CN115884693A - 气溶胶生成用面状发热体、其制造方法及包括其的气溶胶生成装置 - Google Patents

气溶胶生成用面状发热体、其制造方法及包括其的气溶胶生成装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气溶胶生成用面状发热体、其制造方法及包括其的气溶胶生成装置，所述气溶胶生成用面状发热体包括：多孔芯材，用于吸收液态气溶胶生成基质；导电珠层，用于加热所吸收的液态气溶胶生成基质；以及端子部，用于将加热用电力传输到所述导电珠层。

Description

气溶胶生成用面状发热体、其制造方法及包括其的气溶胶生 成装置
技术领域
本发明涉及一种气溶胶生成用面状发热体、其制造方法以及包括其的气溶胶生成装置，具体地说，涉及一种通过导电珠层进行面状发热的气溶胶生成用面状发热体、其制造方法以及包括其的气溶胶生成装置。
本申请要求基于2021年7月27日提交的韩国专利申请第10-2021-0098478号的优先权的权益，其全部内容作为本说明书的一部分结合于此。
背景技术
近些年，越来越需要可替代的吸烟物品以克服普遍卷烟的缺点。例如，越来越需要一种通过加热液态气溶胶生成基质来生成气溶胶的装置，而不是通过燃烧传统卷烟来生成气溶胶的方法，并且正在积极地对此进行研究。
使用加热液态气溶胶生成基质的方法的气溶胶生成装置包括芯材-加热器结构体，所述芯材-加热器结构体由用于吸收液态气溶胶生成基质的芯材以及用于加热液体的加热器结合而成。
芯材通常由棉或二氧化硅材料组成的纤维束制成。通过将由导电金属制成的特定图案形式的加热器定位在芯材的表面上或刚好在芯材的表面的下方来制造芯材-加热器结构体，并且使用利用电加热加热器以汽化通过芯材吸收的液态气溶胶生成基质的方法的气溶胶生成装置。
然而，如上所述，在气溶胶生成装置包括在芯材的下表面上或刚好在芯材的表面下方的特定图案形式的加热器的情况下，由于图案大小的限制，局部加热仅发生在对应于图案的位置，因此会存在非加热区域。因此，由于芯材的每个区域都存在具有偏差的局部加热，所以由于液体碳化现象集中在图案区域而产生焦味或有害物质，并且由于芯材的物理特性的差异而产生热收缩或热膨胀，这导致芯材和图案分离。
已经尝试通过在芯材中使用网状网络而不是使用图案形式的加热器来增加通过在低电力密度下在广泛区域内发热而生成的气溶胶的量，但是由于瞬间发热而导致的液体碳化现象(这是基于纤维的芯材本身的问题)仍然没有解决，并且由于网状结构，与常规图案形式的加热器的情况相同地，每个区域的加热都存在偏差。
此外，尝试了使用作为包括导电物质的珠状结构体的整个芯材，而不是包括作为独立部件的加热器，但是存在的问题是，由于加热在芯材结构体的整个区域中随机发生，所以无法预测气溶胶生成区域，并且由于芯材的内部被分成加热部分和非加热部分，所以会发生局部发热，并且当配置端子时，也很难对用于配置一个方向上的电流进行设计。
因此，具有在气溶胶生成装置中加热仅局部地发生在芯材的特定区域中或者加热随机地发生在不规则区域中的问题，需要进行研究以解决上述问题。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国公开专利申请第10-2018-0118124号，发明名称为“电子烟弹和装置”。
发明内容
发明要解决的问题
为了解决上述问题，本发明人的目的在于提供一种气溶胶生成用面状发热体，其制造方法以及包括其的气溶胶生成装置，该气溶胶生成用面状发热体在在芯材的一个表面上发热来生成气溶胶，而在各区域没有偏差。
用于解决问题的手段
根据本发明的第一方面，提供了一种气溶胶生成用面状发热体，包括：多孔芯材，用于吸收液态气溶胶生成基质；导电珠层，用于加热所吸收的液态气溶胶生成基质；以及端子部，用于将加热用电力传输到所述导电珠层。
在本发明的一个实施方式中，所述导电珠层可以是具有堆叠在所述多孔芯材的一个表面上的多个导电珠的层。
在本发明的一个实施方式中，所述导电珠层可以是通过从所述端子部传输的电力来使堆叠在所述多孔芯材的一个表面上的导电珠发热的面状发热层。
在本发明的一个实施方式中，所述导电珠可以选自由导电金属珠、表面涂覆有导电物质的珠以及其组合构成的组。
在本发明的一个实施方式中，所述导电珠的平均直径可以为50μm至200μm。
在本发明的一个实施方式中，所述导电珠层的平均厚度可以为0.1mm至1.5mm。
在本发明的一个实施方式中，所述多孔芯材的平均厚度(设为A)与所述导电珠层的平均厚度(设为B)的比率(A/B)可以是0.1至5。
在本发明的一个实施方式中，所述多孔芯材是包括多孔珠的结构体，所述多孔珠可以选自由玻璃珠、陶瓷珠、氧化铝珠及其组合构成的组。
在本发明的一个实施方式中，所述端子部可以包括分别位于所述导电珠层的两侧端部的第一端子和第二端子。
根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶生成用面状发热体的制造方法，包括以下步骤：(1)在烧制的多孔芯材的一个表面上堆叠导电珠以形成导电珠层，(2)再次烧制具有所形成的导电珠层的所述多孔芯材，以及(3)在所述导电珠层的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。
根据本发明的第三方面，提供了一种气溶胶生成用面状发热体的制造方法，包括以下步骤：(a)烧制导电珠组件以形成导电珠层，(b)将所述导电珠层粘附到烧制的多孔芯材的一个表面并再次进行烧制，以及(c)在所述导电珠层的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。
根据本发明的第四方面，提供了一种气溶胶生成装置，包括：液体储存部，用于储存液态气溶胶生成基质，气溶胶生成部，用于加热所述气溶胶生成基质以生成气溶胶，以及烟嘴，用于根据使用者的抽吸而排出所生成的气溶胶；所述气溶胶生成部包括上述气溶胶生成用面状发热体。
发明的效果
根据本发明的气溶胶生成用面状发热体和气溶胶生成装置具有通过即使在低电力密度下也会在芯材的一个表面的大面积中进行面状发热来提高液态气溶胶生成基质的雾化量的效果，并且在各区域没有偏差地发热来防止由于瞬间发热或高温的局部发热而导致的液体碳化现象。
根据本发明的气溶胶生成用面状发热体的制造方法的优点在于，能够根据多孔芯材的各种形状灵活地改变导电珠层的形状，因此各种设计修改是容易的。
附图说明
图1示出了现有的包括图案形式的加热器的芯材-加热器结构体的(A)实际照片和(B)示意图
图2示出了根据本发明的气溶胶生成用面状发热体的示意图。
图3示出了根据本发明的气溶胶生成用面状发热体的剖视图。
具体实施方式
本说明书和权利要求中所使用的术语和词语不应被解释为限于常规得或字典含义，而应基于发明人可以适当地定义该术语的概念以最佳方式描述其发明的原则，解释为与本发明的技术思想相一致的含义和概念。因此，本说明书中所描述的实施方式和附图中示出的配置仅是本发明的最优选实施方式，并不代表本发明的所有技术精神，因此应当理解，在提交本申请时，各种等同物和修改可以替代它们。
在附图中，为了描述的方便和清楚，每个部件或构成该部件的特定部分的大小被放大、省略或示意性地示出。因此，每个部件的大小并不完全反映实际大小。如果确定相关已知功能或构造的具体描述可能不必要地模糊了本发明的主旨，则将省略其描述。
在汽化液态气溶胶生成基质以生成气溶胶的现有气溶胶生成装置中，存在的问题是，位于芯材的下表面的加热器不会在对应于整个表面的面积中被加热而发热，而是由于图案形式和大小的限制而被分成加热部分和非加热部分以引起雾化，由此引起局部发热现象而使液体碳化，从而产生焦味或有害物质。
为了解决上述问题，本发明人已经介绍了一种面状发热体，其中通过在多孔芯材的一个表面上形成导电珠层，整个导电珠层发热，而不是仅在与图案形式的加热器的位置相对应的特定区域中发生局部发热，并且已经导致提供了一种通过此生成气溶胶的气溶胶生成用面状发热体、其制造方法以及包括其的气溶胶生成装置。
在下文中，将参照附图详细描述本发明。
在本说明书中，“气溶胶生成基质”定义为能够生成气溶胶的物质。气溶胶生成基质可以是液状组合物，并且具体地可以包括但不限于基于尼古丁、烟草提取物和/或各种香味剂的液状组合物。在一个实施方式中，气溶胶生成基质可以包括丙二醇和甘油中的至少一种，并且还可以包括乙二醇、二丙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇和油醇中的至少一种。气溶胶生成基质还可以包括各种添加剂，如桂皮和辣椒素。气溶胶生成基质不仅可以包括具有高流动性的液体物质，还可以包括凝胶或固体形式的物质，并且基质中包括的组成成分可以根据实施方式而变化，并且不限于特定的比例。
在本说明书中，“气溶胶生成装置”定义为使用气溶胶生成基质生成气溶胶的装置，其用于生成可以通过使用者的嘴直接吸入使用者的肺部的气溶胶。例如，气溶胶生成装置可以包括但不特别限于液体型气溶胶生成装置、使用汽化器和卷烟的混合气溶胶生成装置，并且还可以包括各种类型的气溶胶生成装置。
在本说明书中，“面状发热层”定义为在特定结构体的一个表面上的每个区域均匀地发热而没有局部偏差的层。
本发明提供了一种气溶胶生成用面状发热体，包括：多孔芯材10，用于吸收液态气溶胶生成基质；导电珠层20，用于加热所吸收的液态气溶胶生成基质；和端子部30，用于将加热用电力传输到导电珠层。
气溶胶生成用面状发热体包括用于吸收液态气溶胶生成基质的多孔芯材10。多孔芯材10可以配置成用于从液体储存部吸收液态气溶胶生成基质40，并将其输送到进行发热的导电珠层20。
多孔芯材10是包括多个珠子的结构体，并且例如可以是但不特别地限于体心立方(BCC)或面心立方(FCC)球体填充结构体，并且可以具有各种填充结构体。多孔芯材10可以是包括多孔珠的结构体，其中多孔珠可以选自由玻璃珠、陶瓷珠、氧化铝珠及其组合构成的组，并且可以优选为玻璃珠，只要该结构体通过包括多孔珠，从而在该结构体中形成空隙并且液态气溶胶生成基质40可以移动，则不受特别限制。与基于纤维的芯材相比，多孔芯材10的优点在于，因为其由多孔珠构成，不会发生由瞬间局部发热引起的芯材碳化现象。
没有特别地限制多孔芯材10的形状，只要它能够容易地从液体储存部吸收液态气溶胶生成基质40，并且可以以各种形状(例如，类H的形状、类∪的形状或类∩的形状)来设计和实现。
气溶胶生成用面状发热体包括用于加热所吸收的液态气溶胶生成基质40的导电珠层20。导电珠层20可以配置成用于通过用加热来汽化从多孔芯材10输送的液态气溶胶生成基质40以生成气溶胶。
导电珠层20可以是具有堆叠在多孔芯材10的一个表面上的多个导电珠的层。代替位于传统多孔芯材的下表面上或其正下方的图案形式的加热器，导电珠层20可以是通过将在供电时能够电加热的导电珠堆叠在多孔芯材10的整个下表面上而形成的层。具体而言，导电珠层20可以是通过堆叠在多孔芯材10的一个表面上而形成的层，使得当从端子部30供电时，在导电珠之间流动的电流在每个区域均匀地流动而没有偏差。
在本说明书中，多孔芯材的“一个表面”可定义为多孔芯材中暴露于外部而位于最***的多孔珠与导电珠直接接触的同时从一个端子到另一个端子连续连接而形成的区域，并且该“一个表面”可以包括平坦表面和弯曲表面两者。
导电珠层20可以是通过从端子部30传输的电力来使堆叠在多孔芯材10的一个表面上的导电珠发热的面状发热层。当与应用图案形式的加热器的情况相比，导电珠层20具有通过在多孔芯材10的一侧上进行面状发热来大面积地汽化液态气溶胶生成基质40来增强雾化量的效果，同时能够通过相对低电力密度进行面状发热来防止由于高温引起的瞬间局部发热而可能发生的液体碳化现象。
导电珠可以选自由导电金属珠、表面涂覆有导电物质的珠以及其组合构成的组，但只要该珠包括能够传输从端子部30供应的电流的导电金属或导电物质，则不特别限定于此。具体而言，导电珠选自由陶瓷珠、氧化铝珠、不锈钢珠、氧化锆珠、二氧化硅珠及其组合构成的组，并且优选地可以是陶瓷珠、氧化铝珠或不锈钢珠。
导电珠的平均直径可以是30μm以上、35μm以上、40μm以上、45μm以上、50μm以上、55μm以上或者60μm以上，并且可以是200μm以下、190μm以下、185μm以下、180μm以下、175μm以下、170μm以下、165μm以下或者160μm以下。当导电珠的平均直径满足上述范围时，存在堆叠能够以在多孔芯材10的具有限定面积的一个表面上引起充分雾化的程度进行面状发热的数量的导电珠以汽化液态气溶胶生成基质的效果，并且优选使用通过一定规格的网格而被分类为一定直径范围内的导电珠作为上述导电珠。
通过堆叠导电珠而形成的导电珠层30的平均厚度可以是0.1mm以上、0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上或者0.7mm以上，并且可以是1.5mm以下、1.4mm以下、1.3mm以下、或1.2mm以下。当导电珠层30的平均厚度满足上述范围时，可以形成能够以使通过多孔芯材10吸收的液态气溶胶生成基质40充分雾化的程度进行发热的厚度的导电珠层20。导电珠层30的厚度可根据珠层制造时的成型模具的厚度而不同地设计。
多孔芯材10的平均厚度(A)与导电珠层30的平均厚度(B)的比率(A/B)可以是0.1以上、0.5以上、1以上、1.5以上、2以上或者2.5以上，并且可以是5以下、4.5以下、4以下、3.5以下或者3以下。当比率(A/B)小于1时，可能存在这样的问题，在发热层发热时，在芯材本身中为了气溶胶化而要消耗的液体的量小，并且在发热层中瞬间地发生过度加热，使得液体燃烧或气溶胶化不会发生，并且当比率(A/B)大于5时，存在的问题是需要过量的热来加热多孔芯材，并且将芯材的整体温度升高到一定温度以上会存在限制，从而限制气溶胶生成的量。
多孔芯材10优选地具有但不特别地限于能够容纳可以生成当面状发热层被加热两次时的气溶胶量的程度的液体量的厚度。
气溶胶生成用面状发热体包括用于向导电珠层20传输加热用电力的端子部30。例如，端子部30可以用于通过从电池接收电力并将其传输到导电珠层20来供应用于电加热导电珠层20的电流。
端子部30可以包括分别位于导电珠层20的两侧端部的第一端子和第二端子。由于第一端子和第二端子不占据导电珠层20中的大区域，并且仅设置在彼此间隔开的两侧端部的一定区域中，因此具有可以在导电珠层20的除了这些区域之外的整个区域中进行面状发热。
在本说明书中，导电珠层的“两侧端部”定义为包括位于形成在多孔芯材的一个表面上的导电珠层中长边方向的两端处的两端部。
第一端子和第二端子可以设置成在导电珠层20的下部方向上分别与两侧端部紧密接触。端子部30的第一端子和第二端子的大小没有特别限制，但是优选在能够向导电珠层20供电的大小范围内最小化端子的大小，以便充分确保用于面状发热的面积。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括以下步骤：(1)在烧制的多孔芯材10的一个表面上堆叠导电珠以形成导电珠层20，(2)再次烧制具有所形成的导电珠层20的所述多孔芯材10，以及(3)在所述导电珠层20的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。
如上所述，没有特别地限制所烧制的多孔芯材10的形状，只要它能够容易地从液体储存部吸收液态气溶胶生成基质40即可。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括步骤(1)，在所烧制的多孔芯材10的一个表面上堆叠导电珠以形成导电珠层20。步骤(1)是通过在所烧制的多孔芯10的下表面上堆叠导电珠来形成导电珠层20的步骤，并且导电珠层20的形状也可以对应于多孔芯材10的下表面的形状来形成。例如，当多孔芯材10的下表面具有类∩的形状时，导电珠层20的形状也可以具有类∩的形状，并且存在的优点是，就如上所述在已经烧制的多孔芯材10上形成导电珠层20而言，可以对多孔芯材10和导电珠层20的形状进行各种设计修改。具体而言，导电珠层的形状可以与多孔芯材的下表面形状相同，或者可以通过仅加厚导电珠层的特定区域的厚度而成形为具有不均匀结构的导电珠层。包括在导电珠层20中的珠的平均直径和平均厚度优选地满足上述范围。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括步骤(2)，再次烧制具有所形成的导电珠层20的多孔芯材10。步骤(2)可以是堆叠导电珠以在多孔芯材10上形成导电珠层20，并且然后在烧结炉中在一定温度下再次进行烧制以增强导电珠层20和多孔芯材10之间的结合的步骤。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括步骤(3)，在所述导电珠层20的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。步骤(3)可以是在导电珠层20的彼此隔开的两侧端部设置第一端子和第二端子的步骤。步骤(3)可以是将第一端子和第二端子设置成与导电珠层20的两侧端部紧密接触的步骤，并且没有特别地限制端子，只要它是能够通过电流的导电物质即可。此外，步骤(3)可以是通过在导电珠层20上嵌入双头螺栓来形成用于供电的端子的步骤。双头螺栓具有降低通过面状发热层加热的热通过端子传递的温度的作用。
此外，气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括以下步骤：(a)烧制导电珠组件以形成导电珠层20，(b)将所述导电珠层20粘附到烧制的多孔芯材10的一个表面并再次进行烧制，以及(c)在所述导电珠层20的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括以下步骤(a)，烧制导电珠组件以形成导电珠层20。步骤(a)可以是在烧结炉中烧制将多个导电珠封装而形成的导电珠组件以形成导电珠层20的步骤。包括在导电珠层20中的珠的平均直径和平均厚度优选地满足上述范围。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括以下步骤(b)，将所述导电珠层20粘附到烧制的多孔芯材10的一个表面并再次进行烧制。步骤(b)可以是将通过步骤(a)烧制形成的导电珠层20粘附到多孔芯材10的下表面，并且通过再次烧制形成多孔珠层20和多孔芯材10的结合结构体的步骤。通过再次烧制，具有在多孔珠层20保持现有形状的同时加强与多孔芯材10的结合的效果。
气溶胶生成用面状发热体的制造方法包括步骤(c)，在所述导电珠层20的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。步骤(c)的说明与上述步骤(3)相同。
气溶胶生成装置包括：液体储存部，用于储存液态气溶胶生成基质40，气溶胶生成部，用于加热气溶胶生成基质40以生成气溶胶，以及烟嘴，用于根据使用者的抽吸而排出所生成的气溶胶；所述气溶胶生成部包括上述气溶胶生成用面状发热体。
气溶胶生成装置包括用于储存液态气溶胶生成基质40的液体储存部。液体储存部可以在内部具有能够储存液态气溶胶生成基质40的预定空间，以在该空间中储存液态气溶胶生成基质40。液体储存部可以通过多孔芯材10将储存的液态气溶胶生成基质40供应到多孔珠层20，只要所述液体储存部可以将液态气溶胶生成基质40储存在内部并容易地将其供应到多孔芯材10，则对其的大小和形状没有特别地限制。
气溶胶生成装置包括用于加热气溶胶生成基质以生成气溶胶的气溶胶生成部。气溶胶生成部包括含有导电珠层20的气溶胶生成用面状发热体。气溶胶生成用面状发热体的具体描述与上述相同。
气溶胶生成装置包括用于根据使用者的抽吸而排出所生成的气溶胶的烟嘴。该烟嘴可以是与使用者的嘴直接接触的部分，以便抽吸从气溶胶生成部生成的气溶胶。烟嘴可以包括抗菌材料以抑制由于与嘴接触而生成的微生物，并且可以包括加香元件以增加香味。没有特别地限制烟嘴的大小和形状，只要通过气溶胶生成部生成的气溶胶能够容易地传递给使用者即可。
虽然上面已经参照有限的示例和附图描述了本发明，但是本发明不限于此，并且很明显，本发明所属领域的技术人员可以在本发明的技术精神和所附权利要求的等同范围内进行各种修改和变化。
附图标记的说明
10：多孔芯材
20：导电珠层
30：端子部
40：液态气溶胶生成基质。

Claims (12)

1.一种气溶胶生成用面状发热体，其中，包括：
多孔芯材，用于吸收液态气溶胶生成基质，
导电珠层，用于加热所吸收的液态气溶胶生成基质，以及
端子部，用于将加热用电力传输到所述导电珠层。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述导电珠层是具有堆叠在所述多孔芯材的一个表面上的多个导电珠的层。
3.根据权利要求2所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述导电珠层是通过从所述端子部传输的电力来使堆叠在所述多孔芯材的一个表面上的导电珠发热的面状发热层。
4.根据权利要求2所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述导电珠选自由导电金属珠、表面涂覆有导电物质的珠以及其组合构成的组。
5.根据权利要求2所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述导电珠的平均直径为50μm至200μm。
6.根据权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述导电珠层的平均厚度为0.1mm至1.5mm。
7.根据权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述多孔芯材与所述导电珠层的平均厚度的比率是0.1至5。
8.根据权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述多孔芯材是包括多孔珠的结构体，
所述多孔珠选自由玻璃珠、陶瓷珠、氧化铝珠及其组合构成的组。
9.根据权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，
所述端子部包括分别位于所述导电珠层的两侧端部的第一端子和第二端子。
10.一种气溶胶生成用面状发热体的制造方法，用于制造权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，包括以下步骤：
(1)在烧制的多孔芯材的一个表面上堆叠导电珠以形成导电珠层，
(2)再次烧制具有所形成的导电珠层的所述多孔芯材，以及
(3)在所述导电珠层的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。
11.一种气溶胶生成用面状发热体的制造方法，用于制造权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体，其中，包括以下步骤：
(a)烧制导电珠组件以形成导电珠层，
(b)将所述导电珠层粘附到烧制的多孔芯材的一个表面并再次进行烧制，以及
(c)在所述导电珠层的两侧端部分别粘附第一端子和第二端子。
12.一种气溶胶生成装置，其中，包括：
液体储存部，用于储存液态气溶胶生成基质，
气溶胶生成部，用于加热所述气溶胶生成基质以生成气溶胶，以及
烟嘴，用于根据使用者的抽吸而排出所生成的气溶胶；
所述气溶胶生成部包括根据权利要求1所述的气溶胶生成用面状发热体。
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