TW202502218A - 包括真空腔室的氣溶膠產生裝置 - Google Patents

Abstract

本文揭露了一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置包括：真空腔室（402），該真空腔室限定在多個壁（404a，b，c，d）之間，該多個壁各自具有內表面；加熱器（406），該加熱器設置在真空腔室的壁中的至少一個壁上，其中，加熱器設置在真空腔室內；一個或多個電連接件（408a，b），其中，加熱器藉由使用一個或多個電連接件穿過真空腔室的壁中的至少一個壁電連接至設置在真空腔室外部的電源；以及塗層，其中，塗層（410，420，430，440，450）設置在加熱器（410）、一個或多個電連接件（420）以及任何內表面（430，440，450）中的一者或多者上，由此防止放氣到真空腔室中。

Description

包括真空腔室的氣溶膠產生裝置

本發明關於一種包括真空腔室的氣溶膠產生裝置。更具體地，本發明關於一種包括真空腔室的氣溶膠產生裝置，其中，真空腔室內設置有加熱器。

生產加熱但不灼燒包括煙草在內的固體或半固體氣溶膠形成基質的電子煙係值得關注的發展領域。該等裝置的一個問題在於，向加熱腔室供應熱量的加熱器可能還會不期望地加熱裝置的其餘部分。這在緊湊的裝置中可能是不利的，因為用戶握持的裝置外表面的溫度可能會高得令人難以接受。為了減輕該等影響，一些氣溶膠產生裝置已經設置了真空腔室，該等真空腔室可以將加熱器與這種裝置的外表面間隔開。這可以在加熱腔室與用戶握持的外表面之間提供熱分離。加熱器可以與電連接件一起設置在真空腔室內，該等電連接件將加熱器與設置在真空腔室外部的電源連接。

重要的是，真空腔室中維持真空狀態，使得經由腔室中的氣體的熱傳遞可以最小化。本文中使用的術語「真空」可以不一定指完全被抽空的空間。真空腔室內的真空狀態可以是低級真空、中級真空或高級真空。例如在真空腔室內可以有一些微量的氣體。通常，真空狀態應該保持在足夠低的壓力下，使得減少從加熱器到裝置外表面的熱傳遞。可以容許少量的熱傳遞。

需要生產包括真空狀態可長時間保持的真空腔室的氣溶膠產生裝置。本發明之目的係提供一種解決該等要求的氣溶膠產生裝置。

本文描述了一種氣溶膠產生裝置，包括：真空腔室，該真空腔室限定在多個壁之間，該多個壁各自具有內表面；以及加熱器，該加熱器設置在真空腔室的壁中的至少一個壁上，其中，加熱器設置在真空腔室內；一個或多個電連接件，其中，加熱器藉由使用一個或多個電連接件穿過真空腔室的壁中的至少一個壁電連接至設置在真空腔室外部的電源；以及塗層，其中，塗層設置在加熱器、一個或多個電連接件以及任何內表面中的一者或多者上，由此防止放氣到真空腔室中。

在本發明之一方面中，提供一種氣溶膠產生裝置，包括：真空腔室，該真空腔室限定在多個壁之間，該多個壁各自具有內表面；以及加熱器，該加熱器設置在真空腔室的壁中的至少一個壁上，其中，加熱器設置在真空腔室內；一個或多個電連接件，其中，加熱器藉由使用一個或多個電連接件穿過真空腔室的壁中的至少一個壁電連接至設置在真空腔室外部的電源；以及塗層，其中，該塗層設置在一個或多個電連接件上，由此防止放氣到真空腔室中。

較佳的是，塗層設置在加熱器和/或任何內表面上。

已經發現，氣溶膠產生裝置的部件（比如，真空腔室的內壁、加熱器、以及電連接件）可能在加熱時放氣，這意味著該等部件可能釋放氣體。特別是有機化合物在加熱時會分解，從而引起放氣。

加熱器以及真空腔室的內壁可能包含微量的有機材料。此外，形成加熱器和內壁的材料可能在加熱時開始分解成氣體。用於將電連接件連接至加熱器的焊料通常包含微量的助焊劑，並且助焊劑通常包括比如天然存在的樹脂等有機化合物。因此，裝置的部件中的有機化合物可能在裝置的操作期間導致放氣到真空腔室中，從而破壞真空腔室的真空狀態。

在真空狀態係低級真空狀態的裝置中，微量的氣體可以存在於真空腔室內。然而，這種真空狀態仍可以有效防止顯著的熱傳遞。如果在這種真空狀態中發生放氣，則真空腔室內存在的氣體量將增加並因此氣壓增加。在這種情況下，放氣到真空腔室中的氣體可能會開始傳遞熱量，這將增加與裝置的外部表面的熱傳遞。

藉由塗覆真空腔室內的表面，可以減弱放氣的影響，由此長時間維持真空腔室的真空狀態。適合於該目的的這種塗層不會放氣。適合於該目的的塗層不允許氣體流經該等塗層。藉由塗覆氣溶膠產生裝置的設置在真空腔室內的部件的表面，可以不需要在裝置組裝之前去除有機化合物的其他形式的處理（比如，在高溫下烘烤）。

塗層的厚度可以被選擇為滿足許多相互競爭的利益。為了改善由真空腔室提供的隔熱效果，可以較佳的是薄的塗層。另一方面，塗層的厚度必須足夠厚，以提供不可滲透的覆蓋物，該覆蓋物即使在高溫條件下也能在較長時間段內防止氣體滲透。在一些佈置中，可以平衡該等因素，使得塗層的厚度允許在至少所選擇的時間段內維持真空狀態。在一個實施方式中，所選擇的時間段可以是約兩年，或者對於普通使用來說係至少兩年。

在多個不同的實施方式中，一個或多個電連接件包括焊料。以此方式，電連接件可以容易地連接至加熱器。焊料可以另外塗覆，由此防止焊料直接放氣到真空腔室中。

在一個配置中，真空腔室可以限定在內壁、外壁、上壁以及下壁之間。較佳的是，塗層設置在內壁、外壁、上壁和下壁中的任何一者上。以此方式，可以防止真空腔室的壁的一個或多個區域放氣到真空腔室中。應當理解，多個壁的內表面係朝向真空腔室面向內的那些表面。

較佳的是，加熱器藉由使用一個或多個電連接件穿過真空腔室的下壁電連接至設置在真空腔室外部的電源。以此方式，可以控制設置在真空內的加熱器的操作。還可以簡化氣溶膠產生裝置的構造。替代性地，加熱器可以藉由真空腔室的內壁、外壁和上壁中的任何一者或其任何組合電連接至電源。

加熱器可以包括印刷加熱元件。以此方式，加熱器可以容易地且固定地設置在真空腔室的壁中的至少一個壁上。較佳的是，加熱器設置在真空腔室的內壁上。以此方式，可以減小氣溶膠產生裝置的大小，並且還可以簡化氣溶膠產生裝置的組裝。印刷加熱器可以包括印刷引線焊盤，一個或多個電連接件可以連接至該等印刷引線焊盤。

電連接件可以包括彈簧引腳（pogo pin）。以此方式，可以簡化裝置的構造，因為彈簧引腳可以提供從設置在真空腔室外部的電源穿過裝置的外壁到加熱器的電連接。此外，由於彈簧引腳可以溫和地朝向加熱器偏置，因此在裝置的組裝期間損壞加熱器的風險降低。

塗層可以包括矽。已經發現，矽塗層特別是在減少放氣方面係有效的。

在本發明之另一方面中，提供了一種用於形成氣溶膠產生裝置之方法，該方法包括：形成真空腔室，該真空腔室限定在多個壁之間，該多個壁各自具有內表面；將加熱器設置在真空腔室的壁中的至少一個壁上，其中，加熱器設置在真空腔室內；形成一個或多個電連接件，其中，加熱器藉由使用一個或多個電連接件穿過真空腔室的壁中的至少一個壁電連接至設置在真空腔室外部的電源；以及塗覆一個或多個電連接件，由此防止放氣到真空腔室中。

較佳的是，該方法進一步包括塗覆加熱器和/或任何內表面，由此防止放氣到真空腔室中。

較佳的是，塗層經由化學氣相沈積施加。換言之，塗覆加熱器、一個或多個電連接件和/或任何內表面包括藉由化學氣相沈積塗覆加熱器、一個或更多個電連接件、和/或任何內表面。以此方式，塗層可以準確地施加到氣溶膠產生裝置的設置在真空腔室內的部件上。藉由使用化學氣相沈積，可以將塗層的薄膜施加到加熱器、一個或多個電連接件和/或任何內表面上。

矽塗層可以藉由化學氣相沈積施加到加熱器、一個或多個電連接件和/或任何內表面上。在僅一些部件（例如僅加熱器）要被塗覆的示例中，其他部件的表面可以用材料掩蓋，以防止塗層施加到被掩蓋的表面上。

當塗覆真空腔室的內壁時，內壁可以倒置並放置在夾具上或夾具中。夾具可以是孔陣列，裝置的部件可以放置在孔上或孔中。這防止了塗層施加到開口或杯狀內壁的加熱腔室上，因為加熱腔室沒有暴露。

上述設備特徵可以被實現為形成氣溶膠產生裝置之方法中的方法步驟，反之亦然。應當理解，所描述的方法的步驟可以以多種不同的循序執行。

圖1係本領域中已知的包括真空腔室102的氣溶膠產生裝置100之截面示意圖。氣溶膠產生裝置100具有大致圓柱形的形狀，具有圍繞中心軸線限定的圓形截面。真空腔室102限定在內壁104a、外壁104b、上壁104c以及下壁104d之間。每個壁具有朝向真空腔室102面向內的內表面。上壁104c穿設有開口105。開口105在軸向方向上在杯狀內壁104a內部延伸。開口105被配置成使得氣溶膠產生基質（未示出）可以接納在內壁104a內，以被加熱器106加熱。加熱器106包括引線焊盤107並且設置在內壁104a上。加熱器106較佳的是設置在真空腔室102內。第一電連接件108a和第二電連接件108b穿設於下壁104d，以經由引線焊盤107將加熱器106連接至設置在真空腔室102外部的電源（未示出）。

在該示例中，加熱器106被印刷至內壁104a。加熱器106可能包含加熱時會分解的有機化合物。該等化合物在分解期間可能釋放少量氣體到真空腔室102中，從而破壞真空腔室的真空狀態，這一過程稱為放氣。此外，第一電連接件108a和第二電連接件108b藉由使用焊料與加熱器連接。通常使用助焊劑將加熱的焊料施加到特定的區域上，以形成連接。助焊劑通常包括比如天然存在的樹脂等有機化合物。該等天然存在的樹脂也可能在加熱時分解，從而釋放少量氣體到真空腔室102中。該等影響可能對真空腔室102的真空狀態不利。

圖2係本發明之實施方式中的氣溶膠產生裝置200之截面示意圖。真空腔室202限定在內壁204a、外壁204b、上壁204c以及下壁204d之間。每個壁具有朝向真空腔室202面向內的內表面。上壁204c穿設有開口205。開口205也沿軸向在杯狀內壁204a內延伸。開口205被配置成使得氣溶膠產生基質（未示出）可以接納在內壁204a內，以被加熱器206加熱。加熱器206包括引線焊盤207並且設置在內壁204a上。加熱器206較佳的是設置在真空腔室202內。第一電連接件208a和第二電連接件208b穿設於下壁204d，以經由引線焊盤207將加熱器206連接至設置在真空腔室202外部的電源（未示出）。加熱器206和加熱器的引線焊盤207上設置有塗層210，以減少加熱器206內的化合物向真空腔室202中的放氣。在一個示例中，可以設置矽塗層。塗層所用的材料被選擇為使得其係無孔的且不包含可能導致放氣的有機材料。

在該示例中，外壁204b、上壁204c以及下壁204d係分開的部件。在其他示例中，這三個部件可以替代地是單個整體杯狀外壁。

加熱器206設置在內壁204a的面向外的表面上並設置在真空腔室202內。內壁204的面向外的表面和外壁204b的面向內的表面在真空腔室202內彼此間隔開。因此，真空腔室202使外壁204b並因此裝置的用戶與加熱器206產生的熱量隔離開。來自加熱器206的熱量傳遞至內壁204a並藉由傳導傳遞至接納在開口205內的消耗品。真空腔室202被頂壁204c和底壁204d密封。

在該示例中，加熱器206係印刷加熱元件，其包括可以與第一電連接件208a和第二電連接件208b連接的印刷引線焊盤207。加熱器206利用形成加熱器的導電絲網印刷油墨印刷到內壁204a的在真空腔室202內的外部。在其他示例中，加熱器206可以是導線加熱元件或其他類型的加熱器。加熱器206以曲折圖案印刷，以向內壁204a提供均勻的加熱。

第一電連接件208a和第二電連接件208b穿設於下壁204d。在其他示例中，第一電連接件208a和第二電連接件208b可以穿設於外壁204b或上壁204c或壁的組合。

在該示例中，加熱器206和加熱器的引線焊盤207上設置有塗層210，以減少向真空腔室中的放氣。塗層210係矽塗層，該矽塗層藉由使用化學氣相沈積施加到加熱器206和引線焊盤207上。

當將塗層210施加到加熱器206和引線焊盤207上時，內壁204a、外壁204b、上壁204c、下壁204d以及第一電連接件208a和第二電連接件208b可以用材料掩蓋，以防止該塗層施加到該等表面上。可以在施加塗層後接著去除該材料，從而僅使加熱器206和引線焊盤207被塗覆。

塗層的厚度被選擇為提供特定的使用期限，在該使用期限期間，塗層可以持續防止放氣到真空腔室中。在一些佈置中，特定的使用期限係至少兩年。

圖3係本發明之實施方式中的氣溶膠產生裝置300之截面示意圖，該氣溶膠產生裝置在結構上與圖2的實施方式類似。

在該配置中，加熱器306和引線焊盤307上設置有第一塗層310，以防止加熱器內的化合物放氣到真空腔室302中，第一電連接件308a和第二電連接件308b上設置有第二塗層320，以防止第一電連接件308a和第二電連接件308b內的化合物放氣到真空腔室302中。

第一塗層310和第二塗層320係矽塗層，該等矽塗層藉由使用化學氣相沈積施加到加熱器306、引線焊盤307以及第一電連接件308a和第二電連接件308b上。第一塗層310和第二塗層320係使用化學氣相沈積施加的矽塗層。在一些佈置中，第一塗層310和第二塗層320可以在單個步驟中施加並且可以有效形成覆蓋加熱器306、引線焊盤307以及第一電連接件308a和第二電連接件308b的單個塗層。

以與根據圖2的實施方式中描述的方式類似的方式，當施加塗層時，真空腔室的壁可以用材料掩蓋，以防止該塗層施加到該等壁的表面上。

圖4係另一截面示意圖。

在該配置中，加熱器406和引線焊盤407上設置有第一塗層410，以防止加熱器內的化合物放氣到真空腔室402中。第一電連接件408a和第二電連接件408b上設置有第二塗層420，以防止第一電連接件408a和第二電連接件408b內的化合物放氣到真空腔室402中。

外壁404b的內表面上設置有第三塗層430，下壁404d的內表面上設置有第四塗層440，上壁404c的內表面上設置有第五塗層450。第三塗層430、第四塗層440和第五塗層450分別防止從外壁404b、下壁404d和上壁404c放氣到真空腔室402中。第三塗層430、第四塗層440和第五塗層450也是使用化學氣相沈積施加的矽塗層。如上所述，第一塗層410、第二塗層420、第三塗層430、第四塗層440和第五塗層450可以在單個步驟中一起施加，使得該等塗層形成單個塗層。替代性地，該等塗層中一個或多個可以根據製造偏好彼此組合，並且可以由不同塗層材料形成。

在該實施方式中，內壁404a可以用材料掩蓋，以防止塗層施加到內壁204a的未被加熱器406覆蓋的表面上。在其他實施方式中，內壁404a上也可以設置有塗層，使得限定真空腔室402的表面與設置在真空腔室402內的所有部件一起被完全塗覆。這種配置可以使可能損害真空完整性的任何放氣風險最小化，並防止隔熱效果隨時間的推移發生任何變化。

100:氣溶膠產生裝置 102:真空腔室 104a:內壁 104b:外壁 104c:上壁 104d:下壁 105:開口 106:加熱器 107:引線焊盤 108a:第一電連接件 108b:第二電連接件 200:氣溶膠產生裝置 202:真空腔室 204a:內壁 204b:外壁 204c:上壁 204d:下壁 205:開口 206:加熱器 207:引線焊盤 208a:第一電連接件 208b:第二電連接件 210:塗層 300:氣溶膠產生裝置 302:真空腔室 306:加熱器 307:引線焊盤 308a:第一電連接件 308b:第二電連接件 310:第一塗層 320:第二塗層 402:真空腔室 404a:內壁 404b:外壁 404c:上壁 404d:下壁 406:加熱器 407:引線焊盤 408a:第一電連接件 408b:第二電連接件 410:第一塗層 420:第二塗層 430:第三塗層 440:第四塗層 450:第五塗層

現在將藉由示例參考附圖來描述本發明之實施方式，在附圖中： [圖1]係本領域中已知的包括真空腔室的氣溶膠產生裝置之截面示意圖； [圖2]係本發明之實施方式中的氣溶膠產生裝置之截面示意圖； [圖3]係本發明之另一實施方式中的氣溶膠產生裝置之截面示意圖；以及 [圖4]係本發明之另一實施方式中的氣溶膠產生裝置之截面示意圖。

300:氣溶膠產生裝置

302:真空腔室

304a:內壁

304b:外壁

304d:下壁

306:加熱器

307:引線焊盤

308a:第一電連接件

308b:第二電連接件

310:第一塗層

320:第二塗層

Claims (12)

1. 一種氣溶膠產生裝置，包括： 真空腔室，該真空腔室限定在多個壁之間，該多個壁各自具有內表面； 加熱器，該加熱器設置在該真空腔室的該等壁中的至少一個壁上，其中，該加熱器設置在該真空腔室內； 一個或多個電連接件，其中，該加熱器藉由使用該一個或多個電連接件穿過該真空腔室的該等壁中的至少一個壁電連接至設置在該真空腔室外部的電源；以及 塗層，其中，該塗層設置在該一個或多個電連接件上，由此防止放氣到該真空腔室中。
2. 如請求項1所述之氣溶膠產生裝置，其中，該塗層設置在該加熱器和/或任何內表面上。
3. 如任一前述請求項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該一個或多個電連接件包括焊料。
4. 如任一前述請求項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該真空腔室限定在內壁、外壁、上壁以及下壁之間。
5. 如請求項4所述之氣溶膠產生裝置，其中，該塗層設置在內壁、外壁、上壁和下壁的任何內表面上。
6. 如請求項4或5的氣溶膠產生裝置，其中，該加熱器藉由使用該一個或多個電連接件穿過該真空腔室的下壁電連接至設置在該真空腔室外部的電源。
7. 如任一前述請求項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該加熱器包括印刷加熱元件。
8. 如任一前述請求項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該等電連接件包括彈簧引腳。
9. 如任一前述請求項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該塗層包括矽。
10. 一種用於形成氣溶膠產生裝置之方法，該方法包括： 形成真空腔室，該真空腔室限定在多個壁之間，該多個壁各自具有內表面； 將加熱器設置在該真空腔室的該等壁中的至少一個壁上，其中，該加熱器設置在該真空腔室內； 形成一個或多個電連接件，其中，該加熱器藉由使用該一個或多個電連接件穿過該真空腔室的該等壁中的至少一個壁電連接至設置在該真空腔室外部的電源；以及 塗覆該一個或多個電連接件，由此防止放氣到該真空腔室中。
11. 如請求項10所述之方法，進一步包括： 塗覆該加熱器和/或任何內表面，由此防止放氣到該真空腔室中。
12. 如請求項10或請求項11所述之方法，其中，該塗層經由化學氣相沈積施加。