CN220441922U - 一种hnb加热元件及气溶胶产生装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种HNB加热元件及气溶胶产生装置，涉及气溶胶产生装置技术领域，其中，HNB加热元件包括基材、电阻发热层及电极层，电阻发热层覆盖于基材的内壁和/或外壁，电阻发热层的两端均设置有电极层，电极层与电阻发热层电连接，电阻发热层的热导率大于电极层的热导率。本申请中，电阻发热层的热导率较高，使得电阻发热层中部的温度快速向两端传导，利于使电阻发热层的温度均匀分布；电极层的热导率小于电阻发热层的热导率，利于使电极层的温度低于电阻发热层的温度，能够有效减缓与电极层相连的器件或周围的器件的老化速率，利于延长器件的使用寿命。

Description

一种HNB加热元件及气溶胶产生装置

技术领域

本申请涉及气溶胶产生装置技术领域，特别涉及一种HNB加热元件及气溶胶产生装置。

背景技术

加热不燃烧(Heat Not Burning,HNB)型电子烟工作温度为300℃左右。

加热不燃烧电子烟核心部件为电池、主板、发热体等三大部件。加热不燃烧电子烟对发热元件的温度分布要求较高，加热元件工作段的温度分布是否均匀直接影响着抽吸者的抽吸体验，温度分布越均匀抽吸者体验越好。但工作段的温度越均匀也会导致非工作段的温度升高，热量会通过导线流向气溶胶产生装置的其它器件，如主板和电池，容易使主板上的器件加速老化、降低使用寿命，从而导致烟具加速损坏；同时，电池的温度过高也会带来危险。因此，好的电子烟发热元件的工作段需要具有较均匀温度分布，同时在两端的非工作段也就是电极处要具有较低工作温度。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种HNB加热元件，能够使加热元件工作段的温度均匀分布，同时有效降低非工作段的温度。

本申请还提出一种具有上述HNB加热元件的气溶胶产生装置。

根据本申请一方面实施例的HNB加热元件，包括基材、电阻发热层及电极层，所述电阻发热层覆盖于所述基材的内壁和/或外壁，所述电阻发热层的两端均设置有电极层，所述电极层与所述电阻发热层电连接，其中，所述电阻发热层的热导率大于所述电极层的热导率。

进一步地，所述电阻发热层的热导率大于30W/(m·K)。

进一步地，所述电阻发热层的热导率为100W/(m·K)。

进一步地，所述电阻发热层的厚度大于或等于10μm。

进一步地，所述电阻发热层的材质包括金属粉体、高导热无机粉体、玻璃粉及有机载体。

进一步地，所述电阻发热层的厚度为50～300μm。

进一步地，所述电极层的热导率小于40W/(m·K)。

进一步地，所述电极层的热导率小于30W/(m·K)。

进一步地，所述电极层的厚度大于或等于5μm。

进一步地，所述基材为片状、针状或管状。

进一步地，所述基材为管状，所述电阻发热层设置于所述基材的外壁，所述基材的热导率大于所述电阻发热层的热导率。

进一步地，所述基材的热导率小于40W/(m·K)。

进一步地，所述基材的热导率小于30W/(m·K)。

根据本申请另一方面实施例的气溶胶产生装置，包括如前所述的HNB加热元件。

前述的HNB加热元件，至少具有如下有益效果：基材的内壁和/或外壁设置电阻发热层，并在电阻发热层的两端设置电极层，以使电阻发热层形成导电回路。其中，电阻发热层的热导率较高，使得电阻发热层中部的温度快速向两端传导，利于使电阻发热层的温度均匀分布；同时，电极层的热导率小于电阻发热层的热导率，利于使电极层的温度低于电阻发热层的温度，能够有效减缓与电极层相连的器件或周围的器件的老化速率，利于延长器件的使用寿命。应当理解，电阻发热层为加热元件的工作段，该工作段的温度均匀分布，能使用户具有良好的抽吸体验；电极层及其它部位为非工作段，非工作段的温度相较于工作段低，能够更好的保护气溶胶产生装置，同时降低安全隐患。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一方面实施例的HNB加热元件的其中一种结构示意图；

图2为本申请一方面实施例的HNB加热元件的其中一种结构示意图；

图3为本申请一方面实施例的HNB加热元件的其中一种结构示意图；

图4为本申请一方面实施例的HNB加热元件的其中一种结构示意图；

图5为本申请其中一种实施例中的HNB加热元件轴向方向各位置的温度分布曲线图；

图6为本申请其中一种实施例中的HNB加热元件轴向方向各位置的温度分布曲线图；

图7为本申请其中一种实施例中的HNB加热元件轴向方向各位置的温度分布曲线图。

附图标记：

110、基材；120、电阻发热层；130、电极层。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请一方面实施例公开了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括壳体、HNB加热元件及电池组件，HNB加热元件设置于壳体内，HNB加热元件与电池组件电连接，以形成导电回路，从而进行加热。

本申请还公开了一种HNB加热元件，如图1至图4所示，该HNB加热元件包括基材110、电阻发热层120及电极层130，电阻发热层120覆盖于基材110的内壁和/或外壁，电阻发热层120的两端均设置有电极层130，电极层130与电阻发热层120电连接。其中，电阻发热层120的热导率大于电极层130的热导率。具体的，电阻发热层120的热导率大于基材110的热导率；电极层130的电阻率小于电阻发热层120的电阻率；基材110与电阻发热层120之间绝缘。值得理解，热导率又称导热系数，是物质导热能力的量度。

工作时，电阻发热层120一端的电极层130与电源的其中一个电极电连接，电阻发热层120另一端的电极层130与电源的另一电极电连接，使得电阻发热层120能够形成导电回路，从而进行加热。值得一提的是，电阻发热层120所在位置为发热元件的工作段，用于加热烟支等；电极层130所在位置为发热元件的非工作段，用于与电源的电极电连接。

前述HNB加热元件中，基材110的内壁和/或外壁设置电阻发热层120，并在电阻发热层120的两端设置电极层130，以使电阻发热层120形成导电回路。其中，电阻发热层120的热导率较高，使得电阻发热层120中部的温度快速向两端传导，利于使电阻发热层120的温度均匀分布,且形成较长的均温段；同时，电极层130的热导率小于电阻发热层120的热导率，利于使电极层130的温度低于电阻发热层120的温度，能够有效减缓与电极层130相连的器件或周围的器件的老化速率，利于延长器件的使用寿命。应当理解，电阻发热层120为加热元件的工作段，该工作段的温度均匀分布，能使用户具有良好的抽吸体验；电极层130及其它部位为非工作段，非工作段的温度相较于工作段低，能够更好的保护气溶胶产生装置，同时降低安全隐患。

本申请的一些实施例中，基材110为管状、片状或针状。

作为其中的一种实施例，基材110为管状。对于管状基材，电阻发热层120可以设置于基材110的内壁或外壁，通过在电阻发热层120两端设置电极层130，电极层130用于与电源形成电流回路；此外，电阻发热层120还可以同时设置于基材110的内壁和外壁且内壁和外壁均设置电极层130，内壁和外壁的电极层130分别与电源连接，以形成并联的电流回路。

作为其中的一种实施方式，如图1所示，图1示出了一种HNB加热元件的剖视示意图，该加热元件中的基材110为管状基材，图中，X方向为基材110的长度方向，Y方向为基材110的径向方向，即厚度方向。图示中，电阻发热层120设置于基材110的外壁，且电阻发热层120与基材110的两端均具有一定距离；沿基材110的长度方向即X方向，电阻发热层120的两端均设置有电极层130，且该电极层130将未被电阻发热层120覆盖的基材110外壁完全覆盖，同时该电极层130与电阻发热层120电连接，以使电阻发热层120形成导电回路。该种形态下，烟支放置于基材110内。作为优选的实施方式，基材110的热导率大于电阻发热层120的热导率，由此，利于提高加热元件的均温效果。应当指出，基材110的热导率越高，均温效果越好。

作为其中的一种实施方式，如图2所示，图2示出了一种HNB加热元件的剖视示意图，该加热元件中的基材110为管状基材，图中，X方向为基材110的长度方向，Y方向为基材110的径向方向，即厚度方向。具体的，基材110为管状基材，电阻发热层120设置于基材110的外壁，且电阻发热层120与基材110的两端均具有一定距离；沿基材110的长度方向即X方向，电阻发热层120的两端均设置有电极层130，且该电极层130远离电阻发热层120一端与基材110的端面之间的外壁裸露，即该位置的基材110外壁没有被电极层130所覆盖。此时，裸露的基材110、电极层130和电阻发热层120依次呈阶梯状设置。进一步地，基材110的热导率大于电极发热层120的热导率，此时有利于在加热元件上形成较长的均温段，有利于提高烟支加热产生气溶胶的口感。

作为其中的一种实施方式，如图3所示，图3示出了一种HNB加热元件的剖视示意图，该加热元件中的基材110为管状基材，图中，X方向为基材110的长度方向，Y方向为基材110的径向方向，即厚度方向。图示中，电阻发热层120设置于基材110的内壁，且电阻发热层120与基材110的两端均具有一定距离；沿基材110的长度方向即X方向，电阻发热层120的两端均设置有电极层130，且该电极层130将未被电阻发热层120覆盖的基材110内壁完全覆盖。

作为其中的一种实施方式，如图4所示，图4示出了一种HNB加热元件的剖视示意图，该加热元件中的基材110为管状基材，图中，X方向为基材110的长度方向，Y方向为基材110的径向方向，即厚度方向。图示中，电阻发热层120设置于基材110的内壁，且电阻发热层120与基材110的两端均具有一定距离；沿基材110的长度方向即X方向，电阻发热层120的两端均设置有电极层130，且该电极层130远离电阻发热层120一端与基材110的端面之间的外壁裸露，即该位置的基材110外壁没有被电极层130所覆盖。

作为其中的一种实施例，基材110为片状，对于片状基材110，电阻发热层120可以设置于基材110的上表面和/或下表面，电极层130对应设置于基材110表面，其中，电极层130与电阻发热层120位于基材110的同一表面。值得理解，当基材110为片状时，基材110的内壁和外壁分别对应基材110的上表面和下表面。

作为其中的一种实施例，基材110为针状。当基材110为针状时，电阻发热层120通常设置于基材110的外壁。

在本申请的一些实施例中，电阻发热层120的热导率大于30W/(m·K)。通过使电阻发热层120的热导率大于30W/(m·K)，来提高电阻发热层120的热量传导速率，利于使电阻发热层120的温场均匀分布。实际应用中，电阻发热层120的热导率可以根据需要选定为50W(m·K)、70(m·K)、100W/(m·K)、200W/(m·K)、300W/(m·K)等。

作为其中的一种实施方式，电阻发热层120的热导率为100W/(m·K)，由此，提高了电阻发热层120沿基材110轴向方向的导热效率，能够增加电阻发热层120轴向方向的温度均匀性，利于提高用户的抽吸体验。当电阻发热层120的热导率达到100W/(m·K)时，均温段接近100％。

应当指出，电子烟在工作状态下，加热元件上温度波动小于20℃的部分认为是均温段。

传统的整体覆膜的加热管在发热时存在中间温度高、两端温度低的发热不均匀的情况。本实施例中，电阻发热层120的厚度大于或等于10μm，同时由于电阻发热层120还具有较高的热导率，因此，本实施例通过将电阻发热层120的厚度做厚，使得电阻发热层120中间段所产生的热量能够快速传导至电阻发热层120的两端，以减少电阻发热层120中间温度高而两端温度低的发热现象，由此，可以增加电阻发热层120轴向温度的均匀性，利于提高用户的抽吸体验。

在本申请的一些实施例中，电阻发热层120的材质包括金属粉体、高导热无机粉体、玻璃粉及有机载体。具体的，电阻发热层120由包括金属粉体、高导热无机粉体、玻璃粉及有机载体的混合物印刷在基材110上，然后通过真空高温烧结而成。其中，金属粉体包括但不限于镍铬合金、镍铬铁、铁铬铝；前述高导热无机粉体可以为金刚石粉体、碳化硅、氮化铝等，具有良好的导热性能；有机载体具体可以是PMMA、PVB、PVA等。由此，得到的电阻发热层120具有更高的电阻率，可以将电阻发热层120的厚度做厚，以增加热熔提高电阻发热层120轴向导热效率；同时，该电阻发热层120具有较高的导热系数，利于增加电阻发热层120轴向温度的均匀性，从而能够提高用户的抽吸体验。

作为其中的一种实施方式，电阻发热层120的厚度为50～300μm。具体的，该电阻发热层120具有较高的电阻率，通过将电阻发热层120的厚度做厚能够增加电阻发热层120热熔以提高电阻发热层120轴向的导热效率；同时，该电阻发热层120具有较高的导热系数，利于增加电阻发热层120轴向温度的均匀性，从而能够提高用户的抽吸体验。实际应用中，电阻发热层120的厚度可以设置为50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm等厚度。

在本申请的一些实施例中，电极层130的热导率小于40W/(m·K)。具体的，电极层130的热导率小于电阻发热层120的热导率，由此，能够使得电极层130的温度小于电阻发热层120的温度，利于降低气溶胶产生装置其它元件的老化速度，提高了气溶胶产生装置的安全性。

作为其中的一种实施方式，电极层130的热导率小于30W/(m·K)。

在本申请的一些实施例中，电极层130的厚度大于或等于5μm，以增大电极层130与电阻发热层120的接触截面，从而优化导电效果；另外一些实施例中，还可以是电极层130部分设置在电阻发热层120上，以使电极层130与电阻发热层120形成良好的电接触。

基材110的热导率高于40W/(m·K)时，基材110的均热效果较好，但是，该类型的基材110的要么成本高、要么力学性能不够或要么含有毒有害物质。在本申请的一些实施例中，基材110的热导率小于40W/(m·K)，以降低基材110非工作段的温度，从而降低气溶胶产生装置其它器件的老化速度，同时还能提高气溶胶产生装置的安全性能。应当指出，基材110的热导率小于电阻发热层120的热导率。

作为其中的一种实施方式，基材110的热导率小于30W/(m·K)。

在本申请的一些实施例中，基材110采用管状基材，基材110的材质具体可以选择为氧化锆或石英。进一步地，基材110的长度可以根据需要选择为27mm、31mm或36mm等尺寸。进一步地，电阻发热层120的导热系数可以根据需要选择为70W/(m·K)、100W/(m·K)或200W/(m·K)；电阻发热层120沿基材110长度方向的长度可以根据基材110的实际长度进行选择。其中，确定电阻发热层120的长度时，应在电阻发热层120的两端预留电极层130的设置位置。例如，当基材110的长度选择为31mm时，电阻发热层120的长度可以选择为27mm，电阻发热层120设置于基材110的中部，以使电阻发热层120两端对应的基材110上能够设置电极层130；当基材110的长度选择为36mm时，电阻发热层120的长度可以选择为31mm；当基材110的长度选择为27mm时，电阻发热层120的长度可以选择为23mm。电阻发热层120的厚度具体可以选择为150μm、200μm、300μm或400μm等厚度。进一步地，电极层130的导热系数具体可以选择为10W/(m·K)、20W/(m·K)；电极层130的长度可以根据电阻发热层120端面与基材110端面之间的距离进行设定；电极层130的厚度具体可以选择为10μm、20μm等厚度。

前述实施例中，HNB加热元件的工作段的温度均匀性好，能够使气溶胶产生装置具有更好的口感，利于提高用户抽吸体验；同时，电极层130的温度相较于工作段(即电阻发热层120)的温度更低，电极层130的温差大，从而能够使基材110两端的电极层130的温度尽可能低，可以降低气溶胶产生装置中其它与电极引线连接的元件的老化速度，提高了气溶胶产生装置的安全性，还利于延长气溶胶产生装置的工作寿命。

本申请中，HNB加热元件工作段的温度均匀性好；同时，电极层130的温度相较于工作段(即电阻发热层120)的温度更低。

例如，参见图5，图5示出了HNB加热元件其中一种实施例的轴向方向(即X方向)的温度分布情况，由图示可知，应用于电子烟时，该HNB加热元件工作段中部的温度240℃时，工作段两端的温度大于225℃，工作段温差小于20℃；两端非工作段中电极层130中部的温度为190℃，最高温度大于225℃，最低温度小于165℃，整个非工作段温差大于60℃，即电极层130的温度相较于工作段(即电阻发热层120)的温度更低。

又如，参见图6，图6示出了HNB加热元件其中一种实施例的轴向方向(即X方向)的温度分布情况，由图示可知，该HNB加热元件工作段中部的温度为260℃时，工作段的最低温度接近250℃，工作段温差小于15℃；非工作段的最大温度接近250℃，最低温度小于150℃，非工作段的温差大于100℃。

再如，参见图7，图7示出了HNB加热元件其中一种实施例的轴向方向(即X方向)的温度分布情况，由图示可知，该HNB加热元件工作段中部的温度为305℃时，工作段的最低温度大于294℃，工作段温差小于11℃；同时，非工作段的最高温度大于290℃，最低温度接近200℃，非工作段温差大于90℃。

应当理解，前述实施例仅为示例性描述，不应理解为对本申请的HNB加热元件的限制。上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (13)

1.一种HNB加热元件，其特征在于，包括基材、电阻发热层及电极层，所述电阻发热层覆盖于所述基材的内壁和/或外壁，所述电阻发热层的两端均设置有电极层，所述电极层与所述电阻发热层电连接，其中，所述电阻发热层的热导率大于所述电极层的热导率。

2.根据权利要求1所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电阻发热层的热导率大于30W/(m·K)。

3.根据权利要求2所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电阻发热层的热导率为100W/(m·K)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电阻发热层的厚度大于或等于10μm。

5.根据权利要求1至3任一项所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电阻发热层的厚度为50～300μm。

6.根据权利要求1所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电极层的热导率小于40W/(m·K)。

7.根据权利要求6所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电极层的热导率小于30W/(m·K)。

8.根据权利要求6或7所述的HNB加热元件，其特征在于，所述电极层的厚度大于或等于5μm。

9.根据权利要求1所述的HNB加热元件，其特征在于，所述基材为片状、针状或管状。

10.根据权利要求9所述的HNB加热元件，其特征在于，所述基材为管状，所述电阻发热层设置于所述基材的外壁，所述基材的热导率大于所述电阻发热层的热导率。

11.根据权利要求1所述的HNB加热元件，其特征在于，所述基材的热导率小于40W/(m·K)。

12.根据权利要求11所述的HNB加热元件，其特征在于，所述基材的热导率小于30W/(m·K)。

13.一种气溶胶产生装置，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的HNB加热元件。