气溶胶产生装置及其发热组件的制作方法

1.本发明涉及雾化领域，更具体地说，涉及一种气溶胶产生装置及其发热组件。


背景技术：

2.加热不燃烧型气溶胶产生装置是通过低温加热不燃烧的方式加热雾化基质，以生成气溶胶供使用者抽吸。加热不燃烧型气溶胶产生装置的核心部件是发热组件，现有的发热组件的加热方式通常为管式外围加热或中心嵌入加热。管式外围加热是指发热组件围绕于雾化基质外以对雾化基质进行加热，中心嵌入加热是将发热组件插入雾化基质内以对雾化基质进行加热。目前中心嵌入式发热组件一般为片状或针状，其制备方法为在金属或陶瓷基体上通过丝网印刷电阻发热线路后再覆盖釉层烧制。当给发热组件电阻发热线路两端通电后，发热组件发热烘烤雾化基质，产生气溶胶供使用者抽吸。
3.现有的发热组件存在以下问题：
4.1、通电时只在电阻发热线路上产生热量，热场均匀性差，不能充分有效地烘烤雾化基质；
5.2、为了保证在使用过程中阻值稳定，印刷电阻发热线路使用的材料多为贵金属浆料，材料成本高，此外，在产品寿命终止后回收不当易产生环境污染；
6.3、为了保证不同批次发热组件加热位置稳定，对印刷精度要求高，制作工艺复杂；
7.4、由于制备方法的限制，发热组件为多层结构，强度不高，存在断裂失效风险。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种改进的发热组件以及具有该发热组件的气溶胶产生装置。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发热组件，用于加热雾化基质，所述发热组件包括发热芯、套设于所述发热芯外的保护套以及分别与所述发热芯连接的第一电极和第二电极，所述发热芯为导电陶瓷。
10.在一些实施例中，所述保护套采用导热的陶瓷材料制成。
11.在一些实施例中，所述保护套具有均匀的热导率。
12.在一些实施例中，所述保护套在其轴向和/或周向上具有不同的热导率。
13.在一些实施例中，所述发热芯具有均匀的电阻率。
14.在一些实施例中，所述发热芯在其轴向和/或周向上具有不同的电阻率。
15.在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极分别与所述发热芯的轴向两端连接。
16.在一些实施例中，所述发热芯包括由所述发热芯的一端端面延伸的两个分割槽以及由所述两个分割槽分割形成的两个发热部，所述第一电极和所述第二电极分别与所述两个发热部连接。
17.在一些实施例中，所述发热组件还包括环状的第一导电件，所述第一电极通过所
述第一导电件与所述发热芯连接。
18.在一些实施例中，所述发热组件还包括环状的第二导电件，所述第二电极通过所述第二导电件与所述发热芯连接。
19.在一些实施例中，所述发热组件的外表面为光滑表面。
20.在一些实施例中，所述发热芯的外形为圆柱状，所述保护套为圆管状。
21.在一些实施例中，所述发热组件包括锥形头部，所述发热组件被配置为经由所述锥形头部插入到所述雾化基质中。
22.在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极均为电极丝。
23.在一些实施例中，所述发热芯内贯穿形成有通孔，所述发热组件还包括穿设于所述通孔的支撑杆。
24.在一些实施例中，所述支撑杆采用绝缘材料或导电材料制成。
25.在一些实施例中，所述发热组件还包括固定座，所述固定座内形成有供所述保护套穿设的固定孔。
26.本发明还提供一种气溶胶产生装置，包括上述任一项所述的发热组件。
27.实施本发明至少具有以下有益效果：发热芯为导电陶瓷，阻值稳定性好，通电时整个发热芯均发热，能够充分、快速地烘烤雾化基质；通过在发热芯外套设保护套，可有效提高发热组件的整体强度，提升发热组件使用过程中的可靠性，此外，还能够有效保护发热芯不受外界物质的侵蚀，提升发热组件使用过程中的电学性能稳定性。
附图说明
28.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
29.图1是本发明第一实施例中发热组件的立体结构示意图；
30.图2是图1所示发热组件的纵向剖面结构示意图；
31.图3是图1所示发热组件的分解结构示意图；
32.图4是本发明第二实施例中发热组件的纵向剖面结构示意图；
33.图5是本发明第三实施例中发热组件的纵向剖面结构示意图；
34.图6是本发明第四实施例中发热组件的立体结构示意图；
35.图7是图6所示发热组件的纵向剖面结构示意图；
36.图8是图6所示发热组件的分解结构示意图；
37.图9是本发明一些实施例中气溶胶产生装置在使用状态下的立体结构示意图；
38.图10是图9所示气溶胶产生装置的纵向剖面结构示意图。
具体实施方式
39.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“轴向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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
或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.图1-3示出了本发明第一实施例中的发热组件10，该发热组件10可用于插入到雾化基质内对雾化基质进行烘烤加热，其包括发热芯12、套设于发热芯12外的保护套11以及分别与发热芯12的两极连接的第一电极141和第二电极142。当通过第一电极141和第二电极142对发热芯12的两极施加电压时，电流通过发热芯12产生热量，实现发热组件10对雾化基质烘烤。在本实施例中，发热组件10为针状。在其他实施例中，发热组件10也可以为片状等其他形状。
44.发热芯12为一体式发热结构，结构强度高。当在通电时整个发热芯12均发热，高温度段在热场中占比高，从而能够充分、快速地烘烤雾化基质，气溶胶生成迅速，且气溶胶香味浓郁。此外，发热芯12的阻值稳定性好、温度场稳定性好，不易受外部因素影响，保证每次更换雾化基质均能有一致性较好的抽吸体验。
45.在一些实施例中，发热芯12可采用导电陶瓷材料制成。具体地，发热芯12可通过将导电陶瓷材料高温烧结制备得到，高温烧结制备得到的发热芯12的结构紧凑致密不容易被破坏，阻值稳定性较好。陶瓷材料环保无污染，且无重金属风险，具有极高的安全性。
46.此外，可通过对导电陶瓷材料不同导电结构设计，例如，通过设计导电陶瓷的形状和/或电阻率，使得发热芯12具有不同的温度场分布，以适配不同类型的雾化基质，满足不同类型的加热需求。在本实施例中，发热芯12具有圆柱状外形，且具有均匀的电阻率。该设计使得发热芯12周圈热场相同，使雾化基质烘烤均匀，烘烤充分无死区，且柱状发热芯12周圈热场无高温点，保证气溶胶香气醇正且无杂味焦味。可以理解地，在其他实施例中，发热芯12也可呈片状等其他形状。在另一些实施例中，发热芯12也可采用具有不同电阻率的导电材料制成，例如，发热芯12在其轴向和/或周向上具有不同的电阻率。
47.进一步地，在一些实施例中，发热芯12可以为金属陶瓷，该金属陶瓷为金属和陶瓷的复合氧化物，其包括陶瓷相和金属相。该金属相可以为ni、fe、cu、co和不锈钢中的一种，或者它们之间任意的组合物(包括合金)。该金属相不包含贵金属材料，因而成本较低。在其他实施例中，在不考虑成本的情况下，该金属相也可包括贵金属材料。该陶瓷相的加入有两个作用：一是调控金属陶瓷的电阻率，二是改善金属陶瓷的机械性能。陶瓷相可以为氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化钛、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化钇、氧化镧、氧化钐、氧化铌、氧化钼、氧化锌中的一种或者它们之间任意的组合物。该金属陶瓷的电阻率与金属相和
陶瓷相的材料成分及它们各自粉体的形貌、金属相与陶瓷相的比例以及烧结致密度等参数有关。通过控制相关参数可以实现对该金属陶瓷的电阻率进行调控。
48.进一步地，还可选用适当的元素种类和掺杂量对陶瓷相的陶瓷本体材料进行掺杂取代，目的在于适当提高陶瓷相的结构稳定性和改善其机械性能。例如，采用钇对氧化锆进行掺杂，可以提高氧化锆的相结构稳定性；采用锆对氧化铝进行掺杂，可以提高氧化铝的韧性。值得注意的是，不管使用什么元素和使用多少掺杂量对陶瓷本体材料进行掺杂取代，都在本发明的保护范围内。
49.保护套11套设于发热芯12外并具有导热性能，在不影响发热芯12至雾化基质热量传递的同时，一方面能增加发热组件10的整体强度，防止发热组件10在清洁过程或意外跌落等断裂，提升了使用安全性；另一方面，还能够有效保护发热芯12不受外界物质(例如雾化基质加热时产生的烟气、雾化基质加热后的残余物质等)的侵蚀，提升发热组件10使用过程中的电学性能稳定性。为了提升发热芯12至保护套11的热传输效率，发热芯12与保护套11之间的配合间隙需尽可能小。在一些实施例中，还可在发热芯12与保护套11之间的配合间隙内填充玻璃釉料等导热材料，以提高热传输效率。
50.在本实施例中，保护套11为圆管状，其可采用高导热率的绝缘陶瓷材料制成，且保护套11在其轴向和周向上均具有均匀的热导率。陶瓷材料环保无污染，保护套11可直接与雾化基质接触。通过保护套11的高导热性能和环保性能，可使得发热组件10的温度场更加均匀无高温点，保证烟气醇正无杂味焦味。此外，在其他实施例中，也可通过调配保护套11使用不同热导率的陶瓷材料制成，例如，保护套11在其轴向和/或周向上具有不同的热导率，可实现对温度场分布的二次调整，进而呈现出不同的烘烤口味。在另一些实施例中，保护套11也可采用导电材料制成，然后通过在保护套11的内壁面设置绝缘涂层和/或在发热芯12的外壁面设置绝缘涂层等方式，实现保护套11与发热芯12之间的绝缘。
51.发热组件10的外表面为光滑表面，以使发热组件10易清洁，减少长期使用因外表面粘结烟垢而产生的杂味焦味，为消费者带来良好的使用体验。具体地，可将保护套11的外表面进行施釉或抛光处理，以提升其表面光滑度。
52.第一电极141和第二电极142用于外接外部电源，从而实现对发热芯12供电。第一电极141和第二电极142具有低电阻率，其在一些实施例中可以为电极丝，例如铝丝或银丝。第一电极141、第二电极142均可通过涂覆导电浆料或钎焊等方式与发热芯12直接导通，也可通过一个中间导电件与发热芯12间接导通。在本实施例中，第一电极141、第二电极142分别与发热芯12的轴向两端直接导通，第一电极141、第二电极142与发热芯12的接触位置可以为发热芯12的端面、外壁面或者内壁面。当通过第一电极141和第二电极142在发热芯12的轴向两端施加电压时，发热芯12内有电流通过而产生热量，实现对雾化基质的烘烤加热。该轴向两端电极的输入形式，可保证发热芯12上无需进行开缝设计，从而提高加热均匀性，对雾化基质的烘烤均匀性好。
53.进一步地，在本实施例中，发热芯12为内部中空的管状，其内沿纵向(即发热芯12的轴向)贯穿形成有一通孔120。该发热组件10还可包括穿设于该通孔120的支撑杆13。支撑杆13可增强发热组件10的整体强度，防止发热组件10在使用过程中发生断裂。支撑杆13与发热芯12之间可通过玻璃釉或陶瓷涂料等进行粘接固定。
54.支撑杆13包括杆部131以及设置于杆部131上端的头部132。杆部131收容于通孔
120中，其可呈圆柱形。杆部131的下端面可与发热芯12的下端面齐平。头部132至少部分伸出通孔120外，发热组件10经由头部132插入到雾化基质中。进一步地，头部132还可以被圆滑处理，例如，可以被削尖处理，目的在于降低头部132与雾化基质之间的摩檫力，便于头部132插入到雾化基质中。具体地，在本实施例中，头部132呈圆锥状或圆台状。头部132的下端与保护套11的上端之间可通过玻璃釉或陶瓷涂料等进行粘接固定，从而形成保护套11内部密闭空间。可以理解地，在其他实施例中，支撑杆13也可仅包括杆部131，该头部132也可形成于保护套11上。
55.支撑杆13可以为导电材质，也可以为绝缘材质。在本实施例中，支撑杆13为绝缘材质，其可采用例如氧化锆陶瓷等绝缘陶瓷材料制成。第一电极141可随着杆部131延伸，与发热芯12的上端导通。进一步地，杆部131还可形成有走线通道1310，该走线通道1310可用于供第一电极141走线并固定第一电极141。具体地，在本实施例中，走线通道1310可形成于杆部131的外表面，其可由杆部131的下端沿纵向向上延伸至杆部131的上端。带有第一电极141的支撑杆13从发热芯12内的通孔120穿过，可通过玻璃釉或陶瓷涂料等进行支撑杆13和发热芯12之间的粘接固定，同时第一电极141与发热芯12的上端面通过涂覆导电浆料或钎焊等方式实现电路导通。
56.为了防止第一电极141与发热芯12的内壁接触发生短路，还可在第一电极141与发热芯12的内壁之间设置绝缘结构1411。该绝缘结构1411的结构形式不受限制。例如，该绝缘结构1411可以为单独制备的绝缘套，例如硅胶套或塑胶套，通过绝缘套将第一电极141包覆在走线通道1310内。再例如，该绝缘结构1411也可以为设置在第一电极141上的绝缘涂层，其可通过使用玻璃釉、陶瓷材料等绝缘材料在第一电极141上制备绝缘涂层的方式实现。在另一些实施例中，走线通道1310也可形成于杆部131的内部，此时，可无需设置绝缘结构1411，该杆部131即可达到防止第一电极141与发热芯12的内壁接触发生短路的目的。
57.在本实施例中，第二电极142可通过导电浆料或钎焊等方式与发热芯12的下端外壁面导通。保护套11的下端侧壁上可开设有开槽110，该开槽110可用于限制第二电极142的位置，并可提供第二电极142的避让空间。可以理解地，在其他实施例中，第二电极142也可与发热芯12的下端内壁面或者发热芯12的下端面导通。
58.进一步地，该发热组件10还可包括固定座15，固定座15内可沿纵向形成有供保护套11穿设的固定孔150。保护套11的下端外壁面可通过玻璃釉或陶瓷材料等与固定孔150的孔壁粘接固定。固定座15可与其他外部组件接触，从而实现整个发热组件10的固定限位。在一些实施例中，固定座15可采用陶瓷或peek(聚醚醚酮)等耐高温材料制成。
59.图4示出了本发明第二实施例中的发热组件10，其与上述第一实施例的主要区别在于，本实施例中的发热组件10还包括第一导电件161和第二导电件162，第一电极141通过第一导电件161与发热芯12连接，第二电极142通过第二导电件162与发热芯12连接。第一导电件161和第二导电件162均呈环形，且相比发热芯12具有更低的电阻率。第一电极141内的电流优先流经环形的第一导电件161，从而可增加第一电极141与发热芯12的接触导通面积，提升第一电极141与发热芯12之间连接的稳定性。第二电极142内的电流优先流经环形的第二导电件162，从而可增加第二电极142与发热芯12的接触导通面积，提升第二电极142与发热芯12之间连接的稳定性。
60.具体地，在本实施例中，第一导电件161可以为环状的金属短管，其可套设于杆部
131的上端外壁面和发热芯12的上端内壁面之间。第一电极141与第一导电件161导通，第一导电件161的外壁面与发热芯12的上端内壁面接触导通。在其他实施例中，当第一电极141与发热芯12的上端面或上端外壁面连接时，第一导电件161的形状及设置位置可相应调整。例如，当第一电极141与发热芯12的上端面连接时，第一导电件161可以为环状的金属片并夹持于头部132的下端面和发热芯12的上端面之间；当第一电极141与发热芯12的上端外壁面连接时，第一导电件161可以为环状的金属短管并可套设于发热芯12的上端外。
61.第二导电件162可以为环状的金属短管，其可套设于发热芯12的下端外。第二电极142与第二导电件162的外壁面导通，第二导电件162的内壁面与发热芯12的下端外壁面接触导通。在其他实施例中，当第二电极142与发热芯12的下端内壁面或下端面连接时，第二导电件162的形状及设置位置可相应调整。
62.图5示出了本发明第三实施例中的发热组件10，其与上述第一实施例的主要区别在于，在本实施例中，该发热组件10中的支撑杆13采用金属等导电材料制成。此时，第一电极141可通过支撑杆13与发热芯12的上端连接。
63.具体地，在本实施例中，支撑杆13直接与发热芯12的上端导通，支撑杆13与发热芯12的上端的接触导通位置可选择发热芯12的上端面和/或上端内壁面。支撑杆13其余不与发热芯12导通的位置需要制备绝缘层，防止支撑杆13其余不与发热芯12导通的位置与发热芯12接触发生短路。第一电极141可通过涂覆导电浆料或钎焊等方式与支撑杆13的下端连接导通，第一电极141与支撑杆13的下端连接的接触位置可选在杆部131的下端面或者下端外壁面，从而杆部131上无需形成供第一电极141走线的走线通道。
64.图6-8示出了本发明第四实施例中的发热组件10，其与上述第一实施例的主要区别在于，在本实施例中，第一电极141、第二电极142分别与发热芯12的下端两侧壁连接。发热芯12的侧壁上形成有两个分割槽121，每一分割槽121分别由发热芯12的下端面沿纵向向上延伸至发热芯12的上端附近但不贯穿发热芯12的上端面，从而将发热芯12分割成两个在周向间隔开的发热部122以及将该两个发热部122的上端连接在一起的连接部123。第一电极141、第二电极142分别与两个发热部122的下端外侧壁连接，两个发热部122于上端通过连接部123连接。
65.保护套11的下端侧壁上形成有两个开槽110，该两个开槽110可分别用于限制第一电极141、第二电极142的位置，并可提供第一电极141、第二电极142的避让空间。进一步地，在本实施例中，两个分割槽121相对于发热芯12的中轴线对称设置，两个发热部122相对于发热芯12的中轴线对称设置，两个开槽110相对于保护套11的中轴线对称设置。每一分割槽121的延伸长度大于发热芯12的长度的一半以上。可以理解地，在其他实施例中，分割槽121、发热部122、开槽110的数量也不局限于两个，其也可以为两个以上。
66.该发热组件10在装配时，可将支撑杆13直接插入发热芯12中后整体装入保护套11中。支撑杆13、发热芯12与保护套11之间的配合间隙需尽可能小，以提高热传输效率。在一些实施例中，该配合间隙可使用玻璃釉料等导热材料填充。
67.可以理解地，在其他实施例中，第一电极141、第二电极142与发热芯12的接触位置也可以为下端内壁面或下端面。在另一些实施例中，第一电极141、第二电极142与发热芯12的接触位置也可以为发热芯12的上端，相应地，分割槽121由发热芯12的上端面沿纵向向下延伸至发热芯12的下端附近。
68.可以理解地，以上实施例只是本发明的简化模型，在不脱离本发明所述技术原理的前提下，还可以进行结构形式的改善和部件的增减，均在本发明的保护范围内。
69.此外，需要注意的是，本发明的发热芯12的结构包括但不限于上述第一实施例和第四实施例这两种结构设计。
70.图9-10出了本发明一些实施例中的气溶胶产生装置100，该气溶胶产生装置100可用于对插接于其中的雾化基质200进行低温烘烤加热，以在不燃烧的状态下释放雾化基质200中的气溶胶提取物。该雾化基质200可呈圆柱状，该气溶胶产生装置100大致可呈方形柱状。雾化基质200可拆卸地插接于气溶胶产生装置1000中，方便在加热完成后取出并更换新的雾化基质200。可以理解地，在其他实施例中，该气溶胶产生装置100并不局限于呈方形柱状，其也可以呈圆柱状、椭圆柱状等其他形状。
71.该气溶胶产生装置100包括外壳30以及收容于外壳30的发热组件10、容纳器20、电池40、主板50。该发热组件10可以为上述任一实施例中的发热组件。
72.容纳器20可呈圆筒状，其内壁面界定出一用于收容雾化基质200的收容空间21。外壳30的顶壁上开设有用于供雾化基质200插入的插口31，雾化基质200可经由插口31插入到收容空间21中。发热组件10的上端可伸入到收容空间21中并插入到雾化基质200中，用于在通电发热后对雾化基质200进行烘烤加热。电池40分别与主板50、发热组件10电连接，以为主板50、发热组件10供电。主板50上布置有相关的控制电路，可借由设置于外壳30上的开关控制电池40与发热组件10之间的通断。
73.可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
74.以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。