具有陶瓷加热器基部的气溶胶产生装置的制作方法

1.本发明涉及一种气溶胶产生装置。特别地，本发明涉及一种具有加热元件的气溶胶产生装置，这些加热元件设置在陶瓷加热器基部与加热腔室之间。


背景技术：

2.气溶胶产生装置与具有多种气溶胶产生基质的消耗品一起使用，这些基质包括液体基质和烟草基质。对于某些基质，应很好地控制其加热到的温度，使基质均匀分布在一定的温度范围内，以防止基质的劣化或增加对使用者有害的物质的释放。
3.气溶胶产生装置通常采用相对于气流方向布置在气溶胶产生基质上游的加热元件，结果是加热效率低并且气溶胶产生基质被不均匀地加热。
4.其他装置具有加热腔室，加热膜或带(片状加热器)包绕该加热腔室。气溶胶产生装置通常与烟草棒形式的消耗品或吸烟制品一起使用。然而，气溶胶产生装置具有不规则地和/或以扩散方式施加温度的缺点。另外，温度传感器的适当放置可能会出现问题，并且可能会造成温度控制不准确并存在时间延迟，这可能导致功率过冲。此外，在片状加热器与加热腔室壁之间具有气隙的装置中，气溶胶产生基质被不均匀地加热并且加热效率低下。
5.因此，需要一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置提供对气溶胶产生基质的高效加热，以及对气溶胶产生基质的温度的规律、快速、准确且灵敏的控制。还需要一种提供改进的隔绝效率的气溶胶产生装置。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种具有陶瓷加热器基部的气溶胶产生装置，其解决了上述的一些或全部问题。
7.本发明的第一方面是一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：加热腔室，该加热腔室用于加热并接纳消耗品的至少一部分；陶瓷加热器基部；以及一个或多个加热元件，该一个或多个加热元件布置在陶瓷加热器基部与加热腔室之间并且配置成加热至少部分加热腔室。陶瓷基部提供了更有效的热量分布，特别是在优选地需要热量的区域，并且避免了由于膜的不完美包裹而导致的加热器与加热腔室之间的无意的空隙。另外，陶瓷基部可以用作加热元件和/或温度传感器的支撑件，该加热元件和/或温度传感器将布置在陶瓷加热器基部与加热腔室之间。这些元件的定位因此更精确，使得装置的操作更高效。
8.根据第二方面，在前一方面中，加热腔室在其内表面上包括一个或多个内腔室突起，用于压缩加热腔室接纳的部分消耗品的至少部分消耗品。这确保了加热腔室与消耗品之间的热接触，同时管理了消耗品与加热腔室之间的气流，从而改善了加热性能。此外，对基质压缩使基质机械地固定至气溶胶产生装置，以防止基质被意外移除。
9.根据第三方面，在前一方面中，加热腔室在其外表面上包括一个或多个外腔室凹口，该一个或多个外腔室凹口对应于一个或多个内腔室突起。因此，腔室在突起位置处的厚度可以保持为最小，从而提供高效的热传递。提供内腔室突起可以通过有成本效益的冲压
或压制方法来实现，因此降低了制造成本，并造成一个或多个外腔室突起的外腔室凹口，这些外腔室凹口对应于一个或多个内腔室突起的内腔室突起。
10.根据第四方面，在前一方面中，陶瓷加热器基部在其内表面上包括一个或多个内基部突起。具有这种突起能够将热量集中在加热腔室的需要的区域中，并且能够减少热量损失并总体上提高电功率效率。
11.根据第五方面，在前一方面中，一个或多个内基部突起对应于一个或多个外腔室凹口。因此，基部突起可以有利地减少或去除陶瓷加热器基部与加热腔室壁之间由凹口产生的气隙。因此，热量可以主要被引导到最期望热量的气溶胶产生基质的受压缩的区域。
12.根据第六方面，在第四方面或第五方面的任一方面中，一个或多个加热元件中的一个或多个或优选地所有加热元件布置在外腔室凹口中。这提升了气溶胶产生装置的加热性能并且因此增加了电池寿命。还减少了向加热元件施加平均电压与由温度传感器进行记录之间的时间延迟。因此，对加热腔室的温度提供了更准确且更灵敏的控制，并且避免了过冲。
13.根据第七方面，在前一方面中，布置在外腔室凹口中的一个或多个加热元件基本邻接相应的外腔室凹口，使得其间没有间隙。去除加热元件与相应的外腔室凹口之间的气隙进一步改善了加热性能并增加了加热腔室温度控制的灵敏性。
14.根据第八方面，在第六方面或第七方面的任一方面中，一个或多个加热元件中的一个或多个或优选地所有加热元件设置在陶瓷加热器基部的内基部突起上。去除加热元件与相应的内基部突起之间的气隙进一步改善了加热性能并通过陶瓷基部提供了更均匀的热量分布。
15.根据第九方面，在前述方面中的任一方面中，至少一个温度传感器设置在加热腔室与陶瓷加热器基部之间，优选地在一个或多个加热元件中的一个加热元件附近。这允许更准确且更快速地确定加热腔室的温度，并因此提供更灵敏且更准确的温度控制。
16.根据第十方面，在前一方面和第八方面中，至少一个温度传感器设置在一个或多个内基部突起中的一个内基部突起上，该一个或多个内基部突起设置有一个或多个加热元件。
17.根据第十一方面，在前述方面中的任一方面中，一个或多个加热元件包括印刷在陶瓷加热器基部的表面上或嵌入陶瓷加热器基部的烧结陶瓷材料中的金属加热元件。将加热元件直接印刷或烧结到陶瓷加热器基部上是有成本效益的，并且提供了厚度减少的加热元件。
18.根据第十二方面，在前述方面中的任一方面中，陶瓷加热器基部包括多个陶瓷加热器基部元件，优选地包括两个陶瓷加热器基部元件，该多个陶瓷加热器基部元件在加热腔室的周向方向上并沿着与消耗品插入到气溶胶产生装置中/从其中移除的方向相对应的纵向方向划分陶瓷加热器基部。这降低了制造的复杂性，特别是当加热腔室设置有外腔室凹口并且陶瓷加热器基部设置有对应的内基部突起时，因为多个陶瓷加热器基部元件可以简单地装配在加热腔室的外部。
19.根据第十三方面，在前一方面中，陶瓷加热器基部元件具有0.5至1.5mm、0.5至1.5mm、优选地0.75至1.25、更优选地0.9至1.1mm、最优选地1mm的最大厚度，以允许足够的结构强度。在纵向方向上延伸的间隙也可以设置在每个陶瓷加热器基部元件之间。该间隙
为组装提供了足够的容差，并且优选地保持最小(例如0.2-1mm)以减少热量损失。
20.根据第十四方面，在前述方面中的任一方面中，陶瓷加热器基部具有多边形截面。多边形截面减少了与通常呈现圆形截面的气溶胶产生装置外部壳体的接触点，因此增加了对气溶胶产生装置外部的隔热性，并提升了一个或多个加热元件的加热性能。
21.根据第十五方面，在前述方面中的任一方面中，陶瓷加热器基部至少部分地沿着加热腔室的长度在纵向方向上延伸，并且陶瓷加热器基部设置为周向地围绕加热腔室。通过至少部分地围绕加热腔室的外部设置陶瓷基部可以实现更均匀的热量分布，并且可以改善一个或多个加热元件的加热性能。
22.根据第十六方面，在前述方面中的任一方面中，陶瓷加热器基部包括多孔陶瓷材料。因此，基部可以在加热元件延伸的区域的外部提供隔热性。可以确定多孔陶瓷材料的厚度以在需要时优化或补充装置的隔热性质。
23.根据第十七方面，在前述方面中的任一方面中，隔热构件设置在陶瓷加热器基部与气溶胶产生装置的外部之间，并且隔热构件至少部分地包封加热腔室和陶瓷加热器基部。隔热构件改善了陶瓷加热器基部和加热腔室的隔热性，因此改善了一个或多个加热元件的加热性能并提供了更均匀的热量分布。
24.根据第十八方面，在前一方面中，隔热构件包括气凝胶层、真空层或管和/或热反射金属涂层。这些材料和/或部件提供了良好的隔热特性，特别是在气溶胶产生装置的有限空间中。
附图说明
25.图1示出了根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的一部分的展示性分解视图；
26.图2a和图2b分别示出了根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的展示性截面视图和展示性俯视图；
27.图3a示出了根据本发明的实施例的陶瓷加热器基部的立体图；
28.图3b示出了图3a所示的陶瓷加热器基部的一部分的内侧的展示性立体图。
具体实施方式
29.下文结合附图描述本发明的优选实施例。
30.如图1、图2a和图2b所示，气溶胶产生装置包括加热腔室200，该加热腔室包括加热腔室壁210，该加热腔室壁可以设置有一个或多个内腔室突起220，该一个或多个内腔室突起可以在腔室的轴向方向上延伸用于挤压气溶胶产生基质，特别是至少部分地插入到加热腔室200中的管状烟草棒。腔室突起能够管理基质与突起外部的腔室之间的气流。加热腔室200可以进一步设置有一个或多个外腔室凹口230。一些或优选地所有凹口可以对应于一个或多个内腔室突起220的突起。因此，穿过腔室壁的热传递不会受到突起厚度的显著阻碍。加热元件330可以设置在这种凹口中。因此，热量可以有利地集中在突起区域中。另外或替代性地，加热元件可以设置在陶瓷加热器基部300上。因此，可以保证加热元件的精确定位。陶瓷加热器基部300可以至少部分地沿着加热腔室200的长度延伸，并且可以进一步设置为周向地围绕加热腔室200。陶瓷加热器基部300可以设置有一个或多个内基部突起320。内基部突起320的数量可以匹配外腔室凹口的数量，并且一个或多个基部突起320优选地对应于
加热腔室200的凹口230。加热元件330可以设置在一个或多个内基部突起320的突起上。因此，热量也有利地集中在突起区域并且热传递得到改善，因为去除了不期望的气穴或空隙，得到了突起与凹口之间的完美配合。另外，加热元件可以设置在外腔室凹口230中和/或内基部突起320上。加热元件330可以配置并布置成使得加热元件邻接外腔室凹口230的凹口以确保与加热腔室200的最佳热接触。陶瓷加热器基部300可以由多孔陶瓷材料组成或包括多孔陶瓷材料。因此，陶瓷加热器进一步提供了隔热性质以减少向外的热量损失。气溶胶产生装置可以进一步在陶瓷加热器基部300与气溶胶产生装置100的外部或壳体之间设置有隔热构件，该隔热构件优选地至少部分地包封陶瓷加热器基部300和加热腔室200以提供隔热性。隔热构件400可以包括气凝胶层、真空层或管、热反射金属涂层和/或其组合中的任何一种。例如，隔热构件400可以包括环形元件和覆盖加热腔室200底部的端部盘形元件。气溶胶产生装置100可以进一步设置有形成外壳110与加热腔室之间的连接部的间隔物元件120和连接元件130，隔热部400位于其间。连接元件130可以固持加热腔室200的上部凸缘。间隔物确保加热腔室不直接接触外壳110，使得外壳的表面优选地保持低于50℃。间隔物和连接元件130可以由耐热且刚性的材料(比如peek)制成。
31.如图2b所示，陶瓷加热器基部300可以包括第一陶瓷加热器基部元件310a和第二陶瓷加热器基部元件310b。陶瓷加热器基部300通常可以包括任何合适数量的、相同或不同尺寸的陶瓷加热器基部元件。第一元件310a和第二元件310b可以沿着加热腔室的长度方向彼此分开并且可以通过间隙分开。
32.图3a展示了如在图1、图2a和图2b的上下文中所描述的气溶胶产生装置100的陶瓷加热器基部300。虽然陶瓷加热器基部300示出为包括相同尺寸的、沿着陶瓷加热器基部300的长度方向彼此分开的两个陶瓷加热器基部元件310a和310b，但是陶瓷加热器基部300可以包括任何合适数量的不同尺寸和/或相同尺寸的陶瓷加热器基部元件。图3b展示了一个陶瓷加热器基部元件310a和/或310b的内侧。基部元件310a/310b在其内表面上设置有两个内基部突起320。虽然突起320示出为具有相同的尺寸和形状并且沿着基部元件310a/310b的长度定位在相同位置，但是突起320可以具有任何合适的尺寸和形状。而且，突起可以是相同或不同的，并且沿着基部元件310a/310b的长度设置在不同的位置处。加热元件330优选地设置在每个突起320上。替代性地，一个和/或两个突起可以设置有多于一个或不设置加热元件330。加热元件330可以通过烧结和/或印刷到突起320上而设置在突起320上。加热元件可以优选地是电阻加热器。加热元件可以印刷在陶瓷表面上。替代性地，加热元件可以是加热器轨道，该加热器轨道在陶瓷烧结过程中嵌入陶瓷加热器基部的陶瓷材料中。可能需要将电绝缘层施加到陶瓷基部的内表面或加热腔室的外表面。替代性地，加热元件330可以是通常很薄的薄膜加热器。另外，温度传感器340可以设置在基部元件310a/310b的内部突起320的一个或两个突起上，优选地紧密靠近突起320上的加热元件330，以确保更准确且更快速地确定加热元件和/或加热器基部300和/或加热腔室200的温度，加热器基部设置在该加热腔室处。温度传感器可以是比如ntc等热敏电阻、电阻式温度计(rtd)、热电偶或基于半导体的传感器。本领域技术人员理解，虽然陶瓷加热器基部300示出为包括两个加热器基部元件310a和310b，但是陶瓷加热器基部可以包括任何合适数量的基部元件，并且每个基部元件可以如上文所描述的那样配置。
33.虽然本披露内容已经描述了某些实施例和通常相关联的方法，但是这些实施例和
方法的变更和变换对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，上述对示例实施例的描述并不限定或约束本披露内容。在不脱离由独立权利要求和从属权利要求限定的本披露内容的范围的情况下，其他变化、替换和变更也是可能的。
34.附图标记清单
35.100：
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气溶胶产生装置
36.110：
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装置外壳
37.120：
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间隔物元件
38.130：
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连接元件
39.200：
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加热腔室
40.210：
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加热腔室壁
41.220：
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内腔室突起
42.230：
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外腔室凹口
43.300：
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陶瓷加热器基部
44.310/310a/310b：
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陶瓷加热器基部元件
45.320：
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内基部突起
46.330：
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加热元件
47.340：
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温度传感器
48.400：
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隔热构件