CN114246369A - 气溶胶生成装置以及红外加热器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及烟具领域，提供了一种气溶胶生成装置以及红外加热器，所述气溶胶生成装置包括用于接收气溶胶形成基质的腔室、至少一个红外加热器以及向红外加热器提供电力的电芯；红外加热器包括：碳材料加热膜，用于向腔室辐射红外线，以加热接收于腔室的气溶胶形成基质；支撑件被配置为对碳材料加热膜进行支撑；导电元件用于将电力提供给碳材料加热膜；防氧化层形成在碳材料加热膜的至少部分表面上且覆盖部分导电元件。本申请通过防氧化层覆盖碳材料加热膜和部分导电元件，可避免碳材料容易产生氧化反应的问题，提升了碳材料加热膜的稳定性和可靠性；另外，未被防氧化层覆盖的部分导电元件便于藕接电芯，提升了烟具的装配效率。

Description

气溶胶生成装置以及红外加热器

技术领域

本申请涉及烟具技术领域，尤其涉及一种气溶胶生成装置以及红外加热器。

背景技术

诸如香烟和雪茄的吸烟物品在使用期间燃烧烟草以产生烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来为这些燃烧烟草的物品提供替代物。此类产品的示例是所谓的加热不燃烧产品，其通过加热烟草而不是燃烧烟草来释放化合物。

公布号为CN109105957A的专利文献公开了一种电子烟和低温加热烟的加热装置，制备该加热装置的材料包括碳纳米管、碳纳米管薄膜、石墨烯、碳纤维、碳纤维薄膜、碳膜、碳纤维布中的一种或几种。上述电热材料在通电后对经加热或燃烧可以产生气味和/或尼古丁和/或烟气的物质进行加热。

该烟具存在的问题是，碳材料在高温下的氧化气氛中容易产生氧化反应，使得其各项物理及力学性能迅速劣化，限制了其高温的使用特性。

发明内容

本申请提供一种气溶胶生成装置以及红外加热器，旨在解决现有烟具中碳材料容易产生氧化反应的问题。

本申请一方面提供了一种气溶胶生成装置，包括用于接收气溶胶形成基质的腔室、至少一个红外加热器以及向所述红外加热器提供电力的电芯；

所述红外加热器包括：

碳材料加热膜，用于向所述腔室辐射红外线，以加热接收于所述腔室的气溶胶形成基质；

支撑件，被配置为对所述碳材料加热膜进行支撑；

导电元件，用于将所述电力提供给所述碳材料加热膜；

防氧化层，形成在所述碳材料加热膜的至少部分表面上且覆盖部分所述导电元件。

本申请另一方面提供了一种用于气溶胶生成装置的红外加热器，所述气溶胶生成装置包括用于接收气溶胶形成基质的腔室以及向所述红外加热器提供电力的电芯；所述红外加热器包括：

碳材料加热膜，用于向所述腔室辐射红外线，以加热接收于所述腔室的气溶胶形成基质；

支撑件，被配置为对所述碳材料加热膜进行支撑；

导电元件，用于将所述电力提供给所述碳材料加热膜；

防氧化层，形成在所述碳材料加热膜的至少部分表面上且覆盖部分所述导电元件。

本申请提供的气溶胶生成装置以及红外加热器，通过防氧化层覆盖碳材料加热膜和部分导电元件，可避免碳材料容易产生氧化反应的问题，提升了碳材料加热膜的稳定性和可靠性；另外，未被防氧化层覆盖的部分导电元件便于藕接电芯，提升了烟具的装配效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限定。

图1是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置示意图；

图2是本申请实施方式提供的插入烟支后的气溶胶生成装置示意图；

图3是本申请实施方式提供的一种红外加热器示意图；

图4是本申请实施方式提供的一种红外加热器展开后的示意图；

图5是本申请实施方式提供的另一种红外加热器示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1-图2是本申请实施方式提供的一种气溶胶生成装置10，包括：

腔室11，用于接收气溶胶形成基质20，例如烟支。

气溶胶形成基质是一种能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。这种挥发性化合物可通过加热该气溶胶形成基质而被释放出来。气溶胶形成基质可以是固体或液体或包括固体和液体组分。气溶胶形成基质可吸附、涂覆、浸渍或以其它方式装载到载体或支承件上。气溶胶形成基质可便利地是气溶胶生成制品的一部分。

气溶胶形成基质可以包括尼古丁。气溶胶形成基质可以包括烟草，例如可以包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，当加热时所述挥发性烟草香味化合物从气溶胶形成基质释放。优选的气溶胶形成基质可以包括均质烟草材料。气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂，气溶胶形成剂可为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在气溶胶生成系统的操作温度下的热降解基本具有抗性。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羟基醇或其混合物，例如三甘醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇。

红外加热器12，被构造成向腔室11辐射红外线，以加热接收于腔室11的气溶胶形成基质。

电芯13提供用于操作气溶胶生成装置10的电力。例如，电芯13可以提供电力以对红外加热器12进行加热。此外，电芯13可以提供操作气溶胶生成装置10中所提供的其他元件所需的电力。

电芯13可以是可反复充电电池或一次性电池。电芯13可以是但不限于磷酸铁锂(LiFePO4)电池。例如，电芯13可以是钴酸锂(LiCoO2)电池或钛酸锂电池。

电路14可以控制气溶胶生成装置10的整体操作。电路14不仅控制电芯13和红外加热器12的操作，而且还控制气溶胶生成装置10中其它元件的操作。例如：电路14获取温度传感器感测到的红外加热器12的温度信息，根据该信息控制电芯13提供给红外加热器12的电力。

图3-图4是本申请实施方式提供的一种红外加热器12。红外加热器12包括支撑件121、碳材料加热膜122以及防氧化层123。

在本示例中，支撑件121被构造成沿腔室11轴向延伸并围绕腔室11的管状。支撑件121的内表面面向腔室11设置，或者形成腔室11的至少一部分。需要说明的是，在其他示例中，支撑件121也可以不是管状，例如：棱柱体状、板状、半圆柱体状等等。

支撑件121由石英玻璃、陶瓷或云母等耐高温且透明的材料制成，也可以由其它具有较高的红外线透过率的材料制成，例如：红外线透过率在95％以上的耐高温材料。

碳材料加热膜122被构造成沿腔室11轴向延伸并至少部分围绕腔室11，即碳材料加热膜122可以是结合在支撑件121的部分外表面上，也可以是包覆支撑件121的整个外表面。

在本示例中，碳材料加热膜122的内表面(或第一表面)结合在支撑件121的整个外表面上，进而保持或者被支撑在支撑件121的外表面上。需要说明的是，在其他示例中，碳材料加热膜122可以是通过卷绕方式结合在支撑件121的外表面上；或者，碳材料加热膜122形成在柔性衬底基材上，然后与柔性衬底基材一起卷绕结合在支撑件121的外表面上。

碳材料加热膜122可选用以碳为部分或全部组成元素的衍生物和化合物制成，包括但不限于碳纳米管膜、石墨烯膜、碳纤维膜、碳膜、碳纤维布中的一种或几种。

防氧化层123形成在碳材料加热膜122的至少部分外表面(或第二表面)上。通过设置的防氧化层123，可避免碳材料容易产生氧化反应的问题。优选的，防氧化层123包覆碳材料加热膜122的整个外表面及其径向方向的表面。

防氧化层123可通过涂刷、浸涂、喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积中的至少一种方式形成在碳材料加热膜122的外表面上。防氧化层123的厚度介于1～50μm，优选的为1～40μm，进一步优选的为1～30μm，进一步优选的为2～30μm，更进一步优选的为3～30μm。

以下以浸涂和喷涂方式对防氧化层123的形成过程进行说明：

实施例1：

防氧化层123通过浸涂方式形成在碳材料加热膜122的外表面上，具体地包括：

步骤11：将碳材料加热膜122在低温釉液体中进行浸泡；低温釉液体可以为含有二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化锌、二氧化钛、氧化锡、氧化镧、氧化铋等氧化物的水溶液；在浸泡前，低温釉液体经过熟化机或高能球磨振荡机使溶液内的颗粒均匀分散在溶液中；浸泡时间10秒～1分钟。

步骤12：将碳材料加热膜122从低温釉液体中取出，在空气中晾干至不挂液滴状态。

步骤13：将碳材料加热膜122放入有氩气保护的热处理炉中，优选地，可以使用真空热处理炉，本底真空1.0×10^-3Pa；通入氩气加热后，真空度1.0×10^-1Pa至10Pa，优选地，真空度1Pa左右，氩气流量100sccm，热处理温度750℃-1150℃，优选地850℃；热处理时间4-24小时，优选地8小时。

经过热处理之后，釉料在碳材料加热膜122的表面固化，并形成致密的防氧化层123，可以防止碳材料加热膜122在使用过程中与空气中的氧气直接接触而氧化变质。

实施例2：

防氧化层123通过喷涂方式形成在碳材料加热膜122的外表面上，具体地包括：

步骤21：制备喷涂液。

喷涂液可以包括纳米级陶瓷粉体、分散剂、消泡剂以及粘接剂。纳米级陶瓷粉体可以包括氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化铈、氧化镧等陶瓷粉体中的一种或多种，陶瓷粉体通过球磨粉碎、过滤等方式，控制其粒径在10-100nm；分散剂用于保持纳米颗粒稳定、防止团聚，可以包括聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵中的一种或多种；消泡剂防止涂料在搅拌过程或喷涂过程出现泡沫，可以为乙醇；粘接剂可以为聚乙烯醇。将纳米级陶瓷粉体、分散剂、消泡剂以及粘接剂混合搅拌均匀即得到喷涂液。

步骤22：使用超声波喷涂设备将喷涂液均匀的喷涂在碳材料加热膜122的表面。

步骤23：在80℃-300℃条件下，使喷涂液在碳材料加热膜122的表面固化；其中，分散剂、消泡剂、粘接剂在固化过程中，绝大部分材料会挥发，只剩下致密的陶瓷涂层，即防氧化层123。

从微观结构来讲，陶瓷固化过程由于温度较低(小于300℃)，未发生烧结和晶粒长大的过程，复合陶瓷晶粒保持了其原有的纳米级结构，形成类似“荷叶效应”的疏水涂层，该涂层除了能够防止碳材料在加热过程中发生氧化变质，同时还具有防粘和自清洁功能。

如图4所示，红外加热器还包括导电元件，导电元件用于将电芯13的电力提供给碳材料加热膜122。

在本示例中，导电元件包括间隔设置的第一电极1241和第二电极1242。第一电极1241包括导电部12411和藕接部12412，第二电极1242包括导电部12421和藕接部12422；导电部12411和导电部12421均设置在碳材料加热膜122与防氧化层123之间，以与碳材料加热膜122接触形成电连接，同时由于导电部12411和导电部12421均被防氧化层123覆盖，因此可避免导电部与碳材料加热膜122的接触部分由于温度过高容易产生氧化反应的问题。藕接部12412和藕接部12422分别自导电部12411、导电部12421延伸至防氧化层123外，延伸的端部可以延伸至支撑件121外或者设置在支撑件121上。藕接部12412和藕接部12422分别用于与电芯13的正负极藕接。

第一电极1241和第二电极1242可以设置在支撑件121的同一端或者不同端。第一电极1241和第二电极1242可以为涂层或者导电金属片。第一电极1241和第二电极1242的材质可以是采用低电阻率的金属或合金，比如银、金、钯、铂、铜、镍、钼、钨、铌或上述金属合金材料。碳材料加热膜122在接收第一电极1241和第二电极1242提供的电力之后，向腔室11辐射红外线，以加热接收于腔室11的气溶胶形成基质。

请再参考图1所示，红外加热器12还可包括一隔热管15，隔热管15设置在防氧化层123的外围。隔热管15可以避免大量的热量传递到气溶胶生成装置10的外壳上而导致用户觉得烫手。进一步地，隔热管15的内表面还可以形成一层红外反射层，红外反射层可将红外加热器12辐射出的红外线反射到腔室11，以提升红外加热效率。红外发射层可为金、银、镍、铝、金合金、银合金、镍合金、铝合金、金的氧化物、银的氧化物、镍的氧化物和铝的氧化物、氧化钛、氧化锌、二氧化铈中一种或多种制作而成。

图5是本申请实施方式提供的另一种红外加热器12。与图3-图4不同的是，碳材料加热膜122结合在支撑件121的内表面上，防氧化层123形成在碳材料加热膜122的内表面上。

在该示例中，支撑件121可以选用柔性玻璃、PI(聚酰亚胺)膜、柔性的陶瓷纸等材料，优选的采用PI膜。碳材料加热膜122具有一定的刚性，可与支撑件121一起卷绕形成管状。

在其他示例中，支撑件121也可以选用石英玻璃、陶瓷或云母等耐高温且透明的材料制成。

需要说明的是，上述实施例仅以一个红外加热器12为例进行说明。在其他示例中，气溶胶生成装置10可包括第一红外加热器和第二红外加热器，所述第一红外加热器和第二红外加热器被构造成独立地启动以实现分段加热。

其中，所述第一红外加热器和第二红外加热器的结构可参考前述内容，在此不作赘述。所述第一红外加热器和第二红外加热器可以沿腔室11的轴向方向布置，以对气溶胶形成基质的轴向方向的不同部分进行加热，进而实现分段加热；也可以沿腔室11的周向方向布置，以对气溶胶形成基质的周向方向的不同部分进行加热，进而实现分段加热。

需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种气溶胶生成装置，包括用于接收气溶胶形成基质的腔室、至少一个红外加热器以及向所述红外加热器提供电力的电芯；

其特征在于，所述红外加热器包括：

碳材料加热膜，用于向所述腔室辐射红外线，以加热接收于所述腔室的气溶胶形成基质；支撑件，被配置为对所述碳材料加热膜进行支撑；

导电元件，用于将所述电力提供给所述碳材料加热膜；

防氧化层，形成在所述碳材料加热膜的至少部分表面上且覆盖部分所述导电元件。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述防氧化层通过涂刷、浸涂、喷涂、物理气相沉积、化学气相沉积中的至少一种方式形成在所述碳材料加热膜的表面上。

3.根据权利要求2所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述防氧化层通过浸涂方式形成在所述碳材料加热膜的表面上，浸涂液包括二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化锌、二氧化钛、氧化锡、氧化镧、氧化铋中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述防氧化层通过喷涂方式形成在所述碳材料加热膜的表面上，喷涂液包括二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氧化镧中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述喷涂液还包括分散剂、消泡剂、粘接剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述防氧化层的厚度介于1～50μm，优选的为1～40μm，进一步优选的为1～30μm，进一步优选的为2～30μm，更进一步优选的为3～30μm。

7.根据权利要求1-6任一所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述碳材料加热膜被构造成沿所述腔室轴向延伸并至少部分围绕所述腔室。

8.根据权利要求1-7任一所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述碳材料加热膜具有相对的第一表面以及第二表面；所述第一表面面向所述腔室设置；

所述支撑件结合在所述第一表面上，所述防氧化层形成在所述第二表面上；或者，所述防氧化层形成在所述第一表面上，所述支撑件结合在所述第二表面上。

9.根据权利要求1-8任一所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述支撑件被构造成沿所述腔室轴向延伸并围绕所述腔室的管状。

10.根据权利要求1-9任一所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述导电元件包括导电部和藕接部；

所述导电部设置在所述碳材料加热膜与所述防氧化层之间，所述藕接部自所述导电部延伸至所述防氧化层外。

11.根据权利要求1-10任一所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述气溶胶生成装置包括第一红外加热器和第二红外加热器，所述第一红外加热器和第二红外加热器被构造成独立地启动以实现分段加热。

12.一种用于气溶胶生成装置的红外加热器，所述气溶胶生成装置包括用于接收气溶胶形成基质的腔室以及向所述红外加热器提供电力的电芯；其特征在于，所述红外加热器包括：

碳材料加热膜，用于向所述腔室辐射红外线，以加热接收于所述腔室的气溶胶形成基质；

支撑件，被配置为对所述碳材料加热膜进行支撑；

导电元件，用于将所述电力提供给所述碳材料加热膜；

防氧化层，形成在所述碳材料加热膜的至少部分表面上且覆盖部分所述导电元件。

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