CN209788480U - 烟支加热组件及电加热吸烟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种烟支加热组件，包括纵长形的导热管、衬底层和形成在衬底层上的电阻发热轨迹；该导热管具有径向方向相对的内表面和外表面；其中，衬底层固化在导热管的外表面，且电阻发热轨迹位于衬底层与导热管之间并沿该导热管的纵长方向延伸；导热管材料的热导率大于衬底层材料的热导率；内表面形成用于容纳烟支的加热腔。本实用新型的以上烟支加热组件，电阻发热轨迹具有双衬底基材，衬底层作为制备过程中的印刷衬底，而导热管作为印刷之后烧结结合的结合衬底以及热量传导和分散基材；一方面维持电阻发热轨迹阻值稳定和加热组件导热优良的性质，另一方面，对电阻发热轨迹的两个表面形成保护，避免因高温使用、以及物理摩擦导致磨损。

Description

烟支加热组件及电加热吸烟装置

技术领域

本实用新型实施例涉及电子烟领域，尤其涉及一种烟支加热组件及电加热吸烟装置。

背景技术

目前加热不燃烧烟电子烟中，一种是采用四周加热的管状加热组件对烟支进行加热；这一类管状加热组件通常采用在陶瓷或者不锈钢这两种基材上印刷发热线路的方式制备获得。其中，

陶瓷基材的加热组件采用先在平面陶瓷生坯上印刷发热电路后，再卷绕成圆管状形状烧结，获得能容纳并加热烟支的陶瓷发热管。不锈钢基材的加热组件采用在表面绝缘处理后的不锈钢管上印刷发热线路后烧结获得。

陶瓷基材加热组件的线路印刷是在平面陶瓷生胚上进行，获得的印刷线路的厚度一致性、阻值稳定性较好；但是陶瓷的导热性相对欠缺，对烟支加热过程中的温升速度较慢，并且由于导热慢热量主要集中在印刷线路的轨迹附近，无法对容纳在陶瓷管内的烟支进行均匀的加热。而不锈钢基材加热组件的导热系数高、壁厚更薄，因此其升温速度快，且对容纳在管内烟支的整体加热比较均匀；但是由于是制备时发热线路是在圆管上印刷，印刷的线路厚度均匀性和一致性不足，使得阻值稳定性较差，不利于产品的发热温度控制。

实用新型内容

为了解决现有技术中的烟支加热组件的不同制备类型在各自阻值稳定性和导热性方面的问题，本实用新型实施例提供一种同时具备阻值稳定性和导热性的烟支加热组件。

本实用新型的烟支加热组件，包括纵长形的导热管、衬底层和形成在所述衬底层上的电阻发热轨迹；该导热管具有径向方向相对的内表面和外表面；其中，所述衬底层固化在所述导热管的外表面，且所述电阻发热轨迹位于所述衬底层与所述导热管之间并沿该导热管的纵长方向延伸；所述导热管材料的热导率大于所述衬底层材料的热导率；

所述内表面形成用于容纳烟支的加热腔。

优选地，所述衬底层包括陶瓷衬底层，所述陶瓷衬底层的厚度为0.05～0.2mm。

优选地，所述陶瓷衬底层是由一可弯曲的平板状陶瓷片卷绕并烧结固化于所述导热管的外表面，所述电阻发热轨迹为印刷在该平板状陶瓷片至少一个平面上的金属发热线路。

优选地，所述导热管包括金属管，所述金属管的厚度0.1～0.2mm。

优选地，在所述金属管的外表面上具有用于使金属管与电阻发热轨迹绝缘的绝缘层。

优选地，所述电阻发热轨迹包括有一个或多个间隔分布的发热线路；该发热线路具有特定电阻温度系数，使其既作为电阻发热器，又作为用于感测烟支加热组件温度的温度传感器。

优选地，所述电阻发热轨迹至少包括有发热线路和测温线路，且所述发热线路和测温线路具有不同的电阻温度系数；其中，

所述发热线路的电阻温度系数满足用作为电阻加热器，所述测温线路的电阻温度系数满足用作为感测烟支加热组件温度的温度传感器。

优选地，所述电阻发热轨迹至少包括第一发热轨迹和第二发热轨迹，该第一发热轨迹和第二发热轨迹沿所述导热管的纵长方向间隔分布，以通过该导热管径向传导热量加热所述加热腔在纵长方向上的不同区域。

优选地，所述第一发热轨迹和第二发热轨迹均区别性地连接有接入电路的电极引脚以使得二者被单独控制发热。

本实用新型还提出一种电加热吸烟装置，包括烟支加热器、以及用于为烟支加热器供电的电源；所述烟支加热器采用以上所述的烟支加热组件。

本实用新型还提出以上烟支加热组件的制备方法，包括如下步骤：

获取陶瓷生胚层，并在陶瓷生胚层表面上形成发热驱体层，得到陶瓷发热驱体；

将所述陶瓷发热驱体卷绕在一导热管的外表面，形成发热组件驱体；

将所述发热组件驱体于70～100℃温度下烘烤固化后，再置于800～1200℃温度下烧结，即获得烟支加热组件。

优选地，获取所述陶瓷生胚层的步骤包括：

按照各质量分数为氧化铝45％～50％、二氧化硅35％～40％、氧化钙5％～10％、氧化镁7％～9％配置陶瓷粉末；

将所述陶瓷粉末与烧结助剂均匀混合后，再进行压制成型，即为所述陶瓷生胚层；其中，所述烧结助剂包括溶剂75～80％、粘结剂10～15％、分散剂2.5～3.5％、增塑剂5～10％。

优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇、纤维素或聚丙烯酸中的至少一种。所述分散剂为聚丙烯酸钠、多聚磷酸钠或柠檬酸钠中的至少一种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、丙三醇或聚乙二醇中的至少一种。

本实用新型的以上烟支加热组件，电阻发热轨迹具有双衬底基材，其中衬底层作为制备过程中的印刷衬底，而导热管作为印刷之后烧结结合的结合衬底以及加热过程的热量传导和分散基材；一方面可以在制备和使用中维持电阻发热轨迹阻值稳定和加热组件导热优良的性质，同时另一方面，使用时导热管和衬底层可以分别对电阻发热轨迹的两个表面形成保护，避免因高温使用导致电阻发热轨迹产生形变引起阻值变化、以及烟支抽插等物理摩擦导致电阻发热轨迹磨损。

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是本实用新型一实施例提供的烟支加热组件的示意图；

图2是图1中烟支加热组件径向方向的截面示意图；

图3是图1中烟支加热组件的陶瓷衬底层和电阻发热轨迹沿导热管的圆周方向展开后的示意图；

图4是实施例的烟支加热组件与常规陶瓷加热管的升温测试结果图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。

本实用新型实施例提出一种具备阻值稳定性和导热性的烟支加热组件的制备方法，而其中烟支加热组件以图1至图3所示的结构基础进行制备；包括导热管10，以及沿导热管10的径向方向向外依次层叠设置的电阻发热轨迹20和陶瓷衬底层30。并且，陶瓷衬底层30固化在导热管10外表面上；电阻发热轨迹20位于导热管10和陶瓷衬底层30之间，并沿导热管10的纵长方向延伸。

其中，陶瓷衬底层30可以采用氧化铝系陶瓷、氧化锆系陶瓷或硅藻土系陶瓷等等。导热管10采用导热性质好的材质制备，可以包括金属或合金材质、以及非金属材质，如不锈钢、铝合金、锌合金、铜合金等；或高导热性的金属氧化物、氮化物、碳化物材质，如氧化铝、氧化镁、氧化镍、氮化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅等。在功能上导热管10用于作为热量传递，为了防止热量被陶瓷衬底层30向外传递，因此使导热管10的热导率大于陶瓷衬底层30的热导率，使热量用于加热。

以上结构的烟支加热组件，电阻发热轨迹20具有双衬底基材，其中陶瓷衬底层30作为制备过程中的印刷衬底，而导热管10作为印刷之后结合的导热基材；一方面可以在制备和使用中维持烟支加热组件阻值稳定和导热优良的性质，同时另一方面，导热管10和陶瓷衬底层30可以分别对电阻发热轨迹20的两个表面形成保护，避免因高温使用导致电阻发热轨迹20产生形变引起阻值变化、以及烟支抽插等物理摩擦导致电阻发热轨迹20磨损。

因此基于以上，陶瓷衬底层30是由一未烧结的平板状的陶瓷片在印刷上电阻发热轨迹20后，卷绕在导热管10外表面上并烧结固化。陶瓷片卷绕于导热管10外表面之前为柔性性质，可以采用陶瓷粉料与烧结助剂混合成浆料之后涂覆形成，或者可以采用现有的可以购买获得的柔性陶瓷纸。

基于导热管10内用于容纳并加热烟支的功能设定，将其内径与通常烟支的直径适配，采用5～6mm为适，既能保证烟支的顺畅插入，又能使烟支紧密接触，提升加热时的受热效率。

在这一种结构中，电阻发热轨迹20优选采用丝网印刷烧结的方式制备，材料采用通常的纯镍、镍铬合金、镍铁合金、铁铬合金、铁铬铝合金、钨、铂、钛合金或不锈钢等粉末与浆料混合后按照设计的图案印刷即可。作为衬底和保护层的陶瓷衬底层30厚度优选采用0.05～0.2mm；而导热管10优选采用厚度0.1～0.2mm。

进一步可以参见图3将电阻发热轨迹20和陶瓷衬底层沿导热管10的圆周方向展开之后的示意图；电阻发热轨迹20包括沿导热管10的纵长方向间隔分布的第一发热轨迹21和第二发热轨迹22；第一发热轨迹21和第二发热轨迹22分别对加热腔11在纵长方向上的不同区域进行分别加热，同时可以实现分段加热，满足对烟支在不同的出烟阶段进行分别加热，保证整体出烟量的均匀稳定。或者，在另一种实施方式中，第一发热轨迹21和第二发热轨迹22被设定为具有不同的发热温度，满足更多差异化控制的要求。

根据单独控制的需要，以上第一发热轨迹21和第二发热轨迹22可以区别性地分别设置用于与电路连接的电极引脚，以使这两者可以单独被控制发热。进一步参见图1所示，从图中可以看出，图中实施例中采用的引脚包括有第一引脚121、第二引脚122和第三引脚123，其中有一个被配置为公共引脚，其余两个分别配置为用于第一发热轨迹21和第二发热轨迹22对应连接；比如在一个实施方式中，将第一引脚121作为负极公共引脚连接至电源装置的负极，第二引脚122作为第一发热轨迹21的正极引脚连接至电源装置的正极，第三引脚123作为第二发热轨迹22的正极引脚连接至电源装置的正极；则在实施中第一引脚121与电阻发热轨迹20的焊接位点为第一发热轨迹21和第二发热轨迹22交接部位，使这两者能共用该第一引脚121。

进一步在另一实施方式中，电阻发热轨迹20包括有一个或多个间隔分布的发热线路，发热线路的电阻材料可以选取具有特定电阻温度系数的金属或合金材料，例如正温度系数或负温度系数，这样发热线路既可以用来作为电阻发热器，又可以作为用来感测加热组件实时工作温度的温度传感器。作为另一实施例，电阻发热轨迹20至少包括有第一发热线路和第二发热线路，第一发热线路和第二发热线路具有不同的电阻温度系数；其中，第一发热线路的电阻温度系数满足用来加热烟支，第二发热线路的温度系数满足用来感测加热组件的温度。

同时基于防止短路的导电要求，当导热管10采用金属或合金材质时，那么需要对其与电阻发热轨迹20相对的外表面上进行绝缘处理，比如表面氧化、阳极氧化、镀绝缘层或者上釉等，从而与电阻发热轨迹20绝缘。

本实用新型以上结构的烟支加热组件的制备方法，采用如下步骤进行：

S10，在陶瓷生胚层30a的表面上通过丝网印刷的方式形成发热驱体层20a，得到陶瓷发热驱体；

S20，将步骤S10获得的陶瓷发热驱体卷绕在一导热管10a的外表面，形成发热组件驱体；

S30，将发热组件驱体于70～100℃温度下烘烤固化后，再置于800～1200℃温度下烧结，即获得烟支加热组件。

以上制备方法采用将发热驱体层20a在陶瓷生胚层30a的表面印刷后，再卷绕于导热管10a上一次烧结制备加热组件。发热驱体层20a的印刷过程是在陶瓷生胚的平整表面进行，保证形成的发热驱体层20a的厚度一致性和与陶瓷层的结合紧密性；并且烧结之前与导热管10a卷绕结合，在导热管10a的基材保持下烧结，有助于抑制烧蚀形变利于保持阻值稳定性和导热升温效率。

其中，步骤S10实施中陶瓷生胚层30a是采用将陶瓷粉料的原料与一定的烧结助剂混合均匀后压制获得。其中陶瓷粉料基于实施中平整致密性的品质要求，以及作为最外层隔热的基材效果，可以采用改性或者掺杂氧化铝陶瓷粉，优选可由氧化铝45％～50％、二氧化硅35％～40％、氧化钙5％～10％、氧化镁7％～9％进行配置。

另，烧结助剂包括有溶剂、粘结剂、分散剂及增塑剂，按照溶剂75～80％、粘结剂10～15％、分散剂2.5～3.5％、增塑剂5～10％的重量比混合配制。在本实用新型的陶瓷衬底的生胚制备中，溶剂可以采用水；粘结剂为聚乙烯醇(PVA)、纤维素(MC)或聚丙烯酸(PAA)等；分散剂为聚丙烯酸钠、多聚磷酸钠或柠檬酸钠等；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、丙三醇(甘油)、聚乙二醇(PEG)等。混合成生胚料时，陶瓷粉末与烧结助剂按照质量比1～2.5:1进行混合。

发热驱体层20a所采用的材质可以是纯镍、镍铬合金、镍铁合金、铁铬合金、铁铬铝合金、钛合金或不锈钢等，制备中将这些材质的驱体粉末与烧结助剂均匀混合成浆料，然后按照所需的形状在陶瓷生胚层30a表面进行印刷即可。

步骤S20将步骤S10印刷完成的陶瓷发热驱体在导热管10a外表面上进行卷绕结合。最终步骤S30对卷绕结合的发热组件驱体进行烘烤固化和低温烧结，先通过烘烤使陶瓷生胚和印刷线路固化，确保线路阻值稳定；固化后再低温共烧的方式将陶瓷层、印刷电阻发热轨迹、以及导热管烧结在一起形成发热组件。

在以上方式和结构的基础上，为了进一步体现制备获得的发热组件的升温速率和阻值稳定性，以下以具体的实施例为例进行说明。

S00，以重量百分数氧化铝48％、二氧化硅36％、氧化钙8％、氧化镁8％配置陶瓷粉末；并按照陶瓷粉末与烧结助剂的重量比为2:1混合后压制成厚度为0.15mm的陶瓷生胚层30a；其中，烧结助剂中含水80％、粘结剂聚乙烯醇12％、分散剂柠檬酸钠2.5％、增塑剂甘油5.5％；

S10，然后将纯镍金属粉与购买的印刷烧结助剂(90％左右为松油醇、5％左右为乙基纤维素，其余为厂家自行补充添加的功能助剂)混合成混合浆料；通过丝网印刷的方式在步骤S00的陶瓷生胚层30a表面印刷形成发热驱体层20a，获得陶瓷发热驱体；

S20，将步骤S10的陶瓷发热驱体于表面氧化处理后的不锈钢管上卷绕贴附，形成发热组件驱体；其中，不锈钢管的管壁厚度0.1mm；

S30，将发热组件驱体于100度℃下保温5min固化，再于真空炉中烧结；烧结过程中10℃/min的速率升温至1000℃后，保温1小时后，取出即为实施例制备的烟支加热组件。

以上实施例中电阻发热轨迹20采用按照0.8欧姆阻值的镍发热线路制备，与同样阻值规格的常规陶瓷发热管进行升温测试对比，其结果如图3所示；其中，图3中S1为实施例制备的烟支加热组件的内壁上升温曲线，S2为常规陶瓷发热管内壁的升温曲线。从图中可以看出，同样升温到200度陶瓷发热管的升温时间为54s，实施例的烟支加热组件的升温时间为10s。

进一步检测各自通电循环使用50次后的电阻阻值变化，对比结果如下表：

	样品数	烧结后的电阻值	循环50次后的电阻值
				实施例	3	0.80±0.01欧	0.86～0.91欧
常规陶瓷发热管	1	0.82欧	1.08欧

从以上测试的结果可以看出，本实施例中在陶瓷生胚上平整印刷后卷绕在导热管上后烧结形成的共同保持结构，使得电阻发热轨迹更加平整和稳固，具有更好的电阻阻值稳定性和寿命。

本实用新型进一步还提出一种电加热吸烟装置，电加热吸烟装置包括烟支加热器、以及为烟支加热器供电的电源；烟支加热器采用以上所描述的烟支加热组件；装配时使烟支加热组件中电阻发热轨迹的两端分别用引脚与电源的正负极连通即可工作。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，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实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种烟支加热组件，其特征在于，包括纵长形的导热管、衬底层和形成在所述衬底层上的电阻发热轨迹；该导热管具有径向方向相对的内表面和外表面；其中，所述衬底层固化在所述导热管的外表面，且所述电阻发热轨迹位于所述衬底层与所述导热管之间并沿该导热管的纵长方向延伸；所述导热管材料的热导率大于所述衬底层材料的热导率；

所述内表面形成用于容纳烟支的加热腔。

2.如权利要求1所述的烟支加热组件，其特征在于，所述衬底层包括陶瓷衬底层，所述陶瓷衬底层的厚度为0.05～0.2mm。

3.如权利要求2所述的烟支加热组件，其特征在于，所述陶瓷衬底层是由一可弯曲的平板状陶瓷片卷绕并烧结固化于所述导热管的外表面，所述电阻发热轨迹为印刷在该平板状陶瓷片至少一个平面上的金属发热线路。

4.如权利要求1或2所述的烟支加热组件，其特征在于，所述导热管包括金属管，所述金属管的厚度0.1～0.2mm。

5.如权利要求4所述的烟支加热组件，其特征在于，在所述金属管的外表面上具有用于使金属管与电阻发热轨迹绝缘的绝缘层。

6.如权利要求1或2所述的烟支加热组件，其特征在于，所述电阻发热轨迹包括有一个或多个间隔分布的发热线路；该发热线路具有特定电阻温度系数，使其既作为电阻发热器，又作为用于感测烟支加热组件温度的温度传感器。

7.如权利要求1或2所述的烟支加热组件，其特征在于，所述电阻发热轨迹至少包括有发热线路和测温线路，且所述发热线路和测温线路具有不同的电阻温度系数；其中，

所述发热线路的电阻温度系数满足用作为电阻加热器，所述测温线路的电阻温度系数满足用作为感测烟支加热组件温度的温度传感器。

8.如权利要求1所述的烟支加热组件，其特征在于，所述电阻发热轨迹至少包括第一发热轨迹和第二发热轨迹，该第一发热轨迹和第二发热轨迹沿所述导热管的纵长方向间隔分布，以通过该导热管径向传导热量加热所述加热腔在纵长方向上的不同区域。

9.如权利要求8所述的烟支加热组件，其特征在于，所述第一发热轨迹和第二发热轨迹均区别性地连接有接入电路的电极引脚以使得二者被单独控制发热。

10.一种电加热吸烟装置，包括烟支加热器、以及用于为烟支加热器供电的电源；其特征在于，所述烟支加热器为权利要求1至9任一项所述的烟支加热组件。