1.本发明涉及一种用于微型蒸发器的加热器，尤其涉及一种集成在所述微型蒸发器的筒体中的电加热元件。


背景技术：

2.微型蒸发器，也称为电子烟装置，作为香烟、雪茄、烟斗和其他吸烟装置的替代品。电子烟装置可被配置为提供与香烟、雪茄或烟斗吸烟相关的感觉，但不会产生大量的因烟草燃烧而生成的不完全燃烧和热解产物。微型蒸发器也可以被配置为递送药用气雾剂，例如，哮喘呼吸剂(asthma breathers)。
3.传统的微型蒸发器的加热器通常包括盘绕的加热丝，所述加热丝缠绕在芯上，所述芯从储液器中抽取注入了化学物质(例如，尼古丁)的液体。盘绕的加热丝加热芯中的液体，这些液体可能不会全部被汽化。因此，盘绕的加热丝效率很低，因为它加热的液体比产生气雾剂所需的液体多。此外，盘绕的加热丝对芯外表面加热程度比对芯内部加热的程度要高，并且对芯表面的加热不均匀。因此，盘绕的加热丝的设计可能导致对液体的加热不一致，这会影响通过加热芯形成的气雾剂中的颗粒大小。吸入气雾剂的味道和用户体验可能会受到许多变量的不利影响，例如，不一致的加热、表面积和不同大小的气雾剂颗粒。
4.此外，传统的盘绕加热丝和芯在线圈内加热整个芯。因此，只有一个可操作的加热区。


技术实现要素：

5.技术问题
6.传统的盘绕加热丝无法利用多区域加热，并且必须改变施加到线圈上的电功率的大小，以调节流经微型蒸发器的液体的温度。单区配置对微型蒸发器中液体温度的控制较少，允许温度有波动的较大，这反过来又导致气雾剂内颗粒大小的较大波动。
7.问题解决方案
8.技术方案
9.本文所述的平板加热器(flat heater)试图改进传统设计的不足之处。例如，平板加热器是一种更简单的设计，使用的材料更少，并且可以调节施加到液体上的热量。由于平板加热器可以控制施加到液体上的热量，所以平板加热器可以控制气雾剂中颗粒的大小，甚至可以在气雾剂混合物中生成不同的预定颗粒大小。例如，对于尼古丁的吸收，较小的蒸汽尺寸(颗粒大小)可以使尼古丁深入肺部。同时，较大的颗粒尺寸能更好地激活舌头上的味蕾。与传统的微型蒸发器的加热器不同，本发明所述的平板加热器可以生成有一致性的两种颗粒尺寸。
10.此外，由于所述平板加热器可以调节热量，所以所述平板加热器可以避免达到产生某些致癌物质的温度。
11.在本技术的第一方面，加热器组件可以被配置为汽化液体。所述加热器组件可以
包括基板和支撑在所述基板上的加热元件。
12.所述加热元件可以包括导电材料层，所述导电材料层具有由导电材料形成的多个通道。所述多个通道中的每一个可被配置为并行运行。所述每个通道可具有入口端和出口端。所述入口端可以被配置为接收液体，所述出口端可以被配置为排放蒸汽。所述基板和所述加热元件可以形成多层结构。
13.所述导电材料可以被配置为使得所述加热元件在所述通道的出口端处的电阻大于在所述通道的入口端处的电阻。
14.所述导电材料可以被配置为在所述通道的出口端比在所述通道的入口端产生更多的热量。
15.所述多个通道可以被分成独立可控的加热组。
16.可以根据用户的需求对每组通道进行通电。
17.每组导管可以被配置为实现各自的目标温度范围。
18.每个各自的目标温度范围可以是不同的。
19.每个各自的目标温度范围可以与另一个各自的目标温度范围重叠。
20.所述加热器可以被配置为生成具有目标颗粒大小的气雾剂。
21.所述加热器可以被配置为生成具有一种以上目标颗粒大小的气雾剂。
22.所述导电材料可以是金属。此外，所述基板可以是玻璃或丙烯酸。
23.在本技术的另一方面，用于被配置为从液体供应生成气雾剂的微型蒸发器的筒体。所述筒体可以包括：被配置为将所述气雾剂递送到用户呼吸道的吸嘴和被配置为保持液体供应的储液器。所述筒还可以包括上文讨论的加热器组件。
24.在本技术的又一方面中，加热器组件可以被配置为汽化液体，并且可以包括：基板和支撑在所述基板上的加热元件。所述加热元件可以包括具有多个细长缝隙的导电材料层，所述多个细长缝隙被配置为输送流体。所述基板可以覆盖每个细长缝隙的第一部分。此外，所述基板可以包括开口，所述开口使每个细长缝隙的第二部分暴露在外。所述加热元件可以被配置为将细长缝隙的所述第一部分中的流体加热到低于所述流体的蒸汽转化温度的温度。而且，所述加热元件被配置为将所述细长缝隙的所述第二部分中的流体加热到高于所述流体的蒸汽转化温度的温度。
25.所述加热元件可以被配置为在所述流体到达所述细长缝隙的所述第二部分之前，使每个细长缝隙中的所述流体汽化。
26.所述细长缝隙可以被所述导电材料带彼此分开。
27.所述导电材料带在所述细长缝隙的第一部分处可以比在所述细长缝隙的第二部分处宽。
28.所述基板可以是电绝缘的。
29.所述细长缝隙可以呈线性形状，并且平行设置。
30.所述细长缝隙可以与公共入口流体连接。
31.芯可以被设置在所述细长缝隙内。
32.芯可以被设置成横跨所述细长缝隙的出口端。
33.所述通道可以在径向上指向所述加热元件的中心。
34.在本技术的又一方面，用于被配置为从液体供应生成气雾剂的微型蒸发器的筒
体。所述筒体可以包括被配置为将所述气雾剂递送到用户呼吸道的吸嘴和被配置为保持液体供应的储液器。所述筒还可以包括上文讨论的加热器组件。
35.在本技术的又一方面中，加热器组件可被配置为汽化液体。所述加热器组件可以包括：第一基板、第二基板和夹在所述第一基板和所述第二基板之间的加热元件。所述加热元件可以包括具有多个细长缝隙的导电材料层，所述多个细长缝隙被配置为输送流体。所述第一基板可以部分地覆盖所述多个细长缝隙，以形成细长通道。所述加热元件可以包括多个独立控制的加热区。此外，每个细长通道可以被配置为在多阶段加热过程中加热所述流体。
36.所述导电材料可以被配置为使得所述加热元件在每个细长通道的一端处的电阻与在所述细长通道的另一端处的电阻不同。
37.每个细长通道可以被配置为使得朝向所述细长通道的入口的液体在第一温度下经受第一阶段加热，并且朝向所述细长通道的出口的液体在第二温度下经受第二阶段加热，所述第二温度高于在所述第一阶段加热产生的温度。
38.在所述第一加热阶段产生的温度可以低于所述流体的蒸汽转化温度，并且在所述第二加热阶段产生的温度可以高于所述蒸汽转化温度。
39.每个加热区可以包括多个所述细长通道。
40.加热区可以被配置为根据用户的需求被通电。
41.每个加热区可以被配置为实现各自的目标温度范围。
42.每个各自的目标温度范围可以是不同的。
43.每个各自的目标温度范围可以与另一个各自的目标温度范围重叠。
44.所述加热器可以被配置为生成具有目标颗粒大小的气雾剂。
45.所述加热器可以被配置为生成具有一种以上目标颗粒大小的气雾剂。
46.在本技术的又一方面，用于被配置为从液体供应生成气雾剂的微型蒸发器的筒体。所述筒体可以包括：被配置为将所述气雾剂递送到用户呼吸道的吸嘴和被配置为保持液体供应的储液器。所述筒体还可以包括上文讨论的加热器组件。
47.发明有益效果附图说明
附图说明
[0048][0049]
图1是示例性微型蒸发器的剖视图，其包括底座、筒体和加热器。
[0050]
图2是图1的筒体和加热器的透视图。
[0051]
图3是图1的加热器的分解图。
[0052]
图4是图1的加热器的透视图。
[0053]
图5a是图1的加热器的金属加热元件的平面图。
[0054]
图5b是图5a的金属加热元件的一部分的平面图。
[0055]
图6是另一个筒体和加热器的透视图。
[0056]
图7是图6的筒体和加热器的分解图。
[0057]
图8是另一个加热元件的透视图。
[0058]
图9a是图8的加热元件的另一个透视图。
[0059]
图9b是图8的加热元件的侧视图。
[0060]
图10示出了示例性加热器的平面图。
[0061]
图11示出了示例性加热器的平面图。
[0062]
图12示出了示例性加热器的平面图。
[0063]
图13示出了示例性加热器的平面图。
[0064]
图14示出了示例性加热器的平面图。
[0065]
图15示出了示例性加热器的平面图。
[0066]
图16示出了具有蚀刻到基板中的通道的示例性加热器的侧视图。
[0067]
本发明的方式
[0068]
发明方式
[0069]
图1示出了用于生成供用户吸入的气雾剂(aerosol)的示例性的微型蒸发装置10。微型蒸发装置10可以包括底座12和筒体14。底座12可被配置为接收多个可互换的筒体14中的一个，并且可容纳电源，例如，电池和/或电子装置。筒体14可以包括吸嘴(mouthpiece)16，用于将气雾剂直接递送到用户的嘴里，并且可以包括用于加热器20的安装件(例如，凹槽18—参见图2)。电源可向加热器20提供电能，并且电子装置可以控制供给加热器20的电能。此外，底座12和/或筒体14中可以放置要汽化的流体的储存罐或储液器。筒体14还可以包括泵22，用于将流体从储液器抽出，通过筒体14。筒体14可以永久地附接到底座12上，或可释放地附接到底座12上。
[0070]
如图2所示，加热器20可以通过容纳在筒体14中的凹槽18内而安装到筒体14上。加热器20可以产生加热和汽化流体(或将流体转化为气雾剂以递送到用户呼吸道)所需的热量。加热器20的配置或结构可以促使流体通过，例如，毛细作用的方式，流过筒体14。在一些配置中，加热器20可以在不需要泵22的情况下将流体从筒体14中抽出。
[0071]
如图2
‑
4所示，加热器20可以包括夹在内基板26和外基板28之间的平板加热元件24。内基板26和外基板28可以布置成使得当加热器20被安装到在凹槽18中时，内基板26可以被定位为抵靠在凹槽18的凹壁上，而外基板28面向外。可以设想的是，平板加热元件24可由导电材料制成，例如，金属或半导体。平板加热元件24的不同部分可由具有不同导电特性的不同类型的材料制成。此外，平板加热元件24的整体形状和各个部件可以由坯料雕刻、切割、冲压或蚀刻而成。
[0072]
基板26和28可以是透明的，以显示平板加热元件24。基板26和28的透明可以便于对加热器20的操作进行目视检查。基板26和28可以是由玻璃、塑料、丙烯酸或其他材料形成的平板，这些材料可以是不导电的，也可以是电介质。平板加热元件24和内基板26及外基板28可以一起形成具有多层结构(例如，加热元件夹在两个基板之间)的平板加热器。
[0073]
加热器20可以包括用于接收来自储存罐或储液器的流体的入口通道30、用于汽化流体的汽化部分32、以及在内基板26中的一个或多个出口通道34，用于将汽化的流体朝筒体14的吸嘴16排放。可选地，外基板26还可以包括一个或多个出口通道34。加热器20还可以包括一个或多个电触点36，所述电触点可以为加热器与底座12中的电源和电子装置之间的电力及通信提供导管(conduit)。
[0074]
加热器20的入口通道30可接收来自储存罐或储液器的流体，并可横穿内基板26的
厚度。入口通道30的入口部分38的形状和尺寸可设计成密封地与筒体14的壁上的开口40接合(见图2和图3)。入口通道30可以终止于通向加热器20的汽化部分32的排放部分42。排放部分42的形状和尺寸可以与入口部分38不同。例如，排放部分42可以比入口部分38大。
[0075]
平板加热元件24可以包括流体通道(或缝隙)46和材料带48(也称为金属带或加热元件)交替的排44。每个带(strip)48可以通过导电环50连接到相邻的带48。流体通道46、带48和环(loop)50可以构成汽化部分32的主体。此外，流体通道46和环50可在导电材料中形成细长缝隙(或细长通道)51。
[0076]
汽化部分32可分为与入口通道30相邻的流体分配区52和与出口通道34相邻的过渡区54。流体可通过入口通道30进入汽化部分32。由此，入口通道30的排放部分42可以延伸穿过流体分配区52中的所有流体通道46，使得所有流体通道46可以直接从入口通道30接收流体。此外，流体分配区52中的流体通道46的部分可以通过公共流体通道(或横向流体通道)56彼此流体连接。公共流体通道56可以延伸跨过所有的流体通道46，使得一个流体通道46中多余的流体可以被引导到另一个具有可用容量的流体通道46。流体分配区52可以帮助解释由于筒体的方向而导致的来自入口通道30的排放部分42的流体分配不均。流体分配区52还可以帮助说明由于不同的流体通道46中的汽化速率不同而导致的流体消耗不均。可以设想的是，入口通道30的排放部分42可以仅延伸穿过一些流体通道46，或可以只与一个流体通道46流体连接。
[0077]
汽化部分32的过渡区54可以促进流体从液态到蒸汽的过渡。在从流体分配区52进入过渡区54时，流体可以被带48加热(或预加热)。可以设想的是，流体在较小程度上也可以被流体分配区52中的部分带48加热。此外，可以限制引导至流体通道中的流体的热量，使得流体在流经流体通道46时保持液态。
[0078]
每个流体通道46可以将加热的流体(以液体形式)排放到由相应环50的内边缘限定的开口区域58中。环50的尺寸可以设置为使得开口区域58接收少量的流体。此外，每个环50的一部分可以延伸到出口通道34中，使得只有部分开口区域58被内基板26和外基板28覆盖。
[0079]
从液体到蒸汽的转变可以发生在由内基板26和外基板28覆盖的开口区域58的部分区域中。由环50产生的热量可能导致在出口通道34的边缘形成气泡，使得当流体到达出口通道34时，流体完全转化为蒸汽，并且没有液体从出口通道34泄漏。一旦处于蒸汽状态，流体可以流经出口通道34，通过凹槽18中的开口60流到吸嘴16。
[0080]
可以设想的是，开口区域58的尺寸可以设计为用于捕获到达出口通道34的任何液体(例如，通过表面张力的方式)，使得这种液体不会泄漏到吸嘴16中。相应地，环50的开口区域58可以具有，例如，两平方毫米、一平方毫米或更少的面积。
[0081]
流体通过流体通道46的运动可以由每个流体通道46的压力差产生。所述压力差可以由用户通过吸嘴16吸入蒸汽引起。蒸汽通过出口通道34的运动可以降低流体通道46中的压力，从而导致流体通道46内的压降。流体通过流体通道46的运动也可以由流体通道46内的毛细作用引起。可以设想的是，压力差也可以由筒体14中的泵22产生。此外，在每个流体通道46内可以设置芯吸材料(wicking material)，从而通过芯吸作用抽吸流体通过流体通道46。应当理解的是，使流体移动通过流体通道46的力的来源可以不限于上述示例，其他来源也可以提供驱动流体通过流体通道46所需的力。
[0082]
带48和环50可以通过电阻加热的方式产生热量。进一步可以设想的是，加热器20可以利用多阶段加热，其中，当流体从入口通道30流向出口通道34时，流经流体通道46的流体接受越来越多的热量。鉴于在电阻加热器中产生的热量取决于被施加电的材料中电阻的大小，对于多阶段加热，带48可以具有与环50不同的电阻值。特别是，环50可能具有比带48更大的电阻。
[0083]
实现不同电阻的一种方式是改变导电材料的宽度(或横截面形状)。例如，如图4
‑
图5b所示，形成环50的导电材料可能比带48的导电材料更薄(或具有更小的横截面)。因此，带48可以具有更小的电阻，并且可以产生比环50更少的热量。
[0084]
每个流体通道46的多阶段加热可以允许更好地控制施加到流经过渡区5的流体的温度。由于不同的温度在形成气雾剂时产生不同的颗粒大小，因此对温度的更好控制可能允许对通过在加热器20中汽化流体而产生的气雾剂中的颗粒大小进行更好的控制。根据微型蒸发器10的使用情况，需要不同的颗粒尺寸。例如，尼古丁的吸收需要较小的颗粒尺寸，以便在用户的肺部吸收，而较大的颗粒尺寸可改善气雾剂的味道。
[0085]
除了在每个流体通道46内的多阶段加热之外，过渡区54还可以具有跨越不同排44的流体通道46、带48和环50的多区加热。特别是，不同的排44可以被分成单独驱动的组。因此，不仅可以通过对每个流体通道46施加的热量进行分级来控制热量，还可以通过驱动一个、部分或所有单独驱动的排44来控制热量。每组排44可以与特定的加热温度范围和/或电阻范围相关联。此外，可以选择施加到每组排44的电流，以实现对相应流体通道46和开口区域58中的流体的期望加热。
[0086]
跨越不同排44的多区加热可以允许在共同的气雾剂内受控的生成不同大小的颗粒。如上所述，尼古丁的吸收需要较小的颗粒尺寸，而较大的颗粒尺寸可改善气雾剂的味道。跨不同排44的多区加热可以产生一种以上的颗粒大小，从而解决对注入尼古丁的气雾剂的多种颗粒大小需求。
[0087]
多区加热还可以通过根据用户的需求定制加热量来提高加热器20的效率。例如，如果用户吸入的气雾剂流量较小，则可以仅激活一组或两组排44以产生热量。如果用户吸入更多的气雾剂，则可以激活更多组的排44以产生更多的热量。因此，利用跨越不同排44的多区加热可以通过仅利用用户需求所需的排44的数量来减少加热器20消耗的平均电功率。
[0088]
或者，汽化部分32的过渡区54可利用单级加热。对于单级加热，带48和环50的导电材料的宽度(或横截面形状)可以是相同的。因此，带48和环50的电阻可以是相同的，并且由带48和环50产生的热量可以是相同的。
[0089]
图6和图7示出了一种示例性配置，其中，加热元件24仅安装在一个基板28上。在这种配置中，当加热器18安装在凹槽18内时，流体通道46可以被凹槽壁和外基板28包围。所述配置的操作方式可以与利用两个基板的配置的操作方式基本相同。
[0090]
本技术的另一方面在图8至图9b中示出。可以看出，加热元件24可以包括芯62，以帮助抽吸流体通过流体通道46和开口区域58。芯62可以由芯固定器64保持就位，并且可以延伸穿过全部或部分排44。可以设想的是，环50可以与芯62重叠，使得芯62与环50内的开口区域58中的流体接触。图8和图9a示出汽化部分32只包括过渡区54，因为芯62的吸收能力可以作为流体分配区52的替代。然而，应当理解的是，在利用芯62的配置中的汽化部分32可以包括流体分配区52。可以设想的是，除了(或代替)图8和图9a中所示的位置之外，多个芯62
可以位于每个单独的流体通道46中。
[0091]
图10示出了加热元件24，其中，公共流体通道56直接从开口40接收流体。因此，流体分配区52中的唯一流体通道可以是公共流体通道56。整个流体通道46可以在过渡区54内。
[0092]
尽管到目前为止，加热元件24的流体通道46和带48已被图示为以矩形排列定位，但是流体通道46和带48可以根据相关筒体14的配置以任何形状排布。例如，如图11所示，流体通道46和带48可以被布置成圆形图案。
[0093]
对于圆形配置，内基板26(以及可选的外基板28)可具有与流体分配区54直接流体连通的一个或多个入口通道30。流体分配区52可以只包括一个位于加热元件24的圆周周围的公共流体通道56。所述公共流体通道56可以与一个或多个入口通道30直接流体连通，并且可以与每个流体通道46直接流体连通。
[0094]
此外，流体通道46可以向圆心汇聚。因此，带48可以向圆的圆周方向变宽，向圆心方向变薄。这可能会产生这样的效果：带48的电阻向圆心逐渐增加。因此，由带48产生的热量可以向着圆心逐渐增加。环50和开口区域58可以在圆的中心区域彼此紧邻，出口通道34可以位于该区域。类似于先前讨论的其他布置，每个环50的一部分可以延伸到出口通道34中，使得开口区域58的一部分仅被内基板26和外基板28覆盖。
[0095]
图12和图13示出了具有不同形状的环50的加热元件24。例如，图12中的环50可以是平板的环状物的形式。图13中的环50可以是更呈梯形的形状。
[0096]
图14和图15示出了具有集中出口的加热器布置。在这样的布置中，入口通道30可以位于加热器20的相对两侧。流体通道46和带48可以从加热器20边缘处的入口通道30延伸到加热器20中心的出口通道34。应当理解的是，这种布置可以包括两个过渡区54，它们可以共享或不共享公共环50和开口区域58。
[0097]
每个过渡区54可以与一组特定的电触点36相关联。尽管图14和图15中示出的布置可以包括四个电触点36，但可以使用更多或更少的电触点36。因此，每个过渡区54可以作为用于多区加热的独立驱动的加热区。可以设想将每个过渡区54进一步分成独立驱动的带48和/或环50的组。
[0098]
可以设想的是，加热元件24可以包括策略性地设置在汽化部分32中的传感器(未示出)，其可以向底座12中的电子装置提供温度、压力和/或流体流量反馈。加热元件24还可以包括用于每个流体通道46的微型阀门(未示出)，以便在由于需求低而不需要这些通道时隔离这些通道。所述微型阀门也与可以底座12中的电子装置连接。
[0099]
本发明的替代实施例可以包括在基板26和28中的一个或两者的表面上或之中印刷或蚀刻流体通道46；电分离的带50/通道46或带50的组/流体通道46以允许将电选择性地施加到单独的带48或带48的组，并且通道46/带48可布置成直排44或饼状并布置成圆形阵列。
[0100]
可以设想的是，流体通道46可以分成多组，使得加热器20能够同时汽化多于一种类型的流体。例如，内基板26可以界定第一组流体通道46，而外基板28可以界定第二组流体通道46。加热元件24可以介于这两组流体通道46之间，使得流经这两组通道46的流体彼此流体分离。在这种配置中，第一组流体通道46可以接收第一类型的流体，而第二组流体通道46可以接收第二类型的流体。此外，这两组流体通道46可以通过它们各自的入口接收各自
类型的流体。此外，这两组流体通道46可以将蒸汽排放到它们各自的出口，这些出口与出口通道34流体连通。另外，这两组流体通道46可以共用一个入口，并共用一个出口。在单一入口和出口的配置中，入口和出口可以配备阀或其他流量调节装置，以引导每种流体类型通过入口并向其中一个流体通道组流动。应当理解的是，在单一入口和出口的配置中，流体可以一次提供给相应的流体通道组46。此外，不同的蒸汽可以在单个出口处混合。
[0101]
可以进一步设想的是，流体通道46可以被分成多组，使得加热器20可以在气雾剂中产生多于一种尺寸的颗粒。例如，第一组流体通道46(由内基板26形成)可产生第一尺寸的颗粒，而第二组流体通道46(由外基板26形成)可产生第二尺寸的颗粒。
[0102]
可以进一步设想的是，加热元件24的大部分可以被省略，从而仅保留环50。在这种配置中，内基板26和外基板28可以共同形成单独的流体通道46。
[0103]
上述配置提供的优点可以包括增加带48的受热部分与流经流体通道46的流体之间的接触表面积，通过选择性地加热环50和/或带48来调节施加到流体的热量和施加到带的流体量的能力。上述配置还可以降低制造成本，并且与传统的电子烟加热器相比，具有简化的部件。上述配置的其他优点可以是，同一加热器内的环50可以具有不同的尺寸，使得一些环50可以形成具有一种尺寸的蒸汽颗粒，而另一尺寸的环50可以形成具有另一种尺寸的蒸汽颗粒。
[0104]
虽然本文公开了本发明的至少一个示例性实施例，但应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，修改、替换和替代方案是显而易见的，并且可以在不脱离本公开范围的情况下进行。本公开内容旨在涵盖示例性实施例的任何修改或变化。此外，在本公开中，术语“包括”或“包含”不排除其他元件或步骤，术语“一”或“一个”并不排除复数，术语“或”表示其中之一或两者。此外，已描述的特征或步骤也可以与其他特征或步骤组合使用，并且以任何顺序使用，除非公开内容或上下文另有暗示。