TW202337336A - 用於氣溶膠產生裝置之加熱設備 - Google Patents

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Abstract

一種用於氣溶膠產生裝置之加熱設備。加熱設備（10）包括：第一管（12），該第一管包括導電材料並且具有開口（20），氣溶膠形成物質可以通過該開口而被接納；第二管（14），該第二管包括導電材料並且相對於第一管徑向向外地佈置；至少一個電絕緣部件（18），該至少一個電絕緣部件被佈置成將第一管與第二管間隔開；以及加熱器（22），該加熱器設置在第一管的外表面上，其中，該加熱器電連接至第一管和第二管，並且其中，該加熱器被配置成藉由熱傳導向所接納的氣溶膠形成物質提供熱量。

Description

用於氣溶膠產生裝置之加熱設備
本發明關於一種用於氣溶膠產生裝置之加熱設備以及一種包括加熱設備的氣溶膠產生裝置。本揭露內容尤其適用於可擕式氣溶膠產生裝置，該裝置可以是自含式的。特別地，本發明關於一種具有加熱器的氣溶膠產生裝置，該加熱器設置在真空或絕緣腔室內。
生產加熱但不灼燒包括煙草在內的固體或半固體氣溶膠形成基質的電子煙係值得關注的發展領域。該等裝置通常將煙草桿件接納在加熱腔室中。加熱該桿件以釋放可以供用戶吸入的氣溶膠。該等裝置的一個問題在於，向加熱腔室供應熱量的加熱器可能還會不期望地加熱裝置的其餘部分。這在緊湊的裝置中可能是不利的，因為用戶握持的裝置外表面的溫度可能會高得令人難以接受。為了減輕該等影響，一些氣溶膠產生裝置已經設置了真空腔室，該等真空腔室可以將加熱器與外表面間隔開。這可以在加熱腔室與用戶握持的外表面之間提供熱分離。
在這種氣溶膠產生裝置內，期望提高加熱操作的效率，使得可以延長裝置的電池壽命。為此目的，已經在氣溶膠產生裝置內採用真空隔熱體以便對其中加熱氣溶膠基質的腔體進行隔熱，從而限制進入到外部環境的熱損失。
本發明之目的係進一步提高加熱效率並減少不期望的熱量損失。
根據本發明之方面，提供了一種用於氣溶膠產生裝置之加熱設備，該加熱設備包括：第一管，該第一管包括導電材料並且具有開口，氣溶膠形成物質可以通過該開口而被接納；第二管，該第二管包括導電材料並且相對於第一管徑向向外地佈置；至少一個電絕緣部件，該至少一個電絕緣部件被佈置成將第一管與第二管間隔開；以及加熱器，該加熱器設置在第一管的外表面上，其中，該加熱器電連接至第一管和第二管，並且其中，該加熱器被配置成藉由熱傳導向所接納的氣溶膠形成物質提供熱量。
以此方式，第一管和第二管可以用作加熱器的電連接器，同時提供這兩個管之間的絕緣或隔熱空間。第一管和第二管基本上形成雙壁絕緣體，其中第一管和第二管係兩個相應壁，在這兩個相應壁之間提供了隔熱空間。絕緣/隔熱空間確保加熱器產生的熱量可以有效地用於加熱接納在加熱設備中的氣溶膠產生物質。這兩個管之間的電絕緣部件防止電流直接在第一管與第二管之間通過，並且還可以包封第一管與第二管之間的空間。
應理解，第一管和第二管可以由對於熟悉該項技術者來說顯而易見的金屬材料或其他導電材料製成、或者包括金屬材料或其他導電材料。類似地，該至少一個電絕緣部件包括確保第一管與第二管之間的電絕緣並且保持這兩個管之間的空間完整性的材料。有利地，本加熱設備允許在這兩個管之間的絕緣空間內定位加熱器，同時提供用於在非常小的空間內向加熱器供應電能的便利機構。
較佳的是，在第一管與第二管之間包封真空，或者在第一管與第二管之間設置隔熱材料。較佳的是，加熱器設置在真空內。以此方式，第一管與第二管之間的空間（或隔熱空間）可以有效地防止熱量背離第一管內的加熱區域（即其中接納並加熱氣溶膠形成物質的區域）傳遞。可以設置在第一管與第二管之間的隔熱材料的示例包括但不限於：空氣、氣溶膠材料、粉末或纖維隔熱材料。還應理解，若在第一管與第二管之間設置隔熱材料，則可以不必包封第一管與第二管之間的空間。例如，該至少一個電絕緣部件可以包括一個或多個孔，該一個或多個孔允許空氣流過該至少一個電絕緣部件（即流進或流出第一管與第二管之間的隔熱空間）。
該至少一個電絕緣部件的設計同樣對於熟悉該項技術者顯而易見。例如，單個絕緣部件可以包括一定長度的材料，該材料在長度的每個端部處具有環形部分，其中每個環形部分在這兩個管的相應端部處將第一管與第二管間隔開，並且其中，該長度的材料繞過第二管的外側。替代性地，電絕緣部件可以包括兩個分開的環形部分，這兩個分開的環形部分各自塞到第一管與第二管之間的間隙中。
較佳的是，加熱器包括印刷或塗覆在第一管上的電阻軌道。以此方式，加熱器可以藉由熱傳導有效地將熱量傳遞至接納在第一管中的氣溶膠產生物質。印刷或塗覆的加熱器還可以確保與第一管進行可靠的電接觸。此外，可以進一步提高製造容易性。
較佳的是，第一管和第二管分別電連接至可以向加熱器供應電力的電源。有利地，第一管和第二管用作電源的電連接器提高了製造容易性並且允許在加熱器與電源之間形成可靠的電連接。
較佳的是，第一管的內表面塗覆有第一電絕緣層。較佳的是，第二管的外表面塗覆有第二電絕緣層。在第一管和/或第二管中或周圍提供電絕緣層提高了加熱設備的電氣安全性。
較佳的是，該至少一個電絕緣部件包括用於相應的第一管和第二管的第一電絕緣層和/或第二電絕緣層。以此方式，電絕緣層可以與電絕緣部件集成以簡化製造同時提供一定程度的電氣安全性。
較佳的是，該至少一個電絕緣部件包括第一環和第二環，該第一環和該第二環分別在第一管和第二管的第一端部和第二端部處定位在該第一管與該第二管之間。例如，第一環與第二環可以定位在第一管與第二管的端部之間，以在這兩個管之間的空間中包封真空。
較佳的是，加熱設備進一步包括抵接件，該抵接件定位在第一管內並且被配置成限制所接納氣溶膠形成物質的插入。較佳的是，該抵接件包括塞子。並且更較佳的是，該塞子在其中包封第二真空或隔熱材料。可以設置在塞子中的隔熱材料的示例包括但不限於：空氣、氣溶膠材料、粉末或纖維隔熱材料。
在塞子內提供第二真空或隔熱材料提高了塞子的熱絕緣，使得通過塞子件損失的熱量更少，並且所產生的熱量更多地傳遞到第一管中的氣溶膠產生物質中。較佳的是，塞子包括電絕緣材料。
較佳的是，抵接件的形狀被確定成允許空氣流過第一管。以此方式，通過的空氣可以流過抵接件和第一管以將所產生的氣溶膠載送至用戶。
根據本發明之另一個方面，提供了一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置被配置成產生供用戶吸入的氣溶膠，該氣溶膠產生裝置包括根據本發明之第一方面的加熱設備。
根據本發明之另一個方面，提供了一種製造根據本發明的第一方面的加熱設備之方法，該方法包括以下步驟：提供第一管，該第一管包括導電材料並且具有開口，氣溶膠形成物質可以通過該開口而被接納；在第一管的外表面上佈置加熱器，其中，該加熱器被配置成藉由熱傳導向所接納的氣溶膠形成物質提供熱量；在第一管上佈置至少一個電絕緣部件；在該至少一個電絕緣部件上佈置包括導電材料的第二管，使得第二管與第一管徑向向外地間隔開；將加熱器電連接至第一管和第二管。
較佳的是，該方法進一步包括提供包封在第一管與第二管之間真空，其中，加熱器設置在該真空內。替代性地，該方法進一步包括在第一管與第二管之間設置隔熱材料。可以設置在第一管與第二管之間的隔熱材料的示例包括但不限於：空氣、氣溶膠材料、粉末或纖維隔熱材料。
如本文所述，蒸氣通常被理解為係指在低於其臨界溫度的溫度下為氣相的物質，這意味著在不降低溫度的情況下藉由增大其壓力，蒸氣可以冷凝成液體，而氣溶膠係微細固體顆粒或液滴在空氣或另一種氣體中的懸浮物。然而，應注意到，術語‘氣溶膠’和‘蒸氣’在本說明書中可以互換地使用，特別是關於所產生的供用戶吸入的可吸入介質的形式而言。
圖1展示了根據本發明之實施方式的氣溶膠產生裝置2。氣溶膠產生裝置2以組裝構造展示，其中示例性內部部件可見。氣溶膠產生裝置2係加熱不灼燒式裝置，也可以稱為煙草-蒸氣裝置，並且該氣溶膠產生裝置包括加熱設備4，該加熱設備被配置成接納比如氣溶膠產生材料（例如煙草）桿件等氣溶膠基質。氣溶膠產生裝置2可以包括電源（比如電池）以及用於控制電源向加熱設備4供電的控制電路系統。加熱設備4可操作以將氣溶膠產生材料桿件加熱但不灼燒，來產生供用戶吸入的蒸氣或氣溶膠。當然，熟悉該項技術者將理解，圖1中描繪的氣溶膠產生裝置2僅僅是根據本發明的示例性氣溶膠產生裝置。其他類型和構造的煙草-蒸氣產品、蒸發器或電子煙也可以用作根據本發明的氣溶膠產生裝置。
以下參考圖2和圖3的特定示例藉由包封在加熱設備的內管與外管之間的真空來描述。然而，應理解，可以用可以設置在加熱設備的內管與外管之間的其他隔熱介質/材料（比如空氣、氣溶膠材料、粉末或纖維隔熱材料）代替真空。在這種示例中（在用隔熱材料代替真空的示例中），可以不包封內管與外管之間的空間並且可以允許氣流流入和流出該空間。
圖2示出了加熱設備10之示意圖，該加熱設備具有內管12和外管14，在該內管與外管之間包封真空16。熟悉該項技術者應理解，術語「真空」指代由於移除了自由物質（特別是空氣）因而其中壓力顯著低於大氣壓力的空間。內管12與外管14之間形成的真空品質可以是低真空、中真空或高真空。
內管12作為同心圓柱體被徑向地定位在外管14的內表面內，使得從上方或下方（即平行於內管與外管的縱向軸線）觀察時，該等管將示出為同心圓（未示出）。在替代性示例中，內管和/或外管可以被形成為其他類型的截面形狀、比如方形或多邊形。
一個或多個電絕緣部件18在內管和外管的每個端部處設置在內管12的外表面與外管14的內表面之間，以將內管12和外管14聯接在一起。電絕緣部件18可以是推入式塞子，該推入式塞子進入內管與外管之間的空間並且延伸到內管和外管的長度中到達預定的深度。該一個或多個電絕緣部件18可以包括玻璃作為電絕緣材料，玻璃可以結合至內管和外管。如下文進一步解釋的，內管和外管可以包括金屬材料。在另一個示例中，（多個）電絕緣部件18可以包括耐溫性塑膠、比如PEEK（聚醚醚酮）。應理解，電絕緣部件18固定內管12相對於外管14的位置，並且保持內管12、外管14與（多個）電絕緣部件18之間包封的真空16。
內管12係中空的並且限定開口20，氣溶膠形成消耗品或物質（未示出）可以通過該開口接納在內管12中。換言之，內管12提供了隧道，氣溶膠形成物質可以穿過該隧道、由內管12的內表面支撐。開口20用作進入點，該進入點用於將消耗品以其構造形式插入加熱設備10中。
加熱器22設置在內管12的外表面上。加熱器22係電阻軌道，該電阻軌道可以印刷或塗覆在內管12上。替代性地，加熱器22可以層疊在內管12上。第一電連接件24將加熱器22與內管12連接，並且第二電連接件26將加熱器22與外管14的內表面連接，使得內管12、第一電連接件24、加熱器22、第二電連接件26和外管14在內管和外管電連接至印刷電路板組件（PCBA）28時與電源或PCBA 28形成電路。這種構造有利地促進了單元的生產，因為可以經由內管12和外管14容易地提供電連接件，這消除了佈線的需要，而佈線可能將熱量背離加熱器傳導並且可能影響真空16的完整性。
對於熟悉該項技術者來說顯而易見的是，包括另外的電連接件30以將內管12和外管14連接至PCBA 28或電源。應理解，內管12和外管14各自由導電材料（例如金屬材料（比如不銹鋼））製成或至少包括導電材料，以允許電流流入和流出加熱器22。安全起見，內管12的內表面和/或外管14的外表面可以塗覆有電絕緣層（未示出）。
加熱設備10進一步包括塞子32，該塞子朝向內管12的與開口20相反的端部佈置在內管12內。塞子32提供表面，插入的消耗品可以抵靠在該表面上，從而限制消耗品的插入深度。換言之，塞子32限定了消耗品腔體在內管12中的長度。
塞子32包括隔熱材料、比如PEEK材料（聚醚醚酮）或PEEK和氣溶膠材料，隔熱材料防止通過塞子32的熱傳導，使得來自內管12和/或所接納的消耗品的熱量損失不會通過塞子32損失。隔熱材料可以包括氣溶膠片材或superwool片材、或者可以是絕緣塗層。塞子32也可以用作電絕緣體。
塞子32還可以包括一個或多個孔口或孔（未示出），該一個或多個孔口或孔允許空氣流過內管12並且在用戶吸入時將插入的消耗品所產生的任何氣溶膠載送至用戶。例如，塞子32的形狀可以被確定為環形。
圖3所示加熱設備40的截面示意圖與圖2的加熱設備10在很大程度上相同，區別在於圖3的加熱設備30中的塞子42係不傳導電能的真空部件。
如圖3所示，塞子42係中空的。塞子42包括外殼46，該外殼在中空內部內包封真空44。外殼46可以由隔熱材料（比如PEEK）製成，或者可以由被塗覆的金屬材料（比如不銹鋼）製成，以提供電絕緣和熱絕緣。塞子42可以限制煙草桿件的插入深度，並且可以使從加熱腔室的下端的任何熱量逸出最小化。在塞子42內使用真空44可以進一步增強塞子的熱絕緣效果，這意味著所產生的熱量可以用於產生氣溶膠，這有利地提高了裝置的效率。
2:氣溶膠產生裝置 4、10、40:加熱設備 12:內管 14:外管 16:真空 18:電絕緣部件 20:開口 22:加熱器 24:第一電連接件 26:第二電連接件 28:印刷電路板組件（PCBA） 30:電連接件 32、42:塞子 44:真空 46:外殼
現在將參考附圖藉由示例的方式描述本發明之實施方式，在附圖中： [圖1]係包括根據本發明之實施方式的加熱設備的氣溶膠產生裝置之立體圖； [圖2]係根據本發明之實施方式的加熱設備之截面示意圖；以及 [圖3]係根據本發明之另一個實施方式的加熱設備之截面示意圖。
10:加熱設備
12:內管
14:外管
16:真空
18:電絕緣部件
20:開口
22:加熱器
24:第一電連接件
26:第二電連接件
28:印刷電路板組件(PCBA)
30:電連接件
32:塞子

Claims (15)

  1. 一種用於氣溶膠產生裝置之加熱設備，該加熱設備包括： 第一管，該第一管包括導電材料並且具有開口，氣溶膠形成物質能夠通過該開口而被接納； 第二管，該第二管包括導電材料並且相對於該第一管徑向向外地佈置； 至少一個電絕緣部件，該至少一個電絕緣部件被佈置成將該第一管與該第二管間隔開；以及 加熱器，該加熱器設置在該第一管的外表面上，其中，該加熱器電連接至該第一管和該第二管，並且其中，該加熱器被配置成藉由熱傳導向所接納的氣溶膠形成物質提供熱量。
  2. 如請求項1所述之加熱設備，其中，在該第一管與該第二管之間包封真空，或者其中，在該第一管與該第二管之間設置隔熱材料。
  3. 如請求項1或2所述之加熱設備，其中，該加熱器包括印刷或塗覆在該第一管上的電阻軌道。
  4. 如請求項1、2或3所述之加熱設備，其中，該第一管和該第二管分別電連接至能夠向該加熱器供應電力的電源。
  5. 如前述請求項中任一項所述之加熱設備，其中，該第一管的內表面塗覆有第一電絕緣層。
  6. 如前述請求項中任一項所述之加熱設備，其中，該第二管的外表面塗覆有第二電絕緣層。
  7. 如請求項5或6所述之加熱設備，其中，該至少一個電絕緣部件包括用於相應的該第一管和該第二管的該第一電絕緣層和/或該第二電絕緣層。
  8. 如前述請求項中任一項所述之加熱設備，其中，該至少一個電絕緣部件包括第一環和第二環，該第一環和該第二環分別在該第一管和該第二管的第一端部和第二端部處定位在該第一管與該第二管之間。
  9. 如前述請求項中任一項所述之加熱設備，該加熱設備進一步包括抵接件，該抵接件定位在該第一管內並且被配置成限制所接納氣溶膠形成物質的插入。
  10. 如請求項9所述之加熱設備，其中，該抵接件包括塞子。
  11. 如請求項10所述之加熱設備，其中，該塞子在其中包封第二真空或隔熱材料。
  12. 如請求項9或10所述之加熱設備，其中，該塞子包括電絕緣材料。
  13. 如請求項9至12中任一項所述之加熱設備，其中，該抵接件的形狀被確定成允許空氣流過該第一管。
  14. 一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置被配置成產生供用戶吸入的氣溶膠，該氣溶膠產生裝置包括如請求項1至13所述之加熱設備。
  15. 一種製造請求項1至13中任一項所述的加熱設備之方法，該方法包括以下步驟： 提供第一管，該第一管包括導電材料並且具有開口，氣溶膠形成物質能夠通過該開口而被接納； 在該第一管的外表面上佈置加熱器，其中，該加熱器被配置成藉由熱傳導向所接納的氣溶膠形成物質提供熱量； 在該第一管上佈置至少一個電絕緣部件； 在該至少一個電絕緣部件上佈置包括導電材料的第二管，使得該第二管與該第一管徑向向外地間隔開； 將該加熱器電連接至該第一管和該第二管。
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