CN112672656A - 用于气溶胶生成系统的加热器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于气溶胶生成系统的加热器组件(300)，该加热器组件包括：用于加热液体气溶胶形成基质以形成气溶胶的流体可渗透加热器(322)；用于将液体气溶胶形成基质传送到流体可渗透加热器的多孔构件(324)，其中流体可渗透加热器沉积在多孔构件的多孔外表面(324a)上，流体可渗透加热器包括：沉积的导电材料的第一层(326)；沉积的导电材料的第二层(328)，其中第二层的导电性大于第一层的导电性，使得第二层将流体可渗透加热器的电阻修改为所需的电阻。

Description

用于气溶胶生成系统的加热器组件

技术领域

本发明涉及气溶胶生成系统和用于气溶胶生成系统的加热器组件，加热器组件包括适用于将气溶胶形成基质汽化的电加热器。具体而言，本发明涉及手持式电操作的气溶胶生成系统。本发明的方面涉及用于气溶胶生成系统的加热器组件、用于气溶胶生成系统的盒，以及用于制造加热器组件的方法。

背景技术

手持式电操作的吸烟系统通常包括装置部分，装置部分包括电池和控制电子设备；以及盒部分，盒部分包括气溶胶形成基质的供应和电操作的蒸发器。包括气溶胶形成基质的供应和蒸发器的盒有时称为“雾化器(cartomiser)”或“雾化器(atomizer)”。蒸发器通常是加热器组件，并且盒部分还可以包括烟嘴，用户在使用时在烟嘴上抽吸以将气溶胶抽吸到他们的嘴中。

在一些已知的实例中，气溶胶形成基质是液体气溶胶形成基质，且蒸发器包括缠绕在浸泡于液体气溶胶形成基质中的细长芯周围的加热丝线圈。通过丝的电流使得对丝进行电阻加热，这会蒸发芯中的液体。芯通常保持在气流路径内，使得空气被抽吸通过芯并夹带蒸汽。蒸气随后冷却以形成气溶胶。

此类型的系统在生成气溶胶上可为有效的，但以低成本且可重复方式制造还是一件具有挑战的事情。此外，芯和线圈组件与相关联的电连接一起都可能是易碎的且很难处置，特别是在自动生产线上。

发明内容

期望提供一种用于改善了气溶胶特性的气溶胶生成系统的加热器组件。将进一步期望为气溶胶生成系统提供更加稳定的加热器组件，这种加热器组件的制造容易或廉价。此外，期望为具有改进的气溶胶特性的气溶胶生成系统提供筒。

根据本发明的第一方面，提供一种用于气溶胶生成系统的加热器组件，该加热器组件包括：用于加热液体气溶胶形成基质以形成气溶胶的流体可渗透加热器；用于将液体气溶胶形成基质传送到流体可渗透加热器的多孔构件，其中流体可渗透加热器沉积在多孔构件的多孔外表面上，流体可渗透加热器包括：沉积的导电材料的第一层；沉积的导电材料的第二层，其中第二层的导电性大于第一层的导电性，使得第二层将流体可渗透加热器的电阻修改为所需电阻。

流体可渗透加热器可为电加热器。流体可渗透加热器可通过电阻加热来加热，即，通过使电流通过加热器，使得电能通过加热器中的电阻损失转换为热量。备选地，可以通过感应来加热流体可渗透加热器，例如，通过将加热器放置在随时间变化的磁场内，例如高频交变磁场，使得在加热器中感生涡电流，导致电阻损失并引起加热器的加热。因此，通过修改流体可渗透加热器的电阻，可改变加热器的加热特性。

有利地，提供多层加热器，具体是包括比第一层更为导电的第二层的加热器，允许修改加热器的电阻以实现所需的电阻。这意味着不必仅通过提供单层来获得所需的电阻，并且可以通过提供第二层来对电阻进行更精细的调节。例如，这将允许第一层由可能不能完全提供所需电阻但是更便宜或更容易制造的材料形成，并且通过使用由相对少量更昂贵的材料形成的第二层来将电阻修改为所需值。

通过将流体可渗透加热器沉积到多孔构件的多孔外表面上，可以改进加热器与多孔构件之间的接触。例如，通过补偿多孔构件的外表面上的表面粗糙度或不均匀性。这可以减少如果加热器未完全与多孔构件接触则原本可能会出现的多孔构件外表面上“热点”(加热增加的局部区域)的数量或严重程度，并且因此导致气溶胶特性的改进。加热器与多孔构件之间的改善的接触还可以允许改善液体气溶胶形成基质递送到加热器。

此外，通过将流体可渗透加热器沉积在多孔构件的多孔外表面上，多孔构件为加热器提供结构支承，并且可使用更薄的加热器。这减少加热器与多孔构件之间的机械和热应力，从而延长加热器的使用寿命。

另一优点是加热器可以沉积在多孔构件的基本上所有的外表面上，例如多孔构件的一端，这允许更大的加热器表面和更有效地使用多孔构件的外表面。

如本文所用，相对于加热器的术语“流体可渗透的”意味着加热器允许流体(例如，气体或液体)穿过其。例如，其允许液体气溶胶形成基质通过加热器中的孔隙以汽化，并且其允许在加热器处形成汽化气溶胶形成基质离开加热器中的孔隙。

如本文中所使用，术语“多孔”是指由液体气溶胶形成基质可渗透并且允许液体气溶胶形成基质通过其迁移的材料形成。

如本文中所使用，术语“多孔构件”是指能够通过毛细管作用将液体气溶胶形成基质传送到加热器的热器组件的部件。

如本文中所使用，术语“导电材料”表示具有1x10^-2Ωm或更小的电阻率的材料。

如本文中所使用，术语“沉积”是指例如以液体、等离子体或蒸气的形式涂覆在多孔构件的外表面上的涂层，其随后冷凝或聚集以形成加热器的第一层或第二层，而不是简单地作为固态的预成型部件放置在多孔构件上。

第一层可以由任何合适的导电材料形成。在某些优选实施方案中，导电材料包括金属、导电聚合物和导电陶瓷中的一者或多者。

适用于第一层的合适导电金属包括钨、钽、钢、铂、钼、钛、钴和/或其合金。第一层的其它合适材料包括导电多晶硅，如掺杂多晶硅或NiCr合金。

第一层的合适导电聚合物包括PEDOT(聚(3,4-亚乙基二氧噻吩))、PSS(聚(对苯硫醚))、PEDOT:PSS(PEDOT和PSS的混合物)、PANI(聚苯胺)、PPY(聚(吡咯))、PPV(聚(对苯撑乙烯))或其任何组合。

第一层的合适导电陶瓷包括ITO(铟锡氧化物)、SLT(掺杂镧的钛酸锶)、SYT(掺杂钇的钛酸锶)、氧化铝或其任何组合。

第一层可直接沉积在多孔构件的多孔外表面上。这有助于将第一层粘附到多孔构件，这降低由加热器变形引起的加热器与多孔构件之间失去接触的风险，例如在组装期间或由于使用期间感生的热应力。

备选地，流体可渗透加热器还可以包括布置在多孔构件的多孔外表面与第一层之间的第三层。第三层可直接沉积在多孔构件的多孔外表面上，并且可充当粘附层以改善第一层与多孔构件的多孔外表面之间的粘附力。第三层可以包括选自钽、钛和铬中一种或多种的材料。已发现这些材料是改善第一层和多孔构件的多孔外表面的粘附力的合适材料。

取决于与多孔构件的多孔外表面接触的层，第一层或第三层可至少部分地扩散到多孔外表面。

如本文中所使用，术语“扩散到多孔外表面中”是指第一层或第三层在第一层或第三层与多孔构件之间的界面处的多孔外表面的材料中嵌入或互混，例如，通过延伸到多孔外表面的孔隙中并且通过部分地移动到多孔构件附近的表面。

利用这种布置，可以进一步改善加热器和多孔构件之间的接触，从而导致多孔构件的多孔外表面上的“热点”的数量或严重性进一步降低，并且改善了气溶胶特性。此外，通过延伸到多孔构件的多孔外表面中，加热器和多孔构件之间的接触面积增加。这可以导致通过多孔构件将液体气溶胶形成基质向加热器的递送的进一步改善，并且可以导致通过加热器对液体气溶胶形成基质的加热的改善。其还可以进一步增加流体可渗透加热器和多孔构件之间的粘附力，进一步降低由加热器的变形(例如在组装期间或由于使用期间感生的热应力)引起的加热器与多孔构件之间失去接触的风险。

第二层可沉积在第一层上或上方。备选地，第一层可沉积在第二层上或上方。这些布置允许过使用与第一层电接触的第二层来将加热器的电阻修改为所需值。与第一层相比，第二层可以由相对少量的更昂贵的材料形成。第二层可由具有比第一层更高导电性的任何合适导电材料形成。在某些实施例中，第二层可以优选包括具有小于5x10^-8ΩM的电阻率的材料，更优选小于4x10^-8ΩM，且更优选小于3x10^-8Ωm。第二层可以包括选自金、银、铝或铜中的一种或多种的材料，发现所述材料具有适合修改流体可渗透加热器的电阻的特性。技术人员将认识到，也可以使用具有合适特性的其它材料。

第一层的厚度可以比第二层的厚度大一个数量级，并且可选地，第一层的厚度可以比第二层的厚度大两个或更多数量级。第一层厚度与第二层厚度的比率可以是1000:1或更小，更具体地500:1或更小，且再更具体地250:1或更小。第一层厚度与第二层厚度的比率可以在2.5:1与1000:1之间，更具体地在2.5:1与500:1之间，且再更具体地在2.5:1与250:1之间。第一层的厚度可以是10μm或更小，更具体地是2.5μm或更小，更具体地是小于0.5μm，且再更具体地是0.1μm或更小。第一层的厚度可在5nm与10μm之间，更具体地在50nm和2.5μm之间，更具体地在50nm和0.5μm之间，且再更具体地在50nm和0.1μm之间。已发现这些厚度范围为加热器提供足够的导电性，以帮助降低“热点”的数量或严重性，同时足够薄，以降低填充或阻挡多孔构件的多孔外表面的孔隙的可能性，使得多孔外表面保持多孔。第一层的厚度取决于多孔构件的粒度和孔径。较小粒度和孔径的多孔材料需要从上述厚度范围选择较薄厚度。

第二层的厚度可在10至20nm之间。已发现这种厚度范围足以修改加热器的电阻。与第一层相比，第二层的厚度相对较小，且因此第二层只需要相对较少量的导电材料。鉴于第二层不会显著增加流体可渗透加热器的厚度，所以填充或阻挡多孔构件的多孔外表面的孔隙的风险未显著增加，使得多孔外表面保持多孔。

第三层的厚度可在10至20nm之间。已发现这种厚度范围足以改善第一层与多孔构件的多孔外表面之间的粘附力。再次，第三层不会显著增加流体可渗透加热器的厚度，且因此填充或阻挡多孔构件的多孔外表面的孔隙的风险未显著增加，使得多孔外表面保持多孔。

第二层可以将流体可渗透加热器的电阻修改成0.3到4欧姆之间，更具体地在0.5至1.5欧姆之间，且再更具体地是1欧姆。如果加热器组件与由电池供电的气溶胶生成系统一起使用，那么对于流体可渗透加热器具有较低总电阻大体上是有利的。低电阻高电流系统允许高功率递送至流体可渗透加热器。这允许加热器快速加热到期望的温度。

第一层、第二层和第三层可以任何合适的方式沉积到多孔构件的多孔外表面上。例如，第一层、第二层和第三层中的一个或多个可通过一个或多个真空沉积工艺沉积到多孔外表面上，如蒸发沉积、溅射、物理气相沉积(PVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。

在一些实施例中，第一层、第二层和第三层可以包括印刷在多孔构件的多孔外表面上的可印刷导电材料。在此类实施例中，可以使用任何合适的已知印刷技术。例如，气溶胶喷射印刷、压印、移印、丝网印刷、凹版印刷、柔性版印刷和喷墨印刷中的一种或多种。

可印刷的导电材料可以包括悬浮在粘合剂中的金属颗粒。可印刷的导电材料还可以包括选自由以下物质组成的组中的一种或多种添加剂：溶剂；固化剂；粘合促进剂；表面活性剂；降粘剂；和聚集抑制剂。这样的添加剂可以例如用于辅助导电材料在多孔构件的多孔外表面上的沉积，以增加导电材料扩散到多孔构件的多孔外表面中的量，以减少导电材料凝固所需的时间，以增加导电材料和多孔构件之间的粘附水平，或在施加到多孔构件的多孔外表面上之前减少导电材料中诸如金属颗粒或粉末之类的悬浮颗粒的聚集量。

加热器组件可以包括用于将流体可渗透加热器连接到电源的第一和第二导电接触垫或部分。在一些实施例中，接触部分可直接固定到流体可渗透加热器上，使得它们与流体可渗透加热器电接触。在此类实施例中，第一导电接触部分和第二导电接触部分可以由直接沉积在多孔构件的多孔外表面上或直接沉积在流体可渗透加热器上的导电材料形成。

在其它实施例中，导电接触部分可与流体可渗透加热器一体化。例如，流体可渗透加热器的第二层可以包括接触部分，即，第二层可以专门沉积以形成接触部分，或第二层可在接触部分的区域中具有增加的厚度。与流体可渗透加热器一体的导电接触部分的提供允许加热器可靠且简单地连接至电源。

流体可渗透加热器的电阻优选比接触部分的电阻大至少一个数量级，并且更优选至少两个大数量级。这确保当电流供应到加热器组件时，产生的热量局限于流体可渗透加热器。在导电接触部分与流体可渗透加热器一体化的实施例中，这可以通过由流体可渗透加热器的第二层形成导电接触部分，或者通过使第二层在接触部分的区域中变厚以便相对于流体可渗透加热器的发热部分减小接触部分的电阻来实现。此类布置还有助于减少接触部分与流体可渗透加热器之间的接触电阻，这也是为了最小化功率损耗而所需的。

多孔构件可包括具有纤维或多孔结构的毛细管材料，该毛细管材料形成多个小孔隙或通道，液体气溶胶形成基质可通过毛细管作用穿过该小孔隙或通道进行传送或输送。多孔构件可包括毛细管束，例如多根纤维或线或其它细孔隙管。纤维或线可以大致对准以朝传输材料传送液体气溶胶形成基质。备选地，多孔构件可以具有海绵状或泡沫状结构。多孔构件可包括任何合适的材料或材料的组合。合适的材料的实例包含海绵或泡沫材料，呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，如醋酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。

在某些优选实施例中，多孔构件可以包括选自孔隙率为40％或更高的多孔玻璃、石英、塑料或陶瓷材料中的材料。可以烧结上述材料的颗粒或晶粒，以提供合适的孔隙度。合适的陶瓷材料包括例如SiO₂、ALN或AL₂O₃并且，合适的塑料包括例如聚酰亚胺、聚酰胺或聚醚醚酮(PEEK)。在其它优选实施例中，多孔构件可以包括玻璃纤维、棉或Kevlar。

多孔构件可以具有任何合适的毛细作用和孔隙度，以便与不同的液体物理特性一起使用。液体气溶胶形成基质具有包含但不限于粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸汽压力的物理性质，这允许通过毛细作用将液体输送穿过毛细管装置。

加热器组件可以进一步包括布置成与多孔构件接触的保持材料，以将液体气溶胶生成基质保持和传送到多孔构件。保持材料还可以包括具有形成多个小孔或微通道的纤维或多孔结构的毛细管材料，液体气溶胶形成基质可通过毛细管作用传输通过所述多个小孔或微通道。保持材料可以包括毛细管束，例如，多个纤维或线或其它细孔管。纤维或线可以大体对准以朝向多孔构件传送液体气溶胶形成基质。备选地，保持材料可以包括海绵状或泡沫状材料。保持材料可以包括任何合适的材料或材料组合。合适材料的实例是海绵或泡沫材料，呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，如醋酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。在某些优选实施例中，保持材料可以包括高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。与多孔构件相比，保持材料可以具有优异的芯吸性能，使得与多孔构件相比，其每单位体积保持更多的液体。此外，多孔构件可以具有比保持材料更高的热分解温度。

保持材料可以由多孔构件与流体可渗透加热器间隔开，并且多孔构件可具有比保持材料更高的热分解温度。这种布置意味着多孔构件有效地用作将流体可渗透加热器与保持材料分开的隔离物，使得保持材料不会暴露于高于其热分解温度的温度。在一些实施例中，多孔构件的热分解温度为至少160摄氏度，并且优选地至少250摄氏度。

保持材料可以有利地占据比多孔构件更大的体积，并且可以比多孔构件保持更多的液体气溶胶形成基质。与多孔构件相比，保持材料可具有优异的吸芯性能。保持材料可以包括比多孔构件便宜的材料或具有更高的填充能力。

多孔构件的厚度可以在2和6mm之间，包括端点值。

在一些实施例中，流体可渗透加热器可以是无图案的，即，加热器以连续层的形式沉积在多孔构件上而没有图案。流体可渗透加热器可以沉积在多孔构件的基本上所有的外表面上。流体可渗透加热器可沉积在多孔构件的基本上所有的多孔第一端上方。

备选地，流体可渗透加热器可以包括沿着加热器的长度延伸的导电细丝的阵列，多个孔口由导电细丝之间的间隙限定。在此类实施例中，可以通过增加或减小相邻细丝之间的间隙的尺寸来改变多个孔的尺寸。这可以通过改变导电细丝的宽度、或者通过改变相邻细丝之间的间隔、或者通过改变导电细丝的宽度和相邻细丝之间的间隔来实现。

如本文中所使用，术语“细丝”是指布置于两个电触点之间的电路径。在优选的实施方案中，细丝具有基本扁平的横截面。如本文中所使用，“基本平坦”优选地意味形成在单一平面中且例如未缠绕或其它符合曲面或其它非平面形状。平坦加热器可在制造期间易于处置且提供稳健的结构。细丝可以以直线或弯曲的方式布置。

液体气溶胶形成基质是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的液体基材。挥发性化合物可以通过加热气溶胶形成基质来释放。

液体气溶胶形成基质可包括植物类材料。液体气溶胶形成基质可包括烟草。液体气溶胶形成基质可包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述材料在加热后即从气溶胶形成基质释放。液体气溶胶形成基质可以替代地包括不含烟草的材料。液体气溶胶形成基质可包括均质化的植物类材料。液体气溶胶形成基质可以包括均质化的烟草材料。液体气溶胶形成基质可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物有利于气溶胶形成，并且在系统的操作温度下对热降解基本上具有抗性。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三甘醇、1,3-丁二醇和最优选的甘油。液体气溶胶形成基质可以包括其它添加剂和成分，例如香料。

根据本发明的第二方面，提供一种用于气溶胶生成系统的筒，该筒包括用于容纳液体气溶胶形成基质的液体储存部分；以及上述实施例的任何加热器组件。

流体可渗透加热器可沉积到多孔构件的多孔第一端上，并且其中多孔构件的第二端延伸到液体储存部分中以与其中的液体气溶胶形成基质接触。

液体储存部分可以包括用于保持液体气溶胶形成基质的壳体。壳体可以具有允许汽化气溶胶形成基质逸出的开口，其中多孔构件布置成使得流体可渗透加热器延伸跨越整个开口。开口可为任何适当的形状。举例来说，开口可具有圆形、正方形或矩形形状。开口的面积可以较小，优选地小于或等于约25平方毫米。液体储存部分可包括如本文所述的保持材料。

在一些实施例中，以与加热器在液体储存部分的整个周边周围接触的情况相比，流体可渗透加热器以一种方式布置为使得与液体储存部分的物理接触面积减小。流体可渗透加热器优选地不直接接触液体储存部分的周边。这可以通过提供流体可渗透加热器的外边缘与开口的周边之间的间距来实现，这些间距可以尺寸设计为使得热接触显著降低。加热器与开口外周之间的间隔可以在25微米与40微米之间。以这种方式，减少了与液体储存部分的热接触，并且较少的热量传递到液体存储部分，因此提高了加热效率，并因此增加了气溶胶的产生。

在替代实施方案中，加热器组件可以作为气溶胶生成系统的整体部分来提供，而不是用于气溶胶生成系统的盒的形成部分。

根据本发明的第三方面，提供一种气溶胶生成系统，其包括：气溶胶生成装置；以及如上文所述的筒，其中筒可移除地联接到气溶胶生成装置，并且气溶胶生成装置包括用于加热器组件的电源。

如本文中所使用，盒“可移除地联接”到装置意味着在不损坏装置或盒的情况下，盒和装置可以彼此联接和脱开。

筒可在消耗之后更换。由于筒容纳气溶胶形成基质和流体可渗透加热器，因此加热器也定期更换，以使得即使长时间使用主单元也可以保持一致的蒸发状态。

气溶胶生成系统可以进一步包括连接至流体可渗透加热器和电源的电路，该电路配置为监测流体可渗透加热器的电阻，并基于监测的电阻来控制从电源到加热器的电力供应。通过监测加热器的温度，系统可以防止加热器过热或加热不足，并确保提供一致的蒸发状态。

电路可包括可以是可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电子电路。电路可包括另外的电子部件。电路可配置成调节到达加热器的电力供给。电力在启动系统之后可连续地供给到流体可渗透加热器，或可在例如逐口抽吸的基础上间歇地供给。可以以电流脉冲的形式将电力供应给加热器。

电源可以是装置内的电池，如磷酸铁锂电池。作为备选，电源可为另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可以需要再充电并且可以具有允许存储足够用于一次或多次吸烟体验的能量的容量。例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成气溶胶持续大约六分钟的时间，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多个六分钟的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定数量或不连续的加热器的抽吸或启动。

液体储存部分可以定位在流体可渗透加热器的第一侧上，并且气流通道位于加热器的与储存部分相对的一侧上，以使得经过加热器的气流夹带汽化的气溶胶形成基质。

系统可以是手持式气溶胶生成系统。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。吸烟系统可以具有介于约30毫米与约150毫米之间的总长度。吸烟系统可以具有介于约5毫米与约30毫米之间的外径。

根据本发明的第四方面，提供了一种制造用于气溶胶生成系统的加热器组件的方法，该方法包括：提供多孔构件；将流体可渗透加热器沉积在多孔部件的多孔外表面，流体可渗透加热器包括：沉积的导电材料的第一层；沉积的导电材料的第二层；其中第二层的导电性大于第一层的导电性，使得第二层将流体可渗透加热器的电阻修改为所需的电阻。

该方法还可以包括向流体可渗透加热器提供第三层，其中第三层布置在多孔构件的多孔外表面和第一层之间。

第一层、第二层和第三层可以任何合适的方式沉积到多孔构件的多孔外表面上。例如，第一层、第二层和第三层中的一个或多个可通过一个或多个真空沉积工艺沉积到多孔外表面上，如蒸发沉积、溅射、物理气相沉积(PVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。

在第一层、第二层或第三层中的一个或多个包括可印刷导电材料的情况下，可以使用任何合适已知的印刷技术在多孔构件的多孔外表面上印刷这些层。例如，气溶胶喷射印刷、压印、移印、丝网印刷、凹版印刷、柔性版印刷和喷墨印刷中的一种或多种。此类印刷工艺可能特别适用于高速生产工艺。

已经印刷在多孔构件的多孔外表面上的第一层、第二层和第三层中的一个或多个的印刷导电材料可以以任何合适的已知方式固化，以形成流体可渗透加热器。例如，印刷导电材料可以通过暴露于热或紫外线而固化。另选地或附加地，印刷导电材料可以通过烧结或通过引发化学反应来固化。

关于一个或多个方面所描述的特征可同样应用于本发明的其它方面。具体而言，关于第一方面的加热器组件描述的特征可以同样应用于第二方面的盒，反之亦然，并且关于第一方面的加热器组件或第二方面的盒描述的特征可以同样应用于第三方面的气溶胶生成系统或第四方面的制造方法。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例的气溶胶生成系统的示意性图示；

图2是根据本发明的包括烟嘴的筒的横截面的示意性图示；

图3是根据本发明的实施例的加热器组件的横截面的示意图；

图4是根据本发明的实施例的加热器组件的横截面的示意图；

图5是根据本发明的实施例的加热器组件的部分的放大横截面的示意图，其示出了液体气溶胶形成基质渗透通过多孔构件，多孔构件具有沉积在多孔构件的多孔外表面上的颗粒或晶粒上的导电材料层。

图6是由扫描电子显微镜以150倍的放大倍数拍摄的图像，其示出了根据本发明的实施例的加热器组件的一部分，该加热器组件包括石英多孔构件，该石英多孔构件具有通过PVD并且在沉积第二层之前沉积的钨层。

图7是由扫描电子显微镜以150倍的放大倍数拍摄的图像，其示出了根据本发明的实施例的加热器组件的一部分，该加热器组件包括玻璃纤维多孔构件，该石英多孔构件具有通过PVD并且在沉积第二层之前沉积的钨层。

具体实施方式

参看图1，其示出了根据本发明实施例的气溶胶生成系统的示意图。该系统包括两个主部件，筒100和主体部分200。筒100的连接端115可移除地连接到主体部分200的对应连接端205。主体部分200包含电池210和控制电路220，所述电池在此实例中是可充电锂离子电池。气溶胶生成系统是便携式的，并且具有相当于常规雪茄或香烟的大小。烟嘴布置在筒100的与连接端115相对的端部处。

筒100包括壳体105，该壳体包含加热器组件120以及具有第一部分130和第二部分135的液体存储隔室。液体气溶胶形成基质被保持在液体存储隔室中。尽管图1中未图示，液体存储隔室的第一部分130连接到液体存储隔室的第二部分135，使得第一部分130中的液体可以传递到第二部分135。加热器组件120从液体存储隔室的第二部分135接收液体。加热器组件120包括流体可渗透加热器。

气流通路140、145从形成在壳体105的一侧中的空气入口150经过加热器组件120延伸穿过筒100，并从加热器组件120延伸到在筒100的与连接端115相对的端部处的壳体105中形成的烟嘴开口110。

筒100的部件被布置成使得液体存储隔室的第一部分130在加热器组件120与烟嘴开口110之间，且液体存储隔室的第二部分135位于加热器组件100的与烟嘴开口110相对的一侧上。换句话说，加热器组件120位于液体存储隔室的两个部分130、135之间，并且从第二部分135接收液体。液体存储隔室的第一部分130比液体存储隔室的第二部分135更靠近烟嘴开口110。气流通路140、145经过加热器组件110并在液体存储隔室的第一部分130与第二部分135之间延伸。

该系统被配置成使得使用者可在筒的烟嘴开口110上进行抽吸或吮吸以将气溶胶吸入其口中。在操作中，当使用者在烟嘴开口110上进行抽吸时，空气通过气流通路140、145从空气入口150经过加热器组件120被抽吸到烟嘴开口110。当所述系统激活时，控制电路220控制电池210到筒100的电力供应。这又控制加热器组件120产生的蒸气的量和性质。控制电路220可以包括气流传感器(未示出)，并且当气流传感器检测到使用者的抽吸时，控制电路220可以向加热器组件120供应电力。这一类型的控制布置在例如吸入器和电子香烟等气溶胶生成系统中沿用已久。因此，当使用者在筒100的烟嘴开口110上进行抽吸时，加热器组件120被激活，并生成蒸气，该蒸气被夹带在穿过气流通路140的气流中。蒸气在通路145中的气流内冷却以形成气溶胶，该气溶胶接着通过烟嘴开口110被抽吸到使用者的口中。

在操作中，烟嘴开口110通常是所述系统的最高点。筒100的构造，且具体来说加热器组件120在液体存储隔室的第一部分130与第二部分135之间的布置是有利的，因为它利用重力来确保液体基质被递送到加热器组件120，即使在液体存储隔室变空时也是如此，但是防止了液体过多地供应到加热器组件120，这种过多供应可能导致液体泄漏到气流通路140中。

图2是根据本发明的实施例的筒100的示意性横截面。筒100包括具有带烟嘴开口110的烟嘴的外部壳体105和与烟嘴相对的连接端115。在壳体105内是保持液体气溶胶形成基质131的液体存储隔室。液体存储隔室具有第一部分130和第二部分135，液体通过以下三个另外的部件包含在液体存储隔室中：上部存储隔室壳体137、加热器托架134和端盖138。包括流体可渗透加热器122和多孔构件124的加热器组件120保持在加热器托架134中。在流体可渗透加热器122的相对侧上提供接触垫(未示出)，以向流体可渗透加热器122供应电力。加热器组件120更靠近连接端115，使得加热器组件120与电源的电连接可以轻易且稳固地实现。保持材料136设在液体存储隔室的第二部分135中，并邻接加热器组件120的多孔构件124。保持材料136布置成将液体输送到加热器组件120的多孔构件124。

液体存储隔室的第一部分130大于存储隔室的第二部分135，并且占据加热器组件120与筒100的烟嘴开口110之间的空间。存储隔室的第一部分130中的液体可通过加热器组件120的任一侧上的液体通道133行进到液体存储隔室的第二部分135。在此实例中，提供两个通道以提供对称结构，但是只需要一个通道。通道是限定在上部存储隔室壳体137与加热器托架134之间的封闭液体流动路径。

流体可渗透加热器122沉积在多孔构件124的多孔外表面上，并且布置在加热器组件120的面向液体存储隔室的第一部分130和烟嘴开口110的一侧上。具体而言，流体可渗透加热器122沉积到多孔构件124的多孔第一端上。多孔构件124的多孔第二端延伸到液体存储隔室的第二部分135中，在该处其接触保持材料136，使得多孔构件124可从保持材料136接收液体气溶胶形成基质。未由多孔构件占据的液体存储隔室的第二部分135的剩余部分由保持材料136占据，该保持材料与经由液体通道133递送的液体气溶胶形成基质131流体连通。

气流通路140在存储隔室的第一和第二部分之间延伸。气流通路140的底壁包括流体可渗透加热器122。气流通路140的侧壁包括加热器托架134的部分，气流通路的顶壁包括上部存储隔室壳体137的表面。气流通路具有竖直部分(未示出)，该竖直部分朝烟嘴开口110延伸穿过液体存储隔室的第一部分130。

应当理解，图2的布置仅是气溶胶生成系统的筒的一个实例。其它布置是可能的。例如，流体可渗透加热元件、多孔构件和保持材料可以布置在筒壳体的一端处，其中液体存储隔室布置在另一端处。

图3是根据本发明的实施例的加热器组件300的横截面的示意图。附图不是按比例的。加热器组件300包括多孔构件324和沉积在多孔构件324的第一端部324a的多孔外表面上的多层流体可渗透加热器322。流体可渗透加热器322由导电材料的第一层326和第二328层形成。在本实例中，多孔构件324包括多孔石英，第一层326包括钨，并且第二层328包括金。多孔构件324的厚度约为2.5mm。钨的第一层326的厚度约为1200nm，而银的第二层328的厚度约为15nm。第一层326通过物理气相沉积(PVD)直接沉积在多孔构件324上，且然后也通过PVD在第一层326上沉积第二层328。第一层326和第二层328的前述厚度为流体可渗透加热器322提供足够的导电性，而不填充或阻挡多孔构件324的孔隙，使得加热器沉积于其上的多孔外表面保持多孔性。技术人员将认识到，可以使用适当的材料和厚度的不同组合，例如，如本申请之前所论述的。

图4是根据本发明的另一个实施例的加热器组件400的横截面的示意图。再次，附图不是按比例的。除了流体可渗透加热器包括附加的第三层432之外，加热器组件与图3所示的加热器组件300基本上相同。在以下描述中，相同参考数字已经用于指定与图3中示出的加热器组件300所共有的那些部分。

加热器组件400包括多孔构件424和沉积在多孔构件424的第一端部424a的多孔外表面上的多层流体可渗透加热器422。流体可渗透加热器422由钨的第一层326和银的第二层328形成。流体可渗透加热器还包括布置在多孔构件424和第一层426之间的第三层432。第三层432由钽形成，并且大约为15nm厚。钽层有助于改善流体可渗透加热器与多孔构件424的粘附力。与加热器的总厚度相比，第三层432的厚度相对较小，且因此可以加入这个附加层而不填充或阻挡多孔构件324的孔隙，使得加热器沉积于其上的多孔外表面保持多孔性。技术人员将认识到，可以使用适当的材料和厚度的不同组合，例如，如本申请之前所论述的。

图5是根据本发明的实施例的加热器组件500的一部分的放大横截面的示意图。多孔构件524包括烧结在一起的多个晶粒或颗粒524c。颗粒的大小和烧结程度可确定多孔构件524中孔隙的孔隙度和大小。例如，如果需要较低的孔隙度，则可以使用烧结度增加的较小颗粒，而如果需要较高的孔隙度，则可以使用烧结度较小的较大颗粒。液体气溶胶形成基质531借助于发生在多孔构件524的孔隙内的毛细作用通过多孔构件524传送。液体气溶胶形成基质从与液体气溶胶形成基质的储库接触的多孔构件524的第二端524b传送到具有流体可渗透加热器522的第一端524a，其在此处气化，使得气化的气溶胶形成基质531a从布置在多孔构件524的第一端524a处的多孔外表面中的孔隙发出。

流体可渗透加热器522通过PVD在多孔构件524的第一端524a上沉积到多孔外表面。流体可渗透加热器522包括多个层，但是为了简单起见，这些层不在图5中示出。多个层包括沉积的导电材料的第一层和具有比第一层更高的导电性的沉积导电材料的第二层。使用第二层将流体可渗透加热器522的电阻修改为所需的电阻。流体可渗透加热器522还可以具有第三层(未示出)，如布置在多孔构件524和第一层之间的粘附层，以改善第一层与多孔构件的粘附力。

流体可渗透加热器522部分地扩散到多孔构件524的第一端524处的多孔外表面，即，流体可渗透加热器522部分地延伸到多孔外表面的孔隙中。这有助于改善流体可渗透加热器522与多孔构件524之间的接触，并帮助增加加热器522与多孔构件524之间的粘附力。多孔构件524的孔隙度和流体可渗透加热器522的厚度可以选择以将多孔构件524的第一端524处的多孔外表面中的孔隙保持开放，即，以便不阻挡孔隙。图5示出了孔隙开放，使得渗透穿过多孔构件514的液体气溶胶形成基质在流体可渗透加热器522处汽化，并且从流体可渗透加热器522中的开放孔隙作为汽化气溶胶形成基质531a发出。

图6是根据本发明的实施例的加热器组件的部分的150x放大的扫描电子显微镜图像。加热器组件包括石英多孔构件，该石英多孔构件具有通过PVD沉积在多孔构件上作为第一层的钨层，该钨层的平均厚度为大约1200nm。如从图6可以看出，石英多孔构件中的孔隙(即，图6中石英晶粒之间的暗区)保持开放且不由第一层的该厚度阻挡。图6示出在沉积第二层之前的加热器组件。然而，如上所述，第二层的厚度(即10至20nm之间)相比于第一层厚度相对较薄，且因此其在第一层上的沉积不太可能阻挡孔隙。

图7是根据本发明的实施例的加热器组件的部分的150x放大的扫描电子显微镜图像。加热器组件包括玻璃纤维多孔构件，该石英多孔构件具有通过PVD沉积在多孔构件上作为第一层的钨层，该钨层的平均厚度为大约500nm。如从图7可以看出，玻璃纤维多孔构件中的孔隙(即，图7中玻璃纤维之间的暗域)保持开放且不由第一层的该厚度阻挡。图7示出在沉积第二层之前的加热器组件。然而，如上所述，第二层的厚度(即10至20nm之间)相比于第一层厚度相对较薄，且因此其在第一层上的沉积不太可能阻挡孔隙。

Claims (15)

1.一种用于气溶胶生成系统的加热器组件，所述加热器组件包括：

用于加热液体气溶胶形成基质以形成气溶胶的流体可渗透加热器；

用于将液体气溶胶形成基质传送到所述流体可渗透加热器的多孔构件，

其中所述流体可渗透加热器沉积在所述多孔构件的多孔外表面上，所述流体可渗透加热器包括：

沉积的导电材料的第一层；

沉积的导电材料的第二层，其中所述第二层的导电性大于所述第一层的导电性，使得所述第二层将所述流体可渗透加热器的电阻修改到所需的电阻。

2.根据权利要求1所述的加热器组件，其中所述第一层直接沉积在所述多孔构件的多孔外表面上。

3.根据权利要求1所述的加热器组件，其中所述流体可渗透加热器进一步包括布置在所述多孔构件的多孔外表面与所述第一层之间的第三层。

4.根据权利要求3所述的加热器组件，其中所述第三层充当粘附层以改善所述第一层与所述多孔构件的多孔外表面之间的粘附力。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的加热器组件，其中所述第三层包括选自钽、钛和铬中的一种或多种的材料。

6.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述第二层沉积在所述第一层上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述第二层包括具有小于5x10^-8Ωm的电阻率的材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述第二层的厚度在10至20nm之间。

9.根据权利要求3至权利要求8中任一项所述的加热器组件，其中所述第三层的厚度在10至20nm之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述第二层将所述流体可渗透加热器的电阻修改至0.3至4欧姆之间，更具体地在0.5至1.5欧姆之间，并且再更具体地是1欧姆。

11.一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：用于保持液体气溶胶形成基质的液体储存部分；以及根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的加热器组件。

12.根据权利要求11所述的筒，其中所述流体可渗透加热器沉积在所述多孔构件的多孔第一端上，并且其中所述多孔构件的第二端延伸到所述液体储存部分中以与所述液体储存部分中的所述液体气溶胶形成基质接触。

13.一种气溶胶生成系统，包括：

气溶胶生成装置；以及

根据权利要求11或权利要求12所述的筒，

其中所述筒可移除地联接到所述气溶胶生成装置，并且所述气溶胶生成装置包括用于所述加热器组件的电源。

14.一种制造用于气溶胶生成系统的加热器组件的方法，所述方法包括：

提供多孔构件；

将流体可渗透加热器沉积在所述多孔构件的多孔外表面上，所述流体可渗透加热器包括：

沉积的导电材料的第一层；

沉积的导电材料的第二层；

其中所述第二层的导电性大于所述第一层的导电性，使得所述第二层将所述流体可渗透加热器的电阻修改到所需的电阻。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一层和所述第二层通过物理气相沉积(PVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积。

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