CN112153911A - 具有加热涂层的气溶胶生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置。所述装置包括加热室(10)，所述加热室被配置为成接收包含气溶胶生成基材的气溶胶生成制品(12)。所述加热室(10)包括加热元件。所述加热元件为电阻涂层(16)。

Description

具有加热涂层的气溶胶生成装置

技术领域

本发明涉及一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置。已知气溶胶生成装置，其加热但不燃烧气溶胶生成基材，如烟草。这些装置加热气溶胶生成基材到足够高的温度，以产生供使用者吸入的气溶胶。

背景技术

这些气溶胶生成装置通常包括加热室，其中相对复杂的加热元件布置在加热室内或围绕加热室布置。包括气溶胶生成基材的气溶胶生成制品可插入到加热室中，并通过加热元件加热。加热元件通常被配置为加热叶片，并且在制品插入到加热室中时穿透到气溶胶生成制品的气溶胶生成基材中。常规的加热元件主要加热气溶胶生成基材的中心。

因此，需要提供一种低成本且能够均匀加热的加热元件。

发明内容

为了达到这一目的和其他目的，本发明提出了一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置。该装置包括加热室，该加热室被配置为接收包含气溶胶生成基材的气溶胶生成制品。加热室包括加热元件。加热元件为电阻涂层。

将加热元件配置为电阻涂层具有诸多优势。涂层可以实现更均匀的热分布，这是因为涂层可对插入的气溶胶生成制品的相对大的面积进行加热。由于加热器可以在稍低的温度下运行，因此，更均匀的热分布还具有加热可以更加节能的效果。

当加热元件被配置为电阻涂层时，加热元件的可能形状可以改变。因此，加热元件的形状不限于常规的加热器形状，例如单方向弯曲的形状，如圆柱体或圆锥体。电阻涂层可形成不规则的形状，例如圆顶、抛物线形或不规则形状的表面。

常规的线圈形加热器可能感应出电磁场，电磁场可引起电磁干扰。电磁干扰可能需要额外的金属材料层以屏蔽电磁场。在本发明中，由于电阻涂层不会产生引起电磁干扰的电磁场，因此不再需要其他部件。

电阻涂层(或膜)可以通过大气压化学气相沉积(APCVD)、真空蒸发、溅射、常规CVD、等离子CVD或火焰热解形成。或者，可以使用其他常规涂覆方法(例如湿喷涂、粉末涂覆或浸涂)来施加材料。在一些实施方案中，可以通过粉末烧结来施加涂层。基于所选的材料组成和施加方法，涂层可能需要干燥、固化或固定步骤。

可以将电阻涂层施加到加热室的侧壁，特别是施加到面向加热室内部的侧壁的内壁。

设置在加热室的侧壁上的涂层可使容纳在插入到加热室中的气溶胶生成制品中的气溶胶生成基材直接加热。加热室的侧壁优选地包括加热室的基部以及围绕加热室纵轴的壁。加热室包括用于插入气溶胶生成制品的开口，该开口不形成侧壁的一部分。加热室可以具有中空的管状形状，用于插入气溶胶生成制品，该气溶胶生成制品具有类似于常规香烟的圆柱形形状。用于插入制品的加热室的开口可以是圆形的。

除了另外的加热元件，如设置在加热室中心的加热叶片外，可以设置电阻涂层。然后可以从内外部均匀地加热气溶胶生成基材。

电阻涂层可以包括电阻颗粒和粘合剂。

电阻颗粒在涂层中提供电阻加热特性。合适的电阻材料包括但不限于：半导体例如掺杂陶瓷、电传导陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。合适的金属合金的实例包含不锈钢、含镍、钴、铬、铝、钛、锆、铪、铌、钼、钽、钨、锡、镓、锰和铁的合金以及基于镍、铁、钴、不锈钢、Timetal和铁-锰-铝基合金的超合金。在复合材料中，电阻材料可任选嵌入绝缘材料中，由绝缘材料封装或由绝缘材料涂覆或者反之亦然，这取决于能量转移的动力学和所需外部理化性质。

在另一个实施方案中，电阻涂层材料由分子结合材料的薄膜组成，该分子结合材料为诸如但不限于由独立的前体例如氯化锡、甲醇、H2O和掺杂剂DFE例如二氟乙烷(DFE)和五氯化锑生成的氧化锡或掺杂的氧化锡。

粘合剂粘合电阻材料颗粒，并且可以是聚合物、陶瓷材料或搪瓷熔块。合适的聚合物包括但不限于含氟聚合物、丙烯酸树脂类和丙烯酸酯。

粘结剂可以被配置为粘附至加热室的侧壁。粘合剂可以被配置为抗机械损伤的材料，从而在插入和移除气溶胶生成制品时和在操作气溶胶生成装置时，电阻涂层不会损坏。

基材可以布置在电阻涂层和加热室之间。

涂覆有涂料的基材可以配置为能承受电阻涂层的工作温度，并且优选地，该基材是不导电的。合适的材料包括但不限于陶瓷材料、氧化铍(BeO)、玻璃陶瓷、玻璃族材料、氮化铝、石英和搪瓷金属。基材可以优化电阻涂层和加热室的侧壁之间的结合。

基材可以被配置为绝热的。基材使用绝热材料，通过加热室的侧壁抑制热传递，并且将生成的热量引导至加热室的内部，因此，热量引导至插入的气溶胶生成制品中。这就提高了设备的能源效率和性能。

该装置可以进一步包括控制器、电源和触点，其中触点与电阻涂层电接触，并且控制器可以被配置为通过触点控制从电源到电阻涂层的电力供应。

优选地，电源被配置为电池。优选地，触点彼此间隔地布置在电阻涂层的相对两端，使得供应给电阻涂层的电力均匀地流过涂层，从而热量均匀分布在涂层的表面上。一个触点可以布置在加热室的侧壁的基部，而第二触点可以为布置在加热室的侧壁的径向圆周处的环的形状。换言之，一个触点可以布置在加热室的基部，而另一触点可以布置在加热室的开口附近。

电阻涂层可以被施加到加热室的整个侧壁上。在加热室的整个侧壁上施加涂层有利于插入到加热室中的气溶胶生成制品均匀加热。

电阻涂层可以被施加到加热室的侧壁上与加热室的开口相邻的部分。

在这一实施方案中，加热室的基部不设置电阻涂层。因此，气溶胶生成制品主要在加热室的开口附近被加热。这具有有益的效果，即较少的残留物在加热室的基部附近逸出气溶胶生成制品。因此，可以在去除气溶胶生成制品后降低对加热室的污染。就这一点而言，典型的气溶胶生成制品包括围绕气溶胶生成制品的外周布置的外包装，而在气溶胶生成制品插入到加热室中时以及在气溶胶生成制品插入到加热室后，气溶胶生成制品面向加热室的基部的部分不被包装覆盖。因此，气溶胶生成基材的残留物可能主要通过制品的该部分离开气溶胶生成制品。由于加热室的基部不具有电阻涂层，该区域中基材的加热减少，从而减少了固体或气体形式的基材从邻近加热室的基部的制品处流出。因此可以有效地减少加热室的污染。

电阻涂层可以施加到加热室多个单独的部分，其中电阻涂层的每个部分可以被配置为能够单独控制和操作。

提供多个电阻涂层的部分具有产生多个加热元件的效果。这些多个加热元件可以分别被控制以加热气溶胶生成制品中气溶胶生成基材的分离部分，气溶胶生成制品插入加热室中。优选地，在装置的操作期间，例如当使用者在装置上吹气时，通过操作电阻涂层的第一部分来加热气溶胶生成基材的第一部分以生成气溶胶。在使用者吹气之后或在预定时间后气溶胶生成基材耗尽之后，可以激活电阻涂层的第二部分并且可以使第一部分失活。这样，随后可通过后续操作电阻涂层的多个部分来加热气溶胶生成基材的多个部分以生成气溶胶。因此，电阻涂层的不同部分设置有单独的触点。另外，控制器可以包括多个控制器部分，其用于控制电阻涂层的多个部分。

电阻涂层的厚度可以被配置为在不同的位置变化。

通过改变在不同位置的电阻涂层的厚度，在电阻涂层的不同位置上实现了不同的电阻。因此，在电阻涂层的这些不同部分或位置中以相同的电压实现了不同的加热温度。这可以用于以不同方式挥发气溶胶生成基材的不同部分。上述的电阻涂层的多个能够独立控制的部分可以与这些不同部分的不同厚度组合。

电阻涂层可以被施加到加热室侧壁的外部，其中侧壁可以被配置为导热的。

如电阻涂层易碎、难以清洁或容易受到有机污染，则该实施方案特别有利。因此，电阻涂层可以被施加到气溶胶生成装置的壳体与加热室的侧壁之间的加热室侧壁的外表面上。因此，气溶胶生成装置的壳体以及加热室的侧壁防止电阻涂层与气溶胶生成制品，气溶胶生成基材或其他外部元件接触，这可能会损害电阻涂层。在本发明的上下文中描述的所有实施方案中，电阻涂层可以被直接施加到加热室面向加热室的内部的侧壁上，也可以被施加到如最后实施方案中所述的加热室侧壁的外部。优选地，涂层被施加到面向加热室的内部的侧壁的内侧，而不是加热室的外部。

加热室的基部可以是半球形。在这个实施方案中，在半球内加热室的基部生成的热能被引导至投影球体的中心点。因此，位于该点的气溶胶生成制品的气溶胶生成基材被快速加热以快速地产生气溶胶。在这一实施方案中，设置在加热室呈半球形的基部的气溶胶生成涂层可以作为电阻涂层的一部分来提供，该电阻涂层可以单独控制。一开始，可以对该部分进行操作很快生成气溶胶，而可以对电阻涂层的其他部分进行较长时间的操作以在较长时间生成气溶胶。

本发明还涉及制造用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置的方法，该方法包括以下步骤：

i)提供加热室，该加热室被配置为接收包含气溶胶生成基材的气溶胶生成制品；以及

ii)使用作为加热元件的电阻涂层涂覆加热室。

附图说明

下面参考附图对本发明进行更详细地描述，如下所示：

图1：根据本发明的气溶胶生成装置；

图2：气溶胶生成装置的加热元件的实施方案，其设置在加热室侧壁的内部并且设置在加热室侧壁的外部；

图3：加热元件定位和加热元件部分的实施方案；以及

图4：具有半球形的加热室的基部的实施方案。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的气溶胶生成装置。该装置包括加热室10。气溶胶生成制品12可以被插入到加热室10中。加热室10包括侧壁14。电阻涂层16设置在加热室10的侧壁14上，其有利于加热元件。

除了另外的加热元件，例如沿着加热室10的纵向轴线居中排列的加热针或加热叶片，或者设置在加热室10周围的加热线圈之外，还可以设置电阻涂层16。然而，优选地，电阻涂层16是气溶胶生成装置的唯加热元件，其用于加热包含在气溶胶生成制品12中的气溶胶生成基材。

在图1中，电阻涂层16施加到加热室10的侧壁14的内表面上。因此，电阻涂层16直接向插入加热室10中的气溶胶生成制品12辐射热量。

图1还示出了电连接到电阻涂层16的触点18、20，从而电流可以供应到电阻涂层16并流过电阻涂层16。从图1可以看出，第一触点18布置在加热室10的基部，而第二触点20布置在加热室10的开口附近。这样，流过电阻涂层16并通过触点18、20提供给电阻涂层16的电流均匀地流过电阻涂层16。优选地，第二电极20被设置为与加热室10的开口相邻的环形电极。

为了向电阻涂层16供应电能和通过电阻涂层16供应电能，提供了控制器22，该控制器22与电源24接触。电源24被配置为电池。

图2示出了电阻涂层16的两个实施方案。在图2A中，电阻涂层16被直接施加到加热室10的侧壁14的内表面上。电阻涂层16包括电阻颗粒26以及粘合剂28。电阻颗粒26嵌入粘合剂28中。因此，粘合剂28用作载体。

在图2B中，电阻涂层16被施加到加热室10的侧壁14的外部。在这一实施方案以及所有其他实施方案中，电阻涂层16可以被配置为如图2A所描绘的电阻涂层16，即电阻涂层16由电阻颗粒26和粘合剂28组成。在所有实施方案中，如图2B所示的单一材料的层也可以用于电阻涂层16。如图2B所描绘，将电阻涂层16设置在加热室10的侧壁14的外部具有的优点是，电阻涂层16受到加热室10的侧壁14的保护而免受污染或损坏。在图2B所示的实施方案中，加热室10的侧壁14优选地由导热材料制成，通过插入气溶胶生成物品12，使得电阻涂层16散发的热量被传递到加热室10的内部并进入设置在加热室10中的气溶胶生成基材。

图3示出了电阻涂层16布置方式的多个实施方案。在图3A中，如图1和图2所示，加热室10的整个侧壁14上未设置电阻涂层16。在图3A所示的实施方案中，仅在加热室10与加热室10的开口相邻的部分上设置电阻涂层16。在这一实施方案中，插入加热室10的气溶胶生成制品12不会被电阻涂层16均匀地加热，而是根据电阻涂层16的位置而被选择性地加热。如图3A所示，电阻涂层16优选地加热气溶胶生成制品12位于加热室10的开口附近的部分。这样，主要加热电阻涂层16附近的气溶胶生成基材。因此，可以减少气溶胶生成基材的残留物对加热室10的污染，这避开了面向加热室10基部的气溶胶生成制品12的部分。

在图3B所示的实施方案中，提供了电阻性涂层16的多个部分，这些部分能够单独且独立地控制和操作。电阻涂层16的这些不同部分可以用来加热气溶胶生成基材的不同部分。

在图3C中，示出了一个实施方案，其中提供了电阻涂层16的不同部分，每个部分具有不同的厚度。这些不同的厚度使得各个部分的电阻不同，因此加热温度也不同。图3C中描绘的部分可以被配置为能够单独控制和操作或作为单个涂层。

图4示出了加热室10的实施方案，其中加热室10的基部形成为半球。因此，施加在半球区域中的电阻涂层16具有半球形的形状。因此，从该区域中的涂层发出的热量集中在气溶胶生成制品12的中心点上，从而在气溶胶生成制品12的气溶胶生成基材的该部分中快速加热并生成气溶胶。

Claims (13)

1.一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置，所述装置包括加热室，所述加热室被配置为接收包含气溶胶生成基材的气溶胶制品，其中所述加热室包括加热元件，并且其中所述加热元件是电阻涂层。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层被施加到所述加热室的侧壁。

3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层包含电阻颗粒和粘合剂。

4.根据前述权利要求中的一项所述的气溶胶生成装置，其中基材设置在所述电阻涂层和所述加热室之间。

5.根据权利要求4所述的气溶胶生成装置，其中所述基材是绝热的。

6.根据前述权利要求中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述装置还包括控制器、电源和触点，其中所述触点电接触所述电阻涂层，并且其中所述控制器被配置为通过所述触点控制从所述电源到所述电阻涂层的电力供应。

7.根据前述权利要求中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层被施加到所述加热室的整个侧壁。

8.根据权利要求1至6中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层被施加到所述加热室的所述侧壁的与所述加热室的所述开口相邻的部分。

9.根据权利要求1至6中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层被施加到所述加热室的多个单独的部分，并且其中所述电阻涂层的每个部分被配置为能够单独控制和操作。

10.根据前述权利要求中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层的厚度被配置为在不同的位置变化。

11.根据前述权利要求中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述电阻涂层被施加到所述加热室的所述侧壁的外部，并且其中所述侧壁被配置为导热的。

12.根据前述权利要求中的一项所述的气溶胶生成装置，其中所述加热室的基部具有半球形的形状。

13.一种制造用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供加热室，所述加热室被配置为接收包含气溶胶生成基材的气溶胶生成制品；以及

ii)使用作为加热元件的电阻涂层涂覆所述加热室。

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