气溶胶形成基质7进行微波加热，可大幅度减小烟草中的有害物质对烟民的伤害，不发生高温燃烧裂解过程，从而减少了烟草中焦油和有害物质的释放量，可大幅度降低二手烟的危害。
在一些实施例中，腔体1为导电的金属材质，材质一般为铝、铜、金、银、不锈钢等导电金属。在其他实施例中，也可在腔体1的内壁面上涂覆设置有第一导电层12，如镀金、镀银、镀铜等等。
进一步地，在一些实施例中，导体柱2为中空或实心结构，且外壁导电，以在微波馈入腔体1后，在腔体1内形成微波辐射。
另外，导体柱2为导电材料，优选地，可以为导电的金属材料，也可为其它高导电性能材料。
在其他实施例中，导体柱2也可为非金属材料，且在导体柱2的外壁面涂覆设置有第二导电层21，第二导电层21为镀金属薄膜层，如镀金、镀银、镀铜等等。
如图3所示，在一些实施例中，微波馈入装置3一般为同轴连接器，一端与微波源微波发生装置40相连接，另一端由馈入口插入腔体1。通常，微波馈入装置3可以为一字型，且插入腔体1内的一端与导体柱2的侧壁面接触导通。
如图5所示，在其他实施例中，微波馈入装置3也可为L形，插入腔体1内的一端与腔体1的底面接触导通。或者，微波馈入装置3插入腔体1的一端的形状也可为弧形等其他形状，能与腔体1的内壁面或导体柱2的外壁面接触导通即可。
在一些实施例中，如图6所示，介电体4低于导体柱2，如图7所示，介电体4也可与导体柱2平齐，再如图3、图5所示，介电体4也可高于导体柱2，且低于腔体1，在其他实施例中，介电体4也可与腔体1高度平齐，或高于腔体1。
如图3、图5所示，当介电体4高于导体柱2，且低于腔体1，或介电体4与腔体1高度平齐，或介电体4高于腔体1这几种情况下，介电体4还同时具有固定气溶胶形成基质7的作用，即介电体4的内孔径略大于气溶胶形成基质7的直径，让气溶胶形成基质7插入到介电体4的内孔进行固定。
优选地，在介电体4的内圈设有向中部凸起的定位部(未图示)，可以对插入到介电体4内的气溶胶形成基质7进行定位卡合。通常，定位部为棱和肋，既可以固定气溶胶形成基质7，还可以在介电体4内壁面和气溶胶形成基质7之间形成气道，让烟气流动。
在其他一些实施例中，如图6、图7所示，当介电体4低于导体柱2，或与导体柱2平齐时，不容易靠介电体4对气溶胶形成基质7固定时，还可在腔体1设置用于固定气溶胶形成基质7的固定装置5，固定装置5的材质可穿透微波，对气溶胶形成基质7进行微波雾化。
进一步地，固定装置5的材质的损耗角正切小于0.1，固定装置5的材质为塑料。具体地，可以是peek，即聚醚醚酮。
在一些实施例中，介电体4的材质可以包括氧化铝、刚玉、莫来石、镁橄榄石、氧化镁、氧化锆、氧化硅、锆英石、氮化硼、氮化铝、锂辉石及各种玻璃介电材料等，ε在30～40之间的BaTiO3系瓷料、MgTiO3、CaTiO3系瓷料、SrTiO3、Ba(Zn，Nb)O3系、Ba(Sr，Ta)O3系以及ε在70～90之间的BaO-Nd2O3-TiO2、BaO-Sm2O3-TiO2稀土混晶系中的一种或者至少2种的组合。
优选地，介电体4的材料为氧化铝、氧化锆。
如图3、5、6、7所示，为了更准确的掌握腔体1内的气溶胶形成基质7的雾化温度，让用户及时的根据温度做出动作调整，在腔体1内还设有用于对插入腔体内的气溶胶形成基质测温的测温装置6。优选地，在导体柱2中部开设有收容孔22，测温装置6插设在收容孔22内，感测腔体1中部的温度值。
进一步地，本实施例中，测温装置6包括中空的探针61、以及测温组件62，测温组件62插设在探针61内，探针61的外端封闭。通常，测温组件62包括热电偶或光纤，优选热电偶。
中心探针使得可以使用热电偶(ptc/ntc)进行测温，测温装置6的外壳探针61与导体柱2欧姆接触。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (21)
1.一种微波加热组件，其特征在于，包括腔体（1）、导体柱（2）、以及微波馈入装置（3）；
所述腔体（1）呈柱形，且底部封闭，所述腔体（1）的侧壁上设有馈入孔（11）；
所述导体柱（2）设置在所述腔体（1）内的底部，所述导体柱（2）与腔体（1）底部相连接并导电；
所述微波馈入装置（3）由所述馈入孔（11）插入所述腔体（1）内，并与所述腔体（1）的内壁面和/或所述导体柱（2）的表面接触导通，以向所述腔体（1）内馈入微波；
所述导体柱（2）外壁面和所述腔体（1）的内壁面之间设有介电体（4）。
2.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述腔体（1）为导电的金属材质。
3.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述腔体（1）的内壁面上涂覆设置有第一导电层（12）。
4.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体柱（2）为中空或实心结构，且外壁导电。
5.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体柱（2）为导电材料。
6.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体柱（2）的外壁面涂覆设置有第二导电层（21）。
7.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述微波馈入装置（3）为一字型，且一端与所述导体柱（2）的侧壁面接触导通。
8.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述微波馈入装置（3）为L形，一端与所述腔体（1）的底面接触导通。
9.根据权利要求1至8任一项所述的微波加热组件，其特征在于，所述介电体（4）低于所述导体柱（2），或与所述导体柱（2）平齐，或高于所述导体柱（2），且低于所述腔体（1），或与所述腔体（1）高度平齐，或高于所述腔体（1）。
10.根据权利要求9所述的微波加热组件，其特征在于，所述介电体（4）的内圈设有向中部凸起的定位部。
11.根据权利要求10所述的微波加热组件，其特征在于，所述定位部为棱和肋。
12.根据权利要求1至8任一项所述的微波加热组件，其特征在于，所述介电体（4）的材质包括氧化铝、刚玉、莫来石、镁橄榄石、氧化镁、 氧化锆、氧化硅、锆英石、氮化硼、氮化铝、锂辉石，ε在30～40之间的BaTiO3系瓷料、MgTiO3、CaTiO3系瓷料、SrTiO3、Ba（Zn，Nb）O3系、Ba （Sr ，Ta）O3系以及ε在70～90之间的BaO-Nd2O3-TiO2、BaO-Sm2O3-TiO2稀土混晶系中的一种或者至少2种的组合。
13.根据权利要求1至8任一项所述的微波加热组件，其特征在于，所述腔体（1）内还设有用于测温的测温装置（6）。
14.根据权利要求13所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体柱（2）中部开设有收容孔（22），所述测温装置（6）插设在所述收容孔（22）内。
15.根据权利要求13所述的微波加热组件，其特征在于，所述测温装置（6）包括中空的探针（61）、以及测温组件（62），所述测温组件（62）插设在所述探针（61）内，所述探针（61）的外端封闭。
16.根据权利要求15所述的微波加热组件，其特征在于，所述测温组件（62）包括热电偶或光纤。
17.根据权利要求15所述的微波加热组件，其特征在于，所述探针（61）与所述导体柱（2）欧姆接触。
18.根据权利要求1至8任一项所述的微波加热组件，其特征在于，所述腔体（1）还设有用于固定气溶胶形成基质（7）的固定装置（5），所述固定装置（5）的材质可穿透微波。
19.根据权利要求18所述的微波加热组件，其特征在于，所述固定装置（5）的材质的损耗角正切小于0.1。
20.根据权利要求18所述的微波加热组件，其特征在于，所述固定装置（5）的材质为塑料。
21.一种雾化装置，其特征在于，包括权利要求1至20任一项所述的微波加热组件。
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