TW202137896A - 加熱器佈置 - Google Patents

Abstract

本發明描述了一種用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置。該加熱器佈置包括：管狀加熱腔室，該管狀加熱腔室包括被佈置成接納氣溶膠產生基質的腔體；隔熱層，該隔熱層被包繞以便周向地包圍該加熱腔室；以及隔熱支撐組件，該隔熱支撐組件包括圍繞該加熱腔室佈置的剛性包圍件；其中，該隔熱支撐組件被佈置成與該加熱腔室和該隔熱層接合，以將該隔熱層圍繞該加熱腔室固持在適當的位置。利用這種加熱佈置的裝置顯示出改進的隔熱性能並允許在選擇隔熱材料時有更大的自由度。根據本發明之加熱器佈置與常規的隔熱加熱器、例如那些使用真空管的加熱器相比成本更低，並且重量更輕。該隔熱支撐組件減少了來自加熱器的熱傳遞，並且還提高了易組裝性。

Description

加熱器佈置

本揭露內容關於一種加熱器佈置，尤其關於一種用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置。本揭露內容尤其適用於一種可擕式氣溶膠產生裝置，該裝置可為整裝式的並且為低溫的。這種裝置可以藉由傳導、對流和/或輻射來對煙草或其他合適的氣溶膠基質材料進行加熱而不是點燃，以產生供吸入的氣溶膠。

在過去的幾年裡，風險已降低或風險已修正的裝置（也稱為汽化器）之普及和使用快速增長，這有助於幫助想要戒煙的習慣性吸煙者戒掉如香煙、雪茄、小雪茄和捲煙等傳統的煙草產品。可獲得對可氣溶膠化物質進行加熱以釋放供吸入的蒸氣、而不是依靠燃燒煙草的各種裝置和系統。

通常可用的、風險已降低或風險已修正的裝置係受熱基質的氣溶膠產生裝置或加熱不燃燒式裝置。這種類型的裝置藉由將氣溶膠基質加熱到通常範圍為150°C到300°C的溫度來產生氣溶膠或蒸氣，該氣溶膠基質通常包括潮濕的煙葉或其他合適的可氣溶膠化材料。對氣溶膠基質進行加熱、但不使其燃燒或點燃會釋放氣溶膠，該氣溶膠包括使用者所尋求的組分、但不包括燃燒和點燃所產生的毒性致癌副產物。此外，藉由對煙草或其他可氣溶膠化材料進行加熱而產生的氣溶膠通常不包括由燃燒和點燃所產生的可能對於使用者來說令人不快的燒焦味或苦味，所以基質因此不需要通常添加到這種材料以使煙氣和/或蒸氣對於使用者來說味道更好的糖和其他添加劑。

已知的氣溶膠產生裝置通常包括用於接納供消耗的氣溶膠產生基質的加熱腔室、電源、以及用於控制從電源向加熱腔室供電的控制電路。這種裝置的一個已知問題係，加熱腔室不可避免地與裝置內的電源和控制電路接近會導致電源和電子電路的不必要的發熱。這種加熱可能會損壞該等對熱敏感的電子部件，並且在某些情況下，其當未被設計成要被加熱的部件變得過熱時甚至可能是危險的，具有起火或爆炸之風險。

本發明之目的係解決上述問題並且提供一種氣溶膠產生裝置，其中在仍然提供了緊湊的，使用者友好裝置的同時改進了熱管理。

在本發明之第一方面，提供了一種用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置，該加熱器佈置包括：管狀加熱腔室，該管狀加熱腔室包括被佈置成接納氣溶膠產生基質的腔體；隔熱層，該隔熱層被包繞以便周向地包圍該加熱腔室；隔熱支撐組件，該隔熱支撐組件包括圍繞該加熱腔室佈置的剛性包圍件；其中，該隔熱支撐組件被佈置成與該加熱腔室和該隔熱層接合，以將該隔熱層圍繞該加熱腔室固持在適當的位置。利用這種加熱佈置的裝置顯示出改進的隔熱性能並允許在選擇隔熱材料時有更大的自由度。根據本發明之加熱器佈置與常規的隔熱加熱器、例如那些使用真空管的加熱器相比成本更低，並且重量更輕。該隔熱支撐組件減少了來自加熱器的熱傳遞，並且還提高了易組裝性。

較佳的是，該隔熱支撐組件包括非金屬材料。較佳的是，該隔熱支撐組件由非金屬製成。較佳的是，該非金屬係耐熱聚合物，最較佳的是聚醚醚酮（PEEK）。這種材料減少了向包圍加熱器佈置的部件的熱傳遞，並且還重量輕，從而提高了可用性和易組裝性。

較佳的是，該隔熱層包括隔熱材料片材。較佳的是，該隔熱層圍繞該管狀加熱腔室包繞一次或多次。較佳的是，該隔熱層包括以下各項中的一個或多個：陶瓷纖維（例如Superwool^TM ）、一種或多種金屬氧化物以及氣凝膠。在本發明之一些示例中，該隔熱層包括陶瓷纖維片材，該陶瓷纖維片材包括氧化鋁、氧化矽和/或ZrO2。較佳的是，該隔熱層形成為覆層、氈層或紙。特別地，該隔熱層可以包括圍繞加熱腔室進行包繞的層。該隔熱層可以包括柔性、平坦的隔熱材料片，該隔熱材料片適合於纏繞在加熱腔室周圍、在剛性包圍件內或外部。

較佳的是，剛性包圍件圍繞管狀加熱腔室之圓周延伸，並且延伸超過加熱腔室的大部分長度、較佳的是整個長度。以此方式，剛性包圍件可以在管狀加熱腔室之圓周和長度上（即，在圓柱形表面區域上）支撐隔熱層。

較佳的是，該隔熱支撐組件被佈置成僅在該加熱腔室的一端或兩端處接觸該加熱腔室，以將該剛性包圍件圍繞該加熱腔室支撐在適當的位置。由於加熱腔室之縱向端部係加熱腔室的最低溫度點，藉由將支撐組件連接至一個或兩個端點，使傳遞到隔熱支撐組件的熱量最小化。除了加熱腔室的一端或兩端處的連接點之外，隔熱支撐件的其餘部分較佳的是被支撐，以便在隔熱支撐件與加熱腔室的表面之間留有間隙。

較佳的是，該隔熱支撐組件包括一個或多個環形支撐件，其中，該環形支撐件圍繞該加熱腔室的端部安裝並將該剛性包圍件圍繞該加熱腔室支撐在適當的位置。環形支撐件較佳的是部分或全部圍繞加熱腔室之圓周延伸。以此方式，環形支撐件可以提供牢固的機械連接來支撐剛性包圍件。一個或多個環形支撐件可以包括圍繞加熱腔室的端部的大部分圓周延伸的環形本體以及圍繞該環形本體週期性佈置的多個縱向支柱，該等縱向支柱沿著加熱腔室的長度延伸。以此方式，隔熱支撐組件和加熱器腔室的長度公差更大，有助於製造過程。較佳的是，環形支撐件和剛性包圍件被配置成經由機械連接來連接，使得環形支撐件支撐剛性包圍件。一個或多個環形支撐件也可以被配置成與氣溶膠產生裝置內的框架接合，使得該等環形支撐件允許加熱器組件在氣溶膠產生裝置內安裝在適當的位置。

較佳的是，該隔熱層圍繞該剛性包圍件之外表面進行包繞。換言之，剛性包圍件之外表面將隔熱層圍繞加熱腔室固持在適當的位置。剛性包圍件可以包括連接至加熱腔室的端部的框架，隔熱層支撐在該框架上。

在本發明之該等示例中，該剛性包圍件較佳的是包括框架，該框架包括沿該管狀加熱腔室的長度延伸的多個縱向支柱；其中，該隔熱層圍繞由該縱向支柱形成的外表面進行包繞。框架可以包括兩個端環，每個端環圍繞加熱腔室之縱向端部定位，其中，縱向支柱沿著加熱腔室的長度在該等端環之間延伸。以此方式，最少量的材料被用於剛性包圍件，其用於將隔熱層支撐在適當的位置。此外，隔熱支撐組件所需的零件數量減少。

較佳的是，剛性包圍件包括抓持構件，該抓持構件被佈置成抓持該隔熱層，並將其至少一部分固持在適當的位置。在一些示例中，抓持構件從剛性包圍件徑向地向外延伸，以與隔熱層接合。例如，抓持構件可以包括被佈置成刺穿隔熱層的倒鉤或尖點。在其他示例中，抓持構件可以放置在已包繞的隔熱部上以將其固持在適當的位置，例如抓持構件可以包括夾子。

在本發明之其他示例中，隔熱層圍繞管狀加熱腔室進行包繞，並且被定位在剛性包圍件內。以此方式，剛性包圍件支撐隔熱層之外表面以將其固持在適當的位置。

較佳的是，該剛性包圍件包括管狀外殼，該管狀外殼被佈置成包封該管狀加熱腔室，以在該加熱腔室之外表面與該外殼之內表面之間形成圓柱形腔體，其中，該隔熱層被固持在該腔體內。以此方式，該包圍件將隔熱層包封在適當的位置，並提供剛性外部結構，以允許將加熱器組件安裝在氣溶膠產生裝置內。管狀外殼還較佳地包括隔熱材料，以進一步增強熱管理性能。較佳的是，外殼的腔體之尺寸使得隔熱層在至少一個圓周區域與加熱腔室之表面和外殼之內表面兩者接觸。

較佳的是，圓柱形腔體之徑向厚度在2 mm至4 mm之間、更較佳的是在2.4至3.5 mm之間、最較佳的是約為3.0 mm。隔熱層較佳的是被包繞，使得其佔據腔體的整個徑向厚度。

較佳的是，加熱器佈置進一步包括環形支撐件，該環形支撐件被定位在該管狀加熱腔室的一端處、在該管狀加熱腔室與外殼之間，該環形支撐件圍繞該管狀加熱腔室的大部分圓周延伸。以此方式，環形支撐件起到將管狀外殼與加熱腔室分開之作用，並且僅在最冷點與加熱腔室接觸，以使向隔熱支撐組件的熱傳遞最小化。環形支撐件可以完全被外殼覆蓋，或者可以延伸到外殼外，例如能夠連接至氣溶膠產生裝置內的框架。

較佳的是，該環形支撐件包括多個軸向支柱、例如三個軸向支柱，該等軸向支柱沿該管狀加熱腔室之軸線延伸，並且被佈置成將該加熱腔室固持在該外殼內。軸向支柱用於抓持加熱腔室，以將其在外殼內支撐在適當的位置，同時使與加熱腔室的接觸最小化。

在一些示例中，管狀加熱腔室可以包括周向凸緣（本文中稱為唇緣）。隔熱支撐組件可以包括連接特徵，該連接特徵被配置成接納周向唇緣以支撐加熱腔室。特別地，連接特徵可以被佈置成接納和抓持唇緣，以將加熱腔室固持在適當的位置，例如，連接特徵可以包括被佈置成與唇緣接合的凹槽或凹部。特別地，管狀外殼和環形支撐件可以被配置成圍繞唇緣鎖定在一起，以將加熱腔室固定在管狀外殼內。這提供了將加熱腔室固持在適當的位置的固定佈置，同時僅抓持圍繞加熱腔室開口的唇緣，從而使從加熱腔室到支撐組件的熱傳遞最小化。

管狀外殼可以包括兩個半圓柱形部分，該等部分被配置成沿縱向介面進行連接，以形成圍繞該加熱腔室的該管狀外殼。這便於組裝，允許隔熱層纏繞在加熱腔室上，並且管狀外殼圍繞加熱腔室和隔熱層進行連接。

加熱器佈置可以進一步包括抓持構件，該抓持構件附接至該加熱腔室之外表面，該抓持構件被佈置成抓持該隔熱層，並將該隔熱層的至少一部分固持在適當的位置。較佳的是，抓持構件包括倒鉤夾子，該倒鉤夾子被佈置成附接至該隔熱層下方的加熱腔室之外表面，該倒鉤夾子包括面向外的倒鉤，該倒鉤被配置成抓持該隔熱層。

該管狀外殼可以包括基部表面，圍繞該管狀加熱腔室之基部（封閉）端至少部分地包封該管狀外殼。該管狀外殼可以被佈置成提供該外殼之基部表面與該加熱腔室之基部表面（封閉端）之間的間隙。隔熱部可以設置在間隙內，例如隔熱材料可以位於加熱腔室之封閉端與管狀外殼之基部端之間的間隙中。。管狀外殼之基部表面可以進一步包括開口，以允許到加熱腔室（即，到被佈置成對加熱腔室進行加熱的加熱器）的電連接部穿過。該基部表面被較佳配置成使得該開口相對於該加熱腔室之縱向軸線成一定角度。以此方式，熱量不會沿著管狀軸線直接從外殼中引導出，而是可以從敏感的電子部件（例如電池）中引導出。

在一些實施方式中，其中，該管狀加熱腔室包括開口端和相反的封閉端，該開口端被佈置成接納該氣溶膠產生基質；該管狀外殼可以包括至少部分地封閉的端部，該至少部分地封閉的端部包括從內表面延伸的突出部，以與該加熱腔室之封閉端接合。管狀加熱腔室之封閉端可以在封閉端之外表面上包括凹部，並且突出部可以被配置成與該凹部接合，從而提供附加穩定性，同時使加熱腔室與支撐組件之間的熱傳遞最小化。

在一些實施方式中，其中，該管狀加熱腔室包括開口端和相反的封閉端，該開口端被佈置成接納該氣溶膠產生基質，該加熱器佈置可以進一步包括：端蓋支撐件，該端蓋支撐件焊接至該加熱腔室之封閉端的外表面，並且被佈置成將該管狀外殼圍繞該加熱腔室支撐在適當的位置。藉由焊接、較佳的是點焊，將端蓋支撐件焊接至加熱腔室的基部，加熱腔室被支撐在加熱腔室的最冷點，此外，焊接點提供了熱障，減少了向端蓋支撐件的熱傳遞。可以在端蓋支撐件與加熱腔室之間圍繞焊接部分提供另一隔熱材料，以進一步增強隔熱效果。端蓋支撐件較佳的是包括從盤形本體延伸的突出部，其中突出部焊接至加熱腔室之封閉端。加熱腔室可以包括封閉端之外表面上的凹部，突出部可以焊接在凹部內，從而提供附加支撐。這種佈置需要減少部件數量。

端蓋支撐件可以包括允許電連接部穿過的開口。端蓋支撐件較佳的是金屬端蓋。

在被外殼包繞之前，可以用膠帶將隔熱層保持在適當的位置，以避免其在包繞之前展開。

較佳的是，管狀外殼和一個或多個環形支撐件由PEEK製成。

該管狀外殼可以在內部塗覆有金屬熱反射層或者金屬箔，該金屬熱反射層或者金屬箔可以與該隔熱層纏繞在一起。

管狀外殼在外部可以覆蓋有黏合劑支撐層、例如帶有黏合劑層的石墨。

管狀外殼可以藉由機械連接和/或引導元件來組裝，例如銷/孔、壓入配合、超音波焊接、無機黏合劑、螺釘或磁體中的一個或多個。

在本發明之另一方面，提供了一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置包括如所附請求項中限定的加熱器佈置。氣溶膠產生裝置較佳的是包括內部支撐框架，並且隔熱支撐組件被配置成與內部支撐框架接合，使得加熱器組件在氣溶膠產生裝置內固持在適當的位置。

圖1A和圖1B示意性地展示了用於如圖2所描繪的氣溶膠產生裝置100的加熱器佈置1。加熱器佈置1包括管狀加熱腔室10，該管狀加熱腔室包括被佈置成接納氣溶膠產生基質的腔體11。管狀加熱腔室10包繞有隔熱層20（如圖1B之截面視圖所示），以便周向地包圍加熱腔室10。加熱器佈置1進一步包括隔熱支撐組件30，該隔熱支撐組件包括被佈置成圍繞加熱腔室10的剛性包圍件40。隔熱支撐組件30被佈置成與加熱腔室10和隔熱層20接合，以便將隔熱層20圍繞加熱腔室10固持在適當的位置。

與通常使用真空管作為加熱器腔室10的隔熱體的已知裝置不同，根據本發明之加熱器佈置1允許更多的隔熱材料選擇，從而允許提高隔熱性能。與真空管相比，加熱器佈置1之成本也更低，更容易組裝，並且重量更輕，進一步提高了裝置內組裝和支撐之便利性，同時為使用者提供了更輕且更使用者友好的裝置。

如圖1A所示，隔熱支撐組件係包括剛性包圍件40的多部件組件，在圖1之示例中，該剛性包圍件採取兩部分管狀殼體之形式，該兩部分管狀殼體包括兩個半圓柱形殼體部分41、42，這兩個半圓柱形殼體部分沿著縱向介面包圍加熱腔室10進行連接以形成剛性圓柱形包圍件，該剛性圓柱形包圍件將隔熱層20圍繞加熱腔室10固持在適當的位置，如圖1B所示。在圖1之示例中，藉由薄膜加熱器12對加熱腔室10進行加熱，該薄膜加熱器圍繞加熱腔室10之外表面周向地包繞，如圖1B之截面所示。隔熱層20包圍加熱腔室10和薄膜加熱器12，以限制熱量從剛性包圍件40向裝置的其他外部部件的傳遞。

在圖1A和圖1B之示例中，隔熱支撐組件40還包括加熱腔室支撐件50。在這種情況下，加熱腔室支撐件50採取環形的或部分環形的支撐件之形式，其與管狀加熱腔室10之端部13、14接合，並且還與剛性包圍件40接合，使得它們將加熱腔室10在剛性包圍件40內固持在適當的位置。如以下進一步解釋的，加熱器腔室支撐件50僅與加熱腔室10之縱向端部13、14接觸，該等端部係加熱腔室10上的最冷點，從而使熱量從加熱腔室10到剛性包圍件40和氣溶膠產生裝置100的連接部件的傳輸最小化。

然後可以將如圖1B所示的組裝好的加熱器組件1安裝在如圖2A和圖2B所示的氣溶膠產生裝置內。特別地，加熱器組件1可以藉由加熱器組件框架110固持在氣溶膠產生裝置100的殼體101內。加熱器腔室支撐件50被配置成與加熱器腔室框架110上的連接特徵進行連接，使得加熱器組件1藉由隔熱支撐組件的加熱器支撐件50與框架110之間的接合而被支撐在裝置100的殼體101內。以此方式，使加熱腔室10與裝置100的餘留內部部件和殼體101之間的熱連接點最小化。特別地，由於腔室支撐件50僅在縱向端部、最冷點處與加熱腔室10接觸、並且進一步由於加熱腔室支撐件40與框架110和包圍件40之間的接觸被最小化，因此顯著限制了熱量向裝置的餘留部件的散佈。

包括剛性包圍件40和加熱器腔室支撐件50的隔熱支撐組件較佳的是包括耐熱聚合物材料，例如聚醚醚酮（PEEK）。隔熱層較佳的是呈片材的形式，其圍繞加熱腔室周向纏繞至少一圈、較佳的是多圈，以便進一步改善隔熱性。隔熱層20可以選擇不同的材料。該等示例包括氣凝膠或陶瓷纖維材料，即金屬氧化物纖維材料。例如包含氧化鋁、氧化矽和/或ZrO2的陶瓷纖維片材。這種材料的一個示例係Superwool™覆層。

剛性包圍件被配置成將隔熱材料片材20圍繞加熱腔室10支撐在適當的位置。在圖1之示例中，形成剛性包圍件的管狀殼體40的尺寸較佳的是被確定成提供徑向厚度在2毫米至4毫米之間並且較佳的是約為3毫米的圓柱形腔體。隔熱支撐組件30包括基部加熱腔室支撐件51，該基部加熱腔室支撐件被成形為提供用於從加熱器12到控制電路系統和電池的連接的開口。如圖1B所示，基部加熱腔室支撐件51較佳的是成形為提供通路，該通路相對於加熱器組件1的伸長軸線以一定角度引導連接，以阻擋平行於伸長軸線的直接熱路徑。這使得熱量直接從加熱腔室向下流向電池和裝置的其他內部部件的通路最小化，並且代替地在與加熱器組件1之伸長軸線大致垂直的方向上將熱量側向地匯出，以進一步改善熱管理。

因此，本發明的這個普遍原理因此提供了包圍加熱腔室10的輕量組件40，以便將隔熱層20圍繞加熱器12和加熱腔室10牢固地固持在適當的位置，同時僅保持與加熱腔室、較佳的是僅在端點處的最小接觸，並且因此提供了便宜、輕量且易於組裝的對真空管之替代性方案，以應用於氣溶膠產生裝置1中。在此一般概念內，加熱器佈置1可以以多種不同的方式實施。在圖3、圖4、圖5和圖6中示出了可以實施本發明之某些示例性佈置，現在將對其進行詳細描述。以下示例的獨立部件可以在各示例之間交換，並且多個不同的實施方式之特徵可以在本發明之上述廣泛原理內組合。

圖3A至圖3F示意性地展示了加熱器佈置1之示例，類似於在圖1A和圖1B中所展示的示例，其中剛性包圍件採用兩部分圓柱形外殼41、42之形式。如上所述，管狀加熱腔室10包括開口端13以及位於腔室10的相反的縱向端部的相對封閉端14，藉由該開口端，可消耗的氣溶膠產生基質可以被插入內部腔體11中。加熱腔室10被薄膜加熱器12包繞，該薄膜加熱器包括在柔性電絕緣背襯膜上的電阻加熱軌道，連接部16從加熱腔室10的基部14端延伸出，用於連接至控制電路系統和電源。

隔熱支撐組件40之第一部件係基部加熱腔室支撐件51，該基部加熱腔室支撐件套在加熱腔室10之基部端14上和薄膜加熱器12上。第一加熱腔室支撐件51包括環形本體53，該環形本體至少部分地圍繞加熱腔室10之基部端14的圓周延伸，並且進一步包括多個軸向支柱52，該多個軸向支柱從環形本體53沿著加熱腔室10的長度部分地延伸。以此方式，支柱52與加熱腔室10之端部14接合並提供支撐，該支撐允許其牢固地安裝在包圍件40內。如圖3B所示，支柱52在薄膜加熱器12上延伸，以牢固地夾緊薄膜加熱器12和加熱腔室10。然後使呈隔熱材料片材形式的隔熱層20圍繞加熱腔室、薄膜加熱器12以及第一加熱腔室支撐件51的支柱52而周向地包繞，如圖3C所示。如圖3C所示，然後將組裝好的加熱腔室10和隔熱層20定位在剛性包圍件40的第一半圓柱形部分42中。

在此示例中，圍繞加熱腔室的開口端13的周向凸緣或唇緣15被接納在對應的周向凹部43中，該周向凹部圍繞剛性包圍件40的第一部分42的開口端42b之內表面延伸。如圖3D所示，然後將第二加熱腔室支撐件52連接至加熱腔室的開口端42b，並且與唇緣15和圍繞剛性包圍件40的半圓柱形部分41、42之開口端的連接點接合。加熱腔室的唇緣15固持在由管狀外殼和加熱腔室支撐件52之開口端41b、42b形成的凹部內。

加熱腔室支撐件52、管狀外殼41、42、以及加熱腔室10之唇緣15的這種機械連接在圖1B的放大細節中示出。特別地，示出了加熱腔室支撐件52被夾持在管狀外殼部分41、42之開口端的連接點中，以此方式將加熱腔室10的唇緣15夾緊在外殼40的半圓柱形部分41、42的端部41b、42b與加熱腔室支撐件52之間。以此方式，在圓柱形邊沿15之開口端處僅與加熱腔室10存在直接接觸，從而減少了向加熱器支撐件52的熱傳遞。

回到圖3E，然後將圓柱形殼體40的第二部分41夾持在適當的位置，以形成圍繞隔熱部和管狀加熱腔室10的完整殼體，從而提供如圖3F所示的加熱器組件1。外殼40的基部的機械連接部分43與第二加熱腔室支撐件52一起允許將組裝好的加熱器組件1連接到氣溶膠產生裝置100中。

圖4A至圖4E展示了根據本發明之加熱器組件1之另一示例。這種佈置在使用隔熱支撐組件30時利用了相同的核心發明構思，該隔熱支撐組件包括剛性包圍件40，該剛性包圍件用於將隔熱層20圍繞加熱腔室10固持在適當的位置。然而，在本發明之這個示例中，剛性包圍件40不是為了將隔熱層20在其外表面處固持而位於隔熱層20的外部，而是剛性包圍件40包括框架40，該框架從下面、抵靠隔熱層的（徑向）內表面支撐隔熱層20。特別地，框架40提供支撐表面，隔熱表面20圍繞該支撐表面包繞。

與圖1和圖3之示例一樣，在此示例中，加熱腔室10由薄膜加熱器12加熱，該薄膜加熱器圍繞加熱腔室10之外表面周向地包繞，如圖4A所示。如上所述，在這種情況下，剛性包圍件40呈管狀框架45之形式，其圍繞管狀加熱腔室10套設。提供剛性包圍件40的框架45包括兩個端環46和多個縱向支柱，該等支柱在端環46之間沿與管狀加熱腔室10之伸長軸線相對應的方向延伸。如圖4B所示，管狀加熱腔室10插入框架45中，使得加熱腔室10被框架45包圍，並且縱向支柱47沿著加熱腔室10之長度延伸。

與圖1和圖3之示例一樣，腔室之開口端處的端環46a可以被配置成與圍繞加熱腔室10之開口端13延伸的周向唇緣15接合。在一些示例中，可以使用與如圖1B的放大細節所示的連接機構類似的連接機構，其中框架45的端環46a和加熱腔室支撐件52圍繞加熱腔室的唇緣15機械地接合，以將其固定在適當的位置。在此示例中，如圖4B所示，支撐框架45的基部端環46b代替了圖1和圖3之示例中的第一加熱腔室支撐件51。特別地，框架45延伸超過加熱腔室10的基部端14，並且可以以類似的方式使用連接特徵43將框架45連接在氣溶膠產生裝置100內。

藉由管狀加熱腔室10和薄膜加熱器12由框架45和加熱腔室支撐件52的機械連接固持，以及縱向支柱47在薄膜加熱器12之外表面上的接觸，隔熱材料片材20接著圍繞由縱向支柱47框架45形成的框架45的外表面進行包繞。框架45進一步可以包括一個或多個抓持器件48，在這種情況下呈倒鉤48形式，該倒鉤刺穿並抓持隔熱材料片材20，如圖4D所示。隔熱材料片材20接著圍繞框架45周向包繞，並藉由與倒鉤48的接合而固定。如在所有示例中，可以替代地或附加地使用其他附接器件、例如膠帶片，以將隔熱層20固持在適當的位置。

與前面描述的示例一樣，如圖4E所示，加熱器佈置1包括由隔熱支撐組件固持的隔熱材料片材20，該隔熱支撐組件與加熱腔室10接合，並將隔熱層20圍繞加熱腔室10固持在適當的位置。然後可以將組裝好的加熱器組件1連接到氣溶膠產生裝置100中，如圖2A和2B所描繪的。特別地，框架45之端環46可以包括機械附接器件、例如夾子43（在此示例中位於基部端環46b上），從而允許與氣溶膠產生裝置100內的加熱腔室框架110機械連接。加熱器腔室支撐件52也可以允許與裝置之內部部件連接，如圖2B所示，其中該加熱器腔室支撐件與端蓋120連接，該端蓋用於將加熱器組件1與框架110一起在裝置100內牢固地固持在適當的位置。

圖5A至圖5E展示了根據本發明之加熱器佈置之另一示例。圖5的佈置以類似於圖1和圖3之示例的方式使用管狀殼體40作為剛性包圍件，但是使用了替代性的使隔熱材料片材20附接的器件以及替代性的將管狀殼體40與加熱腔室10接合的器件。

與前述每個示例一樣，加熱器12圍繞加熱腔室10之外表面進行包繞，如圖5A所示。圖5之示例包括呈夾子31形式的附加部件，該夾子圍繞薄膜加熱器套設，並且包括呈倒鉤表面32形式的抓持器件32，該倒鉤表面從加熱腔室10徑向地向外延伸，並且以類似於圖4的佈置的倒鉤4之方式起作用，以便固定加熱材料片材20。夾子31可以由替代性的用於抓持隔熱材料片材20的器件（例如黏合劑或其他類型的抓持構件）來代替。在此示例中，夾子31呈C形部件之形式，其套設在加熱腔室10和薄膜加熱器12上，並且具有鋸齒狀的面向外的邊緣32，該邊緣被佈置成接合和抓持隔熱材料片材20，如圖5B所示。隔熱材料片材20被包繞在抓持器件31上，以便如圖5C所示圍繞加熱腔室10和薄膜加熱器12周向包繞一次或多次。

如圖5C至圖5E所示，剛性包圍件40呈管狀外殼或殼體40之形式，包括兩個半圓柱形殼體部分41和42，這兩個半圓柱形殼體部分沿著縱向介面進行連接，以形成圍繞隔熱加熱腔室10的完整圓柱形殼體。與本發明之利用多部分殼體的所有類似示例一樣，部分41、42可以機械地或用黏合劑或其他固定方式夾持在一起。提供了圖5之示例的剛性包圍件40的管狀外殼與圖1和圖3之示例的不同之處在於其與管狀加熱腔室10接合之方式。在此示例中，管狀外殼40包括內部突出部49，該內部突出部從基部內表面延伸，以在加熱腔室10之封閉端14處與基部外表面接觸。

突出部49被配置成與加熱腔室20接合以提供穩定接觸，從而將加熱腔室10在管狀殼體40內固持在適當的位置。在一些示例中，管狀加熱腔室10可以具有設置在封閉端14處的基部外表面上的相對應的凹部，突出部49與該凹部接合，以提供加熱腔室10之附加穩定性。突出部49可以設置在兩個半圓柱形部分41、42之一上。在圖5之情況下，如圖5C所示，它設置在下半圓柱形部分42上。管狀殼體40的另一個半圓柱形部分42可以在基部端41a處具有開口，以允許加熱器的連接部穿過。特別地，圖5D所示的部分41可以在基部端41a處完全打開，以留下加熱器連接可以穿過的開口。

管狀外殼41b、42b之開口端可以包括圍繞開口之內表面設置的周向凹部43，該周向凹部被配置成與圍繞加熱腔室10之第一開口端13設置的周向唇緣15接合。在其他示例中，管狀外殼40可以以不同的方式與加熱腔室10接合，例如具有多個與加熱腔室之外表面接觸的徑向地向內延伸的突出部，或者具有與加熱腔室接合的套環部分，該套環部分不再需要圍繞加熱腔室10之開口端13的周向脊15。

如圖5C所示，用隔熱片材20包繞的加熱腔室10位於殼體40的第一半圓柱形部分42內。突出部49與加熱腔室10的基部接合，並且加熱腔室之開口端13與殼體40之開口端41B、42B的相對表面接合，從而將加熱腔室10在殼體41、42內固定在適當的位置，而不需要圖3和圖4之示例中存在的附加的加熱器支撐件。如圖5E所示的組裝好的加熱器佈置1可以具有設置在管狀殼體40之外表面和/或端部上的一個或多個機械特徵43，以利於加熱器佈置1在氣溶膠產生裝置100內的連接，如以上所解釋的。此佈置減少了所需隔熱支撐組件的部件數量，並且因為沒有與加熱腔室之圓柱形外表面接觸，所以提供了良好的隔熱。

圖6A至圖6E示出了根據本發明之加熱器佈置1之另一示例。此示例與上述示例的不同之處在於，它包括焊接的支撐蓋33，該支撐蓋焊接在加熱腔室10之基部端14上，並使用一種用於支撐管狀外殼40的器件。

如圖6A所示，支撐蓋33係大致平面的部件，具有帶有開口部分35的大致圓盤形狀，使得它類似於去掉徑向區段以形成開口35的圓盤。支撐蓋33另外包括突出部34，該突出部垂直延伸遠離盤形本體的平坦平面。突出部34被配置成在加熱腔室10之封閉端14處與基部表面接合。如圖6C所示，突出部可以在多個焊點36處點焊至加熱腔室10之封閉端14之基部表面。在此示例中，加熱腔室10之基部端14包括凹部18，該凹部被配置成接納支撐蓋33之突出部34。

以此方式的點焊在加熱腔室10與支撐蓋33之間提供了熱障，從而顯著限制了加熱蓋10與支撐蓋33之間的熱傳遞。此外，由於支撐蓋33焊接至加熱腔室10上的最冷點，所以進一步減少了從加熱腔室到隔熱支撐件到周圍部件的熱傳遞。一旦連接至加熱腔室10，則支撐蓋33提供了用於連接周圍殼體並將加熱器佈置1安裝在氣溶膠產生裝置100內的器件。如圖6C所示，隔熱材料37的附加部分可以設置在加熱腔室10的基部與支撐蓋33之間，以進一步減少向支撐蓋33的熱傳遞。

與本發明之前述示例一樣，加熱器12圍繞管狀加熱腔室10之外表面周向地包繞，如圖6B所示。如圖6B所示，在支撐蓋33已經連接至加熱腔室10之情況下，加熱器12的電連接部16可以對齊，使得它們穿過設置在支撐蓋33中的間隙35。

如圖6D所示，一旦薄膜加熱器12圍繞加熱腔室的外表面包繞，隔熱片材20就圍繞薄膜加熱器12的外表面包繞。與圖1、圖3和圖5之示例一樣，剛性包圍件40由兩部分管狀殼體41、42提供，然後圍繞隔熱加熱腔室10連接以形成管狀外殼40，該蓋管狀外殼用於將隔熱片材20圍繞加熱腔室10固持在適當的位置。同樣，半圓柱形殼體部分41、42可以沿著縱向介面機械地連接，或者可以藉由其他方式（例如用黏合劑）固定。

如上所述，管狀外殼41b、42b之開口端可以與加熱腔室13之開口端接合，以便在剛性包圍件40內提供加熱腔室的進一步的穩定化和支撐。這可以經由提供周向唇緣或凸緣15來實現，如圖6A和圖6B中最清楚地示出的，該周向唇緣或凸緣被接納在圍繞外殼40的開口設置的相對應的周向凹部43內。管狀外殼41、42可以另外包括一個或多個機械特徵，以允許加熱器佈置安裝在氣溶膠產生裝置100內。

在本發明之範圍內，許多附加的特徵和修改可以應用於上述示例。隔熱部可以呈圍繞加熱腔室包繞一次或多次的片材形式。當剛性包圍件呈外殼形式時，其尺寸可以被確定成與包繞的隔熱部之外表面接合。在各自情況下，隔熱層20可以另外由膠帶支撐，以提供額外的支撐。可以在管狀外殼41、42內靠近加熱器之封閉端之基部表面處提供另一隔熱部，以進一步使管狀加熱腔室10隔熱。

隔熱支撐組件30可以藉由機械連接和/或引導元件來組裝，例如銷/孔、壓入配合、超音波焊接、無機黏合劑、螺釘或磁體。為了進一步將剛性包圍件40固定在適當的位置，剛性包圍件40可以在外部被黏合劑支撐件層、例如具有黏合劑層的石墨層覆蓋。該剛性包圍件還可以在內部塗覆有金屬熱反射層或金屬箔，在一些示例中，該金屬熱反射層或金屬箔可以與超級隔熱層纏繞在一起，以進一步增強該裝置的熱管理性能。

因此，本發明提供了一種低成本、重量輕且易於組裝的器件來使氣溶膠產生裝置內的加熱腔室隔熱。

定義和替代性實施方式

從以上描述將會理解，所描述的實施方式之許多特徵執行具有獨立益處的獨立功能。因此，可以獨立地選擇包含或省略請求項中限定的本發明之實施方式中的該等獨立特徵中的每一個獨立特徵。

術語「加熱器」應理解為係指用於輸出足以從氣溶膠基質形成氣溶膠的熱能的任何裝置。將熱能從加熱器傳遞到氣溶膠基質可為傳導方式、對流方式、輻射方式、或該等方式之任何組合。作為非限制性示例，傳導加熱器可以直接接觸並且按壓氣溶膠基質，或者該等加熱器可以接觸單獨的部件，例如加熱腔體，其本身藉由傳導、對流和/或輻射導致對氣溶膠基質進行加熱。

加熱器可為電力驅動的、藉由燃燒驅動的、或以任何其他合適的方式驅動的。電力驅動的加熱器可以包括電阻式軌道元件（視需要包括隔絕包裝）、感應加熱系統（例如包括電磁體和高頻振盪器）等。加熱器可以佈置在氣溶膠基質的外部周圍，其可以部分或全部穿透到氣溶膠基質中，或者是該等方式之任何組合。例如，除了上述實施方式的加熱器之外，氣溶膠產生裝置可以具有葉片式加熱器，該葉片式加熱器延伸到加熱腔室中的氣溶膠基質中。

氣溶膠基質包括例如呈乾燥或薰制形式的煙草，在一些情況下具有用於調味或產生更順滑或以其他方式更令人愉悅之體驗的附加成分。在一些示例中，可以用汽化劑處理比如煙草等氣溶膠基質。汽化劑可以改善從氣溶膠基質產生蒸氣。例如，汽化劑可以包括多元醇（比如丙三醇）或乙二醇（比如丙二醇）。在一些情況下，氣溶膠基質可能不含煙草或甚至不含尼古丁，而是可以含有天然或人工獲得的用於調味、揮發、改善順滑度和/或提供其他令人愉悅的效果的成分。氣溶膠基質可以被提供為是呈切絲狀、丸狀、粉末狀、粒狀、條狀或片狀形式、視需要其組合形式的固體或糊劑類型的材料。同樣，氣溶膠基質可為液體或凝膠。事實上，一些示例可以包括固體部分和液體/凝膠部分二者。

因此，氣溶膠產生裝置1同樣可以被稱為「受熱式煙草裝置」、「加熱但不點燃式煙草裝置」、「用於使煙草產品汽化的裝置」等，其被解釋為是適合實現該等效果的裝置。本文揭露之特徵同樣適用於被設計成使任何氣溶膠基質汽化之裝置。

氣溶膠產生裝置可以被佈置成在預包裝的基質載體中接納氣溶膠基質。基質載體可以寬泛地類似於香煙，具有管狀區域，其中以適當方式佈置氣溶膠基質。在一些設計中還可以包括過濾器、蒸氣收集區域、冷卻區域以及其他結構。還可以提供外層紙或比如箔等其他柔性平面材料，例如用於將氣溶膠基質保持在適當的位置以進一步類似於香煙等。基質載體可以裝配在加熱腔體內或可以比加熱腔體更長，使得翻蓋在氣溶膠產生裝置1設有基質載體之同時保持打開。在這樣的實施方式中，可以從基質載體直接提供氣溶膠，該基質載體用作氣溶膠產生裝置的吸嘴。

如本文中所使用的，術語「氣溶膠」應當係指分散在空氣或比如薄霧、塵霧或煙氣等氣體中的顆粒系統。因此，術語「氣溶膠化」係指製成氣溶膠和/或分散為氣溶膠。注意，氣溶膠/氣溶膠化的含義與揮發、霧化和汽化的每一個都是一致的。為避免疑義，使用氣溶膠來一致地描述包括霧化的、揮發的或汽化的顆粒的薄霧或液滴。氣溶膠還包含了包括霧化的、揮發的或汽化的顆粒的任何組合的薄霧或液滴。

1:加熱器佈置 10:加熱腔室 11:腔體 12:薄膜加熱器 13:開口端 14:封閉端 15:唇緣 16:連接部 18:凹部 20:隔熱層 30:隔熱支撐組件 31:夾子 32:倒鉤表面 33:支撐蓋 34:突出部 35:開口部分 36:焊點 37:隔熱材料 40:剛性包圍件 41:半圓柱形殼體部分 41a:基部端 41b:管狀外殼 42:半圓柱形殼體部分 42b:管狀外殼 43:機械連接部分 45:框架 46:端環 47:縱向支柱 48:倒鉤 49:突出部 50:加熱腔室支撐件 51:第一加熱腔室支撐件 52:軸向支柱 53:環形本體 100:氣溶膠產生裝置 101:殼體 110:加熱器腔室框架 120:端蓋

[圖1A和圖1B]係用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置之示意圖；

[圖2A和圖2B]係氣溶膠產生裝置之示意圖；

[圖3A至圖3F]係用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置之示意圖；

[圖4A至圖4E]係用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置之示意圖；

[圖5A至圖5E]係用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置之示意圖；

[圖6A至圖6E]係用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置之示意圖；

無

1:加熱器佈置

10:加熱腔室

11:腔體

13:開口端

14:封閉端

15:唇緣

30:隔熱支撐組件

40:剛性包圍件

41:半圓柱形殼體部分

42:半圓柱形殼體部分

50:加熱腔室支撐件

51:第一加熱腔室支撐件

52:軸向支柱

Claims (30)

1. 一種用於氣溶膠產生裝置的加熱器佈置，該加熱器佈置包括： 管狀加熱腔室，該管狀加熱腔室包括被佈置成接納氣溶膠產生基質的腔體； 隔熱層，該隔熱層被包繞以便周向地包圍該加熱腔室； 隔熱支撐組件，該隔熱支撐組件包括圍繞該加熱腔室佈置的剛性包圍件；其中， 該隔熱支撐組件被佈置成與該加熱腔室和該隔熱層接合，以將該隔熱層圍繞該加熱腔室固持在適當的位置。
2. 如請求項1所述之加熱器佈置，其中，該隔熱支撐組件被佈置成僅在該加熱腔室的一端或兩端處接觸該加熱腔室，以將該剛性包圍件圍繞該加熱腔室支撐在適當的位置。
3. 如請求項2所述之加熱器佈置，其中，該隔熱支撐組件包括一個或多個環形支撐件，其中，該環形支撐件圍繞該加熱腔室的端部安裝並將該剛性包圍件圍繞該加熱腔室支撐在適當的位置。
4. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，其中，該隔熱層圍繞該剛性包圍件之外表面進行包繞。
5. 如請求項4所述之加熱器佈置，其中，該剛性包圍件包括框架，該框架包括沿該管狀加熱腔室的長度延伸的多個縱向支柱；其中，該隔熱層圍繞由該縱向支柱形成的外表面進行包繞。
6. 如請求項4所述之加熱器佈置，其中，該剛性包圍件包括從該剛性包圍件徑向地向外延伸的抓持構件，其中，該抓持構件被佈置成抓持該隔熱層並將該隔熱層的至少一部分固持在適當的位置。
7. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，其中，該剛性包圍件包括管狀外殼，該管狀外殼被佈置成包封該管狀加熱腔室，以在該加熱腔室之外表面與該外殼之內表面之間形成圓柱形腔體，其中，該隔熱層被固持在該腔體內。
8. 如請求項7所述之加熱器佈置，其中，該圓柱形腔體之徑向厚度在2 mm至4 mm之間。
9. 如請求項7所述之加熱器佈置，進一步包括環形支撐件，該環形支撐件被定位在該管狀加熱腔室的一端處、在該管狀加熱腔室與該外殼之間，該環形支撐件圍繞該管狀加熱腔室的大部分圓周延伸。
10. 如請求項9所述之加熱器佈置，其中，該環形支撐件包括多個軸向支柱，該等軸向支柱沿該管狀加熱腔室之軸線延伸，並且被佈置成將該加熱腔室固持在該外殼內。
11. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，進一步包括周向唇緣，其中，該隔熱支撐組件包括連接特徵，該連接特徵被佈置成接納該周向唇緣，以將該加熱腔室固持在適當的位置。
12. 如請求項7所述之加熱器佈置，其中，該管狀外殼包括兩個半圓柱形部分，這兩個半圓柱形部分被配置成沿縱向介面進行連接，以形成圍繞該加熱腔室的該管狀外殼。
13. 如請求項7所述之加熱器佈置，進一步包括抓持構件，該抓持構件附接至該加熱腔室之外表面，該抓持構件被佈置成抓持該隔熱層並將該隔熱層的至少一部分固持在適當的位置。
14. 如請求項13所述之加熱器佈置，該抓持構件包括倒鉤夾子，該倒鉤夾子被佈置成附接至該隔熱層下方的加熱腔室之外表面，該倒鉤夾子包括面向外的倒鉤，該倒鉤被配置成抓持該隔熱層。
15. 如請求項7所述之加熱器佈置，其中，該管狀外殼包括基部表面，圍繞該管狀加熱腔室之封閉端至少部分地包封該管狀外殼；該管狀外殼被佈置成提供該外殼之基部表面與該加熱腔室之封閉端之間的間隙。
16. 如請求項15所述之加熱器佈置，包括隔熱部，該隔熱部設置在該管狀加熱腔室之封閉端與該管狀外殼之基部表面之間的間隙內。
17. 如請求項15所述之加熱器佈置，其中，該管狀外殼之基部表面進一步包括開口，以允許與該加熱腔室的電連接部穿過。
18. 如請求項17所述之加熱器佈置，其中，該基部表面被配置成使得該開口相對於該加熱腔室之縱向軸線成一定角度。
19. 如請求項7所述之加熱器佈置，其中，該管狀加熱腔室包括開口端和相反的封閉端，該開口端被佈置成接納該氣溶膠產生基質；其中 該管狀外殼包括封閉端，該封閉端包括從內表面延伸的突出部，以與該加熱腔室之封閉端接合。
20. 如請求項19所述之加熱器佈置，其中，該管狀加熱腔室之封閉端包括該封閉端之外表面中的凹部，並且該突出部被配置成與該凹部接合。
21. 如請求項7所述之加熱器佈置，其中，該管狀加熱腔室包括開口端和相反的封閉端，該開口端被佈置成接納該氣溶膠產生基質，該加熱器佈置進一步包括： 端蓋支撐件，該端蓋支撐件焊接至該加熱腔室之封閉端的外表面，並且被佈置成將該管狀外殼圍繞該加熱腔室支撐在適當的位置。
22. 如請求項20所述之加熱器佈置，其中，該端蓋支撐件包括大致盤形的本體，該本體具有從該本體延伸的突出部，其中，該突出部被焊接至該管狀加熱腔室之封閉端的外表面。
23. 如請求項7所述之加熱器佈置，其中，該管狀外殼在內部塗覆有金屬熱反射層或者金屬箔，該金屬熱反射層或金屬箔與該隔熱層纏繞在一起。
24. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，其中，該隔熱層包括陶瓷纖維。
25. 如請求項24所述之加熱器佈置，其中，該隔熱層包括金屬氧化物。
26. 如請求項24所述之加熱器佈置，其中，該隔熱層包括氧化鋁、氧化矽和/或ZrO2。
27. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，其中，該隔熱層包括氣凝膠。
28. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，其中，該隔熱層形成為覆層、氈層或紙。
29. 如請求項1至3中任一項所述之加熱器佈置，其中，該隔熱支撐組件包括非金屬材料。
30. 如請求項29所述之加熱器佈置，其中，該隔熱支撐組件由非金屬、較佳的是耐熱聚合物、最較佳的是聚醚醚酮（PEEK）製成。

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