CN115486576A - 一种红外加热器及气溶胶生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种红外加热器及气溶胶生成装置，用于加热气溶胶形成基质的红外加热器，所述红外加热器包括：绝缘基体，所述绝缘基体为耐高温材料；红外辐射层，所述红外辐射层用于产生红外线以辐射所述加热气溶胶形成基质进而生成可吸食的气溶胶，所述红外辐射层与所述绝缘基体之间设有光学干涉透射膜。本申请能够提高红绝缘基体的外透光率，提升红外加热器的热效率。

Description

一种红外加热器及气溶胶生成装置

技术领域

本专利涉及烟草技术领域，特别涉及一种红外加热器及气溶胶生成装置。

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。

现有的一种加热不燃烧的烟具，主要是通过发热体产生热量，并将热量传导至腔室内的气溶胶生成基质，使其中至少一种成分挥发生成气溶胶供用户吸食，通常这种烟具使用的发热体为红外加热器，虽然使用的红外加热器的升温较快但热传导效率低，这就造成气溶胶生成基质预热慢，难以有效加热内部的基质材料，从而导致气溶胶口感较差、体验不好的问题，因此需要对红外加热器进行改进。

目前红外加热器采用耐高温且具有较高的红外线透过率的材料作为绝缘基材，然后在绝缘基材上涂覆红外发光层和电极层，电极层连接电源并通电后红外发光层可以发出红外光，红外光需要穿过绝缘基材后进入抽吸材料。绝缘基材的材料选自以下中的至少一种：锗单晶、硅单晶、砷化镓、磷化镓、蓝宝石、氧化铝多晶、尖晶石、氧化镁、三氧化二钇、石英、钇铝石榴石、硫化锌、硒化锌、碳化硅、氮化硅、氟化镁、氟化钙、三硫化二砷等等。虽然蓝宝石的红外线透光率较高，但成本较高；目前常使用低成本的石英、氧化铝多晶等材料，但红外线透光率较低。

发明内容

本发明目的是提供一种红外加热器及气溶胶生成装置，能够提高红外透光率，提升红外加热器的热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一方面，本发明提供一种红外加热器，包括：

绝缘基体，所述绝缘基体为耐高温材料；

红外辐射层，所述红外辐射层用于产生红外线以辐射所述加热气溶胶形成基质进而生成可吸食的气溶胶；

其特征在于，所述红外辐射层与所述绝缘基体之间设有光学干涉透射膜。

进一步地，所述光学干涉透射膜是可以在350℃的工作条件下与空气接触仍能保持光学性能的耐高温光学干涉透射膜。

进一步地，所述耐高温光学干涉透射膜包括一层或多层介质红外增透膜，用于增强目标波段红外光的透射率。

进一步地，所述目标波段红外光为5~25µm波段的红外光；

优选的，所述目标波段红外光为6~10µm波段的红外光。

进一步地，所述介质红外增透膜包括至少一层金属氧化物透射膜、氧化硅红外透射膜中的一种或多层组合。

进一步地，所述金属氧化物透射膜选自In₂O₃膜、SnO₂膜、Fe₂O₃膜、Al₂O₃膜、TiO₂膜、Y₂O₃膜、掺杂In₂O₃膜或Ta₂O₅膜中的一种或几种；

和/或，所述氧化硅红外透射膜为SiO膜和/或SiO₂膜的一种或几种。

进一步地，所述光学干涉透射膜包括光学厚度为nλ/2的干涉相消减反层，其中，n为从0开始的整数，λ为5μm ~ 25μm；

优选的，所述λ为6.0μm ~ 10μm。

进一步地，气溶胶形成基质包括发烟物质，所述发烟物质为烟草、盐碱、盐碱盐、盐碱衍生物、丙二醇、丙三醇或上述物质的组合，所述λ对应所述发烟物质的红外吸收峰波长。

进一步地，所述光学干涉透射膜通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子化学增强沉积法、分子束外延法、金属有机物分解法或溶胶-凝胶法镀在绝缘基体表面上。

进一步地，所述红外加热器满足：n1>n2或n2>n3，其中，n1为所述绝缘基体的红外折射率，n2为所述光学干涉透射膜的红外折射率，n3为所述红外辐射层的红外折射率。

另一方面，本发明提供一种气溶胶生成装置，包括：壳体组件，以及上述的红外加热器，所述加热器设于所述壳体组件内。

其中，气溶胶生成制品是吸烟制品，包括气溶胶形成基质，其通过加热生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的气溶胶。

优选的，气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可同时包括固体和液体组分。

优选的，气溶胶形成基质包括尼古丁。在一些优选实施方式中，气溶胶形成基质包括烟草。例如，气溶胶形成材料可以由均质烟草的片形成。

替代地或附加地，气溶胶形成基质可以包括不含烟草的气溶胶形成材料。例如，气溶胶形成材料可为包括尼古丁盐和气溶胶形成剂的非烟草植物纤维片。

如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，那么固体气溶胶形成基质可以包括粉末、颗粒、小丸、碎片、细条、条状物或片材中的一种或更多种，含有草本植物叶、烟叶、烟草肋料、平展烟草和均质烟草中的一种或更多种。

优选的，气溶胶形成基质包括塞，所述塞包括由包装物包围的均质烟草材料或其它气溶胶形成材料的聚集片。

在本专利中，气溶胶形成剂用于描述任何合适的已知化合物或化合物的混合物，所述化合物或化合物的混合物在使用中促进气溶胶的形成并且在气溶胶生成制品的工作温度下基本耐热降解。

合适的气溶胶形成剂在本领域中是已知的，并且其包括但不限于：多元醇，例如丙二醇、三甘醇、1，3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；以及一元、二元或多元羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如丙二醇、三甘醇、1，3-丁二醇，并且最优选的甘油。

气溶胶形成基质可包括单一气溶胶形成剂。可替代地，气溶胶形成基质可包括两种或更多种气溶胶形成剂的组合。

优选的，气溶胶形成基质具有按干重计大于5%的气溶胶形成剂含量。更优选的，气溶胶形成基质可具有按干重计大约5%与大约30%之间的气溶胶形成剂含量。在一个实施方式中，气溶胶形成基质具有按干重计大约20%的气溶胶形成剂含量。

可以通过辊压法、稠浆法和造纸法等本领域已有制造工艺制造包括用于在气溶胶生成制品中均质烟草片材的气溶胶形成基质。

优选的，气溶胶形成制品的形态为烟支，包括气溶胶形成基质、支撑元件、气溶胶冷却元件和烟嘴。优选的，气溶胶形成基质、支撑元件、气溶胶冷却元件和烟嘴大体上为圆柱形且具有大体相当的外径。

支撑元件可以紧接地位于气溶胶形成基质的下游，并且可以紧靠气溶胶形成基质。

支撑元件可以由任何适当的材料或材料组合形成。例如，支撑元件可以由选自由以下材料组成的组中的一种或更多种材料形成：醋酸纤维素；纸板；卷曲纸，比如卷曲耐热纸或卷曲羊皮纸；以及聚合材料，比如低密度聚乙烯(LDPE)。在优选的实施方式中，支撑元件由醋酸纤维素形成。

支撑元件可以包括中空管状元件。在优选的实施方式中，支撑元件包括中醋酸纤维素管。

气溶胶冷却元件可以位于气溶胶形成基质的下游，例如气溶胶冷却元件可以紧接地位于支撑元件的下游，并且可以紧靠支撑元件。气溶胶冷却元件也可以位于支撑元件和烟嘴之间，所述烟嘴位于气溶胶生成制品的最下游端。

气溶胶冷却元件可以具有在每毫米长度大约300平方毫米与每毫米长度大约1000平方毫米之间的总表面面积。在优选的实施方式中，气溶胶冷却元件具有每毫米长度大约500平方毫米的总表面面积。

优选的，气溶胶冷却元件具有低抽吸阻力。即，优选的，气溶胶冷却元件提供对于空气穿过气溶胶生成制品的低的阻力。优选的，气溶胶冷却元件基本不影响气溶胶生成制品的抽吸阻力。

气溶胶冷却元件可以包括多个纵向延伸的通道。多个纵向延伸的通道可以由片材材料限定，所述片材材料已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一种或更多种，以形成通道。多个纵向延伸的通道可以由单个片材限定，所述单个片材已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一种或更多种，以形成多个通道。可替代地，多个纵向延伸的通道可以由多个片材限定，所述多个片材已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一种或更多种，以形成多个通道。

在一些实施方式中，气溶胶冷却元件可以包括选自由以下组成的组中的材料聚集片：金属箔、聚合物材料以及基本上无孔的纸或纸板。在一些实施方式中，气溶胶冷却元件可以包括选自由以下组成的组中的材料的聚集片：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乳酸（PLA）、乙酸纤维素（CA）和铝箔。在优选实施方式中，气溶胶冷却元件包括生物可降解材料的聚集片。例如，无孔纸的聚集片或可生物降解的聚合物材料（如聚乳酸）的聚集片。

气溶胶生成制品可以包括位于气溶胶生成制品的口端处的烟嘴。烟嘴可以紧接地位于气溶胶冷却元件的下游，并且紧靠气溶胶冷却元件。烟嘴可以包括过滤嘴。过滤嘴可以由一种或更多种合适的过滤材料形成。许多这样的过滤材料在本领域是已知的。在一个实施方式中，烟嘴可以包括由醋酸纤维素丝束形成的过滤嘴。

气溶胶生成制品的元件（例如，气溶胶形成基质和气溶胶生成制品的任何其它元件，如支撑元件、气溶胶冷却元件和烟嘴）由外部包装物包围。外部包装物由任何合适的材料或材料的组合形成。优选的是，外包装纸是香烟纸。

烟具，即气溶胶生成装置，用于说明与气溶胶生成制品的气溶胶形成基质相互作用以生成气溶胶的装置。优选的，气溶胶生成装置是吸烟装置，其与气溶胶生成制品的气溶胶生成基质相互作用以生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的气溶胶。气溶胶生成装置可以是用于吸烟制品的固定器。

烟具的加热方式利用红外加热原理。红外加热主要有外围加热，是发明的一种较佳使用场景，此外还有中心加热等。加热器优选为针形、条形、叶形或管形。

用于加热气溶胶形成基质的红外加热器包括：绝缘基体和红外辐射层。

绝缘基体内部形成有适于收容气溶胶形成基质的腔室。可以为圆柱体状、棱柱体状或者其他柱体状。优选为圆柱体状，腔室即为贯穿基体中部的圆柱体状孔，孔的内径略大于气溶胶形成制品的外径，便于将气溶胶形成制品置于腔室内对其进行加热。绝缘基体可以选用耐高温且具有较高的红外线透过率的材料制成，例如：锗单晶、硅单晶、砷化镓、磷化镓、蓝宝石、氧化铝多晶、尖晶石、氧化镁、三氧化二钇、石英、钇铝石榴石、硫化锌、硒化锌、碳化硅、氮化硅、氟化镁、氟化钙、三硫化二砷、陶瓷或云母等。

红外辐射层可以由四氯化锡、氧化锡、三氯化锑、四氯化钛以及无水硫酸铜按一定比例混合搅拌后涂覆到绝缘基体的外表面上；或者为碳化硅陶瓷层、碳纤维复合层、锆钛系氧化物陶瓷层、锆钛系氮化物陶瓷层、锆钛系硼化物陶瓷层、锆钛系碳化物陶瓷层、铁系氧化物陶瓷层、铁系氮化物陶瓷层、铁系硼化物陶瓷层、铁系碳化物陶瓷层、稀土系氧化物陶瓷层、稀土系氮化物陶瓷层、稀土系硼化物陶瓷层、稀土系碳化物陶瓷层、镍钴系氧化物陶瓷层、镍钴系氮化物陶瓷层、镍钴系硼化物陶瓷层、镍钴系碳化物陶瓷层或高硅分子筛陶瓷层中的一种；或者为红外涂料。

红外加热器和烟具壳体之间可以设置绝热构件。绝热构件可包括红外线辐射反射材料，以减少红外线辐射穿过绝热构件的传播。

气溶胶生成装置是用户可在单只手的手指之间舒适地持有的便携式或手持式气溶胶生成装置。气溶胶生成装置的形状基本上可以是圆柱形。气溶胶生成装置可以具有在大约70毫米与大约120毫米之间的长度。

电源可以是任何适当的电源，例如直流电压源，比如电池。在一个实施方式中，电源是锂离子电池。可替代地，电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁、钛酸锂或锂聚合物电池。电源的重量应当使得烟具重量整体上可在用户的单只手的手指之间舒适地持有。

控制元件可以是电路，并且可以包括一个或多个微处理器或微控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过在红外辐射层与绝缘基体之间设置光学干涉透射膜，能够减小光的反射，提高绝缘基体的红外透光率，从而提升红外加热器的热效率；

本发明通过设置具有红外加热器的气溶胶生成装置，能够提升气溶胶生成装置的热效率。

附图说明

本专利的以上内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。

图1是烟丝红外吸收光谱；

图2是一个实施方式中的整体结构示意图；

图3是图2实施方式的装配结构示意图；

图4是图2实施方式中的红外加热器结构示意图。

图5是图4红外加热器的C-C剖面结构示意图。

图中：100-气溶胶生成装置；10-光学干涉透射膜；11-红外加热器；111-绝缘基体；A-腔室；12-红外辐射层；13-第一电极层；14-第二电极层；15-第一基座；16-第二基座；17-绝热管；2-温度传感器；3-电路板；31-充电接口；4-按键；6-壳体组件；61-外壳；62-固定壳；621-前壳；622-后壳；64-底盖；641-进气管；7-电源。

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。

红外辐射加热技术主要是研究辐射与物质结构相互作用机理，红外加热源通过向外辐射红外线，并被受热物质吸收并产生热效应。所谓匹配辐射是指当照射到物体上的红外线频率与组成该物体的物质分子振动频率相匹配时，分子因吸收红外线的能量而产生共振吸收，同时通过分子间能量的传递，使分子内能（振动能及转动能）增加，表现为物体温度升高。红外辐射加热技术理论来源于日本学者细川秀克的红外光谱匹配吸收原理，该理论认为当辐射源的波长与被辐射物的吸收波长相一致时，被辐射物质就吸收大量红外能，使光子能量完全转变成物质分子的振动、转动能量，该理论为红外加热技术应用奠定了基础。

随着技术的不断应用与更新，侯兰田教授提出了光谱“偏匹配吸收原理”：即在红外波段内，只要是物体能吸收的辐射，都能引起物体的热效应，对于厚度较大的加热对象，吸收带以外的“非匹配”吸收对其加热性能更为重要。因为远红外线具有一定的穿透能力，穿透深度从几微米到几毫米之间，红外辐射能量不仅能被表面分子所吸收，也会被物体内分子所吸收。因此，依据红外辐射加热技术机理选择光谱中所需要的辐射与吸收参数，可以将具有一定厚度的物体加热。实施方式可分为以下三种方式：

l）对于表层吸收，采取最佳辐射波长匹配，即按辐射峰带与吸收峰相对应，即匹配吸收，实现对表层物质的加热。

2）对于表里均吸收，使入射辐射波长不同程度偏离吸收峰带所在波长，称为偏匹配吸收。

3）对于里层吸收，使入射辐射波长偏离，避免表层吸收，从而使辐射能量到达里层物质并被吸收，实现对里层物质的加热，称为非匹配吸收。

与传统加热方法相比较，红外辐射加热具有能缩短受热物热处理或加热所需温度的时间、减少受热物单位面积的能量消耗、控制辐射方向与辐射量的空间分布等优势。因此，将红外加热中光谱匹配吸收、偏匹配吸收和非匹配吸收相结合的技术用于低温加热不燃烧烟丝的加热，可实现均匀加热，防止被加热的烟气冷凝在未被加热的烟丝中，缩短第一口出烟的时间，提高加热效率。

理想的加热不燃烧烟支的烟丝材料应具有以下特点：作为传统烟草的升级替代产品，口味/香气成分接近传统烟草，同时烟气中有害物质的含量明显低于传统烟草。且在红外加热技术下，具有较高的热吸收效率。

如图1所示的烟丝红外吸收光谱，作为一种示例性的抽吸材料烟丝，其在红外光谱指纹区（400-1300cm^-1，7.69~25μm）具有特征性较强的吸收峰，可用于区别不同化合物结构上的微小差异。对烟丝的吸收峰数据进行解析后可以发现，不饱和碳碳键、醇、酚类物质是香气成分的主要来源。

烟丝在波数3300-3400cm^-1有一个较强的吸收峰，对应的红外吸收波长3μm左右，为纤维素中价键的振动峰，烟丝在200-300℃被加热过程中，该波段的吸收较强。但该波段与烟丝中的水分红外吸收波长相近，且水分的沸点较低，首先被快速蒸发，因此会出现第一口烟气较烫的现象。

烟丝在波数400-2000cm^-1也有较多较强的红外吸收峰，对应红外波段5~25µm，尤其是6~10µm红外波段，对应烟丝中盐碱及香气物质分子、官能团的伸缩振动和弯曲振动吸收峰。因此，增加辐射在烟丝上的在5~25µm远红外波段的辐射率，尤其是6~10µm的红外辐射效率，有助于提升烟丝中盐碱及香气物质的释放。

图2、图3示出本实施例的气溶胶生成装置100，其包括壳体组件6和红外加热器11，红外加热器11设于壳体组件6内。壳体组件6包括外壳61、设置在所述外壳61内的固定壳62、第一基座15和第二基座16以及盖在所述外壳61端部的底盖64。第一基座15和第二基座16用于固定红外加热器11。

参考图4，红外加热器11包括绝缘基体111、红外辐射层12、第一电极层13以及第二电极层14。其中，绝缘基体111为中空设置，形成用于容纳气溶胶形成基质的腔室A。

应用时，第一电极层13以及第二电极层14连接电源，并为红外辐射层12加热。

参考图5，红外辐射层12与绝缘基体111之间设有光学干涉透射膜10。应用中，红外辐射层12的红外光经过光学干涉透射膜，光学干涉透射膜10能够减小光的反射，提高红外透光率。由于光学干涉透射膜10在绝缘基体111的外表面上形成，因此本实施例通过提高绝缘基体111的红外透光率，从而提升红外加热器11的热效率。

应用中，光的光程差等于整数倍波长，以及光反射时产生半波损失，能够减少光的反射损失，增强透射光强度。

本实施例绝缘基体111的外表面上形成光学干涉透射膜10后，再沉积红外辐射层12，然后通过印刷并烧结形成于红外辐射层上的电极层。腔室A用于容纳气溶胶形成基质，绝缘基体111为圆柱体状时，腔室A即为贯穿红外加热器11中部的圆柱体状通道，孔的内径略大于气溶胶形成制品的外径，便于将气溶胶形成制品置于腔室A内对其进行加热。绝缘基体111可以由石英玻璃、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。

光学干涉透射膜10为耐高温光学干涉透射膜，其自身可以耐高温，可以在350℃的工作条件下与空气接触仍能保持光学性能。

光学干涉透射膜10包括光学厚度为nλ/2的干涉相消减反层，光学厚度可由光学干涉透射膜10的实际厚度和折射率换算得来。其中，n为从0开始的整数，例如真空环境时，n为0。针对抽吸材料的常规组分，λ为5μm ~ 25μm；针对电加热不燃烧烟丝的常规组分，λ可为6.0μm ~ 10μm；可以用根据抽吸材料特点、气雾剂组分、添加剂成分的实际组分比例及其红外吸收光谱波峰位置，设计适合的光学干涉透射膜10的光学厚度。

应用中，干涉相消减反层为一层或多层介质红外增透膜，用于增强目标波段红外光的透射率，目标波段红外光为5~25µm波段的红外光。优选的，所述目标波段红外光为6~10µm波段的红外光。

介质红外增透膜包括至少一层金属氧化物透射膜、氧化硅红外透射膜中的一种或多层组合。其中，金属氧化物透射膜选自In₂O₃膜、SnO₂膜、Fe₂O₃膜、Al₂O₃膜、TiO₂膜、Y₂O₃膜、掺杂In₂O₃膜或Ta₂O₅膜中的一种或几种； 氧化硅红外透射膜为SiO膜和/或SiO₂膜的一种或几种。优选的，氧化硅红外透射膜为SiO₂膜。

光学干涉透射膜10还可以包含多层干涉相消减反层以增加多个不同波长的红外光的透射。应用中，干涉相消减反层的光学厚度为λ/2，实际应用时，需要考虑多层相长干涉增反层带来的干涉效应。

此外，光学干涉透射膜10为多层介质红外增透膜时，能够增强对目标波段红外光的透射率，还能够减弱甚至屏蔽其它波段红外光的透射。

应用中，目标波段红外光为5~25µm波段的红外光；优选的，目标波段红外光为6~10µm波段的红外光。

光学干涉透射膜10可通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子化学增强沉积法、分子束外延法、金属有机物分解法或溶胶-凝胶法镀在绝缘基体表面上。

假设n1为绝缘基体111的红外折射率，n2为光学干涉透射膜10的红外折射率，n3为红外辐射层12的红外折射率，如果n1>n2或n2>n3，则射入腔室A中红外线再次从腔室A中射出时，容易发生全反射而避免了能量流失。

底盖64上凸设进气管641，第二基座16背离第一基座15的一端与进气管641连接。第一基座15、红外加热器11、第二基座16以及进气管641同轴设置，且红外加热器与第一基座15、第二基座16之间可通过密封件密封，第二基座16与进气管641之间也可进行密封，进气管641与外界空气连通，使得空气通过进气管641进入红外加热器，以便于用户抽吸时可以顺畅进气。

气溶胶生成装置100还包括相互电连接的主控制电路板3和电源7，主控制电路板3和电源7均设置在固定壳62内，固定壳62包括前壳621与后壳622，前壳621与后壳622固定连接。按键4凸设在外壳61上，按键4连接电源7，通过按压按键4，可以实现对红外加热器11表面上的红外辐射层的通电或断电。主控制电路板3还连接有充电接口31，充电接口31穿设于所述底盖64上，用户可以通过充电接口31对气溶胶生成装置100进行充电或升级，以保证气溶胶生成装置100的持续使用。

气溶胶生成装置100还包括温度传感器2，例如NTC温度传感器，用于检测绝缘基体111的实时温度，并将检测的实时温度传输到主控制电路板3，主控制电路板3根据该实时温度调节流经红外辐射层上的电流的大小。当NTC温度传感器检测到红外加热器11内的实时温度较低时，譬如检测到红外加热器11内侧的温度不到150℃时，主控制电路板3控制电源7输出较高的电压给导电涂层，进而提高红外辐射层中馈入的电流，提高气溶胶形成基质的加热功率，减少用户抽吸第一口所要等待的时间。当NTC温度传感器检测到红外加热器11的温度为150-200℃时，主控制电路板3控制电源7输出正常的电压给导电涂层。当NTC温度传感器检测到红外加热器11的温度在200℃-250℃时，主控制电路板3控制电源7输出较低的电压给导电涂层。当NTC温度传感器检测到红外加热器11内侧的温度在250℃及以上时，主控制电路板3控制电源7停止输出电压给导电涂层。

气溶胶生成装置100还包括绝热管17，绝热管17设置在固定壳62内，位于红外加热器11的外侧，设置绝热管17可以避免大量的热量传递到外壳61上以致烫伤。

绝热管17作为红外反射器，可以包括内壁和外壁，内壁和外壁之间为中间区域，中间区域可以是抽真空或填充绝热材料。绝热材料可以为绝热胶、气凝胶、气凝胶毡、石棉、硅酸铝、硅酸钙、硅藻土、氧化锆等。

实施例1

本实施例制作红外加热器的具有步骤如下：

步骤A：形成光学干涉透射膜

步骤A.1：采用酒精和乙醚的混合液清洗石英基材，去除表面吸附的灰尘和油脂，然后在真空下烘干。

步骤A.2：采用溶胶-凝胶法在衬底表面镀In₂O₃:Sn薄膜：

1）In和Sn的先驱体溶液的配制：将InCl₃溶解到加热到65℃的乙酰丙酮中，SnCl₄溶解到乙醇中；2）将上述两种先驱体溶液混合，使得In:Sn=9:1 （原子比）；3）将制备的基材（石英管）浸入到先驱体溶液中，等待5分钟后，将其缓慢提出，然后在电阻炉中在250℃加热10分钟。

步骤A.3：重复步骤A.2中的3）两次，通过控制提拉速度和重复次数以达到所需镀膜厚度。

步骤A.4：然后将所制备的薄膜在电阻炉中加热到600℃（空气），保温2小时。

步骤A.5：将样品冷却后，得到外壁镀有金属氧化物红外反射膜的石英管，在5~25μm波段的反透射率较原有石英管降低了60%，提升了透射率。

步骤B：形成红外辐射层

步骤B.1：采用四氯化锡、三氯化锑及异丙醇或水溶液为原料，制成四氯化锡浓度为0.5-2mol/L、三氯化锑浓度为0.05-0.2mol/L的混合溶液；优选的，四氯化锡浓度为1mol/L，Sn:Sb浓度比为9:0.8；

步骤B.2：在高温加热条件下，采用CVD法将所述混合溶液通过多次沉积的方式绝缘基体111的外表面上形成红外辐射层12。

步骤C：形成电极层

步骤C.1：将沉积了红外辐射层12的绝缘基体111采用定制了电极图案的印刷网版印刷银电极厚膜；膜厚约10μm-25μm；

步骤C.2：将印刷了厚膜银电极图案的绝缘基体111放入烧结炉，烧结温度850-1150℃，烧结时间3-12小时；

步骤C.3：测试烧结银电极的绝缘基体111，检测银电极膜及CVD沉积的掺杂氧化锡薄膜，筛选出合格的产品。

实施例2

本实施例的加热器制备方法与实施例1的区别在于步骤A，其余步骤相同。

步骤A.1：采用酒精和乙醚的混合液清洗石英基材，去除表面吸附的灰尘和油脂，然后在真空下烘干。

步骤A.2：采用溶胶-凝胶法在衬底表面镀TiO₂/SiO₂/TiO₂多层红外增透膜：

1）配置高折射率材料TiO₂的先驱体溶液：将钛酸丁酯溶解到乙醇中，得到Ti先驱体溶液；

2）配置低折射率材料SiO₂的先驱体溶液：将正硅酸乙酯分别溶解到乙醇中，得到Si先驱体溶液；

步骤A.3：将基材浸入到Ti先驱体溶液中，等待5分钟后，将其缓慢提出，在电阻炉中在450℃加热10分钟。

步骤A.4：将基材浸入到Si先驱体溶液中，等待5分钟后，将其缓慢提出，在电阻炉中在450℃加热10分钟。

步骤A.5：多次重复步骤A.3或A4.3，得到TiO₂-SiO₂-TiO₂多层红外增透膜，。

步骤5：将步骤A.5的样品冷却后，得到TiO₂-SiO₂-TiO₂多层红外增透膜，在2~8μm波段的反透射率较原有石英管降低了80%，提升了透射率。

实施例3

本实施例的加热器制备方法与实施例1的区别在于步骤A，其余步骤相同。

步骤A.1：采用酒精和乙醚的混合液清洗氧化铝基体，去除表面吸附的灰尘和油脂，然后在真空下烘干。

步骤A.2：采用磁控溅射在基体上分别生长Y₂O3和SiO₂薄膜，其中Y₂O₃层的厚度为1100nm，SiO₂层的厚度为690nm。在使用Al₂O₃管作为衬底时，基座上安装有电机带动Al2O3管以20转/分旋转。其中，

磁控溅射Y₂O₃薄膜的具体工艺参数如下：1）衬底加热到350℃；2）O₂/Ar流量比为0.5；3）总压强为13Pa；4）沉积时间为3小时；

磁控溅射SiO₂薄膜的具体工艺参数如下：1）衬底加热到500℃；2）O₂/Ar流量比为0.7；3）总压强为1.0 Pa；4）沉积时间为1.5小时；

步骤A.3：将所制备的镀膜样品在空气气氛下，450℃退火24小时，在3~6μm波段的平均反透射率>98%。

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 (11)

1.一种红外加热器，包括：

绝缘基体，所述绝缘基体为耐高温材料；

红外辐射层，所述红外辐射层用于产生红外线以辐射所述加热气溶胶形成基质进而生成可吸食的气溶胶；

其特征在于，所述红外辐射层与所述绝缘基体之间设有光学干涉透射膜。

2.根据权利要求1所述的红外加热器，其特征在于，所述光学干涉透射膜是在350℃的工作条件下与空气接触仍能保持光学性能的耐高温光学干涉透射膜。

3.根据权利要求2所述的红外加热器，其特征在于，所述耐高温光学干涉透射膜包括一层或多层介质红外增透膜，用于增强目标波段红外光的透射率。

4.根据权利要求3所述的红外加热器，其特征在于，所述目标波段红外光为5~25µm波段的红外光；

优选的，所述目标波段红外光为6~10µm波段的红外光。

5.根据权利要求3所述的红外加热器，其特征在于，所述介质红外增透膜包括至少一层金属氧化物透射膜、氧化硅红外透射膜中的一种或多层组合。

6.根据权利要求5所述的红外加热器，其特征在于，所述金属氧化物透射膜选自In₂O₃膜、SnO₂膜、Fe₂O₃膜、Al₂O₃膜、TiO₂膜、Y₂O₃膜、掺杂In₂O₃膜或Ta₂O₅膜中的一种或几种；

和/或，所述氧化硅红外透射膜为SiO膜和/或SiO₂膜的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的红外加热器，其特征在于，所述光学干涉透射膜包括光学厚度为nλ/2的干涉相消减反层，其中，n为从0开始的整数，λ为5μm ~ 25μm；

优选的，所述λ为6.0μm ~ 10μm。

8.根据权利要求7所述的红外加热器，其特征在于，所述气溶胶形成基质包括发烟物质，所述发烟物质为烟草、盐碱、盐碱盐、盐碱衍生物、丙二醇、丙三醇或上述物质的组合，所述λ对应所述发烟物质的红外吸收峰波长。

9.根据权利要求1所述的红外加热器，其特征在于，所述光学干涉透射膜通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、等离子化学增强沉积法、分子束外延法、金属有机物分解法或溶胶-凝胶法镀在绝缘基体表面上。

10.根据权利要求7所述的红外加热器，其特征在于，所述红外加热器满足：

n1>n2或n2>n3

其中，n1为所述绝缘基体的红外折射率，n2为所述光学干涉透射膜的红外折射率，n3为所述红外辐射层的红外折射率。

11.一种气溶胶生成装置，其特征在于，所述气溶胶生成装置包括：壳体组件（6）以及权利要求1-10任一项所述的红外加热器，所述加热器设于所述壳体组件内。

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