一种周向加热组件及气溶胶生成装置的制作方法

1.本实用新型涉及气溶胶生成装置领域，具体的说，是涉及一种周向加热组件及气溶胶生成装置。


背景技术：

2.在现有的气溶胶生成装置（例如加热不燃烧烟具）中，气溶胶生成基材制品（如烟支）经过加热元件的加热以产生气溶胶。将加热元件的温度控制在特定温度范围内，以保证气溶胶生成基材制品释放被希望的挥发性化合物，而不产生和释放不希望的挥发性化合物。这类气溶胶生成装置成为气溶胶生成过程中的重要设备。
3.现有的气溶胶生成装置具有多种加热方式，其中周向加热方式因其加热更加均匀、温控更加准确得到了广泛应用。周向加热的组件中的加热元件为加热管，加热管内壁作为有效的发热面对气溶胶生成基材制品进行直接接触式加热。这种以热传导的方式进行加热的方式需要采取隔热措施防止热量外泄，避免因热量外泄到导致的热转换效率低、外壳发烫等问题。
4.现有的隔热措施多采用真空绝热管的方式进行，通过真空绝热管将加热管向外传递（包括传导、对流和辐射）的热能隔绝在真空绝热管内部，使得仅仅有一小部分热量泄漏。但是这种隔热方式无法做到充分的绝热，热量外漏仍旧带来热量利用率低下、外壳发烫的问题。另外，由于真空绝热管的真空腔较大，整个产品的体积较大，产品装配成本较高；对于一些电磁加热方式进行加热的结构中，无法使用金属的真空绝热管，而采用非金属材质又很难做到真空绝热。
5.这些均对提高热利用率、减少热量外漏、降低成本、提高性能造成困扰，因此需要一种能够代替真空绝热管并且充分隔绝热量的加热装置。


技术实现要素：

6.为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种周向加热组件及气溶胶生成装置。
7.本实用新型技术方案如下所述：
8.一种周向加热组件，其特征在于，包括：
9.发热管，所述发热管用于容纳气溶胶生成基材制品，并对所述气溶胶生成基材制品进行加热；
10.外壳，所述外壳套在所述发热管外围，且所述外壳与所述发热管之间设有环形的空腔；
11.以及固体的绝热材料，所述绝热材料设于所述发热管与所述外壳之间，且所述绝热材料充满所述空腔。
12.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述发热管的内壁/外壁覆有发热膜，所述发热膜通过加热引脚与外部电路连接；
13.或，所述发热管由铁磁性材料制成，所述外壳的外侧套有电磁线圈，所述电磁线圈通过加热引脚与外部电路连接。
14.进一步的，所述加热引脚为金属丝、线棒、pcb或fpc中的任一种制成。
15.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述外壳为合抱式外壳，其包括外壳后仓和外壳前仓，所述外壳后仓与所述外壳前仓扣合形成环抱所述发热管的外壳整体。
16.进一步的，所述绝热材料包括绝热材料后片和绝热材料前片，所述绝热材料后片套在所述外壳后仓内，所述绝热材料前片套在所述外壳前仓内。
17.更进一步的，所述绝热材料后片和所述绝热材料前片安装到位后的截面均为半圆环形，且两者紧密贴合无空隙。
18.进一步的，所述外壳后仓与所述外壳前仓均包括上支撑部、中空部及下支撑部，所述中空部位于所述上支撑部与所述下支撑部之间，所述发热管和所述绝热材料套在所述中空部内。
19.更进一步的，所述中空部的底部内侧与所述发热管之间设有密封圈。
20.根据上述方案的本实用新型，其特征在于，还包括测温单元，所述测温单元包括测温件和与所述测温件连接的测温引脚，所述测温引脚与外部电路连接。
21.另一方面，一种气溶胶生成装置，其特征在于，包括上述的周向加热组件。
22.根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，本实用新型通过合抱式的外壳组件对内部的发热管、绝热材料进行支撑，使得该周向加热组件应用到例如电磁加热的气溶胶生成装置中，可以减少热量传递，并且通过绝热材料的应用代替现有的真空绝热管，不仅减少了整个加热组件的体积，降低了装配难度，同时可以最大程度的降低热量泄漏，提高了能量的利用率，降低了外壳温度，并且本实用新型使得气溶胶生成装置的温度控制更加精准，加热时间更短，用户的体验感知更优。
附图说明
23.图1为现有隔热结构的示意图。
24.图2为另一种现有隔热结构的示意图。
25.图3为本实用新型的结构分解图。
26.图4为本实用新型的侧面剖视图。
27.图5为发热管顶部连接的示意图。
28.图6为发热管底部连接的示意图。
29.在图中，111
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加热管；112
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真空隔热管；113
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pi发热膜；114
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ptc测温单元；
30.121
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加热管；122
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塑胶隔热管；123
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高温空腔；
31.211
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外壳后仓；2111
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弹片；2112
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导入入口；2113
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凸起部；212
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外壳前仓；221
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绝热材料后片；222
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绝热材料前片；230
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发热管；231
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弧形外扩部；232
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支撑位；240
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测温单元；241
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测温件；250
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电磁线圈；251
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加热引脚；260
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密封圈。
具体实施方式
32.下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：
33.如图1所示，一种现有的周向加热组件的隔热结构中，加热管111用于对气溶胶生
成基材制品（例如烟支）进行周向加热，加热管111的外部套有真空隔热管112，通过真空隔热管112对加热管111产生的热量进行隔绝，为了实现加热功能，在加热管111的外侧依次贴附有pi发热膜113和ptc测温单元114。
34.如图2所示，另一种现有的周向加热组件的隔热结构中，加热管121用于对气溶胶生成基材制品（例如烟支）进行周向加热，加热管121的外部套有塑胶隔热管122，塑胶隔热管122与加热管121之间间隔有高温空腔123，塑胶隔热管122用于将加热管121产生的热量大部分隔离在高温空腔123内。
35.上述两种隔热方式为代表的现有结构具有以下缺陷：
36.（1）预热时间长，现有的周向加热结构需要1分钟甚至更长的时间进行加热才能使得气溶胶生成基材制品产生气溶胶，用户体验感知差；（2）绝热效果差、外壳温度高，在使用一段时间后，加热管产生的热量泄漏，使得外壳的温度非常高，用户使用的时候烫手；（3）能量利用率低，由于大量的热量外泄， 导致由电源能量转化成的热量有较多的浪费；（4）装配困难，为了增加加热能量，需要装配更大的电源，不仅增加了产品的体积和重量，造成装配困难，还因为绝热材料较软，在没有刚性支撑件的情况下装配到加热管外的空腔较为困难；（5）由于温度的泄漏，导致加热管温度的控制难以把握，气溶胶生成不稳定。
37.上述的外壳温度高、预热时间长、能量利用率低的缺陷均是由加热组件的绝热不良造成的，现有的加热组件中：（1）加热管外壁的高温区封闭了一定量的空气，由于空气的对流引发热量外泄；（2）加热管外壁的高温区剩余的空气没有完全被密封，造成高温空气外泄带走了部分热量；（3）与加热管外壁接触的物质导热率过高，热量被迅速带走；（4）加热管与导热系数高的零件接触面积过大，导致热传递路径上的热阻很小，大量热量外泄。
38.为了解决上述问题，本实用新型提供一种气溶胶生成装置，包括周向加热组件及与周向加热组件连接的外部电路。该周向加热组件用于对气溶胶生成基材制品（例如烟支）进行周向加热，并将热量进行隔绝以达到绝热、节能的目的；该外部电路用于实现周向加热组件的加热控制，可采用现有的控制电路设计，此处不做详细限定。
39.如图3至图6所示，一种周向加热组件，包括：发热管230、外壳以及固体的绝热材料。其中，发热管230用于容纳气溶胶生成基材制品，并对气溶胶生成基材制品进行加热；外壳套在发热管230外围，实现对内部结构的支撑；绝热材料设于发热管230与外壳之间，实现发热管230热量的隔绝。
40.本实用新型通过绝热材料的应用代替现有的真空绝热管，不仅减少了整个加热组件的体积，降低了装配难度，同时可以最大程度的降低热量泄漏，提高了能量的利用率，降低了外壳温度，并且本实用新型使得气溶胶生成装置的温度控制更加精准，加热时间更短，用户的体验感知更优。
41.各部分具体结构如下。
42.1、发热管
43.发热管230用于对气溶胶生成基材制品进行加热。在一个实施例中，发热管230自身具有发热膜并独立构成发热单元；在第二个实施例中，发热管230连同其内壁/外壁贴附的发热膜共同形成发热单元；在第三个实施例中，发热管230由铁磁性材料制成，其与设置于外壳外侧的电磁线圈250共同构成发热单元。发热单元通过加热引脚与外部电路连接，外部电路通过加热引脚对发热单元的加热温度进行控制。
44.具体的：在第一个实施例中，发热管230本身通过加热引脚与外部电路连接，通过发热管230进行直接加热；在第二个实施例中，发热管230的内壁/外壁覆有发热膜，发热膜通过加热引脚与外部电路连接，通过发热膜直接进行加热；在第三个实施例中，外壳的外侧套有电磁线圈250，电磁线圈250通过加热引脚251与外部电路连接，外部电路通过加热引脚251对电磁线圈250进行通电，电磁线圈250通过电磁感应的方式对发热管230进行电磁加热，且该加热过程更加迅速和均匀。
45.在上述各个实施例中，加热引脚可以为金属丝、线棒、pcb或fpc中的任一种制成，可根据具体产品结构进行选择。
46.2、外壳
47.外壳实现了内部各个零部件的支撑和固定，且外壳与发热管230之间设有环形的空腔。
48.外壳为合抱式外壳，其包括外壳后仓211和外壳前仓212，外壳后仓211与外壳前仓212扣合形成环抱所述发热管的外壳整体。外壳后仓211与外壳前仓212扣合均为u型外壳件，在装配的时候将绝热材料放入外壳与发热管230之间使其贴合良好，并将外壳后仓211与外壳前仓212扣合扣合固定，实现了产品的简易式装配。
49.本实用新型中的外壳后仓211与外壳前仓212均包括上支撑部、中空部及下支撑部，中空部位于上支撑部与下支撑部之间。上支撑部用于与整机外壳连接，并实现气溶胶生成基材制品的导入，中空部用于容纳发热管230和绝热材料，下支撑部与整机外壳的底部固定，实现整个外壳的支撑和固定。
50.优选的，上支撑部的内部为上大下小的导入入口2112，便于气溶胶生成基材制品的顺利导入。本实施例中的上支撑部的侧壁设有弹片2111，通过弹片2111对气溶胶生成基材制品进行夹取和固定。
51.如图5、图6所示，中空部的顶部内侧设有向内凸出的凸起部2113，凸起部2113与发热管230的顶端接触。本实用新型通过中空部顶部和底部的结构设计，使得外壳与发热管230的固定为点接触或线接触的形式，充分增大热传导路径上的热阻，进一步减少热量外泄。具体的，发热管230的顶端设有往外倾斜的弧形外扩部231，凸起部2113与弧形外扩部231接触。中空部的底部设有支撑平台，支撑平台与发热管230的底端（支撑位232）接触。
52.优选的，中空部的底部内侧与发热管230之间设有密封圈260，本实施例优选用氟橡胶密封圈。
53.本实用新型采用合抱式的装配结构还具有以下优点：（1）外壳后仓211与外壳前仓212仅仅通过扣合的结构就可以将绝热材料进行密封固定，可以有效的避免内部物质非预期的漏出；（2）外壳后仓211与外壳前仓212采用薄壁结构，其刚性和可注塑性良好，可采用耐高温、导热率极低的材质（如高温塑料）制成，产品成本更低；（3）外壳后仓211与外壳前仓212仅仅通过点接触或线接触就能卡紧发热管230两端，在固定好发热管230的同时又可以很好地避免因大面积接触而产生大量热量外泄。
54.3、绝热材料
55.本实用新型中的绝热材料充满了外壳与发热管230之间的空腔，用于防止加热管产生的热量大量外泄。其以绝热材质为基材，根据外壳和发热管230的具体形状进行设计。为了适配上述的合抱式外壳，本实施例中的绝热材料包括绝热材料后片221和绝热材料前
片222，绝热材料后片221套在外壳后仓211内，绝热材料前片222套在外壳前仓212内。
56.优选的，绝热材料后片221和绝热材料前片222安装到位后的截面均为半圆环形，且两者紧密贴合无空隙，以便更加适应空腔的形状和体积。
57.本实施例中的绝热材料采用热扩散系数比空气低的材料制成，以最大限度阻断热量流失。本实施例中，绝热材料具体选用纳米绝热气凝胶毡或纳米绝热气凝胶垫。这类材料的导热率极低，室温～200摄氏度时导热率不大于0.019w/m*k，在同等温度条件下导热率低于空气。
58.低导热率材料包裹的发热管230会大大降低整个发热管230侧面的热流密度，减缓热量流失的速度。这类材料处于固态，在填充满发热管230外壁的空间的同时，可以把空间中的空气排出，在发热管230发热过程中，由于发热管230外壁只有固态的绝热材料而没有空气的对流，这就可以减少因对流引起的热量外泄，同时降低了因空气意外泄漏而带走热量。
59.4、测温单元
60.该周向加热组件还可以包括测温单元240，通过测温单元240实现发热管230温度的探测，以便通过外部电路对发热管230的加热温度进行控制。
61.本实用新型中的测温单元240包括测温件241（温度传感器）和与测温件241连接的测温引脚，测温引脚与外部电路连接。其中：测温件241用于探测发热管230指定位置的温度，其可以是发热管230本身，也可以是安装于发热管230外壁或与发热管230连接形成的热电偶，还可以是安装了温度传感元件的fpc板；测温引脚用于连接外部控制电路，由金属丝、金属线、金属棒、pcb、fpc中的任一种制成。测温件241为发热管230本身时，则不需要单独的测温引脚。
62.本实用新型具有以下优点：
63.（1）本实用新型可以大大缩短预热时间，本实用新型可以应用于电磁加热的结构中，通过电磁加热的形式使得预热时间可以缩短至不超过20秒。
64.（2）本实用新型降低了整机外壳的温度，相比现有的真空隔绝结构的产品，本实用新型的气溶胶生成装置在使用同等时间后，气溶胶生成装置整机外壳温度更低，用户的使用感知更好。
65.（3）本实用新型的能量利用率更高，由于充分降低了热量的外泄，本实用新型的气溶胶生成装置可以使用更少的热量完成气溶胶的生成。
66.（4）本实用新型采用合抱式的外壳组件结构，仅采用一对外壳就可以将发热管230、绝热材料、测温单元等结构密封到内部，并固定在一起，将装配方向由现有的轴向改为了开放式，减少了零件数量，降低了装配难度，并且产品更加小巧。
67.（5）本实用新型的内部结构更加紧凑，可以引入更多的温控方式，不仅简化了内部结构，同时使得温控更加准确，气溶胶生成更加稳定。
68.应当理解的是，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。
69.上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实
用新型的保护范围内。