CN114760868A - 具有多孔对流加热器的气溶胶产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明通常涉及气溶胶产生装置。特别地，本发明涉及包括对流加热元件的气溶胶产生装置。根据第一方面，本发明提供一种气溶胶产生装置(100)，该气溶胶产生装置包括：腔室(120)，该腔室被配置成至少部分地接纳气溶胶产生基质(105)；延伸穿过该腔室的气流路径；对流加热器(200)，该对流加热器在穿过该流动路径的流动方向上位于该腔室的上游、并且具有多孔结构的加热元件(210)，该多孔结构被配置成致使流过该流动路径的空气通过该加热元件到达该腔室。

Description

具有多孔对流加热器的气溶胶产生装置

技术领域

本发明通常涉及气溶胶产生装置。特别地，本发明涉及包括对流加热元件的气溶胶产生装置。

背景技术

气溶胶产生装置通常采用这样的对流加热器，即该对流加热器对用于加热气溶胶产生基质以产生气溶胶或蒸气的空气进行加热。然而，目前的对流加热器构型具有若干缺点。如果对流加热器被配置为加热板，则加热板仅提供较小的接触表面供空气加热，并且因此导致加热性能不均匀且较弱。其他构型采用与热扩散器相结合的加热元件，该热扩散器或者分配由加热元件产生的热量，或者扩散由加热器加热的空气，以实现对气溶胶产生基质的更均匀的加热。它还可以用于如下目的，即帮助允许加热元件本身以更均匀的方式加热，从而可能避免热失控。然而，由于热扩散器不是一种主动的加热元件，因此缺乏加热性能。

因此，本披露内容的目的是提供一种对流加热器，该对流加热器提供对加热器的经改进的加热性能和/或更均匀的加热。

发明内容

上述目的由如独立权利要求的特征所限定的本发明实现。其有利的优选实施例由从属权利要求的特征限定。

根据第一方面，本发明提供一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：腔室，该腔室被配置成至少部分地接纳气溶胶产生基质；延伸穿过该腔室的气流路径；对流加热器，该对流加热器在穿过该气流路径的流动方向上位于该腔室的上游、并且具有多孔结构的加热元件，该多孔结构被配置成致使流过该气流路径的空气通过该加热元件到达该腔室。与板状或杆状的加热元件相比，该加热元件的多孔结构提供更高的加热表面体积比。这允许通过多孔结构的空气得到有效且均匀的加热。

在根据本发明的第一方面的第一优选实施例中，该加热元件由烧结的金属材料组成或者包括烧结的金属材料。使用烧结的金属材料是有利的，这是因为例如当试图从固体金属材料块创建多孔结构时，烧结工艺已经提供了多孔结构而不需要加工步骤。

在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第二优选实施例中，该加热元件包括具有较低的电阻温度系数α的金属材料。具有较低的电阻温度系数意味着：即使当金属材料加热时，金属材料的电阻几乎不会发生变化。这是有利的，因为它抑制了加热元件中热点的发生，并且因此降低了热失控的概率，热失控可能导致加热器的灾难性故障和/或对气溶胶产生装置的热损伤和潜在地对气溶胶产生装置的使用者的热损伤。

在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第三优选实施例中，电阻温度系数α在0.0000与o.001之间，优选在0.0000与0.0009之间、更优选在0.0000与0.0008之间、甚至更优选在0.0000与0.0007之间、甚至更优选在0.0000与0.0006之间、甚至更优选在0.0000与0.0005之间、甚至更优选在0.0000与0.0004之间、甚至更优选在0.0000与0.0003之间、甚至更优选在0.0000与0.00025之间、甚至更优选在0.0000与0.0002之间、甚至更优选在0.0000与0.00015之间。

在根据本发明的第一至第三优选实施例中任一个实施例的第四优选实施例中，该金属材料包括不锈钢、NiCr、CuNi、NiCrAl和/或SiCrN，优选为NiCr。

在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第五优选实施例中，该气溶胶产生装置包括传导加热器部件，该传导加热器部件被配置成加热该气溶胶产生基质的至少多个部分。通过具有附加的传导加热器，该气溶胶产生装置能够从需要或优选传导加热的气溶胶产生基质(比如，基于烟草的气溶胶产生基质)生成气溶胶。

在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第六优选实施例中，该加热元件设有为偏置板的第一电极和为接地板的第二电极。通过提供板状的偏置触点和接地触点，由于流过加热元件的电流在空间上更加均匀，因此可以实现该加热元件的更均匀的加热。作为示例，可以将大于3V、优选地大于4V、更优选地大于5V、最优选地大于6V的电压施加到偏置板上。

在根据本发明的第六优选实施例的第七优选实施例中，该加热元件布置在该偏置板与该接地板之间。由于这样的布置而具有更均匀的电场，这进一步提供了对加热元件的更均匀的加热。

在根据本发明的第六至第七优选实施例中任一个实施例的第八优选实施例中，该偏置板和该接地板中的至少一个包括孔，这些孔被配置成允许空气流过该偏置板和/或该接地板。通过在偏置板和/或接地板中提供孔，空气可以从设置有偏置板和/或接地板的侧面通过加热元件，从而增加通过加热元件的空气流量。

在根据前述实施例的第九优选实施例中，该偏置板和/或该接地板的孔隙率大于该加热元件的多孔结构的孔隙率；并且在根据本发明的第八或第九优选实施例中任一个实施例的第十优选实施例中，该偏置板和/或该接地板的平均孔尺寸大于该加热元件的多孔结构的平均孔尺寸。这两个实施例是有利的，因为它们允许加热元件成为通过加热元件而不是通过偏置板和/或接地板的空气流量的速率限制因子，从而确保有充足的空气通过加热元件。

在根据本发明的第七到第十优选实施例中任一个实施例的第十一优选实施例中，该偏置板设有基本上被布置在该偏置板中心的偏置连接件。

在根据本发明的第七到第十一优选实施例中任一个实施例的第十二优选实施例中，该接地板设有与其接地的一个或多个接地连接件，其中该一个或多个接地连接件被布置在沿该接地板的圆周上的一个或多个位置处。接地连接件可以有助于为接地板提供经改进的或更稳定的接地连接。

在根据第十四实施例的第十三优选实施例中，该接地板设有一个或多个稳流电阻器，该一个或多个稳流电阻器布置在与该一个或多个接地连接件相对应的位置处。设有接地连接件的稳流电阻器提高了加热元件的可靠性和寿命，这是因为稳流电阻器平衡了每个接地连接件处的电流差，并且因此确保流过加热元件的电流在空间上更加均匀，从而使加热元件的加热在空间上更加均匀。

在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第十四优选实施例中，该多孔结构是微孔结构。

在根据本发明的第十四优选实施例的第十五优选实施例中，该加热元件的多孔结构的平均孔尺寸在0.025mm±0.02mm、优选在0.025mm ±0.01mm、更优选在0.025mm±0.005mm、最优选在0.025mm±0.0025mm的范围内。

在根据本发明的第十到第十三优选实施例中任一个实施例的第十六优选实施例中，该接地板和/或该偏置板的平均孔尺寸在100-400μm之间、优选在150-350μm之间、更优选在175-325μm之间、甚至更优选在200-300μm之间、甚至更优选在225-275μm之间、以及最优选在240-260μm之间。

附图说明

图1展示了根据本发明实施例的具有对流加热器的气溶胶产生装置的示意性截面；

图2A展示了根据本发明实施例的对流加热器的示意性透视图；

图2B、图2C和图2D分别展示了根据本发明实施例的偏置板、接地板和加热元件的示意性俯视图。

具体实施方式

在下文中将结合附图来描述本发明的优选实施例。

如图1所展示的，气溶胶产生装置100可以包括壳体110。壳体110被配置成可以容纳腔室120，该腔室能够至少部分地接纳用于在腔室120中产生气溶胶的气溶胶产生基质105。腔室120可以向气溶胶产生装置100的一侧敞开，使得气溶胶产生基质105可以至少部分地插入到腔室120中。气溶胶产生基质105可以是适用于基于e蒸气或t蒸气的气溶胶的任何基质。气溶胶产生基质105可以包括各种形式的烟草材料(比如烟丝和颗粒状烟草)，和/或烟草材料可以包括烟叶和/或再造烟草(如果其适合于t蒸气)。

气溶胶产生装置100包括对流加热器200，该对流加热器位于延伸穿过腔室120的气流路径的上游。例如，气流路径可以通过与壳体110的一侧相对的开口来实现，在该壳体上可以接纳用于至少部分地接纳气溶胶产生基质105的开口。此外或替代性地，虽然在附图中未示出，但是气流路径也可以通过设置在壳体中的一个或多个气流通道来实现，这些气流通道从在任何合适的位置处朝向气溶胶产生装置100的外部敞开的入口开口延伸到位于对流加热器200上游的出口开口，使得从该出口开口流出的至少一部分空气通过对流加热器200。对流加热器200可以是如下在图2A、图2B、图2C和图2D的上下文中描述的对流加热器。附加地，可以提供传导加热器150，使得至少部分地接纳到腔室120中的气溶胶产生基质通过传导加热。这可以通过传导加热器150实现，使得传导加热器150直接加热气溶胶产生基质的至少多个部分。此外或替代性地，可以提供传导加热器，使得传导加热器150加热腔室120的壁，从而使腔室壁通过传导加热气溶胶产生基质的至少多个部分。传导加热器150可以是适用于直接或间接加热气溶胶产生基质的任何类型的加热器。例如，传导加热器150可以是这样的薄膜加热器，即该薄膜加热器包括用于电阻加热的导电加热轨道、和包括绝缘材料的一个或多个基层。绝缘材料可以是比如聚酰亚胺、硅酮和/或PEEK等树脂材料。

气溶胶产生装置可以进一步包括用于向气溶胶产生装置供电以产生气溶胶的移动电源130(比如电池)。此外，控制电路140可以被设置成控制用于操作和/或控制气溶胶产生装置100的任何功能。充电端口141可以被设置成允许通过任何合适的方式对移动电源130充电。此外或替代性地，移动电源130可以是可交换/可替换的。

如图2A到图2D所展示的，对流加热器200包括具有多孔结构的加热元件210。虽然具有多孔结构的加热元件210被示为具有圆形基部形状的基本上板状，但是加热元件可以是适用于加热穿过加热元件210的空气的任何形状或形式。取决于气溶胶产生装置100和/或腔室120的构型和尺寸，加热元件210可以替代性地例如为杆状、立方体形状或球状。具有多孔结构210的加热元件210包括允许空气通过加热元件210的多个加热元件孔211。加热元件210可以由烧结的金属材料组成或者包括烧结的金属材料。金属材料可以是任何具有较低的电阻温度系数α的金属材料。电阻系数α可以在0.0000与o.001之间，优选在0.0000与0.0009之间、更优选在0.0000与0.0008之间、甚至更优选在0.0000与0.0007之间、甚至更优选在0.0000与0.0006之间、甚至更优选在0.0000与0.0005之间、甚至更优选在0.0000与0.0004之间、甚至更优选在0.0000与0.0003之间、甚至更优选在0.0000与0.00025之间、甚至更优选在0.0000与0.0002之间、最优选在0.0000与0.00015之间。金属材料可以包括不锈钢、NiCr、CuNi、NiCrAl和/或SiCrN，优选为NiCr、或具有类似特性的任何金属材料。加热元件孔211可以具有基本上相同的尺寸和/或基本上相同的形状。加热元件孔211可以各自具有不同的尺寸和/或不同的形状。加热元件210的多孔结构的平均孔尺寸可以在0.025mm±0.02mm、优选在0.025mm±0.01mm、更优选在0.025mm±0.005mm、最优选在0.025mm±0.0025mm的范围内。

偏置板220可以被设置在加热元件210的第一侧，并且接地板230可以被设置在与加热元件的第一侧相对的第二侧。虽然偏置板220和接地板230被示为基本上板状并且基本上覆盖加热元件210的第一侧或第二侧的全部，但是它们可以是任何合适的形状和尺寸并且覆盖加热元件210的第一侧和/或第二侧的全部或仅部分。此外，偏置板可以被设置在加热元件210的任何未设置接地板的一侧上。如图2A所示，偏置板220的厚度小于加热元件210的厚度；优选地，偏置板220的厚度是加热元件210厚度的至多80％、更优选地至多70％、甚至更优选地至多60％、以及最优选地至多50％。这将在空气到达烟草制品之前最大限度地减少任何空气冷却的机会。偏置板220和/或接地板230可以包括多个孔221/231，这些孔被配置成允许空气流过偏置板和/或接地板。偏置板孔221和/或接地板孔231中的每一个均可以具有基本上相同的尺寸和/或基本上相同的形状。替代性地，偏置板孔221和/或接地板孔231中的每一个均可以具有不同的尺寸和/或不同的形状。附加地，相对于多个孔的尺寸、形状和/或平均尺寸中的任何一个，偏置板的多孔结构与接地板的多孔结构相比可以是相同或不同的。

偏置板220和/或接地板230的孔隙率可以大于加热元件的多孔结构的孔隙率。此外，偏置板220和/或接地板230的多个孔221/231的平均孔尺寸可以大于加热元件210的多孔结构的平均孔尺寸。附加地，可以经由基本上被布置在偏置板中心的偏置连接件222接触偏置板。也可以经由一个或多个偏置连接件222在一个或多个位置处接触偏置板。

接地板可以设有一个或多个接地连接件232，该一个或多个接地连接可以被布置在沿着接地板230的外圆周的一个或多个位置处，以实现接地连接。附加地，一个或多个稳流电阻器232可以被设置在接地板230上与一个或多个接地连接件的位置相对应的位置处。例如如果由于加热元件210和/或腔室的几何参数或结构参数而需要，当一个或多个接地连接件232和/或一个或多个稳流电阻器232在图2A和图2C中示出为位于沿着接地板230的外圆周彼此等距的位置时，一个或多个接地连接件232和/或一个或多个稳流电阻器232可以以任何合适的距离被放置在沿着接地板230的外圆周的位置之间的任何合适的位置。

应当注意的是，腔室120、加热器200、加热元件210、偏置板220、接地板230中的任何一个或其任何组合可以代替图2A至图2D所示的圆形基部而具有任何适当形状的基部，比如椭圆形、矩形、多边形或不规则形状的基部轮廓。

虽然本披露内容描述了某些实施例和通常相关联的方法，但是这些实施例和方法的改变和置换对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，上述示例实施例的描述并不限定或约束本披露内容。如独立权利要求和从属权利要求所限定的，在不脱离本披露内容的范围的情况下也可以进行其他变更、替换和改变。

附图标记清单

100：气溶胶产生装置

105：气溶胶产生基质

110：壳体

120：腔室

130：电源

140：PCB/控制电路

141：充电端口

150：传导加热器

200：对流加热器

210：具有多孔结构的加热元件

211：加热元件孔

220：偏置板

221：偏置板孔

222：偏置连接件

230：接地板

231：接地板孔

232：接地连接件/稳流电阻器

Claims (15)

1.一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：

腔室，该腔室被配置成至少部分地接纳气溶胶产生基质；

延伸穿过该腔室的气流路径；

对流加热器，该对流加热器在穿过该流动路径的流动方向上位于该腔室的上游、并且包括具有多孔结构的加热元件，该多孔结构被配置成致使流过该流动路径的空气通过该加热元件到达该腔室，

其中，该加热元件由烧结的金属材料组成或者包括烧结的金属材料。

2.根据前一权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该金属材料的电阻温度系数α在0.0000与o.001之间，优选在0.0000与0.0009之间、更优选在0.0000与0.0008之间、甚至更优选在0.0000与0.0007之间、甚至更优选在0.0000与0.0006之间、甚至更优选在0.0000与0.0005之间、甚至更优选在0.0000与0.0004之间、甚至更优选在0.0000与0.0003之间、甚至更优选在0.0000与0.00025之间、甚至更优选在0.0000与0.0002之间、甚至更优选在0.0000与0.00015之间。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该金属材料包括不锈钢、NiCr、CuNi、NiCrAl和/或SiCrN，优选为NiCr。

4.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶产生装置，包括传导加热器部件，该传导加热器部件被配置成加热该气溶胶产生基质的至少多个部分。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该加热元件设有为偏置板的第一电极和为接地板的第二电极。

6.根据权利要求5所述的气溶胶产生装置，其中，该加热元件布置在该偏置板与该接地板之间。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该偏置板和该接地板中的至少一个包括孔，这些孔被配置成允许空气流过该偏置板和/或该接地板。

8.根据前一权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该偏置板和/或该接地板的孔隙率大于该加热元件的多孔结构的孔隙率。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该偏置板和/或该接地板的平均孔尺寸大于该加热元件的多孔结构的平均孔尺寸。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该偏置板设有基本上被布置在该偏置板中心的偏置连接件。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该接地板设有与其接地的一个或多个接地连接件，其中该一个或多个接地连接件被布置在沿该接地板的圆周上的一个或多个位置处。

12.根据前一权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该接地板设有一个或多个稳流电阻器，该一个或多个稳流电阻器布置在与该一个或多个接地连接件相对应的位置处。

13.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该多孔结构是微孔结构。

14.根据前一权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该加热元件的多孔结构的平均孔尺寸在0.025mm±0.02mm、优选在0.025mm±0.01mm、更优选在0.025mm±0.005mm、最优选在0.025mm±0.0025mm的范围内。

15.根据权利要求7至12中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该接地板和/或该偏置板的平均孔尺寸在100-400μm之间、优选在150-350μm之间、更优选在175-325μm之间、甚至更优选在200-300μm之间、甚至更优选在225-275μm之间、以及最优选在240-260μm之间。

Images