CN118340307A - 气雾生成装置及用于气雾生成装置的加热器 - Google Patents
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- CN118340307A CN118340307A CN202310075338.2A CN202310075338A CN118340307A CN 118340307 A CN118340307 A CN 118340307A CN 202310075338 A CN202310075338 A CN 202310075338A CN 118340307 A CN118340307 A CN 118340307A
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Abstract
本申请提出一种气雾生成装置及用于气雾生成装置的加热器;其中,气雾生成装置包括:加热器,用于插入至气溶胶生成制品内进行加热;加热器包括:外壳,包括相背离的自由前端和末端、以及于自由前端和末端之间延伸的空腔;电阻加热元件,位于空腔内并沿空腔的纵向方向延伸,并被配置为通过电阻焦耳热而发热;电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于‑800~200ppm/℃。以上气雾生成装置,加热器的加热元件无明显的正向电阻温度效应或低的负向电阻温度效应,在加热过程中提升加热器的温场分布的均匀性是有利的。
Description
技术领域
本申请实施例涉及加热不燃烧气溶胶生成技术领域,尤其涉及一种气雾生成装置及用于气雾生成装置的加热器。
背景技术
烟制品(例如,香烟、雪茄等)在使用过程中燃烧烟草以产生烟草烟雾。人们试图通过制造在不燃烧的情况下释放化合物的产品来替代这些燃烧烟草的制品。
此类产品的示例为加热装置,其通过加热而不是燃烧材料来释放化合物。例如,该材料可为烟草或其他非烟草产品,这些非烟草产品可包含或可不包含尼古丁。已知的加热装置通过销钉或针状的电阻加热器插入至烟草或其他非烟草产品内进行加热。
发明内容
本申请的一个实施例提供一种气雾生成装置,被配置为加热气溶胶生成制品生成气溶胶;包括:加热器,用于插入至气溶胶生成制品内进行加热;所述加热器包括:
外壳,包括相背离的自由前端和末端、以及于所述自由前端和末端之间延伸的空腔;
电阻加热元件,位于所述空腔内并沿所述空腔的纵向方向延伸,并被配置为通过电阻焦耳热而发热;所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
在一些实施例中,所述电阻加热元件由室温加热至280℃的电阻变化率的绝对值小于20%。
在一些实施例中,所述电阻加热元件的初始电阻值为0.5~5Ω。
在一些实施例中,所述电阻加热元件的材料包括导电陶瓷。
在一些实施例中,所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-600~0ppm/℃。
在一些实施例中,所述电阻加热元件被构造成沿所述空腔的纵向方向延伸的杆状或棒状或管状。
在一些实施例中,所述电阻加热元件的长度介于8~15mm;
和/或,所述电阻加热元件的外径介于1.0~3.5mm。
在一些实施例中,所述电阻加热元件与所述末端具有3~8mm的间距。
在一些实施例中,所述空腔内还布置有:第一电极和第二电极,沿所述空腔的纵向方向间隔布置;所述电阻加热元件被布置成至少部分在所述第一电极和第二电极之间延伸,以在使用中通过所述第一电极和第二电极在所述电阻加热元件的纵向方向上引导电流。
在一些实施例中,所述第一电极和/或所述第二电极至少部分围绕和紧固于所述电阻加热元件上。
在一些实施例中,所述电阻加热元件包括靠近所述自由前端的第一端、背离所述第一端的第二端,以及:
第一部分,靠近并界定所述第一端;
第二部分,靠近并界定所述第二端;
第三部分,位于所述第一部分和第二部分之间;
所述第一电极围绕和结合于所述第一部分,所述第二电极围绕和结合于所述第二部分。
在一些实施例中,所述第一部分和/或第二部分的外径小于所述第三部分的外径。
在一些实施例中,所述第一部分和/或第二部分的外径比所述第三部分的外径小0.2~0.5mm。
在一些实施例中,所述第一电极和/或所述第二电极的外侧表面与所述第三部分的外侧表面基本是平整接合的。
在一些实施例中,所述第一电极和/或第二电极包括电极环、电极帽、电极片或电极涂层中的至少一种。
在一些实施例中,所述第一电极和/或所述第二电极与所述电阻加热元件之间布置有导电的介质材料,以降低所述第一电极和/或所述第二电极与所述电阻加热元件之间的接触电阻。
在一些实施例中,所述加热器还包括:
第一导电引脚,与所述第一电极电连接;第二导电引脚,与所述第二电极电连接;在使用中,能通过所述第一导电引脚和第二导电引脚对所述电阻加热元件供电。
在一些实施例中,所述外壳是导体,并与所述第一电极是彼此导通的;所述第一导电引脚通过连接于所述外壳,进而间接与所述第一电极形成导通。
在一些实施例中,所述第一导电引脚由所述电阻加热元件的第二端贯穿至所述第一端,并在靠近所述第一端处与所述第一电极导电连接。
本申请的又一个实施例还提出一种用于气雾生成装置的加热器,包括:
外壳,包括沿纵向方向相背离的自由前端和末端、以及于所述自由前端和末端之间延伸的空腔;
电阻加热元件,位于所述空腔内并沿所述空腔的纵向延伸,用于通过电阻焦耳热而发热;所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
本申请的又一个实施例还提出一种气雾生成装置,被配置为加热气溶胶生成制品生成气溶胶;包括:
腔室,用于接收气溶胶生成制品
加热器,用于加热接收于所述腔室内的气溶胶生成制品;所述加热器包括:
沿纵向方向间隔布置的第一电极和第二电极;
电阻加热元件,于所述第一电极和第二电极之间延伸;所述电阻加热元件的第一端与所述第一电极连接、第二端与所述第二电极连接;在使用中,通过所述第一电极和第二电极在所述电阻加热元件的纵向方向上引导电流,进而使所述电阻加热元件由电阻焦耳热而发热;
所述电阻加热元件的材料包括导电陶瓷,且所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
本申请的又一个实施例还提出一种用于气雾生成装置的加热器,包括:
沿纵向方向间隔布置的第一电极和第二电极;
电阻加热元件,于所述第一电极和第二电极之间延伸;所述电阻加热元件的第一端与所述第一电极连接、第二端与所述第二电极连接;在使用中,通过所述第一电极和第二电极在所述电阻加热元件的纵向方向上引导电流,进而使所述电阻加热元件由电阻焦耳热而发热;
所述电阻加热元件的材料包括导电陶瓷,且所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
以上气雾生成装置,加热器的加热元件无明显的正向电阻温度效应或低的负向电阻温度效应,在加热过程中提升加热器的温场分布的均匀性是有利的。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是一实施例提供的气雾生成装置的示意图;
图2是图1中加热元件一个视角的剖面示意图;
图3是图2中加热元件一个视角的分解示意图;
图4是图3中加热元件、第一电极和第二电极装配后的剖面示意图;
图5是又一个实施例的第一电极的示意图;
图6是图5中第一电极的剖面示意图;
图7是又一个实施例的加热元件一个视角的剖面示意图;
图8是图7中第一电极的示意图;
图9是一个实施例中导电陶瓷材料的加热元件的电阻值随温度变化的示意图;
图10是一个对比例中镍铬合金的加热元件的电阻值随温度变化的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面结合附图和具体实施方式,对本申请进行更详细的说明。
本申请的一实施例提出一种气雾生成装置,其构造可以参见图1所示,包括:
腔室,具有敞口40;在使用中,气溶胶生成制品1000能通过腔室的敞口40可移除地接收于腔室内;
至少部分在腔室内延伸的加热器30,当气溶胶生成制品1000接收在腔室内时插入至气溶胶生成制品1000内进行加热,从而使气溶胶生成制品1000释放多种挥发性化合物,且这些挥发性化合物仅通过加热处理来形成;加热器30包括外壳31和容纳在外壳31内的线圈32;
电芯10,用于供电;
电路20,通过适当的电连接到可充电的电芯10,用于从将电芯10输出的电力和/或电流供应到加热器30。
进一步在可选的实施例中,气溶胶生成制品1000优选采用加热时从基质中释放的挥发化合物的含烟草的材料;或者也可以是能够加热之后适合于电加热发烟的非烟草材料。气溶胶生成制品1000优选采用固体基质,可以包括香草叶、烟叶、均质烟草、膨胀烟草中的一种或多种的粉末、颗粒、碎片细条、条带或薄片中的一种或多种;或者,固体基质可以包含附加的烟草或非烟草的挥发性香味化合物,以在基质受热时被释放。
在一个实施例中,加热器30大体呈销钉或者针状或片状的形状,进而对于插入至气溶胶生成制品1000内是有利的。同时,加热器30可以具有大约12~20毫米的长度,2.0~4.0mm的外径。
在一个实施例中,电芯10提供的直流供电电压在约2.5V至约9.0V的范围内,电芯10可提供的直流电流的安培数在约2.5A至约20A的范围内。
进一步参见图2和图3所示,装配后加热器30被构造成是至少部分于腔室内延伸的销钉或针状或柱状或棒状或片状;加热器30包括:
相背离的自由前端311和末端312;在装配后,自由前端311位于腔室内,并且是朝向敞口40布置;在使用中,自由前端311呈锥形尖端,用于插入至气溶胶生成制品1000内。具体地加热器30包括:
外壳31,被构造成销钉或针状或柱状或棒状的外形形状;并且外壳31沿长度方向相对的两端分别界定形成加热器30的自由前端311和末端312;以及,外壳31内具有在自由前端311和末端312之间延伸的空腔313。其中,空腔313在末端312处形成开口或敞口,便于在其内部装配各功能部件。
在一些实施例中,外壳31具有12~20mm的长度;外壳31具有大约2.0~4.0mm的外径、以及大约0.1~0.3mm的管壁壁厚;则外壳31的空腔的内径大约为1.4~3.8mm、以及空腔的长度大约为12~18mm。以及在一些实施例中,外壳31采用导热材质制备的;以及,外壳31可以是绝缘的。外壳31例如包括陶瓷、玻璃、表面绝缘金属如表面氧化的不锈钢等。外壳31采用340等级或者304等级的不锈钢等材料。
在一些实施例中,采用陶瓷、玻璃、不锈钢等材质的外壳31具有大约1~200W/m.k的导热率。或者在又一些实施例中,外壳31还可以具有更多的更高的导热率的材质制备,例如热导率为至少40W/m.k,优选或至少100W/m.k;或者一些实施例中,外壳31的导热率大于200W/m.k或更高。在一些实施例中,外壳31包括适于以上高导热系数的金属例如铝、铜、钛、或包含它们至少一种的合金等。
在图2和图3所示的实施例中,外壳31内设置有:
电阻加热元件32,位于外壳31的空腔313内;并且是沿空腔313和/或外壳31的纵向延伸布置的;以及,电阻加热元件32被构造成是沿沿空腔313和/或外壳31的纵向延伸杆状或棒状或管状的形状。以及在实施例中,棒状或管状的电阻加热元件32具有大约8~15mm的长度。以及,棒状或管状的电阻加热元件32具有大约外径最大不超过3.5mm,例如电阻加热元件32的外径可以介于1.0~3.5mm。以及在图2中,电阻加热元件32位于空腔313内,并且与末端312之间具有大约3~8mm的间距;对于阻止电阻加热元件32的热量大量地传递至末端312是有利的。或者在一些可选的具体实施例中,电阻加热元件32的外径可以介于1.5~2.3mm;例如,电阻加热元件32的外径可以介于1.5~2.0mm,对于适配外径为2.6mm的外壳31是有利的。
电阻加热元件32是与外壳31彼此导热的,进而在使用中外壳31能接收电阻加热元件32的热量转而再加热气溶胶生成制品1000。在一些可选的实施例中,电阻加热元件32与外壳31的空腔313的内表面是接触的,以直接传递热量。在又一些实施例中,外壳31的空腔313与电阻加热元件32之间的缝隙还填充有填充材料,以提升外壳31与电阻加热元件32之间的导热。以及在一些实施例中,填充材料包括高导热系数的金属氧化物(如MgO、Al2O3、B2O3等)、金属氮化物(Si3N4、B3N4、Al3N4等)等,也可选用耐高温的玻璃釉、或其他高导热的复合陶瓷材料。或者在又一些实施例中,填充材料包括胶,例如玻璃胶、树脂胶等;具体地例如是将形成玻璃胶的硅酸钠溶胶注入空腔313内的缝隙中固化,以对电阻加热元件32与外壳31之间的缝隙进行填充促进它们导热。以及在实施例中,填充材料是非导电的;以及,填充材料是能耐温至少550℃;以及,填充材料的热膨胀系数不低于1W/mK。
以及根据图2至图4所示,电阻加热元件32包括:
沿纵向方向相背离的第一端321和第二端322;以及,
部分3210,靠近并界定第一端321;
部分3220,靠近并界定第二端322;
部分3230,位于部分3210和部分3220之间。
以及在一些实施例中,部分3210和/或部分3220具有大约2~5mm的长度;以及,部分3230具有大约8~15mm的长度。
以及根据图2至图4所示所示,加热器30的空腔313内还布置有:
沿加热器30的长度方向间隔布置的第一电极33和第二电极34;
电阻加热元件32在第一电极33和第二电极34之间延伸布置;
且第一电极33结合于电阻加热元件32的部分3210,并与电阻加热元件32导通;第二电极34结合于电阻加热元件32的部分3220,并与电阻加热元件32导通;
进而在使用中,通过第一电极33和第二电极34在电阻加热元件32的纵向方向上引导电流,以使电阻加热元件32通过电阻焦耳热而加热。
以及在一些实施例中,第一电极33和第二电极34可以包括电极环、电极帽、电极片或电极涂层等中的至少一种。以及在一些实施例中,第一电极33和第二电极34包括低电阻率的金属或合金,例如金、铜、银、镍等或它们的合金。例如在一些实施例中,第一电极33和/或第二电极34是通过铆压等紧固结合于电阻加热元件32上的电极环或电极帽等。以及在图2至图4所示的具体的实施例中,第一电极33和/或第二电极34紧固地套设于电阻加热元件32上的电极管。
以及在图2至图4所示的实施例中,部分3210的外径小于部分3230的外径,进而在部分3210和部分3230之间形成有台阶;通过铆压结合于部分3210的第一电极33抵靠台阶上形成止动。相近地,部分3220的外径小于部分3230的外径,进而在部分3220和部分3230之间形成有台阶;通过铆压结合于部分3220的第二电极34抵靠台阶上形成止动。
以及在一些具体的实施例中,部分3210的外径比部分3230的外径小0.2~0.5mm;以及,部分3220的外径比部分3230的外径小0.2~0.5mm。以及,在装配后第一电极33和/或第二电极34的外侧表面与部分3230的外侧表面基本是平整结合的。
以及根据图2至图4所示所示,加热器30还包括:
第一导电引线351,与第一电极33焊接或压接等形成导电连接,进而用于将第一电极33连接至电路20;
第二导电引线352,与第二电极34焊接或压接等形成导电连接,进而用于将第二电极34连接至电路20;
进而在使用中,电路20通过第一导电引线351和第二导电引线352对电阻加热元件32进行供电。
以及在一些实施例中,第一导电引线351和/或第二导电引线352包括低电阻率的金属或合金的导电丝;例如,第一导电引线351和/或第二导电引线352包括金、铜、银、镍等或它们的合金制备的导电丝。以及,第一导电引线351和/或第二导电引线352是细长的丝状引线;第一导电引线351和/或第二导电引线352至少部分延伸至末端312外。以及在一些实施例中,第一导电引线351和/或第二导电引线352还可以包括:形成于以上金属或合金的导电丝或线表面的金属包覆层;包覆层通常可以是通过电镀等方式形成的。例如在一些实施例中,第一导电引线351和/或第二导电引线352可以是铜丝镀镍、铜丝镀银、镍丝镀银等,具有镀银层、镀镍层等中的至少一种;以及在一些实施例中,金属包覆层的厚度通常低于0.1mm。
以及在一些实施例中,第一导电引线351和/或第二导电引线352的表面是绝缘的;例如第一导电引线351和/或第二导电引线352是具有表面绝缘层的漆包线等,以提供表面绝缘。
以及,第一导电引线351和/或第二导电引线352具有大约0.1~0.5mm的直径。以及,第一导电引线351的长度大于第二导电引线352的长度;例如在一些实施例中,第一导电引线351具有大约25~40mm的长度,第二导电引线352具有大约10~20mm的长度。
以及在图2至图4所示的实施例中,电阻加热元件32还包括:
通孔323,由第一端321贯穿至第二端322;
第一导电引线351至少部分位于通孔323内,且从第二端322贯穿通孔323至第一端321,并与第一电极33连接形成导通。
以及,第二导电引线352是位于电阻加热元件32外的。
以及在一些具体的实施例中,通孔323的直径大约介于0.3~0.8mm。
或者图5和图6示出了又一个变化实施例的第一电极33a的示意图;在该实施例中第一电极33a是电极帽;该第一电极33a包括:
环形的侧壁331a和顶壁332a;在装配后,环形的侧壁331a围绕和紧固地结合于电阻加热元件32的部分3210上;以及,顶壁332a抵靠于电阻加热元件32的第一端321。
以及,顶壁332a上具有孔眼333a;在装配中,第一导电引线351贯穿该孔眼333a后焊接于顶壁332a上形成导通。
相近地,第二电极34也可以采用与第一电极33a的电极帽相同的构造。
又例如图7示出了又一个变化实施例的加热器30的示意图;以及图8示出了图7中第一电极33b的示意图;在该实施例中加热器30的第一电极33b是变形的电极帽;该第一电极33b包括:
沿纵向依次布置的区段331b和区段332b;其中,区段331b是环形的构造,以紧固地套设于电阻加热元件32b的部分3210b上;以及,区段332b是沿背离区段331b的方向外径逐渐减小的锥形形状。当外壳31的空腔313在靠近自由前端311处呈锥形时,第一电极33b的锥形的区段332b在外壳31的空腔313内装配是更加便利的。
以及在图7所示的实施例中,第二电极34围绕和结合于电阻加热元件32b的部分3220b上形成导通。以及在该实施例中,电阻加热元件32b是棒状或杆状的,电阻加热元件32b内没有从第一端贯穿至第二端的通孔。
以及进一步地参见图7所示,在该实施例的加热器30中,外壳31采用金属或合金等材料制备进而使得外壳31是导体;以及,第一电极33b的区段332b与外壳31的空腔313的内表面是适配的,进而第一电极33b与外壳31彼此接触进而导通。
以及在图7所示的实施例中,第一导电引线351b在靠近末端312处与外壳31焊接导通,进而第一导电引线351b通过外壳31间接地与第一电极33b形成导通;以及,第二导电引线352b直接焊接等与第二电极34形成电连接;进而在装配后,由第一导电引线351b和第二导电引线352b对电阻加热元件32b供电,从而在电阻加热元件32b的纵向方向上引导电流。
以及进一步地在实施例中,加热器30还包括:
导电的介质材料,介质材料优选采用热膨胀系数介于电阻加热元件32的陶瓷材料和第一电极33的金属或合金材料之间的材料;以及,导电的介质材料位于电阻加热元件32和第一电极33之间、或者介质材料位于电阻加热元件32和第二电极34之间,以填充它们之间的缝隙从而减小它们之间的接触电阻;进而克服使用过程中由于反复冷热冲击造成第一电极33和/或第二电极34的脱落、松动的问题。
例如在一些具体的实施例中,导电的介质材料包括固化的导电银浆;在一些具体的实施例中,导电银浆包括银粉、玻璃粉、有机溶剂等混合形成的浆料。通过导电银浆填充在电阻加热元件32和第一电极33之间、或者填充在电阻加热元件32和第二电极34之间后进行固化即可形成介质材料,使它们之间的接触电阻降低至0.1Ω以下,甚至更优的能将接触电阻降低至0.05Ω以下。
以及在以上实施例中,电阻加热元件32/32b的材料不包括电阻性的金属或合金;电阻加热元件32/32b采用非正向电阻温度系数(非PTC材料)的材料制备。以及,电阻加热元件32/32b是由具有较低电阻温度系数的材料制备。例如,电阻加热元件32/32b包括碳化硅或导电陶瓷,则电阻加热元件32/32b无明显的正向电阻温度效应或具有负向的电阻温度效应,则在加热的过程中随着电阻加热元件32/32b的温度升高电阻加热元件32/32b的电阻值基本是不显著提高的甚至是降低的;进而能避免常规电阻性材料的正向电阻温度效应导致加热中电阻加热元件32/32b电阻值增大,以及避免常规电阻性材料的正向电阻温度效应导致的温场分布不均匀性增大的问题。
或者进一步地,基于导电陶瓷材料的电阻加热元件32/32b不具有显著的电阻温度系数,无法通过检测电阻加热元件32/32b的电阻值以计算其温度。则在又一些变化的实施例中,第一导电引线351和第二导电引线352分别采用不同材料的两种电偶丝,进而在通过它们进行供电的同时还能在它们之间形成用于感测电阻加热元件32的温度的热电偶。例如在一些实施例中,第一导电引线351包括镍、镍铬合金、镍硅合金、镍铬-考铜、康青铜、铁铬合金等电偶类材料中的一种,第二导电引线352包括镍、镍铬合金、镍硅合金、镍铬-考铜、康青铜、铁铬合金等电偶类材料中的另一种,进而使第一导电引线351和第二导电引线352分别由两种电偶丝材质形成用于感测电阻加热元件32的温度的热电偶。
在一些可选的实施例中,电阻加热元件32/32b的材料包括导电陶瓷。
在一些实施例中,包括导电陶瓷的电阻加热元件32/32b的电阻率介于1×10-4Ω·cm~1.3×10-1Ω·cm。以及在一些实施例中,采用导电陶瓷的电阻加热元件32的初始电阻值介于0.5~5Ω。初始电阻值是具有电阻值的电阻加热元件32/32b在发生加热之前所具有电阻值。
以及在一些实施例中,导电陶瓷的材料包括主体成分和掺杂成分。以及在一些实施例中,主体成分占导电陶瓷的质量百分比大于80%且小于等于98%。以及在一些实施例中,掺杂成分占导电陶瓷的质量百分比大于1%且小于等于19%。
在一些可选的实施例中,主体成分包括氧化锌;掺杂成分包括三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛或五氧化二铌中的至少一种。以及进一步地在一些可选的实施例中,氧化锌占导电陶瓷的质量百分比介于94%~97%;掺杂成分包括三氧化二铝,三氧化二铝占导电陶瓷的质量百分比介于0.5%~5%。
在又一些可选的实施例中,主体成分包括二氧化钛;掺杂成分至少包括五氧化二铌。以及进一步地在一些可选的中,二氧化钛占导电陶瓷的质量百分比介于85%~95%;五氧化二铌占导电陶瓷的质量百分比介于5%~20%。
在又一些可选的实施例中,主体成分包括五氧化二钽;掺杂成分包括二氧化钛或二氧化锆的至少一种。
例如在一个具体的实施例中,导电陶瓷材料包括质量百分数为94~98%的氧化锌、0.8~5%的三氧化二铝、0~1%的二氧化钛、以及0~0.5的二氧化锆。
又例如在一个具体的实施例中,导电陶瓷材料包括质量百分数为85%~95%的二氧化钛、以及5%~20%的五氧化二铌。
又例如在一个具体的实施例中,导电陶瓷材料包括质量百分数为5~10%的硼化钛、80~90%的氧化锌、以及1~15%的三氧化二铝。
在一些实施例中,导电陶瓷还包括导电的电阻率调节成分,以用于将导电陶瓷的电阻率控制在所需的范围。例如在一些可选的实施例中,导电的电阻率调节成分包括导电的金属碳化物、金属硼化物、碳粉或导电金属粉中的至少一种。其中,金属碳化物包括碳化硅;和/或金属硼化物包括硼化钛。其中,导电金属粉包括金粉、银粉或铜粉中的至少一种。这一类导电陶瓷中添加导电金属粉以调节导电性能,材料学的理论解释包括:导电陶瓷中分散的金属颗粒平均粒度100μm,在金属浓度很小时其导电率很低;而当其浓度在10vol%左右的范围内略有增加时,其使得导电陶瓷电导率可增加几个数量级。这一结果的原因包括,在精确控制浓度下形成电极的颗粒之间逐步形成连续接触;通过电子显微镜表明,分散在导电陶瓷内的导电颗粒形成了接近于彼此联结的颗粒键;按这种模型,即使在很分散的情况下,也会有一与电极相连的可导颗粒键,从而改变导电性能。
或者在又一些实施例中,电阻加热元件32/32b包括主体材料为半导体成分的导电陶瓷例如碳化硅陶瓷。例如,一个具体的实施例中电阻加热元件32/32b的导电陶瓷材料包括80~96wt%的碳化硅、2~10wt%的金属相、以及2~10wt%的硅。其中,金属相包括铜、镍、铁、铝、钛等中的至少一种。
又或者在一些实施例中,电阻加热元件32/32b的材料为无TCR特性的材料;例如碳纤维、石墨等材料;在加热的过程中,随着电阻加热元件32/32b的温度的升高,电阻加热元件32/32b的电阻基本是不变的,进而在加热过程中保持电阻加热元件32/32b的温场分布是有利的。
以及在一些实施例中,以上导电陶瓷材质的电阻加热元件32/32b的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃;相比通常的电阻性的镍、铬、钨、铂等金属或它们的合金,它们具有的电阻温度系数为1500~5000ppm/℃。
更加优选的实施例中,电阻加热元件32/32b的导电材料的电阻温度系数介于-600~0ppm/℃;使电阻加热元件32/32b的材料是负向电阻温度系数的。
以及例如图9中示出了本申请的一个实施例中导电陶瓷材质的电阻加热元件32在加热过程中由室温加热至280℃的电阻值的曲线;在该实施例中,电阻加热元件32的导电材料是包括95.5wt%的ZnO、4wt%的Al2O3、以及0.5wt%的TiB2的导电陶瓷;以及该实施例中导电陶瓷材料的电阻加热元件32是管状的,具有12.5mm的长度、1.9mm的外径、0.5mm的内径。根据图9的结果,该实施例中由导电陶瓷材料制备管状的电阻加热元件32随着温度的上升,电阻值是下降的。具体地在图9的所示中,室温时电阻加热元件32的初始电阻值为2511mΩ,当温度升温至约280℃时电阻值降低至约为2140mΩ。该实施例的导电陶瓷材料的电阻加热元件32的电阻温度系数约为-591ppm/℃,随着温度升高,电阻加热元件32上的电阻值减小使其纵向的电阻分布更加趋于均匀,对于电阻加热元件32加热时纵向方向上的温度均匀性是有利的。以及从图9的测试结果中,电阻加热元件32由室温升温至280℃时,电阻变化率的绝对值大约为14.77%,小于20%。
其中,以上电阻变化率可以体现电阻加热元件32由在室温时的初始电阻值加热至更高的操作温度时的实时电阻值的变化程度;通常可以按照电阻变化率=(实时电阻值-初始电阻值)/初始电阻值进行计算。
又例如图10示出了一个通常的对比例中由镍铬合金的螺旋线圈的加热元件的电阻随着温度变化的曲线。从图10的镍铬合金的电阻温度曲线可以得出,电阻加热元件32由室温升温至280℃时,电阻值由初始阻值0.8Ω升高至约2.3Ω,电阻值的变化率的绝对值大约为187.5%。进而随着温度的升高,电阻值也相应地升高,则加热元件上不同位置的电阻分布差距增大,从而增加了加热元件上不同位置的温度分布的不均匀性。
需要说明的是,本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例,但并不限于本说明书所描述的实施例,进一步地,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (22)
1.一种气雾生成装置,被配置为加热气溶胶生成制品生成气溶胶;其特征在于,包括:加热器,用于插入至气溶胶生成制品内进行加热;所述加热器包括:
外壳,包括相背离的自由前端和末端、以及于所述自由前端和末端之间延伸的空腔;
电阻加热元件,位于所述空腔内并沿所述空腔的纵向方向延伸,并被配置为通过电阻焦耳热而发热;所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
2.如权利要求1所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件由室温加热至280℃的电阻变化率的绝对值小于20%。
3.如权利要求1或2所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件的初始电阻值为0.5~5Ω。
4.如权利要求1或2所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件的材料包括导电陶瓷。
5.如权利要求4所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-600~0ppm/℃。
6.如权利要求1或2所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件被构造成沿所述空腔的纵向方向延伸的杆状或棒状或管状。
7.如权利要求6所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件的长度介于8~15mm;
和/或,所述电阻加热元件的外径介于1.0~3.5mm。
8.如权利要求6所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件与所述末端具有3~8mm的间距。
9.如权利要求6所述的气雾生成装置,其特征在于,所述空腔内还布置有:第一电极和第二电极,沿所述空腔的纵向方向间隔布置;所述电阻加热元件被布置成至少部分在所述第一电极和第二电极之间延伸,以在使用中通过所述第一电极和第二电极在所述电阻加热元件的纵向方向上引导电流。
10.如权利要求9所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一电极和/或所述第二电极至少部分围绕和紧固于所述电阻加热元件上。
11.如权利要求9所述的气雾生成装置,其特征在于,所述电阻加热元件包括靠近所述自由前端的第一端、背离所述第一端的第二端,以及:
第一部分,靠近并界定所述第一端;
第二部分,靠近并界定所述第二端;
第三部分,位于所述第一部分和第二部分之间;
所述第一电极围绕和结合于所述第一部分,所述第二电极围绕和结合于所述第二部分。
12.如权利要求11所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一部分和/或第二部分的外径小于所述第三部分的外径。
13.如权利要求12所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一部分和/或第二部分的外径比所述第三部分的外径小0.2~0.5mm。
14.如权利要求12所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一电极和/或所述第二电极的外侧表面与所述第三部分的外侧表面基本是平整接合的。
15.如权利要求9所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一电极和/或第二电极包括电极环、电极帽、电极片或电极涂层中的至少一种。
16.如权利要求9所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一电极和/或所述第二电极与所述电阻加热元件之间布置有导电的介质材料,以降低所述第一电极和/或所述第二电极与所述电阻加热元件之间的接触电阻。
17.如权利要求11所述的气雾生成装置,其特征在于,所述加热器还包括:
第一导电引脚,与所述第一电极电连接;第二导电引脚,与所述第二电极电连接;在使用中,能通过所述第一导电引脚和第二导电引脚对所述电阻加热元件供电。
18.如权利要求17所述的气雾生成装置,其特征在于,所述外壳是导体,并与所述第一电极彼此导通;所述第一导电引脚通过连接于所述外壳,进而间接与所述第一电极形成导通。
19.如权利要求17所述的气雾生成装置,其特征在于,所述第一导电引脚由所述电阻加热元件的第二端贯穿至所述第一端,并在靠近所述第一端处与所述第一电极导电连接。
20.一种用于气雾生成装置的加热器,其特征在于,包括:
外壳,包括沿纵向方向相背离的自由前端和末端、以及于所述自由前端和末端之间延伸的空腔;
电阻加热元件,位于所述空腔内并沿所述空腔的纵向延伸,用于通过电阻焦耳热而发热;所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
21.一种气雾生成装置,被配置为加热气溶胶生成制品生成气溶胶;其特征在于,包括:
腔室,用于接收气溶胶生成制品;
加热器,用于加热接收于所述腔室内的气溶胶生成制品;所述加热器包括:
沿纵向方向间隔布置的第一电极和第二电极;
电阻加热元件,于所述第一电极和第二电极之间延伸;所述电阻加热元件的第一端与所述第一电极连接、第二端与所述第二电极连接;在使用中,通过所述第一电极和第二电极在所述电阻加热元件的纵向方向上引导电流,进而使所述电阻加热元件由电阻焦耳热而发热;
所述电阻加热元件的材料包括导电陶瓷,且所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
22.一种用于气雾生成装置的加热器,其特征在于,包括:
沿纵向方向间隔布置的第一电极和第二电极;
电阻加热元件,于所述第一电极和第二电极之间延伸;所述电阻加热元件的第一端与所述第一电极连接、第二端与所述第二电极连接;在使用中,通过所述第一电极和第二电极在所述电阻加热元件的纵向方向上引导电流,进而使所述电阻加热元件由电阻焦耳热而发热;
所述电阻加热元件的材料包括导电陶瓷,且所述电阻加热元件的材料的电阻温度系数介于-800~200ppm/℃。
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