包括印刷电路板的加热器组件
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。本发明还涉及一种包括所述加热器组件的气溶胶生成装置。
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材条，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材中。
电子控制器通常设置在印刷电路板上，该印刷电路板通过在印刷电路板和加热器之间延伸的电线电连接到加热器。然而，将电线定位在印刷电路板和加热器之间并且将部件焊接在一起增加了制造过程的复杂性。此外，由于手持式气溶胶生成装置的相对小的尺度，电线通常具有小的直径。因此，如果在气溶胶生成装置的制造和使用中的至少一者期间导线经受机械应力，则导线中的一个或多个可能断裂并且阻止电力供应到电加热器。
期望提供一种用于气溶胶生成装置的加热器组件，该加热器组件减轻或克服用于气溶胶生成装置的已知加热器组件的缺点中的至少一些缺点。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于气溶胶生成装置的加热器组件。该加热器组件包括具有第一端和第二端的细长电加热器，以及包括连接部的印刷电路板。连接部重叠在细长电加热器的第一端，并且连接部直接焊接到细长电加热器的第一端。
有利地，将细长电加热器直接焊接到印刷电路板消除了提供任何中间电连接的需要，例如一根或多根电线。因此，与已知的气溶胶生成系统中的加热器和印刷电路板布置相比，根据本发明的加热器组件在电加热器与印刷电路板之间提供更稳固的电连接。
有利地，将印刷电路板的连接部与细长电加热器的第一端重叠可以有助于加热器相对于印刷电路板的期望定向。例如，使印刷电路板的连接部与细长电加热器的第一端重叠可有利于加热器相对于连接部的平行定向。
有利地，将印刷电路板的连接部与细长电加热器的第一端重叠可以增加加热器和连接部之间的焊接电连接的表面积。有利地，焊接的电连接的增加的表面积提供了电加热器与印刷电路板之间的更稳固的电连接。有利地，焊接的电连接的增加的表面积可以减小电加热器与印刷电路板之间的电连接的电阻。有利地，减小焊接的电连接的电阻可以减小操作电加热器所需的电功率。有利地，减小焊接的电连接的电阻可以减小焊接的电连接的不期望的电阻加热。
优选地，印刷电路板的连接部可以是基本上平坦的。优选地，连接部基本上平行于细长电加热器的第一端延伸。有利地，连接部和细长电加热器的第一端之间的平行布置可有利于将连接部直接焊接到细长电加热器的第一端。
印刷电路板可以是基本上平坦的。优选地，印刷电路板基本上平行于细长电加热器延伸。有利地，印刷电路板和细长电加热器之间的平行布置可以提供细长加热器组件。有利地，细长加热器组件可有利于将加热器组件插入到气溶胶生成装置的壳体中。例如，在气溶胶生成装置包括管状壳体的实施方案中，细长加热器组件可有利于加热器组件插入到壳体中。
优选地，印刷电路板包括主要部分，其中连接部从主要部分延伸。有利地，主要部分可以形成印刷电路板的一部分，在该印刷电路板的一部分上可以安装一个或多个电气部件。加热器组件可以包括安装在印刷电路板的主要部分上的一个或多个电气部件。合适的电气部件包括但不限于电阻器、电容器、二极管、晶体管、变压器、集成电路及其组合。一个或多个电气部件可以表面安装在印刷电路板的主要部分上。一个或多个电气部件可以焊接到印刷电路板的主要部分。
优选地，连接部的至少一部分是柔性的。有利地，连接部的柔性部分可以适应细长电加热器与印刷电路板的主要部分之间的相对移动。有利地，适应细长电加热器与印刷电路板的主要部分之间的相对移动提供了电加热器与印刷电路板之间的更稳固的电连接。有利地，适应细长电加热器与印刷电路板的主要部分之间的相对移动可有利于印刷电路板和细长电加热器在气溶胶生成装置的壳体内的正确定位。
优选地，印刷电路板的连接部与印刷电路板的主要部分一体地形成。有利地，与主要部分一体地形成连接部消除了对于连接部和主要部分之间的电连接的需要，例如焊接连接。有利地，这消除了连接部和主要部分之间的故障电连接的风险。
优选地，印刷电路板的主要部分大体刚性的。有利地，印刷电路板的刚性主要部分可有利于将一个或多个电气部件安装在印刷电路板的主要部分上。有利地，印刷电路板的刚性主要部分可有利于将加热器组件安装在气溶胶生成装置的壳体内。例如，印刷电路板的刚性主要部分可以固定到气溶胶生成装置的壳体。印刷电路板的刚性主要部分可以通过过盈配合而固定到气溶胶生成装置的壳体。
在连接部的至少一部分是柔性的实施方案中，连接部可以包括从主要部分悬垂的柔性部分和从柔性部分悬垂的刚性部分，其中细长电加热器的第一端直接焊接到连接部的刚性部分。有利地，连接部的刚性部分可有利于将细长电加热器的第一端焊接到连接部。
优选地，连接部的柔性部分包括第一端和第二端，其中柔性部分在其第一端从印刷电路板的主要部分延伸，并且其中连接部的刚性部分从柔性部分的第二端延伸。
优选地，连接部的刚性部分与连接部的柔性部分一体地形成。有利地，与柔性部分一体地形成刚性部分消除了对于刚性部分和柔性部分之间的电连接的需要，例如焊接连接。有利地，这消除了刚性部分和柔性部分之间的故障电连接的风险。
细长电加热器可以由电阻加热丝形成。细长电加热器可以是线圈形状的。细长电加热器可被配置成加热流体输送结构。加热器组件可包括流体输送结构，其中细长电加热器被布置成加热流体输送结构。流体输送结构可包括芯。细长电加热器可以是线圈形状的，其中细长电加热器围绕流体输送结构盘绕。
细长电加热器可以是叶片形的。细长电加热器可以是销形的。细长电加热器可以是锥形的。优选地，细长电加热器是叶片形的。有利地，叶片形细长电加热器可有利于将细长电加热器的第一端直接焊接到印刷电路板的连接部。为此，在印刷电路板的连接部是基本上平坦的实施方案中，叶片形的细长电加热器可以是特别优选的。
细长电加热器的第二端可形成细长电加热器的锥形部分。有利地，在气溶胶生成装置中的加热器组件的用户期间，锥形部分可有利于细长电加热器的第二端插入到气溶胶生成制品中。
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阻加热元件。细长电加热器可包括电绝缘基材，其中电阻加热元件设置在电绝缘基材上。
优选地，电绝缘基材在细长电加热器的操作温度下是稳定的。优选地，电绝缘基材在高达约400摄氏度的温度下是稳定的，更优选地在约500摄氏度的温度下是稳定的，更优选地在约600摄氏度的温度下是稳定的，更优选地在约700摄氏度的温度下是稳定的，更优选地在约800摄氏度的温度下是稳定的。电阻加热元件在使用期间的操作温度可以是至少约200摄氏度。电阻加热元件在使用期间的操作温度可小于约700摄氏度。电阻加热元件在使用期间的操作温度可小于约600摄氏度。电阻加热元件在使用期间的工作温度可小于约500摄氏度。电阻加热元件在使用期间的操作温度可小于约400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。
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。合适的金属合金的例子包括不锈钢、含有镍、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。
优选地，细长电加热器包括定位在细长电加热器的第一端的第一电触点和第二电触点，其中所述第一电触点和所述第二电触点电连接至所述电阻加热元件，并且其中所述第一电触点和所述第二电触点直接焊接至所述印刷电路板的连接部。优选地，第一电触点和第二电触点可具有与电阻加热元件相比更大的表面积和更小的电阻中的至少一者。
第一电触点和第二电触点可与电阻加热元件一体地形成。第一电触点和第二电触点可由与电阻加热元件相同的材料形成。第一电触点和第二电触点可由与电阻加热元件不同的材料形成。
加热器组件可包括衬套，其中细长电加热器延伸穿过衬套。有利地，提供包括衬套的加热器组件可有利于将加热器组件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。优选地，细长电加热器的第一端从衬套的第一侧延伸，并且细长电加热器的第二端从衬套的第二侧延伸。
根据本发明的第二方面，提供一种根据本文描述的实施方案中的任一个的气溶胶生成装置，其包括限定用于接纳气溶胶生成制品的腔体的壳体，以及根据本发明的第一方面的加热器组件。加热器组件设置在壳体内，使得细长电加热器的第二端延伸到腔体内。气溶胶生成装置还包括电源，该电源安置在壳体内并且电连接到加热器组件的印刷电路板，其中印刷电路板被配置成将电力从电源供应到细长电加热器。
加热器组件可以用粘合剂和过盈配合中的至少一种固定到壳体。加热器组件的印刷电路板可以通过过盈配合被接纳在壳体内。在印刷电路板固定到壳体的实施方案中，优选地，印刷电路板包括刚性主要部分，如本文所述。
加热器组件可包括衬套，如本文所述。衬套可以固定到壳体。衬套可以粘附到壳体。衬套可以通过过盈配合被接纳在壳体内。
优选地，气溶胶生成装置包括控制电路，控制电路被配置成控制从电源到细长电加热器的电力供应。优选地，控制电路设置在印刷电路板上。在印刷电路板包括主要部分的实施方案中，优选地，控制电路设置在主要部分上。
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。优选地，细长加热器元件从装置腔体的上游端延伸到装置腔体中。
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。传感器可以安装在印刷电路板上。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。温度传感器可以安装在印刷电路板上。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。
有利地，获得细长电加热器的温度可有利于控制细长电加热器在使用期间被加热到的温度。气溶胶生成装置可被配置成响应于细长电加热器的所测量电阻率的改变而调整到细长电加热器的电力供应。
有利地，导出细长电加热器的温度可有利于抽吸检测。例如，细长电加热器的温度的测量下降可对应于用户在气溶胶生成装置上抽吸或抽取。
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。指示器可以安装在印刷电路板上。
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点中的至少一个。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所述的实施方案中的任一个的气溶胶生成装置，以及气溶胶形成基材的气溶胶生成制品。
如本文所用，术语“气溶胶生成制品”是指包含气溶胶形成基材的制品，所述气溶胶形成基材在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物。
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。
在烟条包含均质化烟草材料的情况下，均质化烟草材料可通过使颗粒烟草聚结而形成。均质化烟草材料可以是片材的形式。均质化烟草材料可具有基于干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。均质化烟草材料可以替代地具有基于干重计5重量％至30重量％的气溶胶形成剂含量。可以由聚结通过研磨或以其他方式粉碎烟草刮刀和烟草叶茎干中的一种或两种获得的颗粒状烟草来形成均质化烟草材料的片材；或者或另外，均质化烟草材料的片材可以包括在例如处理、处置和运送烟草期间形成的烟草尘、烟草碎屑和其他颗粒状烟草副产品中的一种或多种。均质化烟草材料的片材可以包含一种或多种固有粘结剂(即烟草内源性粘结剂)、一种或多种非固有粘结剂(即烟草外源性粘结剂)或它们的组合，以帮助聚结微粒烟草。替代地或另外，均质化烟草材料的片材可包含其他添加剂，包括但不限于烟草和非烟草纤维、气溶胶形成剂、保湿剂、增塑剂、香料、填充剂、水性溶剂和非水性溶剂以及它们的组合。均质化烟草材料的片材优选通过下述类型的浇铸工艺形成，所浇铸工艺通常包括：将包含颗粒状烟草和一种或多种粘结剂的浆料浇铸到传送带或其他支撑表面上；干燥所浇铸的浆料以形成均质化烟草材料的片材；以及从支撑表面上除去均质化烟草材料的片材。
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12毫米的长度。烟条可以具有约12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。
附图说明
现在将仅通过实例参考附图进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了加热器子组件的平面图；
图2示出了根据本发明的实施方案的加热器组件的平面图，该加热器组件包括图1的加热器子组件；
图3示出了图2的加热器组件的侧视图；
图4示出了包括图2和图3的加热器组件的气溶胶生成装置的横截面图；以及
图5示出了包括图4的气溶胶生成装置的气溶胶生成系统的横截面图。
具体实施方式
图1示出了包括细长电加热器12的加热器子组件10的平面图。细长电加热器12包括电绝缘基材14和设置在基材14上的电阻加热元件16。第一电触点18和第二电触点20也设置在基材14上，其中第一电触点18和第二电触点20电连接到电阻加热元件16。细长电加热器12包括第一端22，第一电触点18和第二电触点20设置在该第一端处。细长电加热器12还包括第二端24，电阻加热元件16设置在该第二端处。细长电加热器12的第二端24是锥形的，以有利于将细长电加热器12插入到气溶胶生成制品中。
加热器子组件10还包括细长电加热器12延伸穿过的衬套26。
图2示出了根据本发明的实施方案的加热器组件30的平面图。加热器组件30包括图1的加热器子组件10。加热器组件30还包括印刷电路板32，其包括主要部分34和从主要部分34的端部延伸的连接部36。连接部36与主要部分34一体地形成。加热器组件30还包括安装在印刷电路板32的主要部分34的表面上的多个电气部件38。
图3示出了加热器组件30的侧视图。印刷电路板32的主要部分34是刚性的，并且支撑安装在其上的电气部件38。印刷电路板32的连接部36包括柔性部分40和刚性部分42。连接部36的刚性部分42在焊接接头44处直接焊接到在细长加热器元件12的第一端22处的第一电触点18和第二电触点20。柔性部分40和刚性部分42彼此一体地形成。有利地，柔性部分40适应细长电加热器12和印刷电路板32的主要部分34之间的相对移动，例如在将加热器组件30插入到气溶胶生成装置的壳体内的过程中。
图4示出包括加热器组件30的气溶胶生成装置50的横截面图。气溶胶生成装置50包括限定用于接纳气溶胶生成制品的腔体54的壳体52。加热器组件30定位在壳体52内，并且通过过盈配合保持在壳体内。具体地，衬套26通过过盈配合被接纳在壳体52内，并且印刷电路板32的主要部分34通过过盈配合被接纳在形成于壳体52内的狭槽56内。
气溶胶生成装置50还包括定位在壳体52内的可再充电电池形式的电源58。电源58通过电连接器60电连接到印刷电路板32。在使用期间，包括印刷电路板32上的电气部件38中的至少一些的控制电路控制从电源58到细长电加热器12的电阻加热部分16的电力供应。
图5示出了包括图4的气溶胶生成装置50和可移除地接纳在腔体54内的气溶胶生成制品72的气溶胶生成系统70的横截面图。气溶胶生成制品72包括烟条形式的气溶胶形成基材74、中空乙酸酯管76、聚合物过滤器78、烟嘴80和外包裹物82。当气溶胶生成制品72被接纳在气溶胶生成装置50的腔体54内时，加热器组件30的细长电加热器12被接纳在烟条内。在使用期间，细长电加热器12加热烟条以产生气溶胶。
