CN220441911U - 一种针式发热体及加热不燃烧器具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种针式发热体及加热不燃烧器具，涉及加热不燃烧器具技术领域，其中，针式发热体包括：主体部分，主体部分包括由导电陶瓷材料制成的管状基材，管状基材具有沿轴向延伸的通孔；导电封闭端，与管状基材的一端电连接；第一引线，一端与导电封闭端靠近管状基材的一侧电连接，且第一引线穿设于通孔，其中，所述管状基材远离所述导电封闭端的一端设置有至少一个电极连接位或至少一根第二引线。本实用新型中，能够避免在导电陶瓷开缝以形成导电回路的情况，利于提高该针式发热体的结构强度；管状基材的两端分别通过导电封闭端及电极引线连接，利于使该针式发热体的温度更加均匀；针式发热体无需开缝，不易藏纳焦油及残渣。

Description

一种针式发热体及加热不燃烧器具

技术领域

本实用新型涉及加热不燃烧器具技术领域，特别涉及一种针式发热体及加热不燃烧器具。

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，可以有效避免普通卷烟点燃状况下产生的多种有害物质，具有无焦油、无烟灰，无明火等优点。

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。就发热体而言，针式发热体具有片式发热体的好口感，还具有周向发热体的烟支易提取方式，具有较好的应用潜力。但现有的针式发热体通常是通过厚膜印刷制备的、含至少一条发热轨迹的器件，但前述方式制得的针式发热体存在温场分布不均匀的问题，加热效果欠佳。

导电陶瓷具有导热系数高，温场分布更均匀。现有的导电陶瓷为了形成导电回路必须对陶瓷进行切缝加工，会导致陶瓷整体强度下降，容易断裂。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种针式发热体，能够避开切缝工序，利于提高产品强度和可靠性。

本实用新型还提出一种具有上述针式发热体的加热不燃烧器具。

根据本实用新型一方面实施例的针式发热体，包括：主体部分，所述主体部分包括由导电陶瓷材料制成的致密管状基材，所述管状基材具有沿轴向延伸的通孔，所述管状基材的电阻率为3*10^-5～10^-3Ω·cm，所述管状基材的热导率大于25W/(m·K)；导电封闭端，与所述管状基材的一端电连接；第一引线，一端与所述导电封闭端靠近所述管状基材的一侧电连接，且所述第一引线穿设于所述通孔；其中，所述管状基材远离所述导电封闭端的一端设置有至少一个电极连接位或至少一根第二引线。

进一步地，所述管状基材与所述导电封闭端一体成型或通过导电连接件焊接。

进一步地，所述导电陶瓷是碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆或氮化铝导电陶瓷。

进一步地，所述导电陶瓷包括Pt、Au、Ag、Fe、Ni、Cr、Ti、Al、W、Mo、二硼化钛、碳化钛、二硼化锆或石墨的导电陶瓷。

进一步地，所述管状基材的外径小于或等于3mm。

进一步地，所述管状基材的壁厚范围为0.01～1mm。

进一步地，所述电极连接位或所述第二引线的数量为多个。

进一步地，所述通孔内填充有绝缘材料。

进一步地，还包括电极连接层，所述电极连接层设置于所述管状基材远离所述导电封闭端的一端，所述电极连接位或所述第二引线设置于所述电极连接层，其中，所述电极连接层的电阻率小于所述管状基材的电阻率。

进一步地，所述导电封闭端为尖端，沿远离所述管状基材方向，所述导电封闭端的横截面面积逐渐减小。

进一步地，所述导电封闭端的材质为金属或导电陶瓷。

进一步地，所述导电封闭端与所述第一引线为金属材料一体成型制造而成。

进一步地，所述导电封闭端、所述第一引线和所述管状基材的材质均为导电陶瓷，所述导电封闭端、所述第一引线和所述管状基材一体成型并烧结而成。

进一步地，所述第一引线的外周镀有银金属层和/或所述导电封闭端靠近所述管状基材的一端镀有银金属层。

进一步地，所述第二引线具有多根。

根据本实用新型另一方面实施例的加热不燃烧器具，包括供电电源、控制电路板和如前所述的针式发热体，所述针式发热体通过所述第一引线和所述第二引线分别与所述供电电源电连接，或所述针式发热体通过所述第一引线和电极连接位分别与所述供电电源电连接。

前述的针式发热体，至少具有如下有益效果：第一引线与导电封闭端连接，导电封闭端与管状基材的一端电连接，工作时，管状基材的另一端与另一电极引线或电极连接，以形成导电回路。本实用新型中，针式发热体无需切缝以形成导电回路，因此，本申请实施例的针式发热体能够保证针式发热体的强度，同时利于降低工艺难度，也不易藏纳焦油及残渣，有效降低了清洁难度。由于无需对针式发热体进行切缝，使得针式发热体的加热面积更大，能够使针式发热体的周向温度更加均匀；管状基材的热导率大于25W/(m·K)，使得管状基材的均温段长度更长，从而使得加热形成的气溶胶口感更佳。致密的管状基材传热效果好，能保证发热体在工作状态时，均温度段达到一个较大的比例；另一方面，本申请实施例采用的致密管状基材，不容易藏污纳垢，如焦油，有效减少了引起焦糊味道的概率。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型一方面实施例的针式发热体的其中一种实施例的装配示意图；

图2为本实用新型一方面实施例的针式发热体的其中一种实施例的装配示意图；

图3为本实用新型一方面实施例的针式发热体的其中一种实施例的装配示意图。

附图标记：

100、管状基材；

200、导电封闭端；210、导电连接件；

300、第一引线。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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。

本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，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实用新型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。

现有的由导电陶瓷制成的针式发热体中，本身直径很小，切缝后发热体强度大大降低；不切缝没有形成导电回路；对细小的针式结构，切缝不仅工艺难度增加，还会导致清洁难度增加，容易藏纳焦油和残渣；最重要的是，切缝后的针式发热体的强度大大降低，容易断裂。

鉴于此，本实用新型提出一种针式发热体及加热不燃烧器具，以有效解决前述问题。

参见图1至图3所示，本实用新型一方面实施例公开了一种针式发热体，该针式发热体包括主体部分、导电封闭端200及第一引线300。

具体的，如图1至图3所示，主体部分包括由导电陶瓷材料制成的致密管状基材100，管状基材100具有沿轴向延伸的通孔，管状基材100的电阻率为3*10^-5～10^-3Ω·cm，管状基材100的热导率大于25W/(m·K)；导电封闭端200与管状基材100的一端电连接；第一引线300的一端与导电封闭端200靠近管状基材100的一侧电连接，且第一引线300穿设于通孔；其中，管状基材100远离导电封闭端200的一端设置有至少一个电极连接位或至少一根第二引线。具体的，第一引线300的一端与导电封闭端200固定连接，导电封闭端200与管状基材100的一端固定连接；管状基材100的另一端可以通过引线与供电电源电连接，也可以与电源的电极直接电连接，以形成导电回路。应当指出，致密的管状基材100中“致密”的含义是:孔隙率小于1％；其中，孔隙率为：管状基材100的截面放大200倍～500倍后用像素统计软件(如matlab)测量得到的孔隙面积占横截面积的比例。

工作时，第一引线300的另一端与供电电源的电极电连接，管状基材100的另一端的电极连接位或第二引线与供电电源的另一电极连接，以使管状基材100形成导电回路，使得管状基材100的温度升高。

本实用新型中，针式发热体的主体部分由管状基材100构成，并通过导电封闭端200及电极或电极引线分别与管状基材100的两端连接，能够避免在导电陶瓷开缝以形成导电回路的情况，利于提高该针式发热体的结构强度；管状基材100的两端分别通过导电封闭端200及电极引线或电极连接，且管状基材100无需开缝能够增大发热面积，使主体部分的管状基材100全部作为发热区域，利于使该针式发热体的温度更加均匀；由于本实用新型中的针式发热体无需开缝，利于降低工艺难度，也不易藏纳焦油及残渣，有效降低了清洁难度。此外，本申请实施例中，致密的管状基材100传热效果好，能保证发热体在工作状态时，均温度段达到一个较大的比例；另一方面，本申请实施例采用的致密管状基材100，不容易藏污纳垢，如焦油等物质，有效减少了引起焦糊味道的概率。其中，均温度段指的是管状基材100轴向方向上温度在一定范围内(例如，该范围为针式发热体的最高温度±20℃)的部分。

在本实用新型的一些实施例中，管状基材100的热导率大于50W/(m·K)。当导电陶瓷材质的管状基材100的热导率大于50W/(m·K)时，可以使被加热的烟支获得更好的口感。

本实用新型的一些实施例中，导电陶瓷是碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆或氮化铝导电陶瓷。进一步地，导电陶瓷是包含Pt、Au、Ag、Fe、Ni、Cr、Ti、Al、W、Mo、二硼化钛、碳化钛、二硼化锆或石墨的导电陶瓷。由此，能够使本实施例的针式发热体的均温段长度占比更长，从而使得加热不燃烧器具的加热口感更好。

其中，管状基材100包括基体材料和导电相。其中，基体材料包括碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆或氮化铝；导电相具有导电能力，能够形成导电回路。进一步地，导电相可以是金属材料或非金属材料。导电相为金属材料时，其可以是Pt、Au、Ag、Fe、Ni、Cr、Ti、Al、W或Mo的其中一种；导电相为非金属材料时，其可以是二硼化钛、碳化钛、二硼化锆或石墨中的一种或多种混合。基于此，利于使本实施例的针式发热体的均温段长度占比更长，从而使得加热不燃烧器具的加热口感更好。进一步地，基体材料优选为碳化硅、氮化硅或氮化铝；导电相优选为耐高温金属材料或非金属化合物，其中，金属材料可以是但不限于Ag、Pt，非金属化合物可以是但不限于二硼化钛、碳化钛。

前述实施例中，管状基材100的外径小于或等于3mm，由此，能够减少针式发热体插入到烟支时导致烟丝相互挤压而造成抽烟困难的情况，利于提高使用体验。

进一步地，管状基材100的壁厚范围为0.01～1mm。由此，管状基材100具有足够的强度，能有效减少弯曲变形；同时，也利于降低针式发热体的能耗；此外，还能够确保管状基材100的内部拥有足够的空间，以方便第一引线300从管状基材100内引出。实际应用中，管状基材100的壁厚可以根据需要设置为0.01mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm……

在一些实施例中，管状基材100的一端与导电封闭端200电连接，管状基材100的另一端设置有多个电极连接位，电极连接位用于连接电极或电极引线，由此，管状基材100中形成多条并联的导电回路，利于使该针式发热体的温度更加均匀。

在一些实施例中，管状基材100的通孔内填充有绝缘材料，该绝缘材料具有绝缘和固定强化功能，由此，绝缘材料一方面可以固定引线，使得电路更加稳定，同时保证引线与发热管之间绝缘；另一方面，绝缘材料具有缓冲作用，当针式发热体坠落时，能够起到缓冲作用，有效降低了针式发热体的断裂风险。值得理解，绝缘材料为具有绝缘功能的弹性材料，绝缘材料具体可以是氧化铝、氧化锆、玻璃粉、PI(聚酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)等材料，但不限于此。

在本实用新型的一些实施例中，针式发热体还包括电极连接层，电极连接层设置于管状基材100远离导电封闭端200的一端，电极连接位或第二引线设置于电极连接层，其中，电极连接层的电阻率小于管状基材100的电阻率。由此，可以提高针式发热体的高温耐老化性能。

在本实用新型的一些实施例中，管状基材100与导电封闭端200一体成型或通过导电连接件210焊接。具体的，管状基材100可以与导电封闭端200一体成型，也可以与导电封闭端200通过真空钎焊等焊接方式实现连接。导电封闭端200具有导电能力，而管状基材100由导电陶瓷材质制成，因此导电封闭端200能够与管状基材100电连接，进而形成导电回路。

应当理解，导电封闭端200下端的圆周半径至少大于管状基材100的内径，以使导电封闭端200能够固定于管状基材100的一端；导电封闭端200下端的尺寸可以与管状基材100的外圆周尺寸相同，也可以小于或大于管状基材100的外圆周尺寸；导电封闭端200可以呈现为锥形或导电封闭端200的外端面为圆滑过渡的曲面，在此不作限定。

在本实用新型的一些实施例中，导电封闭端200和第一引线300通过金属线材机拉拔制备，或导电封闭端200和第一引线300通过金属碰焊或陶瓷真空钎焊连接。

作为其中的一种实施方式，如图1所示，导电封闭端200与第一引线300通过将金属线材机拉拔得到，导电封闭端200与第一引线300为一体结构，即第一引线300和导电封闭端200均为具有一定刚性的金属，此时导电封闭端200和第一引线300的电阻率低于管状基材100电阻率，采用低电阻率的封闭端和第一引线300有利于降低与电池杆连接处的温度。组装时，使导电封闭端200的底端面与管状基材100的一端抵接，并使第一引线300穿设于管状基材100的通孔中，然后通过导电连接件210(如导电浆料、导电胶、导电焊料等导电部件)将导电封闭端200与管状基材100连接固定。其中，第一引线300与管状基材100的内壁之间具有间隙。实际应用中，焊接可以为真空钎焊。

作为其中的一种实施方式，如图2所示，导电封闭端200的底部固定连接有第一引线300。组装时，导电封闭端200的底部与管状基材100的一端抵接，并使第一引线300穿设于管状基材100的通孔中，然后利用真空钎焊焊料将导电封闭端200与管状基材100固定。导电封闭端200的材质为金属或导电陶瓷，金属或导电陶瓷均具有导电能力，从而能够与管状基材100形成导电回路。

作为其中的一种实施方式，如图3所示，导电封闭端200与管状基材100为一体成型的导电陶瓷。组装时，使第一引线300的一端穿设在管状基材100的通孔中，然后通过金属碰焊或陶瓷真空钎焊固定连接于导电封闭端200底部。

在本实用新型的一些实施例中，导电封闭端200、第一引线300和管状基材100的材质均为导电陶瓷，三者一体成型烧结而成。由此，能够提高针式发热体的耐老化性能。

进一步地，导电陶瓷材质的第一引线300的外周镀有银金属层和/或导电封闭端200的底面(即导电封闭端200靠近管状基材100的端面)镀有银金属层。由此，可以进一步降低位于针式发热体一侧的电源组件的温度，同时利于减少导电封闭端200在工作状态时因热量集中而出现焦糊味的情况。

进一步地，第二引线具有多根，利于实现周向上更均匀的温度场分布，也能够降低出现焦糊味的概率。

在本实用新型的一些实施例中，参见图1至图3所示，导电封闭端200为尖端，沿远离管状基材100方向，导电封闭端200的横截面面积逐渐减小。

在本实用新型的一些实施例中，管状基材100由导电陶瓷制成，导电陶瓷具体可以选择为碳化硅—二硼化钛、氧化铝—二硼化钛或氧化锆-二硼化钛，但不限于此。进一步地，管状基材100的外径可以根据需要设置为2mm、2.2mm或3mm等尺寸。导电封闭端200为具有导电能力的器件。例如，导电封闭端200可以是由锥形的镍块外壁镀银制成的导电件，也可以是由锥状的导电陶瓷制成的导电件。第一引线300应当具有导电能力，能够起到导电作用。实际应用中，第一引线300可以通过机加工或者电阻碰焊的方式与导电封闭端200的底部固定连接，也可以是通过真空钎焊与导电封闭端200固定连接。

应当指出，本申请实施例的针式发热体在管状基材100的轴向方向及圆周方向上温场能够比较均匀分布。例如，就管状基材100轴向方向上的温场分布而言，一些实施例中，当管状基材100中部温度为300℃时，管状基材100靠近导电封闭端210的一端的温度能够达到280℃，且针式发热体远离导电封闭端210的一端的温度能够达到100℃，管状基材100中温度为280℃～300℃的长度能够大于管状基材100总长度的85％；另一些实施例中，当管状基材100中部温度为280℃时，管状基材100靠近导电封闭端210的一端的温度能够达到270℃，且远离导电封闭端210的一端的温度能够达到140℃，温度为260℃～280℃的长度能够达到甚至大于总长度的85％；又一些实施例中，管状基材100中部温度为250℃时，管状基材100靠近导电封闭端210的一端的温度能够达到230℃，且远离导电封闭端210的一端的温度能够达到95℃，温度为230℃～250℃的长度能够大于总长度的90％。就管状基材100的周向方向而言，本申请的针式发热体避免了在管状基材100上开缝以形成导电回路的情况，增大了发热面积，利于提高发热的均匀性；另一方面，相较于现有针式发热体通过加热轨迹发热，本申请的针式发热体中管状基材100整体发热，发热均匀性更好。

应当理解，导电封闭端210、第一引线300及管状基材100的材质、厚度、连接方式等因素，均会使得针式发热体温度分布的均匀性有所差异。

作为其中的一种实施方式，管状基材100的内部填充有绝缘陶瓷、玻璃粉、PI、PEEK等绝缘材料。具体的，该绝缘材料一方面可以固定第一引线300，使得电路更加稳定，同时保证第一引线300与管状基材100之间绝缘；另一方面，绝缘材料具有缓冲作用，当针式发热体坠落时，能够起到缓冲作用，有效降低了针式发热体的断裂风险。

作为其中的一种实施方式，导电封闭端200与第一引线300固定连接后，可以对导电封闭端200和第一引线300进行整体电镀银，以提升导电封闭端200和第一引线300的导电能力。

本实用新型另一方面实施例公开了一种加热不燃烧器具，包括供电电源、控制电路板和如前的针式发热体，针式发热体通过第一引线300和第二引线分别与供电电源电连接，或针式发热体通过第一引线300和电极连接位分别与供电电源电连接。应当理解，本申请实施例的加热不燃烧器具具有前述针式发热体的所有技术效果。例如，本实施例的加热不燃烧器具中，针式发热体的主体部分由管状基材100构成，并通过导电封闭端200及电极或电极引线分别与管状基材100的两端连接，能够避免在导电陶瓷开缝以形成导电回路的情况，利于提高该针式发热体的结构强度；同时，管状基材100的两端分别通过导电封闭端200及电极引线或电极连接，使主体部分的管状基材100全部作为发热区域，增大了针式发热体的发热面积，利于使该针式发热体的温度更加均匀，且本申请实施例的加热不燃烧器具利于增大针式发热体与烟丝等被加热物件的接触面积，利于提高加热效率和用户体验；此外，由于本实用新型中的针式发热体无需开缝，利于降低工艺难度，也不易藏纳焦油及残渣，有效降低了清洁难度，另一方面，本申请实施例采用的致密管状基材100，不容易藏污纳垢，尤其是焦油，有效减少了引起焦糊味道的概率。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (14)

1.一种针式发热体，其特征在于，包括：

主体部分，所述主体部分包括由导电陶瓷材料制成的致密管状基材，所述管状基材具有沿轴向延伸的通孔，所述管状基材的电阻率为3*10^-5～10^-3Ω·cm，所述管状基材的热导率大于25W/(m·K)；

导电封闭端，与所述管状基材的一端电连接；

第一引线，一端与所述导电封闭端靠近所述管状基材的一侧电连接，且所述第一引线穿设于所述通孔；

其中，所述管状基材远离所述导电封闭端的一端设置有至少一个电极连接位或至少一根第二引线。

2.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述管状基材与所述导电封闭端一体成型或通过导电连接件焊接。

3.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述导电陶瓷是碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆或氮化铝导电陶瓷。

4.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述管状基材的外径小于或等于3mm。

5.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述管状基材的壁厚范围为0.01～1mm。

6.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述通孔内填充有绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，还包括电极连接层，所述电极连接层设置于所述管状基材远离所述导电封闭端的一端，所述电极连接位或所述第二引线设置于所述电极连接层，其中，所述电极连接层的电阻率小于所述管状基材的电阻率。

8.根据权利要求1至7任一项所述的针式发热体，其特征在于，所述导电封闭端为尖端，沿远离所述管状基材方向，所述导电封闭端的横截面面积逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的针式发热体，其特征在于，所述导电封闭端的材质为金属或导电陶瓷。

10.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述导电封闭端与所述第一引线为金属材料一体成型制造而成。

11.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述导电封闭端、所述第一引线和所述管状基材的材质均为导电陶瓷，所述导电封闭端、所述第一引线和所述管状基材一体成型并烧结而成。

12.根据权利要求11所述的针式发热体，其特征在于，所述第一引线的外周镀有银金属层和/或所述导电封闭端靠近所述管状基材的一端镀有银金属层。

13.根据权利要求1所述的针式发热体，其特征在于，所述第二引线具有多根。

14.一种加热不燃烧器具，其特征在于，包括供电电源、控制电路板和如权利要求1至13任一项所述的针式发热体，所述针式发热体通过所述第一引线和所述第二引线分别与所述供电电源电连接，或所述针式发热体通过所述第一引线和电极连接位分别与所述供电电源电连接。