CN220274930U - 一种针式加热体及气溶胶产生装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种针式加热体及气溶胶产生装置，涉及气溶胶产生装置技术领域，其中，针式加热体包括：主体部分，包括管状基材、电阻发热层及导电层，电阻发热层设置于管状基材的内壁且导电层设置于管状基材的外壁，或，电阻发热层设置于管状基材的外壁且导电层设置于管状基材的内壁；电阻发热层的一端与导电层的一端电连接，导电层的电阻率小于电阻发热层的电阻率；封闭端，设置于管状基材远离电极连接位的一端。导电层能够协助管状基材将管状基材中间段的热量传导至两端，利于温度均匀分布；电阻发热层和导电层能够形成并行的导电回路，利于使加热体的热量分布得更加均匀；导电层能够减少导电层与电阻发热层连接一端的降温，利于温度均匀分布。

Description

一种针式加热体及气溶胶产生装置

技术领域

本申请涉及气溶胶产生装置技术领域，特别涉及一种针式加热体及气溶胶产生装置。

背景技术

加热不燃烧(Heat Not Burning,HNB)型电子烟工作温度为300℃左右。

加热不燃烧电子烟核心部件为电池、主板、发热体等三大部件。其中，针式发热体具有片式发热体的好口感，还具有周向发热体的烟支易提取方式，具有较好的应用潜力。现有的针式发热体是通过厚膜印刷的含至少一条发热轨迹加热部件，存在温场分布不均匀，加热效果欠佳。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种针式加热体，能够提高加热体温度分布的均匀性。

本申请还提出一种具有上述针式加热体的气溶胶产生装置。

根据本申请一方面实施例的针式加热体，包括：主体部分，包括管状基材、电阻发热层及导电层，所述电阻发热层设置于所述管状基材的内壁且所述导电层设置于所述管状基材的外壁，或，所述电阻发热层设置于所述管状基材的外壁且所述导电层设置于所述管状基材的内壁；其中，所述电阻发热层的一端与所述导电层的一端电连接，所述电阻发热层的另一端和所述导电层的另一端均设置有用于与电源电连接的电极连接位，所述导电层的电阻率小于电阻发热层的电阻率；封闭端，设置于所述管状基材远离所述电极连接位的一端。

进一步地，所述导电层的电导率大于或等于1×10⁵S/m。

进一步地，所述导电层的导热系数大于所述管状基材的导热系数。

进一步地，所述导电层的导热系数大于或等于40W/(m·K)。

进一步地，所述导电层的材质为Ag、Al、Cu、Ni、石墨或石墨烯其中的任意一种。

进一步地，所述导电层的厚度大于或等于0.5μm。

进一步地，所述管状基材的热导率小于40W/(m·K)。

进一步地，所述管状基材的热导率小于或等于30W/(m·K)。

进一步地，所述管状基材的材质为玻璃、陶瓷或金属。

进一步地，所述管状基材的材质为石英玻璃、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、430不锈钢或316不锈钢。

进一步地，所述管状基材为表面部分设置绝缘层的管状基材，所述电阻发热层和所述导电层通过所述管状基材未设置绝缘层的表面电连接。

进一步地，所述电阻发热层的材质至少包括Pt、Au、Ag、Fe、Ni、Cr、Ti、Al或C的其中一种。

进一步地，所述封闭端的材质为金属或陶瓷。

进一步地，所述封闭端为尖端，沿远离所述管状基材方向，所述封闭端的横截面面积逐渐减小。

进一步地，所述管状基材和所述封闭端通过高温胶连接。

根据本申请另一方面实施例的气溶胶产生装置，包括如前所述的针式加热体。

前述的针式加热体，至少具有如下有益效果：管状基材的一侧覆盖有电阻发热层，另一侧覆盖有导电层，而导电层能够协助管状基材将中间段的热量传导至两端，从而利于温度均匀分布；同时，电阻发热层及导电层分别设置于管状基材的外壁和内壁，由于管状基材的外壁和内壁并行，因此，加热体的电阻发热层和导电层能够形成并行的导电回路，利于使加热体的热量分布得更加均匀；此外，导电层的一端与电阻发热层的一端电连接，使得导电层能够作为一个电极，实现了电极单面分布，能够减少导电层与电阻发热层连接一端的降温，从而利于加热体在导电层与电阻发热层连接一端的温度均匀分布，进而利于加热体一侧的温度均匀分布。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一方面实施例的针式加热体的装配示意图；

图2为本申请一方面实施例的针式加热体中主体部分的其中一种结构的结构示意图；

图3为图2的右视示意图；

图4为本申请一方面实施例的针式加热体中主体部分的其中一种结构示意图；

图5为图4的右视示意图；

图6为本申请一方面实施例的针式加热体中主体部分的其中一种结构示意图。

附图标记：

100、主体部分；110、空腔；120、管状基材；130、电阻发热层；140、导电层；150、连接部；160、绝缘层；

200、封闭端；

300、固定部件。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

电子烟发热体对温度分布有较高需求：现有基材导热系数均较低，无法实现均匀分布的需求；同时，现有的针式发热体是通过厚膜印刷或者LTCC制备的含至少一条发热轨迹加热部件，存在温场分布不均匀，加热效果欠佳。此外，现有管状发热体的两端连接有引线，大量热量被引脚导走，导致管状发热体两端的温度低，尤其是烟支插入端的温度会很低，导致这部分的烟支受热不充分，一方面影响口感，另一方面会导致雾化不充分。

鉴于此，本申请提出一种针式加热体和一种气溶胶产生装置，以有效解决前述问题。

本申请一方面实施例公开了一种针式加热体，参见图1所示，该针式加热体包括主体部分100、封闭端200及固定部件300，固定部件300用于连接主体部分100和封闭端200。

具体的，参见图2至图6所示，主体部分100包括管状基材120、电阻发热层130及导电层140，电阻发热层130设置于管状基材120的内壁且导电层140设置于管状基材120的外壁，或，电阻发热层130设置于管状基材120的外壁且导电层140设置于管状基材120的内壁；其中，电阻发热层130的一端与导电层140的一端电连接，电阻发热层130的另一端和导电层140的另一端均设置有用于与电源电连接的电极连接位，导电层140的电阻率小于电阻发热层130的电阻率；封闭端200设置于管状基材120远离电极连接位的一端。应当指出，管状基材120具有轴向延伸的空腔110；管状基材120的内壁与外壁的纵截面轮廓相互平行，使得覆盖于管状基材120的内壁和外壁上的电阻发热层130及导电层140相互平行，从而能够形成并行的导电回路。

作为其中的一种实施方式，参见图2和图3所示，管状基材120的外壁设置有电阻发热层130，管状基材120的内壁设置有导电层140，在管状基材120轴向方向，即管状基材120沿X方向其中一端的末端设置连接部150，以将电阻发热层130及导电层140电连接。其中，连接部150为导电部件，能够起到导电作用；连接部150沿管状基材120的厚度方向，即Y方向延伸。

作为其中的一种实施方式，参见图4和图5所示，管状基材120的内壁设置有电阻发热层130，外壁设置有导电层140，在管状基材120轴向方向，即管状基材120沿X方向其中一端的末端设置连接部150，以将电阻发热层130及导电层140电连接。其中，连接部150为导电部件，能够起到导电作用；连接部150沿管状基材120的厚度方向，即Y方向延伸。

工作时，设置于电阻发热层130上的电极连接位与电源的其中一个电极电连接，设置于导电层140的电极连接位与电源的另一个电极电连接，以使电阻发热层130形成导电回路，从而产生热量。

本申请的针式加热体中，管状基材120的一侧覆盖有电阻发热层130，管状基材120的另一侧覆盖有导电层140，而导电层140能够协助管状基材120将管状基材120中间段的热量传导至两端，从而利于温度均匀分布；同时，电阻发热层130及导电层140分别设置于管状基材120的外壁和内壁，由于管状基材120的外壁和内壁并行，因此，加热体的电阻发热层130和导电层140能够形成并行的导电回路，利于使加热体的热量分布得更加均匀；此外，导电层140的一端与电阻发热层130的一端电连接，使得导电层140不仅作为一个导热层还能够作为一个电极，实现了电极单端分布，能够减少导电层140与电阻发热层130连接一端的降温，从而利于加热体轴向方向上的温度均匀分布。

本申请的一些实施例中，导电层140的电导率大于或等于1×10⁵S/m，以保证导电层140的导电能力。当电阻发热层130的导热系数大于或等于40W/(m·K)时，导电层140和电阻发热层130可以是同种材料。由此，通过改变电阻发热层130或导电层140的厚度以改变其电阻大小，例如，电阻发热层130做的薄电阻大；同理，导电层140做的厚电阻小。

应当指出，加热体的整体均温性能除了和导电层140的热导率(导热系数)相关，还和导电层140厚度相关，一般来说，导电层140的厚度越大，均温效果越好。

本申请的一些实施例中，导电层140的导热系数大于管状基材120的导热系数。

本申请的一些实施例中，导电层140的导热系数大于或等于40W/(m·K)，由此，导电层140具有较好的传热能力，能够协助管状基材120将管状基材120轴向方向中部的热量传导至两端，利于实现温度均匀分布。实际应用中，导电层140的导热系数可以根据需要选择为50W/(m·K)、100W/(m·K)、200W/(m·K)、300W/(m·K)、400W/(m·K)等。

本申请的一些实施例中，导电层140的材质为Ag、Al、Cu、Ni、石墨或石墨烯，能够使得导电层140具有良好的导电能力，以满足使用需要。应当理解，导电层140可以是前述材料的单质制备而成，也可以是包含前述材料的浆料制备而成。

作为其中的一种实施方式，导电层140的材质为单质，导电层140为Ag、Al、Cu、Ni、石墨或石墨烯单质的其中一种。将导电层140的材质选择为Ag、Al、Cu、Ni、石墨或石墨烯单质的其中一种，能够进一步提高导电层140的导电效果和导热效果，利于进一步提升加热体的温度均匀性。

当导电层140的厚度小于0.5μm时，导电层140的辅助导热效果较差。本申请的一些实施例中，导电层140的厚度大于或等于0.5μm，以保证导电层140的辅助导热效果，从而提高针式加热体的温度分布的均匀性。

管状基材120的热导率高于40W/(m·K)时，管状基材120的均热效果较好，但是，该类型的管状基材120的要么成本高、要么力学性能不够或要么有含有毒有害物质。本申请的一些实施例中，管状基材120的热导率小于40W/(m·K)。

本申请的一些实施例中，管状基材120的热导率小于或等于30W/(m·K)。

本申请的一些实施例中，管状基材120的材质为玻璃、陶瓷或金属。进一步地，管状基材120的材质具体可以选择为石英玻璃、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、430不锈钢或316不锈钢。

本申请的一些实施例中，管状基材120为表面部分设置绝缘层的管状基材，电阻发热层130和140导电层通过管状基材120未设置绝缘层的表面电连接。

一些实施例中，管状基材120的材质为金属，电阻发热层130和导电层140通过管状基材120电连接。针对针式加热体这样微小的结构，单独在管状基材120的一端设置用于连接电阻发热层130和导电层140的导电连接部件，具有较大难度。本申请实施例中，通过将管状基材120的材质设置为金属，然后在金属管状基材的一部分表面上设置绝缘层，使电阻发热层130和导电层140直接通过金属管状基材上未设置绝缘层的部分实现电连接，利用简化针式加热体的制备工艺，同时降低制备成本。

本申请的一些实施例中，电阻发热层130的材质至少包括Pt、Au、Ag、Fe、Ni、Cr、Ti、Al或C的其中一种。应当理解，电阻发热层130可以为前述材料的单质，也可以是合金材料，还可以是镀薄膜或印刷厚膜，在此不作限定。

本申请的一些实施例中，封闭端200的材质为金属或陶瓷，由此，封闭端200具有良好的耐热能力，能够满足使用要求。应当指出，该封闭端200应当具有较好的导热能力，例如，封闭端200的热导率大于或等于40W/(m·K)，使得封闭端200能够更好地传递热量，使加热体能够更好地加热气溶胶形成基质。应当理解，封闭端200与电阻发热层130及导电层140绝缘。

本申请的一些实施例中，封闭端200为尖端，沿远离管状基材120方向，封闭端200的横截面面积逐渐减小，由此，能够方便封闭端200插入气溶胶形成基质。

本申请的一些实施例中，管状基材120和封闭端200通过高温胶连接，能够提高封闭端200与管状基材120的连接稳定性，利用延长使用寿命。

下面以具体的实施例详细描述本申请的针式加热体，应当理解，下述实施例仅为示例性描述，不应理解为对本申请的限制。

本申请的一些实施例中，管状基材120的材质具体可以选择为氧化锆、氧化铝、430不锈钢或316不锈钢；管状基材120的外径具体可以设置为1.5mm、1.8mm、2.2mm、3mm等尺寸；热导率可以为2W/(m·K)、6.4W/(m·K)、26W/(m·K)或热导率30W/(m·K)。进一步地，导电层140的材质具体可以选择为纯银镀层、印刷NiCr厚膜、石墨浆厚膜等；导电层140的厚度具体可以选择为0.5μm、20μm、200μm等厚度；导电层140的电导率具体可以为5×10⁵S/m、6×10⁷S/m、7×10⁶S/m；导电层140的热导率具体可以为40W/(m·K)、100W/(m·K)或400W/(m·K)。其中，电阻发热体130可以与导电层140直接搭接以实现电连接，也可以通过银浆层等导电材料连接以实现电连接；当管状基材120为金属材质时，电阻发热层130还可以直接通过金属材质的管状基材120与导电层140进行电连接。

作为其中的一种实施方式，制造针式加热体时，先在管状基材120的外壁制备电阻发热层130，再将外壁自一端起0.5mm的部分外露、其余部分的外壁完全遮蔽，随后将整个管状基材120镀制纯银以得到导电层140，由此，管状基材120的内壁形成有导电层140，该导电层140的一端与外壁的电阻发热层130相连，导电层140的另一端与外壁的电阻发热层130隔绝；然后使用耐高温陶瓷胶粘接封闭端200，使封闭端200固定连接在管状基材120靠近电阻发热层130与导电层140电连接的一端；最后在管状基材120的内部和外部下端分别焊接引线，接通电源，以形成导电回路。

作为其中的一种实施方式，制备针式加热体时，先在管状基材120的内壁制备电阻发热层130；之后在管状基材120的外壁印刷NiCr浆料并烧结以形成导电层140；随后在管状基材120的一端使用银浆将电阻发热层130和导电层140连接；然后将封闭端200放置于管状基材120靠近银浆层的一端，并在管状基材120及封闭端200的外表面包覆玻璃釉；最后在电阻发热层130和导电层140远离封闭端200的一端分别焊接引线并连接电源，以形成导电回路。

作为其中的一种实施方式，制造针式加热体时，先在管状基材120的外壁先制备绝缘层，再在管状基材120的内壁制备电阻发热层130，将外壁除去一端0.2mm之外部分遮蔽，将整个管进入石墨浆中，烧结后形成导电层140；导电层140的一端与内壁的电阻发热层130相连，导电层140的另一端与内壁的电阻发热层130隔绝；然后将封闭端200放置于管状基材120靠近电阻发热层130与导电层140连接端的一端，再在管状基材120及封闭端200的外表面包覆玻璃釉；最后在电阻发热层130远离封闭端200的一端和导电层140远离封闭端200的一端分别焊接引线，以形成导电回路。

作为其中的一种实施方式，制造针式加热体时，在管状基材120其中一端的外壁沿轴向方向自端面起预留0.1mm长度的位置、并在其余位置的外壁面制备绝缘层160，再制备整面电阻发热层130，该电阻发热层130覆盖前述预留的0.1mm长度的外壁，然后在管状基材120的内壁制备导电层140；由于管状基材120的材质为430不锈钢，能够起到导电作用，由此，该导电层140的一端能通过管状基材120与外壁的电阻发热层130相连，而另一端与内壁电阻发热层130隔绝；接着在导电层140的另一端和电阻发热层130的另一端分别焊接引线；最后放置封闭端200，并在管状基材120和封闭端200的外表面包覆玻璃釉。

前述实施例中，针式加热体的温度在管状基材120的轴向方向均匀分布，且加热体远离引线的一端的温度与中部温差较小。例如，在其中一种实施方式中，加热体沿管状基材120轴向方向，即X方向的中部温度为300℃时，远离引线一端的温度为280℃，靠近引线一端的温度为100℃，加热体在X方向上温度为280℃～300℃的长度大于总长度的81％；在其中一种实施方式中，加热体沿X方向的中部的温度为280℃时，管状基材120远离引线一端的温度为270℃，管状基材120靠近引线一端的温度140℃，加热体在X方向上的温度为260℃～280℃的长度大于总长度的85％；在其中一种实施方式中，加热体沿X方向的中部的温度为250℃时，管状基材120远离引线一端的温度为230℃，管状基材120靠近引线一端的温度95℃，加热体在X方向上的温度为230℃～250℃的长度大于总长度的75％；在其中一种实施方式中，针式加热体沿X方向的中部温度为340℃时，加热体靠近封闭端200一端的温度为320℃，靠近引线一端的温度150℃，发热体在X方向上温度为320℃～340℃的长度大于总长度的85％。

前述实施中，针式加热体能够使烟支受热更加充分，利于提升口感，也能够使雾化更加充分。

本申请另一方面实施例公开了一种气溶胶产生装置，包括如前所述的针式加热体，还包括电源及壳体，前述针式加热体设置于壳体内，电源与加热体的导电层140及电阻发热层130的电极连接位电连接，以使针式加热体形成导电回路，从而将烟油、烟草等物质进行加热并产生烟雾。应当理解，本申请的气溶胶产生装置具有前述针式加热体的所有技术效果，在此不再赘述。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (14)

1.一种针式加热体，其特征在于，包括：

主体部分，包括管状基材、电阻发热层及导电层，所述电阻发热层设置于所述管状基材的内壁且所述导电层设置于所述管状基材的外壁，或，所述电阻发热层设置于所述管状基材的外壁且所述导电层设置于所述管状基材的内壁；其中，所述电阻发热层的一端与所述导电层的一端电连接，所述电阻发热层的另一端和所述导电层的另一端均设置有用于与电源电连接的电极连接位，所述导电层的电阻率小于电阻发热层的电阻率；

封闭端，设置于所述管状基材远离所述电极连接位的一端。

2.根据权利要求1所述的针式加热体，其特征在于，所述导电层的电导率大于或等于1×10⁵S/m。

3.根据权利要求2所述的针式加热体，其特征在于，所述导电层的导热系数大于所述管状基材的导热系数。

4.根据权利要求3所述的针式加热体，其特征在于，所述导电层的导热系数大于或等于40W/(m·K)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的针式加热体，其特征在于，所述导电层的材质为Ag、Al、Cu、Ni、石墨或石墨烯其中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的针式加热体，其特征在于，所述导电层的厚度大于或等于0.5μm。

7.根据权利要求1所述的针式加热体，其特征在于，所述管状基材的热导率小于或等于30W/(m·K)。

8.根据权利要求1所述的针式加热体，其特征在于，所述管状基材的材质为玻璃、陶瓷或金属。

9.根据权利要求8所述的针式加热体，其特征在于，所述管状基材的材质为石英玻璃、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、430不锈钢或316不锈钢。

10.根据权利要求8或9所述的针式加热体，其特征在于，所述管状基材为表面部分设置绝缘层的管状基材，所述电阻发热层和所述导电层通过所述管状基材未设置绝缘层的表面电连接。

11.根据权利要求1所述的针式加热体，其特征在于，所述电阻发热层的材质为Pt、Au、Ag、Fe、Ni、Cr、Ti或Al的其中一种。

12.根据权利要求1所述的针式加热体，其特征在于，所述封闭端的材质为金属或陶瓷。

13.根据权利要求1或12所述的针式加热体，其特征在于，所述封闭端为尖端，沿远离所述管状基材方向，所述封闭端的横截面面积逐渐减小。

14.一种气溶胶产生装置，其特征在于，包括如权利要求1至13任一项所述的针式加热体。