发热元件及制备方法、加热不燃烧装置与流程

[0001]
本申请属于烟具技术领域，具体涉及一种发热元件及制备方法、加热不燃烧装置。


背景技术：

[0002]
加热不燃烧装置日益成为消费者喜爱的一种模拟抽烟装置。其中的发热元件用于对发烟材料进行加热。何减少这种发热元件对发烟材料加热的热效率，成为本领域技术人员持续推动解决的技术问题。


技术实现要素：

[0003]
本申请的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种发热元件及制备方法、加热不燃烧装置，以提高发热元件的热效率。
[0004]
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案。
[0005]
本申请的实施例提供一种发热元件，包括管状的本体层、位于所述本体层内表面上的内层、位于所述本体层外表面上的外层，所述本体层具有发热电路，所述外层的红外发射率小于所述内层的红外发射率。
[0006]
可选地，所述内层的红外发射率不小于0.9；所述外层的红外发射率不大于0.6。
[0007]
可选地，所述内层的材料包括：尖晶石、硅氧化物、金属氧化物、氮化物中的至少一项。
[0008]
可选地，所述外层的材料包括：铜、铝、金、银、钛、锌中的至少一项。
[0009]
可选地，所述本体层由导体形成，所述本体层作为所述发热电路。
[0010]
可选地，所述本体层包括：绝缘基质以及位于所述绝缘基质表面上的发热电路。
[0011]
可选地，所述本体层还包括位于所述发热电路背向所述绝缘基质的保护层。
[0012]
可选地，所述绝缘基质的材料包括：玻璃、陶瓷、塑料和聚酰亚胺中的任一项。
[0013]
可选地，所述本体层的厚度在0.01毫米至5毫米之间，所述内层的厚度在5纳米至1000纳米之间，所述外层的厚度在5纳米至1000纳米之间。
[0014]
本申请的实施例提供一种发热元件的制备方法，包括：形成本体层层，其中，所述本体层层具有发热电路，所述本体层层具有相对的第一表面和第二表面；在所述第一表面上形成内层；在所述第二表面上形成外层，其中，所述外层的红外发射率小于所述内层的红外发射率；将所述本体层层卷成管状结构，其中，所述内层位于所述管状结构的内侧，所述外层位于所述管状结构的外侧。
[0015]
可选地，所述形成本体层层，包括：形成绝缘基质层；在所述绝缘基质层上形成发热电路；在所述发热电路背向所述绝缘基质层一侧形成保护层。
[0016]
可选地，形成所述内层的工艺和/或形成所述外层的工艺包括：气相沉积、磁控溅射、热氧化、等离子气相沉积、化学镀、电镀、真空镀、涂布、印刷中的任一项。
[0017]
本申请的实施例提供一种发热元件的制备方法，包括：形成管状的本体层，其中，所述本体层具有发热电路，所述本体层具有位于相对的内表面和外表面；在所述内表面上
形成内层；在所述外表面上形成外层，其中，所述外层的红外发射率小于所述内层的红外发射率。
[0018]
可选地，形成所述内层的工艺和/或形成所述外层的工艺包括：气相沉积、磁控溅射、热氧化、等离子气相沉积、化学镀、电镀、真空镀、涂布、印刷中的任一项。
[0019]
本申请的实施例提供一种加热不燃烧装置，包括上述的发热元件，所述内层的内侧用于放置发烟材料。
[0020]
与现有技术相比，本申请的有益效果为：管状的发热元件的中空区域可用于放置被加热的材料，例如是发烟材料。由于发热元件的两面结合上不同红外发射率的材料，使得发热元件具备对内的红外发射增强和对外的红外发射减弱作用，进一步提高了发热元件的热效率。
附图说明
[0021]
图1是本申请实施例的发热元件的结构示意图。
[0022]
图2是本申请实施例的发热元件的制备方法的流程图。
[0023]
图3是本申请另一实施例的发热元件的制备方法的流程图。
[0024]
其中附图标记为：1、发热元件；101、外层；102、本体层；103、内层。
具体实施方式
[0025]
在本申请中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。
[0026]
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0027]
下面结合附图所示的实施例对本申请作进一步说明。
[0028]
如附图1所示，本申请的实施例提供一种发热元件1，包括管状的本体层102、位于本体层102内表面上的内层103、位于本体层102外表面上的外层101，本体层102具有发热电路，外层101的红外发射率小于内层103的红外发射率。
[0029]
红外发射率的科学定义是在某一特定温度下物体发射出的红外能与理论上在没有损失时的完全值的比例。换句话讲，红外发射率就是一个物体实际发射的红外能与其理论值的比率。这一值介于0.000和1.000之间。发射率如果能够达到理论上没有损失的完全值，则称之为黑体。黑体是一个完美的发射器，因为它理论上发射100％红外能，所以它的发射率值为1.000。一个物体如果发射出60％的理论上的红外能值，则称其发射率值为0.600。
[0030]
整体呈管状的发热元件1的中空区域可用于放置被加热的材料，例如是发烟材料。由于发热元件1的两面结合上不同红外发射率的材料，使得发热元件1具备对内的红外发射增强和对外的红外发射减弱作用，进一步提高了发热元件1的热效率。
[0031]
需要说明的是，以上主要考虑的是红外辐射造成的热损失。对于其他类型的热损失，本领域技术人员可以在此基础上做出适当的改进。
[0032]
发热元件1的横截面可以是圆形或矩形，本申请对此不作限定。
[0033]
可选地，内层103的红外发射率不小于0.9；外层101的红外发射率不大于0.6。内层
103与外层101的红外发热率差异越大越好，考虑到实际可选用的材料的种类，二者的差很难做到接近于1。
[0034]
可选地，内层103的材料包括：尖晶石、硅氧化物、金属氧化物、氮化物中的至少一项。这些材料的红外发射率较高，且能够制成薄膜结构。
[0035]
可选地，外层101的材料包括：铜、铝、金、银、钛、锌中的至少一项。这些材料的红外发射率较低，且能够制成薄膜结构。
[0036]
可选地，本体层102由导体形成，本体层102作为发热电路。例如本子本身作为一个发热电阻。对于加热不燃烧装置的应用场景，发热电阻应具有适合在低于5v电压条件下发热的电阻值，其电阻值一般介于0.1欧姆至10欧姆之间。这种情况下，内层103和外层101的材料可选用绝缘体。
[0037]
可选地，本体层102包括：绝缘基质以及位于绝缘基质表面上的发热电路。发热电路例如是印刷在绝缘基质表面上的导电轨迹。
[0038]
可选地，本体层102还包括位于发热电路背向绝缘基质的保护层。保护层的设置是为了在一些形成内层103的工艺步骤中保护发热电路。
[0039]
保护层的材料例如可选聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)和聚醚醚酮(peek)等绝缘材料。
[0040]
可选地，绝缘基质的材料包括：玻璃、陶瓷、塑料和聚酰亚胺中的任一项。换言之，绝缘基质可以是硬质的，也可以是柔性的。只要能够具备耐高温的特性，同时便于形成发热电路即可。
[0041]
参考图2并结合图1，本申请的实施例提供一种发热元件1的制备方法，包括以下步骤。该制备方法能够制备得到前述实施例的发热元件1。
[0042]
步骤s201、形成本体层102层，其中，本体层102层具有发热电路，本体层102层具有相对的第一表面和第二表面。例如对绝缘基质进行抛光等表面处理，然后在绝缘基质的一个表面上涂布导电材料作为发热电路(即发热电阻)。
[0043]
步骤s202、在第一表面上形成内层103。
[0044]
步骤s203、在第二表面上形成外层101，其中，外层101的红外发射率小于内层103的红外发射率。
[0045]
步骤s204、将本体层102层卷成管状结构，其中，内层103位于管状结构的内侧，外层101位于管状结构的外侧。
[0046]
可选地，形成本体层102层，包括：形成绝缘基质层；在绝缘基质层上形成发热电路；在发热电路背向绝缘基质层一侧形成保护层。
[0047]
可选地，形成内层103的工艺和/或形成外层101的工艺包括：气相沉积、磁控溅射、热氧化、等离子气相沉积、化学镀、电镀、真空镀、涂布、印刷中的任一项。
[0048]
参考图3并结合图1，本申请的实施例还提供一种发热元件1的制备方法，包括以下步骤。
[0049]
步骤s301、形成管状的本体层102，其中，所述本体层102具有发热电路，所述本体层102具有相对的内表面和外表面。
[0050]
步骤s302、在所述内表面上形成内层103。
[0051]
步骤s303、在所述外表面上形成外层101，其中，所述外层101的红外发射率小于所
述内层103的红外发射率。
[0052]
此时，本体层102可以是诸如玻璃、陶瓷的绝缘基质上形成发热电路的方式形成。这种制备方式与图2所示制备方法的区别在于，首先形成管状的本体层102，然后形成内层103和外层101。
[0053]
可选地，形成所述内层103的工艺和/或形成所述外层101的工艺包括：气相沉积、磁控溅射、热氧化、等离子气相沉积、化学镀、电镀、真空镀、涂布、印刷中的任一项。
[0054]
需要说明的都是，以上发热元件1以及制备方法，均需要将发热电路通过电极线引出，从而与外部的驱动电路相连。本申请对发热电路如何与外部电路实现电连接的结构及制备方法不做限定。例如在将外层101以及绝缘基质挖去两块，露出两处发热电路，然后焊接导线。
[0055]
在一个具体的实施例中，如图1所示，发热元件1呈现管状结构。外层101分布在本体层102的外壁表面，内层103分布在本体层102的内壁表面。本体层102的主体由聚酰亚胺材料制作，其壁厚介于0.01毫米至5毫米之间。聚酰亚胺材料的表面上还应当设置有发热电路。外层101由包含铝、银、铜、锌的一种或者多种的材料制作，其厚度范围介于5纳米至1000纳米之间。内层103由包含锰、钴、铜的氧化物的一种或者多种的材料制作，其厚度范围介于5纳米至1000纳米之间。
[0056]
要制作上述的发热元件1，需要以聚酰亚胺薄膜(一种塑料)为绝缘基质，并且将导电轨迹印刷上聚酰亚胺薄膜上，然后用绝缘材料将导电材料覆盖住；再将包含锰、钴、铜的氧化物材料通过磁控溅射方法结合到聚酰亚胺薄膜的外露的表面，接下来再将包含铝、银、铜、锌的一种或者多种的材料也通过磁控溅射方法结合到绝缘材料的外露表面。最终通过将制作好的聚酰亚胺薄膜进行卷制得到一种用于加热不燃烧装置的发热元件。卷制时，氧化物材料位于内侧，金属材料位于外侧。
[0057]
本申请的实施例还提供一种加热不燃烧装置，包括前述的发热元件，内层的内侧用于放置发烟材料。
[0058]
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0059]
本申请的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变形而不脱离本申请的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本申请权利要求及其等同技术的范围，则本申请的意图也包含这些改动和变形在内。