TW201811106A - 用於氣溶膠產生系統之流體可滲透加熱器組件 - Google Patents

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Abstract

一種用於氣溶膠產生系統之流體可滲透加熱器組件包括一平板式導電絲配置以及用以電接觸該平板式導電絲配置之一第一接觸點(28)及一第二接觸點(48)，其中，在該第一接觸點(28)與該第二接觸點(48)間界定一縱軸線。一中心電阻Rc係位於該縱軸線上之兩點間的電阻，該兩點中之一係位於離該第一接觸點(28)相等於40%之距離處，該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點(28)相等於60%之距離處。一第一電阻R1係在該第一接觸點(28)與一位於該縱軸線上離該第一接觸點(28)相等於20%之距離處的點間之電阻，以及一第二電阻R2係在該第二接觸點(48)與一位於該縱軸線上離該第一接觸點(28)相等於80%之距離處的點間之電阻。該中心電阻對該第一電阻之比率Rc/R1係在2與400之間，以及該中心電阻對該第二電阻之比率Rc/R2係在2與400之間。

Description

用於氣溶膠產生系統之流體可滲透加熱器組件
本發明係有關於用於氣溶膠產生系統之流體可滲透加熱器組件。特別地，本發明係有關於包括平板式導電絲配置之平板式流體可滲透加熱器組件。
期望能有一種具有改善效能之流體可滲透加熱器組件。特別地，期望能有一種具有最佳接觸及加熱效能之流體可滲透加熱器總成。
依據本發明，提供一種用於氣溶膠產生系統之流體可滲透加熱器組件。該流體可滲透加熱器組件包括一平板式導電絲配置以及用以電接觸該平板式導電絲配置及連接該平板式導電絲配置至一外部電源的之一第一接觸點及一第二接觸點。在該第一接觸點與該第二接觸點間界定一縱軸線。在該加熱器組件中，一中心電阻Rc係位於該縱軸線上之兩點間的電阻，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的40%之距離處，該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的60% 之距離處。一第一電阻R1係在該第一接觸點與一在該縱軸線上位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的20%之距離處的點間之電阻。一第一電阻R2係在該第二接觸點與一在該縱軸線上位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的80%之距離處的點間之電阻。該中心電阻對該第一電阻之比率Rc/R1係在2與400之間，以及該中心電阻對該第二電阻之比率Rc/R2係在2與400之間。
較佳地，該中心電阻對該第一電阻之比率Rc/R1係在2與300之間，更佳地，在40與200之間。
較佳地，該中心電阻對該第二電阻之比率Rc/R2係在2與300之間，更佳地，在40與200之間。
該加熱器組件包括一對應於該第一接觸點與該第二接觸點間之電阻的總電阻Rt。
較佳地，該中心電阻對該總電阻之比率Rc/Rt係相當於至少0.3或0.4，較佳地，0.5或0.6或0.7。
較佳地，該第一電阻對該總電阻之比率R1/Rt係在0.005與0.125之間，較佳地，0.01以上，更佳地，在0.01與0.1之間，甚至更佳地，在0.05與0.1之間。
較佳地，該第二電阻對該總電阻之比率R2/Rt係在0.005與0.125之間，較佳地，0.01以上，更佳地，在0.01與0.1之間，甚至更佳地，在0.05與0.1之間。
該中心電阻Rc係對應於該第一及第二接觸點間之該加熱器組件的總電阻Rt之至少50%。較佳地，該第一及第二電阻之每一者係對應於該總電阻之約13%的最大值及該總電阻Rt之約0.5%的最小值。
該中心電阻Rc可能對應於高達該總電阻Rt之約99%。較佳地，該中心電阻係對應於該總電阻Rt之約80%至約98%，更佳地，約90%至約95%。在該導電絲配置之選定部分中的這樣的高電阻允許在此加熱區中之導電絲的目標電阻加熱及待汽化之氣溶膠形成流體的有效汽化。
作為本申請書通篇使用之普遍原則，只要當“約”字與特定值聯繫使用時，皆應理解為“約”字后所跟之值不必精確為出於技術考慮之特定值。然而，結合特定值使用之“約”字應總是理解為包括、並且明確揭示“約”字后所跟之值。
包含相對低的第一及第二電阻R1、R2之在該第一與第二接觸點間且與它們相鄰的區域界定該加熱器組件之電接觸區。該等接觸區係被設計成不會或不會實質地將流經該導電絲配置之接觸區的電流轉換成熱。包含相對高的中心電阻之該第一與第二接觸點間的中心區域界定該加熱器組件之加熱區。
已發現在上述範圍內(特別地，同時對應於該總電阻之約13%的最大值及該總電阻之約0.5%的最小值之接近該第一及第二接觸點的低電阻)之中心電阻與第一及第二電阻間的電阻比率係有利於加熱器組件之效能。
接近該等接觸點之低電阻較佳地係比該加熱區之電阻小很多。接近該等接觸點之電阻亦可以具有一個定義的最小值。
相較於例如包括具有低網格密度之網格(例如，像優先用於導電絲配置之加熱區的網格)的導電絲配置之加熱器組件，接近該等接觸點之低電阻可以正面地影響該加熱器組件之電接觸。此外，該低電阻提供加熱電流至期望加熱之更集中加熱區的良好傳輸。另一方面，中心電阻對第一及第二電阻(特別地，在接觸區中之最小電阻)之特定比率具有可限制從該加熱區至該等接觸區之散熱的益處。據此，可以將熱保持在加熱器組件之發生汽化的中心部或中心表面中。可以限制加熱器或個別氣溶膠產生裝置之總功率消耗。此外，在接觸區中之任何可能存在的包覆成型材料(通常為一聚合物材料)受熱的影響較小。
例如因加熱區及接觸區之特定材料、尺寸或結構的選擇所造成之加熱器組件中的電阻分佈之可變化允許改變(特別是擴大)導電絲配置之總尺寸，然而，沒有改變(特別是擴大)加熱區太多。這可能是必需的或期望的，以免對氣溶膠產生裝置之電力系統強加過多的需求。
依據本發明之加熱器組件可能具有在約0.5歐姆與約4歐姆之間，更佳地，在約0.8歐姆與約3歐姆之間，甚至更佳地，約2.5歐姆之總電阻Rt。
較佳地，該中心電阻Rc係高於約0.5歐姆，更佳地，高於約1歐姆，甚至更佳地，約2歐姆。
較佳地，該第一電阻R1係低於約100毫歐姆，更佳地，低於約50毫歐姆，例如，該電阻係在約5 毫歐姆與約25毫歐姆之間。較佳地，該第一電阻係高於約3毫歐姆，更佳地，高於約5毫歐姆。
較佳地，該第二電阻R2係低於約100毫歐姆，更佳地，低於約50毫歐姆，例如，該電阻係在約5毫歐姆與約25毫歐姆之間。較佳地，該第二電阻係高於約3毫歐姆，更佳地，高於約5毫歐姆。
在整個申請案中，每當提及一數值時，應理解該數值係經明確揭示的。然而，亦應理解一數值由於技術考量而不必正好是該特定值。
依據本發明之加熱器組件的電阻係不同於例如包含下面這樣的網絲之習知技藝加熱器組件：在整個導電絲配置上之具有相同網格密度的均勻網格係被安裝至加熱器組件或導電絲配置係由以兩個側金屬板做為接觸件之網格所構成。在接觸區中之電阻係比使用金屬板做為接觸件時還高，但是在加熱區中之電阻可能是相同的或更高，此取決於例如用於中心加熱區中之材料或導電絲結構而定。
考量到導電絲配置之接觸及加熱及考量到加熱器組件之組裝及使用，由於接近該等接觸點之定義的低電阻，可以最佳化在加熱器組件上之電阻。
加熱器組件之中心電阻的數值可以根據期望汽化結果或例如，根據加熱器組件或將使用加熱器組件之氣溶膠產生裝置的參數來界定及選擇。例如，該中心電阻之數值可以根據待汽化之液體(黏度、汽化溫度、已汽化物質之數量等)來選擇。
較佳地，提供加熱區之配置及電阻，以適合於要被導電絲配置之中心表面的導電絲有效加熱及汽化之液體。
較佳地，提供加熱器組件之接觸區或導電絲配置之第一及第二側表面的配置及電阻，以適合於導電絲配置對外部電源之良好電接觸。該等接觸區亦適合於與導電絲配置之加熱區或中心表面的最佳相互作用。
依據本發明之加熱器組件可以進一步包括一第一過渡電阻R1tp，該第一過渡電阻R1tp係對應於在位於該縱軸線上之兩點間的電阻，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的20%之距離處，該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的40%之距離處。該加熱器組件可以進一步包括一第二過渡電阻R2tp，該第一過渡電阻R1tp係對應於在位於該縱軸線上之兩點間的電阻，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的60%之距離處，該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的80%之距離處。該第一過渡電阻對該第一電阻之比率R1tp/R1係在1.1與400之間，該第二過渡電阻對該第二電阻之比率R2tp/R2係在1.1與400之間，該中心電阻對該第一過渡電阻之比率Rc/R1tp係在1.1與400之間，以及該中心電阻對該第二過渡電阻之比率Rc/R2tp係在1.1與400之間。
較佳地，該等比率R1tp/R1、R2tp/R2、Rc/R1tp和Rc/R2tp係在2與300之間，更佳地，在40與200之間。
包含該第一過渡電阻R1tp之該導電絲配置的第一過渡表面係被設置在該導電絲配置或加熱器組件之第一側表面與該中心表面之間。包含該第二過渡電阻R2tp之該導電絲配置的第二過渡表面係被設置在該第二側表面與該中心表面之間。每一過渡表面包括一實質上在該對應第一或第二側表面之第一或第二電阻至該中心表面之中心電阻間的電阻。
藉由提供一過渡電阻，例如，藉由提供該電阻之梯度，可以達成在該加熱器組件上之功率分佈及個別加熱的平順過渡。
較佳地，過渡電阻係比較接近該第一或第二電阻而不是該中心電阻。
該第一及第二過渡電阻延伸在該加熱器組件之第一與第二接觸點間的縱軸線之20%。
術語“平板式”加熱器組件或平板式”導電絲配置在整個說明書中係用以意指處於實質二維拓撲流形(two dimensional topological manifold)之形式的導電絲配置或平板式加熱器組件。因此，該平板式導電絲配置及平板式加熱器組件實質上沿著一表面朝兩個維度多於朝第三維度延伸。特別地，該平板式導電絲配置之尺寸在該表面內朝該兩個維度係朝該第三維度(垂直於該表面)的至少5倍大。平板式導電絲配置及平板式加熱器組 件之一範例係一種在兩個實質平行假想表面間之結構，其中這兩個假想表面間之距離係實質小於該等表面內之延長部分。在一些較佳實施例中，該平板式導電絲配置係平面的及該平板式加熱器組件係大致平面的。在其它實施例中，該平板式導電絲配置及該平板式加熱器組件係沿著一個或一個以上維度來彎曲，其例如形成圓頂形或橋形。
一平板式導電絲配置較佳地係被使用在一平板式加熱元件中，該平板式加熱元件可以在製造期間容易被處理且提供堅固結構。
術語“導電絲”在整個說明書中係用以意指在兩個電接觸件間設置的電路徑。導電絲可以任意地分岔且叉開成數條路徑或導電絲或者可以從數條電路徑會聚成一條路徑。導電絲可以具有圓形、方形、扁形或任何其它剖面形狀。導電絲可以以直線或彎曲方式來設置。
術語“導電絲配置”在整個說明書中係用以意指一導電絲或較佳地複數條導電絲之配置。該導電絲配置可以是大量的導電絲，其例如以彼此平行方式來設置。較佳地，該等導電絲可以構成網格。網格可以是編織的或非編織的。較佳地，該導電絲配置具有約0.5微米與約500微米間之厚度。該導電絲配置可以例如是大量的平行或交錯導電絲之形式。導電絲係可以與電接觸件一體成形，例如，由一導電箔(例如，不銹鋼箔)所形成，該導電箔被蝕刻，以界定在中心表面及側表面中之導電絲或開口。
一導電絲配置之中心表面總是被設置在該導電絲配置之第一與第二側表面之間。較佳地，該中心表面係被設置在該第一與該第二側表面間之幾何中間。在一具有縱向延長部分大於橫向延長部分之導電絲配置，例如，一矩形導電絲配置中，中心表面及側表面部亦可以具有縱向或矩形形狀。
在一導電絲配置之第一及第二側表面中的電阻可以根據經由該導電絲配置之加熱方式或根據使該導電絲配置接觸至一加熱器基材或接觸接該加熱器組件之方式來選擇。
該第一及第二電阻可以均勻地分佈在該兩個側表面之每一者上。
該第一及第二電阻可以不規則地分佈在該兩個側表面之每一者上。例如，在一側表面之邊緣區域中可以提供較高電阻及在該側表面之中心區域中可以提供較低電阻。
第一及第二電阻可以是相同的或相對於該中心電阻成對稱的。然而，第一及第二電阻可以是不同的。取決於該導電絲配置在施加電壓方面的安排而定(該第一或第二接觸點係接地或連接至電壓)，可能具有稍微不同的局部加熱。在該第一及第二側表面中之不同電阻，例如，不同導電絲材料或導電絲密度可用以彌平加熱之差異及因而，平衡在加熱器組件上之溫度變化。因而，可以支持在該導電絲配置之整個加熱區上有一致的加熱。
依據本發明之平板式流體可滲透加熱器組件亦可以包括該中心電阻或該第一及第二電阻或該中心電阻及該一及二電阻相對於該縱軸線之變化。
該加熱器組件可以例如包括一從該第一接觸點延伸至該第二接觸點之中心縱向區，其中，在該中心縱向區內之電阻係低於在該中心縱向區外之電阻。
例如，在沿著該導電絲配置之邊緣區域中可以比在該中心縱向區中設置更少或更小的導電絲。例如，網格密度在該中心縱向區中可以比在沿著該導電絲配置之側縱向區中還高。據此，功率分佈可以被集中至中心表面之中心區域上。這樣的特定功率分佈可以例如藉由一平板式導電絲配置來實現，其中，在該縱軸線之方向上，在該中心縱向區內比在該中心縱向區外設置更多的導電絲。
電阻可以藉由用於該導電絲配置之材料的選擇或藉由在該導電絲配置中之導電絲的尺寸及排列來定義及改變。較佳地，就一預選導電絲材料來說，電阻係由該導電絲配置之開放面積對總面積之比率來定義。
例如，該流體可滲透加熱器組件可以包括一平板式導電絲配置以及用以電接觸該平板式導電絲配置之一第一接觸點及一第二接觸點。在該第一接觸點與該第二接觸點間界定一縱軸線。在該加熱器組件中，一中心表面Sc係在與該縱軸線垂直且與該縱軸線在設置在該縱軸線上之兩點處相交的兩條線間延伸之該加熱器組件的區域，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於 該第一與該第二接觸點間之距離的40%之距離處，該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的60%之距離處。一第一側表面S1係在與該縱軸線垂直且與該縱軸線在該第一接觸點與一設置在該縱軸線上且位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的20%之距離的點處相交之兩條線間延伸的該加熱器組件之區域。一第二側表面S2係在與該縱軸線垂直且與該縱軸線在該第二接觸點與一設置在該縱軸線上且位於離該第一接觸點相等於該第一與該第二接觸點間之距離的80%之距離的點處相交之兩條線間的該加熱器組件之區域。
該中心表面Sc包括界定一開放面積ScOA之複數個開口，該第一側表面S1包括界定一開放面積S1OA之複數個開口，以及該第二側表面S2包括界定一開放面積S2OA之複數個開口。該中心表面之開放面積對該第一側表面之開放面積的比率ScOA/S1OA係在1.1與30之間，以及該中心表面之開放面積對該第二側表面之開放面積的比率ScOA/S2OA係在1.1與30之間。較佳地，該中心表面對該第一側表面或該第二側表面之開放面積的比率ScOA/S1OA或ScOA/S2OA係在2與28之間，例如，在2與15之間或在15與28之間。
該中心表面之開放面積ScOA可能是在該中心表面之總面積的約40%與約90%之間。較佳地，在該中心表面中之開放面積係在約50%與約80%之間，更佳地，在約50%與約70%之間。
一種加熱器組件沿著相對於該導電絲配置之該縱軸線的長度可以具有固定的寬度。
一種加熱器組件沿著該縱軸線之長度可以具有可變的寬度。在這些情況下，為了計算該等開放面積，將該加熱器組件視為在與該縱軸線平行且通過離該縱軸線最遠之該導電絲配置的點之兩條線間的矩形區域。據此，將該加熱器組件之沒有導電絲配置的較窄部分算作開放面積。
大部分的加熱可能發生在該兩個接觸點間之該加熱器組件的中心表面中。較少的加熱可能發生在該等側表面中。
該中心表面之開放面積係由複數個開口所形成，該複個開口較佳地具有最佳的尺寸及分佈，以便待汽化的流體可滲入該等開口及允許流體之直接且有效加熱。
每一側表面之開放面積係小於該中心表面之開放面積。然而，較佳地，該第一側表面之開放面積沒有大於該第一側表面之總面積的約10%及該第二側表面之開放面積亦沒有大於該第二側表面之總面積的約10%。該等側表面之每一者的開放面積可以是在該側表面之總面積的約5%與約35%之間，例如，在約5%與約20%之間或在在約5%與約15%之間的範圍內。
相較於例如具有低密度之網格，例如，像優先用於導電絲配置之中心表面的網格，在側表面中之小的開放面積可以提高在這些側表面中的電接觸。
此外，在側表面中之複數個開口可以限制液體從該加熱器組件洩漏出來。通常，從液體貯存器，例如，儲存系統或料匣供應液體至該加熱器組件。液體滲入在該中心表面中之複數個開口及可以在那裡被加熱及汽化。
液體傾向於例如經由毛細管力在加熱器基材與在加熱器之徑向外側的接觸部間通過。當像在習知技藝的導電絲配置中使用箔做為接觸部時，此效果可能會很大的。
藉由在該等側表面中提供複數個開口，液體將進入該等開口及因而，保持在該等側表面中。
另外，有助於接觸部之包覆成型。例如，當使用薄接觸箔或鬆散的網格時，通常使用包覆成型來穩定接觸部。可以例如使用耐熱聚合物於側表面之包覆成型。包覆成型可以防止個別導電絲之位移或導電絲邊緣的鬆開。利用側表面或整個接觸部之包覆成型，可以提高側表面之穩定性。當組裝加熱器組件時，這可以有助於導電絲配置之安裝。它亦可以有助於保持導電絲配置之形式及形狀。因而，可以改善使用導電絲配置之加熱器組件的再現性及可靠性。
包覆成型材料可以是適用於依據本發明之流體可滲透加熱器的任何材料。包覆成型材料可以是例如能耐高熱(超過攝氏約300度)之材料，例如，聚醯亞胺或像聚醚醚酮(PEEK)之熱塑性塑膠。
在該導電絲配置中，該包覆成型材料可以滲入該第一及第二側表面中之開口。該等開口可以例如構成在該導電絲配置中之微通道。因此，可以提高該導電絲配置之材料與該包覆成型材料間之連接。開放面積之低數值，特別是小尺寸的開口可以額外地支持將該包覆成型材料保持在該等側表面中，而不會流失。
關於具有複數個開口之該導電絲配置，亦可以以包覆成型側表面防止或減少洩漏。由於該包覆成型側表面之不平坦的表面，表面的不平整可以用做液體保留。
在導電絲配置之中心表面中之開放面積的比率或開放面積的數值或者在該中心表面中之複數個開口的數目、尺寸及排列可以例如根據待汽化之液體(黏度、汽化溫度、已汽化物質之數量等)來選擇。
在導電絲配置之第一及第二側表面中的開放面積之比率或開放面積之數值可以例如根據經由導電絲配置之加熱方式或根據使導電絲配置接觸加熱器基材或接觸加熱器組件之方式來選擇。在該兩個側表面中之開放面積的數值亦可以例如根據使用的包覆成型材料(在包覆成型期間之流速、溫度等)來選擇。
在該等側表面中之複數個開口可以均勻地且規律地被設置在該兩個側表面之每一者上。
在該等側表面中之複數個開口可以不規律地被設置在該等側表面之每一者上。例如，可以在該側表面之邊緣區域中設置較多或較大的開口及可以在該側表面之中心區域中設置較小或較少的開口。
在該兩個側表面中之開口的數量及分佈可以是相同的或相對於該中心表面成對稱的。然而，在該兩個側表面中之開口的數量及分佈可以是不同的，例如，以便彌平因對該導電絲配置施加特定功率所造成的加熱差異。
在一側表面與該中心表面間所設置的一過渡表面可以包括一在該側表面之開放面積至該中心表面之開放面積間的開放面積梯度。
該平板式導電絲配置可以例如是一穿孔板(perforated sheet)。該穿孔板之中心表面可以包括藉由複數個開口而彼此分開或遠離之複數個加熱器導電絲。該穿孔板之側表面的每一者可以包括複數個開口。
該等開口可以由化學蝕刻或雷射處理來製造。
該平板式導電絲配置可以例如是一網格配置，其中，該中心表面之網格及該第一及第二側表面之網格的每一者包括一網格密度。在該中心表面中之網格密度係比在該第一及第二側表面之每一者中的網格密度還低。因此，電阻在該兩個側表面中比在該中心表面中還低。網格之導電絲間的空隙界定該中心表面之開放面積及該兩個側表面之每一者的開放面積。
網格配置可以藉由編織來製造，應用不同的編織方式，製造網格之不同表面。據此，可以製造在該等側表面及該中心表面中具有不同密度網格之單一網格條或一連續網格帶。可以將一連續生產網格帶切割成適當尺寸的網格條。
該導電絲配置可以在低成本下以可靠且可重複方式來製造。該導電絲配置可以在一製造步驟中製造，而不需要個別導電絲配置部分之組裝。
在一網格配置中，一對應於一電阻梯度之網板密度梯度可以位於該第一側表面與該中心表面之間及在該中心表面與該第二側表面之間。這些網格梯度可以代表在中心表面與側表面間之過渡表面。
該中心表面之網格可以包括具有相同於該中心表面之網格的經線孔徑(warp aperture)之尺寸的緯線孔徑(weft aperture)。據此，可以製造在該中心表面中具有正方形開口之網格。
該第一及第二側表面之網格可以包括大於零之緯線孔徑且沒有包括經線孔徑。據此，可以製造在該等側表面之網格中的極小且規則排列的開口。
較佳地，在該導電絲配置之編織方向上，相同數目的(經線)導電絲係沿著該導電絲配置之整個長度來彼此相鄰設置。在這些實施例中，連續的經線導電絲較佳地至少從第一側表面延伸至第二側表面，以及更佳地，沿著該導電絲配置之整個長度延伸。藉由此方法，可以製造網格配置，其中，在該兩個側表面中之經線孔徑係等於該中心表面之經線孔徑。
較佳地，該導電絲配置係一網格配置。
關於該導電絲配置之導電絲，可以使用適合於製造導電絲配置且可被加熱之任何導電材料。
該導電絲配置之首選材料係金屬，其包括金屬合金及碳纖維。碳纖維可以被添加至金屬或其它載體材料，以改變導電絲之電阻。
導電絲直徑可以是在約8微米與約50微米之間的範圍內，較佳地，在約10微米與約30微米之間，更佳地，在約12微米與約20微米之間，例如，約16微米。
由網格製成的側表面可以被壓縮。據此，可以改善網格之個別導電絲間的電接觸，以及因而，改善與該導電絲配置之接觸。
在該中心表面中之開口的尺寸可以例如具有約25微米與約75微米間之長度及寬度或直徑，例如，在約60微米與約80微米間之長度及寬度或直徑。
在該等側表面中之開口的尺寸可以例如具有約0.5微米與約75微米間之長度及寬度。較佳地，當長度相對地減少成約0.5微米時，在側表面中之開口的尺寸具有例如高達約75微米之寬度。較佳地，在側表面中之開口的尺寸具有在約5微米與約50微米間之直徑或對應的開放面積。
該平板式導電絲配置之中心表面可以具有例如在約5mm2與約35mm2間之範圍內的尺寸，例如，在約10mm2與約30mm2間之範圍內，例如，約25mm2。較佳地，中心表面具有矩形形狀，較佳地，例如約5x5mm2之大致方形形狀。可以在具有大約相同長度及寬度之表面中保持低的散熱。
一側表面可以具有例如在約3mm2與約15mm2間之範圍內的尺寸，例如，在約5mm2與約10mm2間之範圍內，例如，約5mm2或約10mm2。
取決於在導電絲上之接觸或接觸點的位置而定，該等接觸點間之距離可以等於該導電絲配置之總長度。通常，兩個接觸點間之距離係比該導電絲配置之總長度還短。較佳地，縱向延伸越過該等接觸點之該導電絲配置的剩餘縱向端之規格係等於或小於在此所述之該等側表面的規格。特別地，網絲之縱向端較佳地包含有像該等側表面之電阻及開放面積。
較佳地，側表面具有條狀之形式，例如，約5x(1-2)mm2之矩形條。
接觸部或側部或側表面之尺寸可以適合於提供與用以使該加熱器組件連接至電源之連接器(例如，具有彈簧針(pogo pins)之接觸件)的良好接觸。
在該中心表面中之複數個開口的數目可以例如是在每mm2約5與約100個開口間之範圍內，較佳地，在每mm2約15與約70個開口之間，例如，每mm2約40個開口。
在一側表面中之複數個開口的數目可以例如是在每mm2約20與約400個開口間之範圍內，較佳地，在每mm2約50與350個開口之間，例如，每mm2約300至約350個開口。
可以對導電絲配置實施預處理。預處理可以是化學或物理預處理，例如，改變導電絲表面之表面特 性。例如，較佳地，只在中心表面或加熱區中，可以處理導電絲表面，以提高導電絲之可濕性。已發現增加的可濕性特別有利於通常被使用在電子蒸發裝置中之液體，所謂的電子煙液(e-liquids)。電子煙液通常包括像甘油或丙二醇之氣溶膠生成物。該等液體可以額外地包括香料或尼古丁。
藉由依據本發明之加熱導電絲配置所汽化的氣溶膠形成液體包括至少一氣溶膠生成物及一液體添加劑。
氣溶膠形成液體可以包括水。
液體添加劑可以是液體香料或液體刺激物質中的任何一種或組合。液體香料可以包含，例如，煙草香料、煙草提取物、水果香料或咖啡香料。液體添加劑可以是，例如，甜液體，例如香草、焦糖和可可、草藥液體、辣液體，或含有，例如，咖啡因、磺酸、尼古丁或其它用於食品工業的已知刺激劑的刺激液體。
有利地，該流體可滲透加熱器組件包括一基材，該基材具有一開口穿過該基材。該平板式導電絲配置在該基材中延伸越過該開口。該加熱器組件進一步包括將該平板式導電絲配置安裝至該基材之緊固件。
該緊固件本身可以是導電的及可以充當電接觸件，以便提供加熱電流通過該導電絲配置。
該緊固件可以是化學或機械式緊固件。該導電絲配置可以例如藉由接合或膠合來安裝至該基材。
較佳地，該緊固件係機械式緊固件，例如，夾子、螺絲或形狀鎖定緊固件(form-locking fastener)。夾子及使用夾子將導電絲配置固定至加熱器基材之平板式加熱器組件已被詳細描述於國際專利公開第WO2015/117701號中。.於此同時參考此國際專利公開第WO2015/117701號及將它與在此所使用及描述的加熱器組件及夾子相關的內容併入。
該緊固件可以是前述緊固件中之一或組合。
較佳地，該加熱器組件係平板式加熱器組件，較佳地，電阻加熱式流體可滲透平板加熱器組件。
依據本發明，亦提供一種電操作式氣溶膠產生系統。該系統包括一氣溶膠產生裝置及一包含一液體氣溶膠形成基質之料匣。該系統進一步包括用以加熱液體氣溶膠形成基質之依據本發明及在此所述之流體可滲透加熱器組件。該料匣包括一具有一開口之外殼，該加熱器組件延伸越過該料匣之外殼的開口。該氣溶膠產生裝置包括一界定一用以容納該料匣之空腔的主體、一電源及用以連接該電源至該加熱器組件(亦即，該第一及第二接觸點)來加熱該導電絲配置之電接觸件。
較佳地，該料匣包括一包含有至少一氣溶膠生成物及一液體添加劑之液體。
已描述該氣溶膠產生系統之關於依據本發明的加熱器組件之特徵及優點。
1‧‧‧網格配置
6‧‧‧金屬片
11‧‧‧第一側表面
12‧‧‧第一過渡表面
13‧‧‧中心表面
14‧‧‧第二過渡表面
15‧‧‧第二側表面
20‧‧‧縱向端
21‧‧‧較小空隙
22‧‧‧側表面
24‧‧‧接觸區域
28‧‧‧第一接觸點
30‧‧‧矩形空隙
33‧‧‧中心區
35‧‧‧經向導電絲
36‧‧‧緯向導電絲
37‧‧‧橫向側區
38‧‧‧縱向中心部
48‧‧‧第二接觸點
50‧‧‧基板
51‧‧‧開口
52‧‧‧鑽孔
61‧‧‧鍍錫
85‧‧‧線
100‧‧‧縱軸線
101‧‧‧長度
511‧‧‧開放部
發明進一步針對藉由以下圖式說明之實施例作描述，其中：圖1係在一加熱器組件上的電阻分佈之示意圖；圖2係網格配置之示意圖；圖2a係圖2之網格配置的電阻分佈之示意圖；圖3係一具有網格配置之加熱器組件的分解圖；圖4顯示圖3之已組裝加熱器組件；圖5顯示一具有網格配置之加熱器基材；圖6係圖5之放大圖；圖7顯示一網格配置之過渡及接觸區的放大圖；圖8顯示一網格加熱器之一鍍錫接觸區；圖9係一網格配置之另一實施例的示意圖。
在圖1中，顯示在位置0%之第一接觸點與在位置100%之第二接觸點間沿著一加熱器組件之縱軸線100的電阻分佈之範例的示意圖。垂直軸表示該加熱器組件的電阻(R)，其可高達至該加熱器組件之總電阻Rt。水平軸(L[%])表示從該第一接觸點至該第二接觸點之縱軸線上的位置。
在圖1之範例中，該加熱器組件包括一第一電阻R1，其存在於沿著該縱軸線之從位置0%之該第一接觸點開始朝該第二接觸點之方向的20%中。一第一過渡電阻R1tp係存在於沿著該縱軸線之20%與40%之間。一中心電阻Rc係存在於沿著該縱軸線且在該第一接觸點後之40%與60%之間。一第二過渡電阻R2tp係存在於 沿著該縱軸線且在該第一接觸點後之60%與80%之間。一第二電阻係存在於80%至100%中，亦即，沿著該第一與第二接觸點間之縱軸線的該加熱器組件之最後20%中。
該加熱器組件係以該第一及第二接觸點來接觸，接著，允許電流流經該加熱器組件之導電絲配置。
該第一電阻R1可以高達至該總電阻Rt之13%的最大值及低至該總電阻Rt之0.5%。
該第一及第二過渡電阻R1tp、R2tp之每一者沒有高於中心電阻，以便防止在加熱器組件之過渡表面中的過度加熱。通常，該第一及第二過渡電阻R1tp、R2tp分別具有在該第一電阻R1與該中心電阻Rc之間或在該中心電阻Rc與該第二電阻R2之間的數值。該中心電阻Rc係該加熱器組件之總電阻Rt的約50%。較佳地，該中心電阻Rc係該總電阻Rt之50%以上。該第二電阻可以高達至該總電阻Rt之13%的最大值及低至該總電阻Rt之0.5%。
該第一及第二電阻R1、R2、該第一及第二過渡電阻R1tp、R2tp及該中心電阻Rc相加高達至該加熱器組件之總電阻Rt。
在圖2中，顯示一用於電阻加熱式平板流體可滲透加熱器之網格配置1。該網格配置係具有長度101(Lf)之矩形形狀。可以例如藉由一彈簧針(pogo pin)在如接觸點28、48所示之位置處接觸該網格配置。在該等接觸點28、48上施加電壓。
當設置在一加熱器組件中且以接觸點28及48接觸時，該導電絲配置之區域界定加熱器表面，每一表面延伸該第一接觸點28與該第二接觸點48間之距離的20%。
在該第一與第二接觸點28、48間界定一縱軸線100，該縱軸線對應於該導電絲配置1之中心縱軸線。沿著該縱軸線100測量該加熱器表面之電阻(參見圖1)。
一第一側表面11從該第一接觸點28沿著該縱軸線朝該第二接觸點48之方向延伸該第一與第二接觸點28、48間之距離的20%。
一第一過渡表面12沿著該縱軸線在該第一與第二接觸點28、48間之距離的20%與40%之間延伸。
一中心表面13沿著該縱軸線在該第一與第二接觸點28、48間之距離的40%與60%之間延伸。
一第二過渡表面14沿著該縱軸線在該第一與第二接觸點28、48間之距離的60%與80%之間延伸。
一第二側表面15從該第一接觸點28朝該第二接觸點48之方向算起沿著該縱軸線在該第一與第二接觸點28、48間之距離的80%與100%之間延伸。
該中心表面13在它的整個表面上包括一低網格密度。
該第一及第二側表面11、15在它們的整個表面上包括一高網格密度。
該第一及第二過渡表面12、14包括具有高網格密度之部分及低網格密度之部分。
該中心表面13係被設計做為該網格配置之主加熱區。
在圖2中，所有的加熱器表面具有矩形形狀及該兩個側表面11、15具有相同尺寸。
該第一及第二側表面11、15之網格具有比該中心表面13之網格高的密度。較佳地，該等側表面之網格的密度係相同的。該等側表面之網格密度亦可以是不同的，以便例如補償在這些區域中之網絲的不同尺寸或例如彌平因流經該網格配置之電流的方向所造成的加熱差異。
該等側表面11、15之網格具有一由該等網格之導電絲間的空隙總和所構成之開放面積，該開放面積較佳地係小於該第一及第二側表面之每一者的總面積之20%。因此，在該第一及第二側表面11、15中，每一開放面積較佳地係約1mm2的最大值，該第一及第二側表面之每一者的總大小係約4-5mm2。
在該等接觸點28、48間流動的電流在該中心表面13中及在該等過渡表面12、14中依據它們的較高電阻造成網絲之電阻加熱。
在圖2a中，顯示圖2之網格配置的電阻分佈示意圖。
在圖2a中，沿著在該第一與第二接觸點28、48間之縱軸線100來表示電阻分佈。
通常，該等接觸點28、48不是被設置在該導電絲配置之極端處。因此，不是該導電絲配置之整個長度101提供一包括該導電絲配置之加熱器組件的電阻。
圖2之網格配置不包含有例如網格密度梯度之任何過渡部。因此，該第一過渡電阻R1tp先等於在該側表面11中之第一電阻R1及然後，等於該中心表面13之中心電阻Rc。於是，當沿著該縱軸線100朝該第一接觸點28至該第二接觸點48之方向觀看時，該第二過渡電阻R2tp先等於該中心表面13之中心電阻Rc及然後，等於該第二側表面15之第二電阻R2。因此，包含低網格密度及高電阻之圖2的網格配置之加熱區延伸該導電絲配置之約50%。包含低網格密度及低的第一及第二電阻R1、R2之兩個側表面12、15的每一者延伸該兩個接觸點28、48間之距離的20%。
圖3及圖4示意性地顯示一種具有一網格配置之平板式流體可滲透加熱器組件的組裝之範例。在圖3之加熱器的分解圖中，顯示一電絕緣基材50、一為網格配置1之形式的加熱器元件及導電絲配置以及兩個金屬片6。該等金屬片可能例如是錫片，用以改變連接器(例如，接觸針)與該網格配置1之縱向端20的電接觸。
該基材50具有圓盤形狀且包括一置中開口51。該基材包括斜對角設置且彼此相對之兩個鑽孔52在該基材中。該等鑽孔52可以用以將該加熱器組件定位及安裝在例如一氣溶膠產生裝置中。
該網格配置1包括一中心表面13且在第3及4圖所示之實施例中，包括兩個聚醚醚酮(PEEK)包覆成型縱向端20。該網格配置係設置在正方形置中開口51上且在該基材50上。包含該等過渡表面之低網格密度的 那些部分之該網格配置的整個中心表面13位於該開口51上。該兩個縱向端20，特別是該等縱向端之以PEEK包覆成型且鍍錫(以該等金屬片6覆蓋)的那些部分位於該基材50上。
該中心表面13之網格的寬度係小於該開口51之寬度，以便在該中心表面13之兩個橫向側邊上形成該開口51之開放部511。該等開放部511沒有被網格所覆蓋。該等縱向端之鍍錫密集網格形成比網格本身平坦的接觸區域24。該接觸區域24係設置成與該加熱器組件之基材50的上表面平行。來自例如電池之電連接器可利用該等接觸區域24接觸該加熱器組件。
圖4顯示在已組裝狀態中之圖3的加熱器組件。該網格配置1可以藉由機械手段或例如藉由黏著劑安裝至該基材50。
圖5顯示一安裝有一網格配置1之加熱器基材50。該網格配置係一矩形網格條，在該加熱器組件之接觸區域24中具有高密度網格及在其間所界定之該加熱器組件的加熱區中具有低密度網格。
在圖6中可以看得更清楚，圖6係圖5之細部的放大圖。該網格配置之中心表面13的低密度網格具有在微米範圍內(例如，70微米)的矩形空隙30。具有16微米之導電絲的線徑，該中心表面之開放面積佔該中心表面之總面積的約75%。
該網格配置之側表面11的高密度網格具有約0.1微米x5微米的較小空隙21。具有16微米之導電 絲直徑，該等側表面之開放面積佔該等側表面之每一者的總面積之約3%。
該網格配置係藉由不同編織方式一體成型的。
在整個導電絲配置上朝一編織方向之導電絲的數量係相同的。該編織方向對應於該導電絲配置之經向，該經向對應於在該網格配置中之主電流流動方向。然而，在該側表面11中增加在緯向(垂直於經向)上導電絲之編織密度。在該等側表面11、15中可以將在緯向上之導電絲間的距離減少至零。
取決於生產模式而定，可以在中心表面13與側表面11間提供網格密度之過渡，例如，網格密度之密度梯度。較佳地，這樣的密度梯度從該中心表楮之網格的低密度平順地變化至該側表面之網格的較高密度，反之亦然。
在圖7中，已壓縮在側表面22中之較高密度網格，以便改善網格之個別導電絲間的電接觸。經向導電絲35之導電絲間的距離係約25微米至75微米，在圖7中，約70微米。緯向導電絲36之導電絲間的距離係零。藉由以編織製造該導電絲配置，產生在該等側表面中的開放面積。
為了改善該網格配置之縱向端的電接觸，如圖8所示，已壓縮端之最外部分(至少部分包括該側表面22)係鍍錫的61。
圖9顯示一具有一第一側表面13、一中間中心表面13及一相對第二側表面15之網格配置1。在該兩個側表面11、15中之網格密度比在該中心表面13中之網格密度還高。該網格配置1包括一沿著該網格配置1之縱向中心軸線100設置的縱向中心部38。在此縱向中心部38中之網格密度比在該網格配置之橫向側區37中的外部網格密度還高。該縱向中心部38具有該網格配置1之總寬度的約50%至60%之寬度。
在該中心表面之中心區33中的較高網格密度造成在此區域中之高功率密度及使主加熱區集中至該中表面13之此中心區33。由於在該網格配置之不同區中的不同網格密度，最高功率密度係在該中心表面13之中間或中心區33中。在該中心表面13之橫向側區37中的較低密度區域具有同樣高的電阻。以線85表示在該中心表面13之寬度上的功率密度曲線。
該等側表面11、15構成具有同樣低電阻之高密度網格接觸墊的部分。較佳地，電接點係設置在該等側表面11、15中之縱軸線上，在那裡電阻係在該等側表面中最低的。
在該等圖式中所示之範例通常具有相同大小及相同網格密度或密度分佈之對稱側表面。這樣的實施例簡化了加熱器組件之製造及對稱配置。然而，可以輕易地提供非對稱網格配置及網格梯度，以達成在網絲中之期望功率分佈規範。
從該電阻分佈可顯而易知，導電絲配置之側表面可以例如是較小的或較大的，具有較多且較小或較少且較大的開口，係較小的且具有較高網格密度或係較大的且具有較低網格密度，全部是為了達成在加熱器組件之表面中的相同或特定電阻規範。這樣的變化允許該加熱器組件之應用具有更大彈性。例如，使該加熱器組件能適合於各種待霧化的液體，例如，多少有點黏稠的液體。
該導電絲配置可以輕易地適合於不同尺寸的加熱器或多少有點功率可用以加熱一加熱器組件之氣溶膠產生裝置。

Claims (15)

  1. 一種用於氣溶膠產生系統之流體可滲透加熱器組件，該流體可滲透加熱器組件包括：一平板式導電絲配置；以及用以電接觸該平板式導電絲配置之一第一接觸點及一第二接觸點，其中，在該第一接觸點與該第二接觸點間界定一縱軸線，其中，一中心電阻Rc係位於該縱軸線上之兩點間的電阻，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的40%之距離處及該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點有於該第一與第二接觸點間之距離的60%之距離處，其中，一第一電阻R1係在該第一接觸點與一位於該縱軸線上離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的20%之距離的點間之電阻，其中，一第二電阻R2係在該第二接觸點與一位於該縱軸線上離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的80%之距離的點間之電阻，以及其中，該中心電阻對該第一電阻之比率Rc/R1係在2與400之間，以及其中，該中心電阻對該第二電阻之比率Rc/R2係在2與400之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之加熱器組件，其包括一對應於該第一接觸點與該第二接觸點間之電阻的總電阻Rt，其中，該中心電阻對該總電阻之比率Rc/Rt係相當於至少0.5，其中，該第一電阻對該總電阻之比率R1/Rt 係在0.005與0.125之間，其中，該第二電阻對該總電阻之比率R2/Rt係在0.005與0.125之間。
  3. 如前述申請專利範圍中任一項所述之加熱器組件，進一步包括：一對應於位在該縱軸線上之兩點間的電阻之第一過渡電阻R1tp，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的20%之距離處及該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的40%之距離處；以及一對應於位在該縱軸線上之兩點間的電阻之第二過渡電阻R2tp，該兩點中之一係位於離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的60%之距離處及該兩點中之另一點係位於離該第一接觸點相等於該第一與第二接觸點間之距離的80%之距離處，其中，該第一過渡電阻對該第一電阻之比率R1tp/R1係在1.1與400之間，其中，該第二過渡電阻對該第二電阻之比率R2tp/R2係在1.1與400之間，以及其中，該中心電阻對該第一過渡電阻之比率Rc/R1tp係在1.1與400之間，以及其中，該中心電阻對該第二過渡電阻之比率Rc/R2tp係在1.1與400之間。
  4. 如前述申請專利範圍項中任一項所述之加熱器組件，其中，一對應於該第一接觸點與該第二接觸點間之電阻的總電阻Rt係在0.5歐姆與4歐姆之間，其中，該 中心電阻Rc係高於0.5歐姆，其中，該第一電阻R1及該第二電阻R2之每一者係低於100毫歐姆。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項所述之加熱器組件，其包括一從該第一接觸點延伸至該第二接觸點之中心縱向區，其中，在該中心縱向區內之電阻係低於在該中心縱向區外之電阻。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項所述之加熱器組件，其中，該平板式導電絲配置係一穿孔板，該穿孔板之中心表面包括複數個加熱器導電絲及該穿孔板之第一及第二側表面包括複數個開口，該第一及第二側表面係被設置在該中心表面之相對側上，該第一側表面包括該第一接觸點及該第二側表面包括該第二接觸點。
  7. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之加熱器組件，其中，該平板式導電絲配置係一包括一中心表面以及第一及第二側表面之網格配置，其中，該中心表面之網格以及該第一及第二側表面之網格的每一者包括一網格密度，其中，在該中心表面中之網格密度係低於在該第一及第二側表面之每一者中的網格密度，其中，該第一及第二側表面係被設置在該中心表面之相對側上，該第一側表面包括該第一接觸點及該第二側表面包括該第二接觸點。
  8. 如申請專利範圍第7項之加熱器組件，其中，該網格密度梯度係位於該第一側表面與該中心表面之間及該中心表面與該第二側表面之間。
  9. 如申請專利範圍第7項至第8項中任一項所述之加熱器組件，其中，該第一及第二側表面之網格包括大於零之緯線孔徑且沒有包括經線孔徑。
  10. 如申請專利範圍第7項至第9項中任一項所述之加熱器組件，其中，在該導電絲配置之編織方向上，相同數目的導電絲係彼此相鄰地設置在該中心表面中以及該第一及第二側表面中。
  11. 如申請專利範圍第7項至第10項中任一項所述之加熱器組件，其中，在該導電絲配置之編織方向上，導電絲被設置在一中心縱向區內多於在該中心縱向區外。
  12. 如前述申請專利範圍中任一項所述之加熱器組件，其進一步包括：一基材，該基材包含一穿過該基材之開口，該平板式導電絲配置延伸越過在該基材中之該開口；以及一緊固件，其安裝該平板式導電絲配置至該基材。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之加熱器組件，其中，該緊固件係導電的且充當電接觸件，以便提供加熱電流通過該導電絲配置。
  14. 如申請專利範圍第12項至第13項中任一項所述之加熱器組件，其中，該緊固件係一機械式緊固件，例如，夾子、螺絲或形狀鎖定緊固件。
  15. 一種電操作式氣溶膠產生系統，其包括：一氣溶膠產生裝置及一包含一液體氣溶膠形成基質之料匣； 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述之流體可滲透加熱器組件，其用以加熱液體氣溶膠形成基質，其中，該料匣包括一具有一開口之外殼，該加熱器組件延伸越過該料匣之外殼的開口，以及其中，該氣溶膠產生裝置包括一界定一用以容納該料匣之空腔的主體、一電源及用以連接該電源至該加熱器組件之電接觸件。
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