一种多孔陶瓷发热体及其制备方法

技术领域

本发明涉及雾化器技术领域，尤其涉及一种多孔陶瓷发热体及其制备方 法。

背景技术

随着社会的发展和科学技术的进步，电子类型的雾化产品得到越来越广 泛的应用。目前电子雾化器使用的发热体存在一些普遍的问题，如孔隙率单 一、发热面积小、温度分布不均匀、发热丝积碳、多孔陶瓷积碳堵孔等，这 些问题导致雾化器的雾化效果差，进而影响对雾化温度和雾化成分的精准控 制，最终影响用户的使用体验。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术中电子雾化器使用的发热体存在的 孔隙率单一、发热面积小、温度分布不均匀、发热丝积碳、多孔陶瓷积碳堵 孔等问题，提供一种多孔陶瓷发热体。

为实现上述目的，本发明提供一种多孔陶瓷发热体，包括多孔陶瓷本体、 至少一个多孔陶瓷管和至少一个金属发热芯，所述多孔陶瓷本体具有至少一 个通孔，所述多孔陶瓷管安装在所述通孔内，所述金属发热芯安装在所述多 孔陶瓷管内，所述通孔的数量、所述多孔陶瓷管的数量以及所述金属发热芯 的数量相等，所述多孔陶瓷本体的孔径大于所述多孔陶瓷管的孔径。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，包括多孔陶瓷本体、至少一个多孔 陶瓷管和至少一个金属发热芯，所述多孔陶瓷本体具有至少一个通孔，所述 多孔陶瓷管安装在所述通孔内，所述金属发热芯安装在所述多孔陶瓷管内， 所述通孔的数量、所述多孔陶瓷管的数量以及所述金属发热芯的数量相等， 所述多孔陶瓷本体的孔径大于所述多孔陶瓷管的孔径。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，所述多孔陶瓷本体的孔隙率为 50％～90％，所述多孔陶瓷本体的孔径为100μm～300μm，所述多孔陶瓷本体 的材料选自氧化铝、莫来石、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氮化铝、硼化硅、 氮化锆、碳化锆中的至少一种。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，所述多孔陶瓷管的孔隙率为 60％～90％，所述多孔陶瓷管的孔径为5μm～100μm，所述多孔陶瓷管的材料 选自氧化铝、莫来石、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氮化铝、硼化硅、氮化锆、 碳化锆中的至少一种。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，所述金属发热芯包括第一金属线。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，所述金属发热芯还包括第二金属线 焊接，所述多孔陶瓷发热体还包括至少一个绝缘陶瓷管，所述第二金属线安 装在所述绝缘陶瓷管内，所述第一金属线缠绕在所述绝缘陶瓷管外壁。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，所述多孔陶瓷本体为中心对称结构， 所述中心对称结构选自“H”、“N”、“M”、“W”中的一种。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，所述多孔陶瓷管与所述通孔之间、 所述金属发热芯与所述多孔陶瓷管之间通过多孔陶瓷胶连接固定。

在本发明提供的多孔陶瓷发热体中，还包括连接于所述金属发热芯的控 制板。

根据本发明的另一方面，还提供一种用于制备如上所述的多孔陶瓷发热 体的制备方法，包括以下步骤：

采用高温烧结的方法制备多孔陶瓷本体和至少一个多孔陶瓷管，所述多 孔陶瓷本体具有至少一个通孔；

将多孔陶瓷管装配于多孔陶瓷本体的通孔内；

将缠绕成弹簧状的金属发热芯装配于多孔陶瓷管内，形成所述多孔陶瓷 发热体；

将装配完成的多孔陶瓷发热体进行烧结。

在本发明提供的制备方法中，在将缠绕成弹簧状的金属发热芯装配于多 孔陶瓷管内，形成所述多孔陶瓷发热体的步骤之前还包括：

将第一金属线和第二金属线焊接成金属发热芯；

将第二金属线装入高温烧结成的绝缘陶瓷管内，将第一金属线缠绕在所 述绝缘陶瓷管外壁。

本发明提供的多孔陶瓷发热体具有以下有益效果：本发明提出采用多层 不同孔径的陶瓷体作为导油路径，通过外部孔径大的多孔陶瓷本体实现雾化 液导入，通过中间层大孔隙率、小孔径的多孔陶瓷管进行加热雾化，有效地 减少了雾化液在金属发热芯内部周围的分布，将适量的雾化液进行雾化，从 而降低内部积碳的概率；利用多孔陶瓷对温度的阻碍作用，中间层采用高孔 隙率的多孔陶瓷管，通过对该层多孔陶瓷管的孔隙率和孔径进行调控，能够 对金属发热芯附近的温度场进行均匀化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1所示为本发明一实施例提供的多孔陶瓷发热体的结构示意图；

图2所示为图1所示的多孔陶瓷发热体的剖视图；

图3所示为图1所示的多孔陶瓷发热体的爆炸图；

图4所示为图1所示的多孔陶瓷发热体的金属发热芯的结构示意图；

图5所示为本发明另一实施例提供的多孔陶瓷发热体的爆炸图；

图中：1、多孔陶瓷本体；2、多孔陶瓷管；3、金属发热芯；4、绝缘陶 瓷管；5、第一金属线；6、第二金属线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使 对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技 术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用 的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明总的思路是：针对现有技术中电子雾化器使用的发热体存在的孔 隙率单一、发热面积小、温度分布不均匀、发热丝积碳、多孔陶瓷积碳堵孔 等问题导致的雾化器的雾化效果差，无法对对雾化温度和雾化成分进行精准 控制，最终影响用户的使用体验的缺点，提供一种包括多孔陶瓷本体、设置 在多孔陶瓷本体的通孔内的多孔陶瓷管以及设置在多孔陶瓷管内的金属发热 芯的多孔陶瓷发热体，雾化液在通过具有大孔径的多孔陶瓷本体后，进入具 有小孔径的多孔陶瓷管，通过采用多层不同孔径的陶瓷体作为导油路径，利用外部孔径大的多孔陶瓷本体实现雾化液导入，利用中间层大孔隙率、小孔 径的多孔陶瓷管进行加热雾化，有效地减少了雾化液在金属发热芯内部的周 围的分布，将适量的雾化液进行雾化，从而降低内部积碳的概率；利用多孔 陶瓷对温度的阻碍作用，中间层采用高孔隙率的多孔陶瓷管，通过对该层多 孔陶瓷的孔隙率和孔径进行调控，能够对金属发热芯附近的温度场进行均匀 化。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施 方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中 的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的 限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互 组合。

图1所示为本发明一实施例提供的多孔陶瓷发热体的结构示意图；图2所 示为图1所示的多孔陶瓷发热体的剖视图；图3所示为图1所示的多孔陶瓷发热 体的爆炸图。如图1-3所示，本发明提供一种多孔陶瓷发热体，包括具有至少 一个通孔的多孔陶瓷本体1、至少一个多孔陶瓷管2和至少一个金属发热芯3。 在图1所示的实施例中，多孔陶瓷本体1具有两个对称的通孔，两个多孔陶瓷 管2分别装配在两个通孔内，两个金属发热芯3分别装配在多孔陶瓷管2内，且 多孔陶瓷管2的直径与通孔的直径适配，界面处采用多孔陶瓷胶连接固定。本 领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，多孔陶瓷发热体也可以包括 其他数量的多孔陶瓷管和金属发热芯，只要保证通孔的数量、所述多孔陶瓷 管的数量以及所述金属发热芯的数量相等即可，本发明并不以此为限。例如， 在本发明另一实施例中，多孔陶瓷发热体包括多孔陶瓷本体、一个多孔陶瓷 管和金属发热芯，所述多孔陶瓷本体具有一个通孔，所述多孔陶瓷管安装在 所述通孔内，所述金属发热芯安装在所述多孔陶瓷管内。

具体地，在本发明一实施例中，所述多孔陶瓷本体1的孔径大于所述多孔 陶瓷管2的孔径。在本发明中，雾化液在通过多孔陶瓷本体后，进入多孔陶瓷 管，通过两层陶瓷体的微孔锁油功能，金属发热芯在通电的情况下进行加热 雾化。通过采用多层不同孔径的陶瓷体作为导油路径，外部孔径大的多孔陶 瓷本体用于实现雾化液导入，中间层大孔隙率、小孔径的多孔陶瓷管用于进 行加热雾化，可以有效减少雾化液在金属发热芯内部的分布，由金属发热芯 将适量的雾化液进行雾化，从而降低发热体内部积碳的概率。此外，利用多 孔陶瓷对温度的阻碍作用，中间层采用高孔隙率的多孔陶瓷管，通过对多孔 陶瓷管的孔隙率和孔径进行调控，能够对金属发热芯附近的温度场进行均匀 化控制，同时由于其具有的更小的微孔，能够均匀金属发热芯附近的温度， 使受热更加的均匀。

进一步地，在本发明一实施例中，所述多孔陶瓷本体1的孔隙率为50％～90％，所述多孔陶瓷本体1的孔径为100μm～300μm，其材料为氧化铝、 莫来石、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氮化铝、硼化硅、氮化锆、碳化锆中的 至少一种。通过采用具有较大的孔隙率和大孔径的多孔陶瓷本体，将雾化液 导入发热体以实现导油功能。

进一步地，在本发明一实施例中，多孔陶瓷本体可采用中心对称结构， 其结构可以为“H”、“N”、“M”、“W”、“U”其中的至少一种结构。 通过采用中心对称结构，可以增大发热面积。例如，在如图1所示的实施例 中，多孔陶瓷本体1为H形并在两个竖向的臂内具有两个对称的通孔，多孔 陶瓷管2分别装配在两个通孔内，金属发热芯3分别装配在多孔陶瓷管2内。 又例如，在如图5所示的实施例中，多孔陶瓷本体1为U形并在两个竖向的 臂内具有两个对称的通孔，多孔陶瓷管2分别装配在两个通孔内，金属发热 芯3分别装配在多孔陶瓷管2内。

进一步地，在本发明一实施例中，所述多孔陶瓷管的孔隙率为60％～90％， 所述多孔陶瓷管的孔径为5μm～100μm；其材料为氧化铝、莫来石、氧化锆、 氧化硅、氮化硅、氮化铝、硼化硅、氮化锆、碳化锆中的至少一种。在本发 明中，多孔陶瓷管具有较大的孔隙率和小孔径，用于实现锁油的功能。通过 在中间层采用大孔隙率、小孔径的多孔陶瓷管来进行加热雾化，可以减少金 属发热芯内部的积碳；同时，通过对多孔陶瓷管的孔隙率和孔径进行调控， 能够对发热芯附近的温度场进行均匀化。

进一步地，在本发明一实施例中，多孔陶瓷发热体还包括连接于所述金 属发热芯3的控制板(图中未示出)，通过控制板控制金属发热芯的工作模 式，例如，间歇性加热或非间歇性加热。

进一步地，在本发明一实施例中，金属发热芯3由选自铂铑合金、纯铂、 镍铬合金、镍硅合金、镍铬硅合金、镍硅合金等其中的至少一种金属材料缠 绕而成，控制板采用非间歇式加热工作方式控制金属发热芯对雾化液进行直 接加热。内置的发热芯由金属材料组成，在通电状态下对雾化液进行加热， 同时利用金属材料阻值对温度的特性或利用热电效应对雾化温度进行控制， 可以实现更加主动的控温。例如，在通电的情况下，金属发热芯进行加热雾 化，由于金属发热芯采用缠绕式的方式，因此，可以通过控制缠绕的金属的 间距，形成或稀疏或密集的状态，从而达到控制温度场的目的。

进一步地，在本发明另一实施例中，如图4所示，金属发热芯3由第一 金属线5和第二金属线6焊接而成，第一金属线5和第二金属线6可以采用 铂铑合金和铂、镍铬合金和镍硅合金、镍铬硅合金和镍硅合金等其中的一种。 两种金属材料使用激光焊接机焊接成一个整体，通过控制板控制金属发热芯 采用间歇式加热，通电状况下作为发热丝使用，断电状态下作为热电偶测温 元器件。在本实施例中，发热芯内部两种金属组成，在通电情况下，发热芯 产生热量，在断电状态下，内置的两种金属由于热电效应或由电阻温度系数 产生电信号，从而对内部的温度进行检测和控制。通过采用间歇式加热控温 方式控制内部的发热芯，内置的金属发热丝在通电状态下可以作为发热丝对 陶瓷体进行加热，在断电状态下作为热电偶控温元器件对温度进行采集，因 此，可以对周围的温度场进行严格的控制。

进一步地，在本发明一实施例中，还包括至少一个绝缘陶瓷管4，其材料 为氧化铝、莫来石、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氮化铝、硼化硅、氮化锆、 碳化锆中的至少一种。金属发热芯的第二金属线6安装在所述绝缘陶瓷管内， 所述第一金属线缠绕在所述绝缘陶瓷管外壁，绝缘陶瓷管4作为绝缘支撑材 料，使得金属发热芯3可以在断电状态下作为热电偶控温元器件对温度进行 采集，对周围的温度场进行严格的控制。

本发明还提供一种多孔陶瓷发热体的制备方法，包括以下步骤：

采用高温烧结的方法制备多孔陶瓷本体和至少一个多孔陶瓷管，所述多 孔陶瓷本体具有至少一个通孔；

将多孔陶瓷管装配于多孔陶瓷本体的通孔内；

将缠绕成弹簧状的金属发热芯装配于多孔陶瓷管内，形成所述多孔陶瓷 发热体；

将装配完成的多孔陶瓷发热体进行烧结。

进一步地，在将缠绕成弹簧状的金属发热芯装配于多孔陶瓷管内，形成 所述多孔陶瓷发热体的步骤之前还包括：

将第一金属线和第二金属线焊接成金属发热芯；

将第二金属线装入高温烧结成的绝缘陶瓷管内，将第一金属线缠绕在所 述绝缘陶瓷管外壁。

以下以具体实施例详细阐述本发明的制备方法：

实施例1：

1、采用高温烧结的方法制备多孔陶瓷本体，其孔隙率为55％，平均孔径 为100～150μm，其形状为“H”型，两侧有对称位置的通孔，中心处有导气孔。

2、采用高温烧结的方法制备多孔陶瓷管，其孔隙率为60％，平均孔径 8～15μm。

3、将多孔陶瓷管装配于多孔陶瓷本体的两个通孔内，使用多孔陶瓷胶进 行固定。

4、将金属发热芯的两种金属材料使用激光焊接机焊接成一个整体。

5、采用高温烧结的方法制备绝缘陶瓷管，将金属发热芯的第二金属线装 入绝缘陶瓷管内，然后将二者装入多孔陶瓷管中。

6、将金属发热芯与多孔陶瓷管界面连接处采用多孔陶瓷胶固定。

7、将装配完成的发热体放置在400～800℃的马弗炉中烧结完成多孔陶瓷 胶的排胶和烧结，完成多层多孔陶瓷发热体的制备。

8、发热体连接控制板，发热丝采用间歇式工作模式，可以对发热体内部 的温度进行控制。

实施例2：

1、采用高温烧结的方法制备多孔陶瓷本体，其孔隙率为55％，平均孔径 为100～150μm，其形状为“U”型，两侧有对称位置的通孔，中心处有导气孔。

2、采用高温烧结的方法制备多孔陶瓷管，其孔隙率为60％，平均孔径 8～15μm。

3、将多孔陶瓷管装配于多孔陶瓷本体的两通孔内，使用多孔陶瓷胶进行 固定。

4、将镍铬硅合金的金属发热芯缠绕成弹簧状，置于多孔陶瓷管内。

5、将金属发热芯与多孔陶瓷管界面连接处采用多孔陶瓷胶固定。

6、将装配完成的发热体放置在400～800℃的马弗炉中烧结完成多孔陶瓷 胶的排胶和烧结，完成多层多孔陶瓷发热体的制备。

本发明提供的多孔陶瓷发热体及其制备方法具有以下优点：

1、本发明提出采用多层不同孔径的陶瓷体作为导油路径，通过外部孔径 大的多孔陶瓷本体实现雾化液导入，通过中间层大孔隙率、小孔径的多孔陶 瓷管进行加热雾化，有效地减少了雾化液在金属发热芯内部周围的分布，将 适量的雾化液进行雾化，从而降低内部积碳的概率；

2、利用多孔陶瓷对温度的阻碍作用，中间层采用高孔隙率的多孔陶瓷管， 通过对该层多孔陶瓷管的孔隙率和孔径进行调控，能够对金属发热芯附近的 温度场进行均匀化，内部的发热芯采用间歇式加热控温方式，内置的金属发 热丝在通电状态下可以作为发热丝对陶瓷体进行加热，在断电状态下作为热 电偶控温元器件对温度进行采集，因此，可以对周围的温度场进行严格的控 制；

3、制备方法简单快捷，能够批量的装配完成，因此，不需要复杂的制备 工艺和机械设备，适合批量化自动化生产。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本 发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未 详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个 或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时 被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开 的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求 中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映 的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循 具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实 施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意 味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要 求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制， 并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实 施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要 求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于 元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以 借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在 列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。 可将这些单词解释为名称。