CN112641134A - 发热管及其制造方法和气溶胶产生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发热管及其制造方法和气溶胶产生装置。该发热管的制造方法包括：S1、制备管状坯体，所述管状坯体包括基体坯体、设置于所述基体坯体内侧的电热坯料层以及设置于所述电热坯料层内侧的红外辐射坯料层；S2、将所述管状坯体烧结成型。发热管采用烧结的方式一体成型，结构简单，可靠性高。电热层、红外辐射层设置于基体管内表面，电热层与红外辐射层直接接触激发辐射，大幅提高辐射加热比，缩短电热层、红外辐射层与气溶胶产生基质之间的加热传导距离和辐射距离，提高加热效率和加热均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及雾化领域，更具体地说，涉及一种发热管及其制造方法和气溶胶产生装置。
背景技术
加热不燃烧型雾化装置是一种通过低温加热不燃烧的方式加热雾化材料形成可抽吸气雾的气溶胶产生装置。目前，国内外都已推出不同类型的发热体对雾化材料进行加热，如片状、棒状(针状)和管状发热体。
管状发热体是将雾化材料插入发热管内，发热管管壁表面电阻材料通电后散发热量加热发热管内的雾化材料并在雾化材料中传热。管状发热体因其周圈包围式加热面积大，加热均匀度高，应用较为广泛。目前管状发热体通常是将加热电路布置在发热管外表面，加热线路多采用电阻丝工艺制作，成型工艺方式单一。此外，加热以热传导为主，发热层与雾化材料有一定热传导距离，热量有一定耗散，加热效率有一定降低。
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，提供一种改进的发热管及其制造方法和气溶胶产生装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发热管的制造方法，包括以下步骤：
S1、制备管状坯体，所述管状坯体包括基体坯体、设置于所述基体坯体内侧的电热坯料层以及设置于所述电热坯料层内侧的红外辐射坯料层；
S2、将所述管状坯体烧结成型。
在一些实施例中，所述步骤S1包括：
S101、通过流延工艺制备片状基体坯体；
S102、在所述片状基体坯体上制备片状电热坯料层；
S103、在所述片状电热坯料层上制备片状红外辐射坯料层；
S104、将所述片状基体坯体、所述片状电热坯料层、所述片状红外辐射坯料层卷曲成管状。
在一些实施例中，所述管状坯体还包括设置于所述基体坯体和所述电热坯料层之间的打底层坯体；
所述步骤S1包括：
S111、通过流延工艺制备片状打底层坯体；
S112、在所述片状打底层坯体上制备片状电热坯料层；
S113、在所述片状电热坯料层上制备片状红外辐射坯料层；
S114、将所述片状打底层坯体、所述片状电热坯料层、所述片状红外辐射坯料层卷曲成管状；
S115、将卷曲成管状后的所述打底层坯体、所述电热坯料层、所述红外辐射坯料层放入模具注塑外层形成所述基体坯体。
在一些实施例中，所述片状打底层坯体采用高热阻多孔陶瓷材料制成，所述片状打底层坯体的厚度为10-40um。
在一些实施例中，所述管状坯体还包括反射坯料层以及绝缘坯料层，所述反射坯料层、所述绝缘坯料层、所述电热坯料层、所述红外辐射坯料层依次设置于所述管状坯体的内侧。
在一些实施例中，所述步骤S1包括：
S121、通过流延工艺制备片状基体坯体；
S122、在所述片状基体坯体上制备片状反射坯料层；
S123、在所述片状反射坯料层上制备片状绝缘坯料层；
S124、在所述片状绝缘坯料层上制备片状电热坯料层；
S125、在所述片状电热坯料层上制备片状红外辐射坯料层；
S126、将所述片状基体坯体、所述片状反射坯料层、所述片状绝缘坯料层、所述片状电热坯料层、所述片状红外辐射坯料层卷曲成管状。
在一些实施例中，所述步骤S1包括：
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S135、将所述片状反射坯料层、所述片状绝缘坯料层、所述片状电热坯料层、所述片状红外辐射坯料层卷曲成管状；
S136、将卷曲成管状后的所述反射坯料层、所述绝缘坯料层、所述电热坯料层、所述红外辐射坯料层放入模具注塑外层形成所述基体坯体。
在一些实施例中，所述反射坯料层采用具有高反射率的金属氧化物浆料或粉体制成，所述绝缘坯料层采用不导电浆料或粉体制成。
在一些实施例中，所述反射坯料层通过流延或喷涂成型。
在一些实施例中，所述反射坯料层的厚度为10-200um。
在一些实施例中，所述绝缘坯料层通过流延或喷涂或丝印成型。
在一些实施例中，所述绝缘坯料层的厚度为5-40um。
在一些实施例中，所述基体坯体采用高热阻多孔陶瓷材料制成。
在一些实施例中，在所述步骤S2中，所述烧结温度为600-1600摄氏度。
在一些实施例中，所述电热坯料层通过丝印或PVD沉积制成。
在一些实施例中，所述电热坯料层包括导电线路和发热膜，所述导电线路的电阻率小于所述发热膜的电阻率。
在一些实施例中，所述红外辐射坯料层采用Fe2O3、MnO2、Co2O3、ZrO2、SiO2、SiC、TiO2、Al2O3、CeO2、La2O3、MgO、堇青石、钙钛矿中的至少一种制成。
在一些实施例中，所述电热坯料层的厚度为20-100um，所述红外辐射坯料层的厚度为10-200um。
本发明还提供一种发热管，所述发热管采用上述任一项所述的制造方法制成。
本发明还提供一种气溶胶产生装置，包括上述任一项所述的发热管。
实施本发明至少具有以下有益效果：发热管采用烧结的方式一体成型，结构简单，可靠性高；电热层、红外辐射层设置于基体管内表面，电热层与红外辐射层直接接触激发辐射，大幅提高辐射加热比，缩短电热层、红外辐射层与气溶胶产生基质之间的加热传导距离和辐射距离，提高加热效率和加热均匀性。
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是本发明一些实施例中发热管的立体结构示意图；
图2是本发明第一实施例中发热管的剖面结构示意图；
图3是图2所示发热管的分解结构示意图；
图4-5是图2所示发热管第一制造过程中的结构示意图；
图6-7是图2所示发热管第二制造过程中的结构示意图；
图8是本发明第二实施例中发热管的分解结构示意图；
图9是图8所示发热管的剖面结构示意图；
图10-11是图9所示发热管第三制造过程中的结构示意图；
图12-13是图9所示发热管第四制造过程中的结构示意图；
图14是本发明一些实施例中气溶胶产生装置的立体结构示意图。
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1-3所示，本发明第一实施例中的发热管1可包括基体管11、设置于基体管11内侧的电热层14、设置于电热层14内侧的红外辐射层15以及与电热层14电性连接的两电极引线16。发热管1可呈圆管状，在其他实施例中，其也可呈椭圆形管状、方形管状等其他形状。
基体管11可呈圆管状并可采用多孔硅藻土等高热阻多孔陶瓷材料制成，具有隔热和绝缘的作用。红外辐射层15可采用Fe2O3、MnO2、Co2O3、ZrO2、SiO2、SiC、TiO2、Al2O3、CeO2、La2O3、MgO、堇青石、钙钛矿中的至少一种制成。红外辐射层15的厚度可以为10-200um，优选为10-80um。
电热层14的厚度可以为20-100um，优选为20-60um。电热层14可包括设置于基体管11内侧壁的导电线路141以及设置于基体管11内侧壁的发热膜142。导电线路141主要用于形成合适的导电轨迹图案，以根据需要分配加热区域。发热膜142主要用于通电后发热。导电线路141、发热膜142可采用不同的材料通过丝印或PVD沉积等工艺制成。其中，导电线路141可采用电阻率较小、发热较少的材料制成，发热膜142可采用电阻率较大、发热较多的材料制成。
如图4-5所示，该发热管1可采用如下方法制造：
S1、制备管状坯体10；
S2、将管状坯体10烧结成型。
其中，管状坯体10可包括管状基体坯体110、设置于管状基体坯体110内侧的管状电热坯料层140以及设置于管状电热坯料层140内侧的管状红外辐射坯料层150。管状基体坯体110、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150在烧结后分别形成基体管11、电热层14、红外辐射层15。烧结温度可以为600-1600摄氏度。两电极引线16可在烧结前或烧结后通过PVD沉积或焊接在发热管1的两端外端面。
进一步地，步骤S1可包括：
S101、通过流延工艺制备片状基体坯体110，片状基体坯体110的厚度可在0.6-3mm之间；
S102、在片状基体坯体110上通过丝印或PVD沉积工艺制备片状电热坯料层140；
S103、在片状电热坯料层140上通过丝印或PVD沉积或流延工艺制备片状红外辐射坯料层150；
S104、将片状基体坯体110、片状电热坯料层140、片状红外辐射坯料层150通过芯轴170卷曲成管状，以分别形成管状基体坯体110、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150，并使管状红外辐射坯料层150位于内侧。
如图6-7所示，在另一实施例中，管状坯体10还可包括设置于管状基体坯体110和管状电热坯料层140之间的管状打底层180。管状基体坯体110、管状打底层180在烧结后共同形成基体管11。
管状坯体10也可采用以下方法制备：
S111、通过流延工艺制备一层薄的片状打底层坯体180打底，片状打底层坯体180的厚度可以为10-40um；
S112、在片状打底层坯体180上通过丝印或PVD沉积工艺制备片状电热坯料层140；
S113、在片状电热坯料层140上通过丝印或PVD沉积或流延工艺制备片状红外辐射坯料层150；
S114、将片状打底层坯体180、片状电热坯料层140、片状红外辐射坯料层150通过芯轴170卷曲成管状，以分别形成管状打底层180、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150，并使管状红外辐射坯料层150位于内侧；
S115、将管状打底层坯体180、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150放入模具注塑外层形成管状基体坯体110，管状基体坯体110的厚度可以为0.6-3mm。
该方法先流延片状打底层坯体180打底，使得卷曲成管时的总厚度较薄，卷曲对接工艺相对容易控制。
图8-9所示为本发明第二实施例中的发热管1，与第一实施例相比，本实施例中的发热管1还包括反射层12和绝缘层13。反射层12、绝缘层13、电热层14、红外辐射层15依次设置于基体管11的内侧。
反射层12设置于基体管11的内侧壁上，其可采用SnO2基、In2O3基、ZnO基及其复合掺杂材料等具有高反射率的金属氧化物浆料或粉体制成，反射层12的厚度可在10-200um之间。绝缘层13设置于反射层12和电热层14之间，以将反射层12和电热层14相绝缘。绝缘层13可采用ZrO、SiO2、Al2O3等不导电浆料或粉体制成，其厚度可以为5-40um，优选为5-20um。
如图10-11所示，该发热管1可采用如下方法制造：
S1、制备管状坯体10；
S2、将管状坯体10烧结成型。
其中，管状坯体10可包括管状基体坯体110、设置于管状基体坯体110内侧的管状反射坯料层120、设置于管状反射坯料层120内侧的管状绝缘坯料层130、设置于管状绝缘坯料层130内侧的管状电热坯料层140以及设置于管状电热坯料层140内侧的管状红外辐射坯料层150。管状基体坯体110、管状反射坯料层120、管状绝缘坯料层130、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150在烧结后分别形成基体管11、反射层12、绝缘层13、电热层14、红外辐射层15。烧结温度可以为600-1600摄氏度。
进一步地，步骤S1可包括：
S121、通过流延工艺制备片状基体坯体110；
S122、在片状基体坯体110上通过流延或喷涂工艺制备片状反射坯料层120；
S123、在片状反射坯料层120上通过流延或喷涂或丝印工艺制备片状绝缘坯料层130；
S124、在片状绝缘坯料层130上通过丝印或PVD沉积工艺制备片状电热坯料层140；
S125、在片状电热坯料层140上通过丝印或PVD沉积或流延工艺制备片状红外辐射坯料层150；
S126、将片状基体坯体110、片状反射坯料层120、片状绝缘坯料层130、片状电热坯料层140、片状红外辐射坯料层150通过芯轴170卷曲成管状，以分别形成管状基体坯体110、管状反射坯料层120、管状绝缘坯料层130、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150，并使管状红外辐射坯料层150位于内侧。
如图12-13所示，管状坯体10也可采用以下方法制备：
S131、通过流延工艺制备片状反射坯料层120；
S132、在片状反射坯料层120上通过流延或喷涂或丝印工艺制备片状绝缘坯料层130；
S133、在片状绝缘坯料层130上通过丝印或PVD沉积工艺制备片状电热坯料层140；
S134、在片状电热坯料层140上通过丝印或PVD沉积或流延工艺制备片状红外辐射坯料层150；
S135、将片状反射坯料层120、片状绝缘坯料层130、片状电热坯料层140、片状红外辐射坯料层150通过芯轴170卷曲成管状，以分别形成管状反射坯料层120、管状绝缘坯料层130、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150；
S136、将管状反射坯料层120、管状绝缘坯料层130、管状电热坯料层140、管状红外辐射坯料层150放入模具注塑外层形成管状基体坯体110。
如图14所示，本发明还提供一种气溶胶产生装置，其大致可呈方形柱状并包括壳体2、设置于壳体2内的发热管1以及设置于壳体2内并与发热管1电性连接的电池。气溶胶产生基质3可从壳体2的顶部插入到壳体2中并伸入到发热管1内。发热管1在通电升温后对气溶胶产生基质3进行烘烤加热，形成可供用户抽吸的气雾。在一些实施例中，气溶胶产生基质3可以为烟支。可以理解地，该气溶胶产生装置并不局限于呈方形柱状，其也可以呈圆柱状等其他形状。
本发明中的发热管1至少具有以下优点：
1.发热管1采用烧结的方式一体成型，结构简单，可靠性高；
2.电热层14、红外辐射层15设置于基体管11内表面，电热层14与红外辐射层15直接接触激发辐射，大幅提高辐射加热比，缩短电热层14、红外辐射层15与气溶胶产生基质3之间的加热传导距离和辐射距离，提高加热效率和加热均匀性；
3.反射层12设置于基体管11内，辐射直接在基体管11内被反射，减少辐射逃逸到基体管11外侧，降低发热管1表面温度，有利于提高气溶胶产生装置的整机性能和使用体验感，同时减少辐射发散范围，提高辐射利用率。
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。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (20)
1.一种发热管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备管状坯体(10)，所述管状坯体(10)包括基体坯体(110)、设置于所述基体坯体(110)内侧的电热坯料层(140)以及设置于所述电热坯料层(140)内侧的红外辐射坯料层(150)；
S2、将所述管状坯体(10)烧结成型。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S101、通过流延工艺制备片状基体坯体(110)；
S102、在所述片状基体坯体(110)上制备片状电热坯料层(140)；
S103、在所述片状电热坯料层(140)上制备片状红外辐射坯料层(150)；
S104、将所述片状基体坯体(110)、所述片状电热坯料层(140)、所述片状红外辐射坯料层(150)卷曲成管状。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述管状坯体(10)还包括设置于所述基体坯体(110)和所述电热坯料层(140)之间的打底层坯体(180)；
所述步骤S1包括：
S111、通过流延工艺制备片状打底层坯体(180)；
S112、在所述片状打底层坯体(180)上制备片状电热坯料层(140)；
S113、在所述片状电热坯料层(140)上制备片状红外辐射坯料层(150)；
S114、将所述片状打底层坯体(180)、所述片状电热坯料层(140)、所述片状红外辐射坯料层(150)卷曲成管状；
S115、将卷曲成管状后的所述打底层坯体(180)、所述电热坯料层(140)、所述红外辐射坯料层(150)放入模具注塑外层形成所述基体坯体(110)。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述片状打底层坯体(180)采用高热阻多孔陶瓷材料制成，所述片状打底层坯体(180)的厚度为10-40um。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述管状坯体(10)还包括反射坯料层(120)以及绝缘坯料层(130)，所述反射坯料层(120)、所述绝缘坯料层(130)、所述电热坯料层(140)、所述红外辐射坯料层(150)依次设置于所述管状坯体(10)的内侧。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S121、通过流延工艺制备片状基体坯体(110)；
S122、在所述片状基体坯体(110)上制备片状反射坯料层(120)；
S123、在所述片状反射坯料层(120)上制备片状绝缘坯料层(130)；
S124、在所述片状绝缘坯料层(130)上制备片状电热坯料层(140)；
S125、在所述片状电热坯料层(140)上制备片状红外辐射坯料层(150)；
S126、将所述片状基体坯体(110)、所述片状反射坯料层(120)、所述片状绝缘坯料层(130)、所述片状电热坯料层(140)、所述片状红外辐射坯料层(150)卷曲成管状。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S131、通过流延工艺制备片状反射坯料层(120)；
S132、在所述片状反射坯料层(120)上制备片状绝缘坯料层(130)；
S133、在所述片状绝缘坯料层(130)上制备片状电热坯料层(140)；
S134、在所述片状电热坯料层(140)上制备片状红外辐射坯料层(150)；
S135、将所述片状反射坯料层(120)、所述片状绝缘坯料层(130)、所述片状电热坯料层(140)、所述片状红外辐射坯料层(150)卷曲成管状；
S136、将卷曲成管状后的所述反射坯料层(120)、所述绝缘坯料层(130)、所述电热坯料层(140)、所述红外辐射坯料层(150)放入模具注塑外层形成所述基体坯体(110)。
8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述反射坯料层(120)采用具有高反射率的金属氧化物浆料或粉体制成，所述绝缘坯料层(130)采用不导电浆料或粉体制成。
9.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述反射坯料层(120)通过流延或喷涂成型。
10.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述反射坯料层(120)的厚度为10-200um。
11.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述绝缘坯料层(130)通过流延或喷涂或丝印成型。
12.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述绝缘坯料层(130)的厚度为5-40um。
13.根据权利要求1-12任一项所述的制造方法，其特征在于，所述基体坯体(110)采用高热阻多孔陶瓷材料制成。
14.根据权利要求1-12任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述烧结温度为600-1600摄氏度。
15.根据权利要求1-12任一项所述的制造方法，其特征在于，所述电热坯料层(140)通过丝印或PVD沉积制成。
16.根据权利要求1-12任一项所述的制造方法，其特征在于，所述电热坯料层(140)包括导电线路(141)和发热膜(142)，所述导电线路(141)的电阻率小于所述发热膜(142)的电阻率。
17.根据权利要求1-12任一项所述的制造方法，其特征在于，所述红外辐射坯料层(150)采用Fe2O3、MnO2、Co2O3、ZrO2、SiO2、SiC、TiO2、Al2O3、CeO2、La2O3、MgO、堇青石、钙钛矿中的至少一种制成。
18.根据权利要求1-12任一项所述的制造方法，其特征在于，所述电热坯料层(140)的厚度为20-100um，所述红外辐射坯料层(150)的厚度为10-200um。
19.一种发热管，其特征在于，所述发热管采用权利要求1-18任一项所述的制造方法制成。
20.一种气溶胶产生装置，其特征在于，包括权利要求19所述的发热管。
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