具有腔体的加热器组件

本申请是名称为“具有腔体的加热器组件”、国际申请日为2018年7月27日、国际申请号为PCT/EP2018/070519、国家申请号为201880040843.0的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于气溶胶生成装置的加热器组件，该加热器组件具有腔体。本发明还涉及包括加热器组件的气溶胶生成装置、包括气溶胶生成装置的气溶胶生成系统、生成气溶胶的方法以及组装加热器组件的方法。

背景技术

一种类型的气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。已知的手持型电操作吸烟系统典型地包含气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包含电池、电子控制器以及电热器，所述电热器用于加热为了供气溶胶生成装置使用而专门设计的吸烟制品。在一些实例中，吸烟制品包含气溶胶形成基质条，如烟条，且当吸烟制品插入气溶胶生成装置中时，气溶胶生成装置内所含的加热器插入气溶胶形成基质中。

用于电操作吸烟系统的气溶胶生成制品通常呈现出较高的液体含量，以便于加热时生成气溶胶。在使用期间，来自气溶胶生成制品的液体可通过从气溶胶生成制品的直接转移或者由于气溶胶在气溶胶生成装置内冷凝而聚集在气溶胶生成装置内。在使用期间聚集在气溶胶生成装置内的液体可能泄漏到气溶胶生成装置的内部，并且导致气溶胶生成装置内的电子部件的劣化或故障。

期望提供一种用于气溶胶生成装置的加热器组件，该加热器组件减少或消除使用期间液体泄漏到气溶胶生成装置中的可能性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于气溶胶生成装置的加热器组件，该加热器组件包括衬套，所述衬套在衬套的第一末端处限定孔，并且在衬套的第二末端处限定腔体。加热器组件还包括从衬套的第一末端延伸的细长电加热器，其中所述细长电加热器的一部分延伸穿过孔并进入腔体。

有利地，提供包括衬套的加热器组件有助于将细长电加热器安装在气溶胶生成装置的壳体内。也就是说，衬套的尺寸和形状可以设置成配合在气溶胶生成装置的壳体内。

有利地，细长电加热器的一部分延伸穿过的孔可促进细长电加热器相对于衬套的正确定位。有利地，当加热器组件安装在气溶胶生成装置的壳体内时，这有助于细长电加热器的正确定位和定向。

有利地，细长电加热器的一部分延伸到其中的腔体有助于细长电加热器和衬套之间的密封。也就是说，腔体可以填充有密封材料，以降低或消除液体通过细长电加热器和衬套之间的加热器组件泄漏的风险。

优选地，加热器组件还包括定位在腔体内的灌注混合物。有利地，灌注混合物在细长电加热器和衬套之间提供密封。有利地，灌注混合物可以将密封保持在细长电加热器通常在使用期间被加热到的升高的温度。

优选地，灌注混合物基本上填充腔体。有利地，利用灌注混合物基本上填充腔体可以使由灌注混合物形成的密封的强度最大。

优选地，灌注混合物包括热固性聚合物、环氧树脂、硅树脂及其组合中的至少一种。有利地，这些灌注混合物在细长电加热器通常在使用期间被加热到的升高的温度下保持稳定。有利地，这些灌注混合物可以以液体形式沉积在腔体内，然后例如通过干燥或固化凝固。有利地，这有助于灌注混合物进入细长电加热器和衬套之间的空间，以优化由灌注混合物提供的密封。

优选地，灌注混合物包括至少一种硅树脂。有利地，硅树脂在固化后保持一定程度的弹性，这有助于衬套和细长电加热器之间的牢固密封。

灌注混合物可包括中性固化硅树脂。当与其他硅树脂诸如乙酰氧基硅树脂相比时，中性固化硅树脂在固化后可呈现更高的弹性。有利地，增加的弹性可以改善由灌注混合物提供的密封的可靠性。

灌注混合物可包括乙酰氧基硅树脂。当与中性固化硅树脂相比时，乙酰氧基硅树脂通常呈现减少的固化时间。有利地，减少的固化时间有助于加热器组件的制造。

细长电加热器的延伸穿过孔的部分可以通过过盈配合被接纳在孔内。也就是说，孔的内部横截面尺寸可以与细长电加热器的延伸穿过孔的部分的外部横截面尺寸基本相同。

有利地，过盈配合可以将细长电加热器固定到衬套。有利地，在其中加热器组件包括灌注混合物的实施方案中，这可以促进弹性灌注混合物的使用。也就是说，过盈配合可以消除灌注混合物将细长电加热器固定到衬套的需要。

有利地，过盈配合可以防止细长电加热器和衬套之间的相对运动。

优选地，衬套包括围绕衬套的第一末端或衬套的第二末端延伸的第一凸缘。有利地，第一凸缘可以接合衬套和气溶胶生成装置的壳体之间的密封，以减少或防止衬套和气溶胶生成装置的壳体之间的液体泄漏。

优选地，第一凸缘围绕衬套的第一末端延伸。有利地，当加热器组件插入由气溶胶生成装置的壳体限定的装置腔体中时，这可以促进第一凸缘和密封之间的接合。也就是说，加热器组件的第二末端可以插入装置腔体中，以使第一凸缘的背向衬套的第一末端的面接合密封。

优选地，第一凸缘围绕衬套的第一末端延伸，并且衬套还包括围绕衬套的第二末端延伸的第二凸缘，其中在第一凸缘和第二凸缘之间形成环形凹槽。有利地，环形凹槽可接纳垫圈以促进衬套的外部与气溶胶生成装置的壳体的内部之间的密封。

优选地，加热器组件包括定位在环形凹槽内的环形垫圈。环形垫圈可以是O形环。优选地，环形垫圈由弹性材料形成。优选地，环形垫圈由弹性体材料形成。环形垫圈可以包括橡胶。

衬套可以基本上是圆柱形的。有利地，基本上圆柱形的衬套可有助于将加热器组件插入由气溶胶生成装置的壳体形成的装置腔体中。

衬套可以包括穿过其形成孔的第一端面、在其中形成腔体的第二端面以及在第一端面和第二端面之间延伸的基本圆柱形的表面。

在其中衬套包括环形凹槽的实施方案中，优选地，环形凹槽形成在基本圆柱形的表面中。也就是说，基本圆柱形的表面的位于环形槽任一侧上的第一末端和第二末端分别形成第一凸缘和第二凸缘。

优选地，加热器组件还包括定位在衬套的第二末端处的至少一个电触头，其中所述至少一个电触头电连接到细长电加热器。有利地，所述至少一个电触头促进所述细长电加热器与气溶胶生成装置的电源和控制电子器件中的至少一个的电连接。

优选地，所述至少一个电触头包括至少两个电触头。

优选地，衬套包括定位在衬套的边缘上的至少一个切口。有利地，在组装包括加热器组件的气溶胶生成装置期间，所述至少一个切口可以促进加热器组件相对于气溶胶生成装置的壳体的正确定向。也就是说，所述至少一个切口可以接合由气溶胶生成装置的壳体形成的至少一个突起部。

在其中衬套包括第一凸缘的实施方案中，所述至少一个切口可以设置在第一凸缘上。

在其中衬套包括第一凸缘和第二凸缘的实施方案中，所述至少一个切口可以设置在第一凸缘、第二凸缘或第一凸缘和第二凸缘上。优选地，所述至少一个切口包括设置在第二凸缘上的至少一个切口。

衬套可以由任何合适的材料或材料组合形成。合适的材料包含但不限于铝、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(例如

衬套可以形成为单个部件。衬套可以由固定在一起的至少两个部件形成。衬套可包括固定到第二部件的第一部件。第一部件可以通过粘合剂、焊接和过盈配合中的至少一种固定到第二部件。

孔的第一部分可以由衬套的第一部件形成，并且孔的第二部分可以由衬套的第二部件形成。腔体的第一部分可以由衬套的第一部件形成，并且腔体的第二部分可以由衬套的第二部件形成。

有利地，其中衬套由固定到第二部件的第一部件形成的实施方案可以促进加热器组件的组装。例如，当衬套的第一部件固定到衬套的第二部件时，细长电加热器可以被定位在衬套的第一部件和衬套的第二部件之间。在其中细长电加热器的延伸穿过孔的部分通过过盈配合被接纳在孔内的实施方案中，组装加热器组件的这种方法可以在不损坏细长电加热器的情况下优化过盈配合。也就是说，与其中细长电加热器穿过形成在单部件衬套中的孔插入的实施方案相比，衬套的双部件组件可以减少或消除对细长电加热器的损坏。

优选地，细长电加热器包括从衬套的第一末端延伸的加热部分。优选地，加热部分被构造成用于插入气溶胶生成制品中。加热部分可包括在加热部分的远离衬套的第一末端的端部处的锥形部分。加热部分可以是销的形式。加热部分可以是叶片的形式。加热部分可以是圆锥体的形式。

细长电加热器可以是电阻加热器。细长电加热器可以包括电绝缘基材和设置在电绝缘基材上的电阻加热元件。

优选的是，电绝缘基材可在高达约700摄氏度、更优选约800摄氏度的工作温度下操作。另外，或替代地，电阻加热元件在使用期间的操作温度可以是约250摄氏度，更优选约300摄氏度。

电绝缘基材可以是陶瓷材料，如氧化锆或氧化铝。优选地，电绝缘基材的热导率小于或等于约2瓦每米开尔文。

电绝缘基材可以包括电阻加热元件定位在其上的平面表面和被构造成允许细长电加热器插入气溶胶生成制品中的锥形端部。

用于形成电阻加热元件的合适材料包括但不限于：半导体，如掺杂陶瓷、电“传导”陶瓷(如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。合适的金属合金的实例包含不锈钢，含镍、钴、铬、铝、钛、锆、铪、铌、钼、钽、钨、锡、镓、锰和铁的合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢、

在一些实施方案中，电阻加热元件包括电阻材料(如不锈钢)的一或多个压印部分。替代地，电阻加热元件可以包括加热丝或纤丝，例如Ni-Cr(镍-铬)、铂、钨或合金丝。

在其中加热器组件包括至少一个电触头的实施方案中，优选地，电阻加热元件电连接到所述至少一个电触头。

根据本发明的第二方面，根据本文所述的任何实施方案，提供了一种气溶胶生成装置，其包括根据本发明的第一方面的加热器组件。所述气溶胶生成装置和加热器组件可包括相对于本发明的第一方面所描述的任选或优选特征中的任一个。

气溶胶生成装置包括限定用于接纳气溶胶生成制品的装置腔体的壳体。加热器组件定位在壳体内装置腔体的上游端处，其中细长电加热器从衬套的第一末端延伸到装置腔体中。气溶胶生成装置还包括电源和用于控制从所述电源到细长电加热器的电力供应的控制器。

优选地，电源和控制电子器件定位在衬套的第二末端的上游。也就是说，优选地，电源和控制电子器件通过加热器组件与装置腔体分开。

在其中加热器组件包括灌注混合物的实施方案中，有利地，灌注混合物减少或防止液体从装置腔体通过加热器组件朝向控制电子器件和电源泄漏。

优选地，气溶胶生成装置包括定位在衬套和壳体之间的垫圈。垫圈可以形成加热器组件的一部分。垫圈可以定位在衬套上的环形凹槽内，如本文所述。有利地，垫圈减少或防止液体从加热器组件外部周围的装置腔体朝向控制电子器件和电源泄漏。

电源可以是DC电压源。在优选的实施方案中，电源是电池。举例来说，所述电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁或锂聚合物电池。或者，所述电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可能需要再充电，且可具有允许存储足以供气溶胶生成装置结合一个或多个气溶胶生成制品使用的能量的容量。

优选地，气溶胶生成装置包括至少一个空气入口。优选地，所述至少一个空气入口与腔体的上游端流体连通。

气溶胶生成装置可以包括检测指示消费者吸口烟的空气流的传感器。空气流传感器可以是机电装置。空气流传感器可以是以下中的任一种：机械装置、光学装置、光电机械装置以及微机电系统(MEMS)类传感器。气溶胶生成装置可以包括供消费者启动吸烟的手动操作开关。

气溶胶生成装置可包括温度传感器。温度传感器可以检测细长电加热器的温度或接纳在装置腔体内的气溶胶生成制品的温度。温度传感器可以是热敏电阻。温度传感器可以包括电路，所述电路被配置成测量细长电加热器的电阻率并且通过将测量的电阻率与电阻率关于温度的校准曲线进行比较来导出细长电加热器的温度。

优选地，气溶胶生成装置包括用于指示何时启动细长电加热器的指示器。指示器可以包括在启动细长电加热器时启动的灯。

气溶胶生成装置可以包括允许气溶胶生成装置连接到另一电气装置的外部插头或插口和至少一个外部电触头中的至少一个。举例来说，气溶胶生成装置可以包括USB插头或USB插口以允许气溶胶生成装置连接到另一USB启用装置。例如，USB插头或插座可能使得将气溶胶发生装置与USB充电装置连接，为气溶胶生成装置内的可充电电源充电。附加地或替代地，USB插头或插口可以支持去往或来自气溶胶生成装置或去往并来自气溶胶生成装置的数据传送。另外地或替代地，气溶胶生成装置可以连接到计算机以将数据传送到装置，诸如用于新气溶胶生成制品的新加热曲线。

在其中气溶胶生成装置包括USB插头或插口的那些实施方案中，气溶胶生成装置还可包括当不使用时覆盖USB插头或插口的可移除盖。在其中USB插头或插口是USB插头的实施方案中，USB插头可以另外地或可替代地选择性地可收缩于装置内。

根据本发明的第三方面，提供一种气溶胶生成系统，其包括根据本发明的第二方面的根据本文中所述的任何实施方案的气溶胶生成装置。气溶胶生成系统还包括接纳在装置腔体内的气溶胶生成制品。

气溶胶生成制品包括气溶胶形成基材。

气溶胶形成基材可以包括烟条。烟条可以包括以下中的一或多种：粉末、颗粒、丸粒、碎屑、细条、条带或片材，其含有烟叶、烟梗片段、复原烟草、均质化烟草、挤出烟草和膨化烟草中的一或多种。任选地，烟条可以含有在加热烟条时释放的其他烟草或非烟草挥发性香味化合物。任选地，烟条也可以含有例如包括其他烟草或非烟草挥发性香味化合物的胶囊。这种胶囊可以在加热烟条期间熔化。替代地或另外，这种胶囊可以在加热烟条之前、期间或之后压碎。

气溶胶生成制品可以具有在约30毫米至约100毫米之间的总长度。气溶胶生成制品可以具有约5毫米至约13毫米之间的外径。

气溶胶生成制品可以包括定位在烟条下游的烟嘴。烟嘴可以位于气溶胶生成制品的下游端处。烟嘴可以是乙酸纤维素过滤条。优选地，烟嘴具有约7毫米的长度，但可以具有约5毫米至约10毫米之间的长度。

烟条可以具有约10毫米的长度。

烟条直径可以介于约5毫米与约12毫米之间。

在优选实施方案中，气溶胶生成制品具有约40毫米至约50毫米之间的总长度。气溶胶生成制品优选具有约45毫米的总长度。优选地，气溶胶生成制品具有约7.2毫米的外径。

根据本发明的第四方面，提供一种生成气溶胶的方法。该方法包括根据本文所述的任何实施方案，提供根据本发明的第二方面的气溶胶生成装置。该方法还包括提供气溶胶生成制品。所述气溶胶生成制品可包括上文相对于本发明的第三方面所描述的任选或优选特征中的任一个。该方法还包括将气溶胶生成制品插入装置腔体中，并且使用细长电加热器加热气溶胶生成制品。

提供气溶胶生成制品的步骤可以在提供气溶胶生成装置的步骤之前或之后执行。提供气溶胶生成装置和提供气溶胶生成制品的步骤可以作为单个步骤一起执行。

根据本发明的第五方面，提供一种用于组装用于气溶胶生成装置的加热器组件的方法。优选地，根据本文所述的任何实施方案，加热器组件是根据本发明的第一方面的加热器组件。该方法包括提供细长电加热器，并且在细长电加热器的一部分周围形成衬套。衬套在衬套的第一末端处限定孔，并且在衬套的第二末端处限定腔体，其中细长电加热器在衬套内的部分延伸穿过孔并进入腔体，并且其中细长电加热器从衬套的第一末端延伸。

优选地，形成衬套的步骤包括将细长电加热器的一部分插入模具中，将衬套材料注入模具中并包围细长电加热器的定位在模具内的部分，并且凝固衬套材料以形成衬套。凝固步骤可包括冷却、干燥和固化衬套材料的至少一种。优选地，凝固步骤包括固化衬套材料。优选地，衬套材料是树脂。

衬套可以由本文关于本发明的第一方面描述的任何衬套材料形成。

优选地，该方法还包括在腔体内沉积灌注混合物并凝固该灌注混合物。凝固灌注混合物的步骤可以包括干燥和固化灌注混合物中的至少一种。凝固灌注混合物的步骤可包括将灌注混合物暴露于热、紫外线、红外线和湿气(诸如水和水蒸气中的至少一种)的至少一种。

优选地，沉积灌注混合物的步骤包括将液体灌注混合物沉积在腔体中。沉积液体灌注混合物的步骤可包括将液体灌注混合物倒入、注入或流入腔体的至少一种。优选地，凝固灌注混合物的步骤包括固化液体灌注混合物。

灌注混合物可以包括本文关于本发明第一方面描述的任何灌注混合物。

根据本发明的第六方面，提供一种用于组装用于气溶胶生成装置的加热器组件的方法。优选地，根据本文所述的任何实施方案，加热器组件是根据本发明的第一方面的加热器组件。该方法包括提供一种衬套，该衬套在衬套的第一末端处限定孔，并且在衬套的第二末端处限定腔体。该方法还包括提供细长电加热器并将细长电加热器的一部分定位在衬套内，使得电加热器的该部分延伸穿过孔并进入腔体，并且使得细长电加热器从衬套的第一末端延伸。

提供细长电加热器的步骤可以在提供衬套的步骤之前或之后执行。提供衬套和提供细长电加热器的步骤可以作为单个步骤一起执行。

优选地，该方法还包括在腔体内沉积灌注混合物并凝固该灌注混合物。凝固灌注混合物的步骤可以包括干燥和固化灌注混合物中的至少一种。凝固灌注混合物的步骤可包括将灌注混合物暴露于热、紫外线、红外线和湿气(诸如水和水蒸气中的至少一种)的至少一种。

优选地，沉积灌注混合物的步骤包括将液体灌注混合物沉积在腔体中。沉积液体灌注混合物的步骤可包括将液体灌注混合物倒入、注入或流入腔体的至少一种。优选地，凝固灌注混合物的步骤包括固化液体灌注混合物。

灌注混合物可以包括本文关于本发明第一方面描述的任何灌注混合物。

提供衬套的步骤可以包括提供单部件衬套。

提供衬套的步骤可以包括提供衬套的第一部件和衬套的第二部件。提供衬套的步骤还可包括将衬套的第一部件固定到衬套的第二部件以形成衬套。将第一部件固定到第二部件的步骤可以包括将第一部件粘附到第二部件、将第一部件焊接到第二部件以及通过过盈配合将第一部件固定到第二部件中的至少一种。

将细长电加热器的一部分定位在衬套内的步骤可以包括在将衬套的第一部件固定到衬套的第二部件以形成衬套的步骤之前，将细长电加热器的该部分定位在衬套的第一部件和衬套的第二部件之间。

附图说明

现将仅通过举例参考附图来进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施方案的加热器组件的透视图；

图2示出了根据图1的加热器组件的横剖视图，其中增加了垫圈；

图3示出了包括图1的加热器组件的气溶胶生成系统；

图4示出了根据本发明的一个实施方案的生成气溶胶的方法；以及

图5示出了根据本发明的一个实施方案的组装加热器组件的方法。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的一个实施方案的加热器组件10。加热器组件10包括衬套12和细长电加热器14。

衬套12包括通过过盈配合固定在一起的第一部件16和第二部件18。衬套12在衬套12的第一末端22处限定孔20，并且在衬套12的第二末端26处限定腔体24。细长电加热器14的一部分延伸穿过孔20和腔体24。腔体24填充有灌注材料28，以在衬套12和细长电加热器14之间的腔体24内形成密封。在图1中省略了灌注材料28以显示腔体24。

衬套12包括在衬套12的第一末端22处的第一凸缘30和在衬套12的第二末端26处的第二凸缘32。在第一凸缘30和第二凸缘32之间形成环形凹槽34。在第二凸缘34中形成有切口36。

衬套12还包括定位在环形凹槽34内的呈O形环形式的垫圈38。在图1中省略了垫圈38以显示环形凹槽34。

细长电加热器14包括电绝缘基材40和形成在电绝缘基材40上的电阻加热元件42。细长电加热器14还包括两个电触头44，用于在电阻加热元件42和包括加热器组件10的气溶胶生成装置的控制电子器件之间提供电连接。

加热器组件10包括从衬套12的第二末端26延伸的两个销45，以促进加热器组件10在包括加热器组件10的气溶胶生成装置内的机械连接。

图3示出了包括气溶胶生成装置102和气溶胶生成制品104的气溶胶生成系统100的横剖视图。

气溶胶生成装置102包括壳体106和定位在壳体106内的加热器组件10。垫圈38在衬套12和壳体106的内表面之间形成密封。壳体106包括突起部108，该突起部接纳在衬套12的切口36内，以确保加热器组件10在壳体106内的正确定向。

壳体106限定用于接纳气溶胶生成制品104的装置腔体110，其中细长电加热器14从衬套12的第一末端22延伸到装置腔体110内。控制器112和电源114定位在壳体106内的加热器组件10与壳体106的封闭端116之间。

气溶胶生成制品104包括烟条形式的气溶胶形成基质118、中空乙酸酯管120、聚合物过滤器122、烟嘴124和外包裹物126。当气溶胶生成制品104的上游端接纳在气溶胶生成装置102的装置腔体110内时，加热器组件10的细长电加热器14接纳在气溶胶形成基材118内。

在气溶胶生成系统100的使用期间，控制器112控制从电源114到细长电加热器14的电力供应，以加热气溶胶形成基材118并形成气溶胶，用于通过烟嘴124递送给使用者。灌注材料28和垫圈38基本上防止液体从气溶胶形成基材118泄漏到壳体106的包含控制器112和电源114的部分中。

图4示出了根据本发明的一个实施方案的生成气溶胶的方法200。该方法包括分别提供气溶胶生成装置和气溶胶生成制品的步骤202和204。气溶胶生成装置包括根据本发明的加热器组件。例如，气溶胶生成装置可以是图3所示的气溶胶生成装置102。类似地，气溶胶生成制品可以是图3所示的气溶胶生成制品104。

在步骤206中，气溶胶生成制品104被插入气溶胶生成装置102的装置腔体110中。在步骤208中，使用气溶胶生成装置102的加热器组件10的细长电加热器14加热气溶胶生成制品104。

图5示出了根据本发明的一个实施方案的组装加热器组件的方法300。加热器组件可以是图1和图2所示的加热器组件10。方法300包括提供细长电加热器14的步骤302。

在步骤304中，将细长电加热器14的一部分插入模具中。在步骤306中，将包括树脂的衬套材料注入模具中并且包围细长电加热器14的定位在模具内的该部分。在步骤308，凝固衬套材料以形成衬套12。凝固步骤包括固化树脂。在步骤308中形成的衬套12包括孔20和腔体24，其中细长电加热器14的一部分延伸穿过孔20并进入衬套12的腔体24，并且其中细长电加热器14从衬套12的第一末端22延伸。

在步骤310中，灌注混合物28被沉积在腔体24内，并且在步骤312中，灌注混合物凝固。凝固步骤可包括干燥和固化灌注混合物28的至少一种。