用於電加熱的生成浮質的系統的細長的加熱器的製作方法

2023-04-26 04:16:46

專利名稱：用於電加熱的生成浮質的系統的細長的加熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種加熱元件。更加具體地，本發明涉及一種用於在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱元件。本發明涉及一種用於製造加熱元件的方法，並且涉及一種用於製造在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱元件的方法。本發明具體應用為在電操作的發煙系統中加熱形成浮質的襯底的加熱元件，並且具體應用為用於製造用於在電操作的發煙系統中加熱形成浮質的襯底的加熱元件的方法。
背景技術：
EP-A-0358002公開了一種包括香菸的發煙系統，所述發煙系統具有用於加熱香菸中的菸草材料的電阻加熱元件。香菸具有用於連接到可重複使用的手持控制器的電連接插頭。手持控制器包括電池和電流控制電路，所述電流控制電路控制向香菸中的電阻加熱元件供應電力。這種提出的發煙系統的一個缺點在於，裝置的手持控制器的尺寸稍微大於傳統發煙產品。這對於使用者而言可能是不方便的。因此，本發明的目的是克服現有技術中的這些和其它缺點。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供一種用於接納形成浮質的襯底的電加熱的生成浮質的系統，所述系統包括具有第一導電元件的加熱元件，所述第一導電元件通過電絕緣部分與第二導電元件電絕緣，所述第一和第二元件是細長的並且通過電阻部分相互電連接，其中，電阻部分和至少一個導電元件布置成使得所述導電元件和電阻部分至少部分地與形成浮質的襯底相接觸。優選地，電加熱的生成浮質的系統是電加熱的發煙系統。根據本發明的第二方面，提供一種用於加熱形成浮質的襯底的加熱元件，所述加熱元件包括第一導電元件，所述第一導電元件通過電絕緣部分與第二導電元件電絕緣，所述第一和第二元件是細長的並且通過電阻部分相互電連接，其中，在使用中，電阻部分和至少一個導電元件布置成使得所述導電元件和電阻部分至少部分地與形成浮質的襯底相接觸。加熱元件可以用於加熱多種不同種類的襯底。電阻部分也可以稱作電阻元件。電絕緣部分可以是諸如雲母粉(MiOx)的電絕緣材料。在使用過程中，與在加熱元件的導電部分處相比，形成浮質的襯底在加熱元件的電阻部分處變得更熱。這允許當加熱形成浮質的襯底時，更加精確地控制形成浮質的襯底的溫度曲線。優選地，加熱元件是內部加熱元件或內部加熱器。術語「內部加熱元件」或「內部加熱器」指的是能夠至少部分地插入到形成浮質的襯底中或位於形成浮質的襯底內部的加熱元件或加熱器。優選地，加熱元件適於插入到形成浮質的材料中或者形成浮質的材料內。替代地，加熱元件或加熱器可以是外部加熱元件或加熱器。術語「外部加熱元件」或「外部加熱器」指的是至少部分地包圍形成浮質的襯底的加熱元件或加熱器。優選地，第一導電元件是導電線材或多根導電線材。優選地，第二導電元件是導電管。這具有簡化加熱元件的製造的優勢。優選地，導電管至少部分地包圍第一導電元件。在一個實施例中，第二導電元件是導電管，所述導電管至少部分地包圍第一導電元件。優選地，電絕緣部分是電絕緣塞。電絕緣塞可以包圍第一導電元件的第一端部。在一個實施例中，電絕緣部分至少部分地包圍第一導電元件的一個端部。在一個實施例中，導電元件的一個端部形成加熱元件的安裝部分。優選地，第一導電元件的長度與第二導電元件的長度不同。更為優選地，第二導電元件的長度短於第一導電元件的長度。在一個實施例中，導電元件或多個導電元件的第一端部形 成加熱元件的加熱部分。電絕緣部分可以至少部分地包圍第一導電元件的第一端部。導電元件或多個導電元件的第二端部可以形成加熱元件的安裝部分。第一導電元件的第二端部可以從第二導電元件的第二端部伸出。第一導電元件和第二導電元件可以基本平行。導電元件沿著或者平行於加熱元件的縱向軸線可以基本是直的。優選地，電絕緣部分能夠在高達700°C的工作溫度下操作。可以具有絕緣材料製成的電絕緣塞的形式的電絕緣部分也可以在高達800°C的工作溫度下操作。然而，加熱元件的操作或工作溫度可以大約是250°C。更加優選地，加熱元件的操作溫度是300°C。電阻部分的電阻可以高於導電元件。加熱元件的導電部分(包括導電元件)和電阻部分均可以直接與形成浮質的襯底相接觸。即，在使用過程中，形成浮質的襯底中的至少一些碰觸導電元件，並且形成浮質的襯底中的至少一些碰觸電絕緣部分。替代地，加熱元件的導電部分和電絕緣部分可以間接地與形成浮質的襯底相接觸。例如，導電部分和電絕緣部分可以通過包圍形成浮質的襯底的紙而與形成浮質的襯底分開。在形成浮質的襯底包括菸草材料的情況下，紙可以包括包圍香菸的香菸紙。優選地，電阻部分設置在導電元件的第一端部處。替代地，電阻部分可以設置在沿著加熱元件的長度的大約一半處。而且，在導電元件的第一端部和導電元件的第二端部之間可以設有兩個或三個或四個或更多個電阻部分。額外的電阻部分或電阻元件可以被稱作電阻接頭。導電元件和導電管之間的電阻部分或電阻接頭可以通過利用電極焊接元件和管或使用諸如鉗子的切割工具而形成。即，導電元件和導電管之間的電阻部分或電阻接頭處的電連接可以通過使用電極焊接元件和管或使用諸如鉗子的切割工具形成。根據本發明的第三方面，提供用於在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱器，所述加熱器包括保持件；一個或多個根據本發明的第二方面的加熱元件，每個所述加熱元件的第一端部形成暴露於保持件外部的加熱部分，並且每個所述加熱元件的第二端部形成安裝在保持件中的安裝部分；和連接件，所述連接件用於將每個加熱元件的安裝部分連接到電源，以供應電流通過每個導電元件。加熱器可以是銷釘式加熱器(pin heater)。優選地，加熱器還包括圍繞安裝部分的絕緣材料。這種絕緣材料可以為加熱器提供剛度，並且還可以防止加熱部分的導電管和安裝部分的導電元件之間發生短路。
根據本發明的另一個方面，提供一種電加熱的生成浮質的系統，所述系統包括一個或多個根據本發明的第三方面的加熱器，用於加熱襯底以形成浮質。根據本發明的這個方面，還提供一種電加熱的生成浮質的系統，所述系統包括一個或多個根據本發明的第二方面的加熱元件，用於加熱襯底以形成浮質。根據本發明的實施例的電加熱的生成浮質的系統可以包括一個或多個根據本發明的實施例的銷釘式加熱器，用於加熱襯底以形成浮質。優選地，本發明的任一方面的電加熱的生成浮質的系統還包括用於向加熱元件供應電力的電源。電加熱的生成浮質的系統可以包括連接到電源和每個加熱元件的安裝部分的電氣硬體。根據本發明的實施例的電加熱的生成浮質的系統還可以包括諸如充電電池的電源或功率源，以用於向加熱元件供應電力。電 源可以是容納在電加熱的生成浮質的系統內的電池。電源可以是鋰離子電池或者其變體中的一個，例如鋰離子聚合物電池。替代地，電源可以是鎳金屬氫化物電池或鎳鎘電池或燃料電池。所述系統可以還包括連接到電源和每個加熱元件的安裝部分的電氣硬體。優選地，根據本發明的實施例的電加熱的生成浮質的系統包括通過軟體可編程的電氣硬體。優選地，根據本發明的實施例的電加熱的生成浮質的系統還包括用於接納形成浮質的襯底的外殼。外殼也可以包括殼體。優選地，電加熱的生成浮質的系統還包括用於檢測表明使用者抽吸的氣流的傳感器或者還包括溫度傳感器。氣流傳感器可以是機電裝置。替代地，氣流傳感器可以是機械裝置、光學裝置、光學機械裝置和基於傳感器的微電子機械系統(MEMS)中的任何一種。替代地，電加熱的生成浮質的系統可以包括可手動操作的開關，用於供使用者啟動抽吸。溫度傳感器可以檢測加熱器的溫度或者加熱元件的溫度或者形成浮質的襯底的溫度。優選地，電加熱的生成浮質的系統還包括指示器，用於在激活一個或多個加熱元件時發出指示。指示器可以包括燈，在激活一個或多個加熱元件時激活所述燈。根據本發明的第四方面，提供一種用於製造在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱元件的方法，所述方法包括以下步驟a)將導電元件的第一端部插入到導電管中，使導電元件的第二端部暴露於管的外部；b)將電絕緣塞設置在導電管中，包圍導電元件的第一端部，導電元件和導電管是細長的；以及c)形成電阻部分，所述電阻部分將導電元件電連接到導電管。在使用過程中，導電管和電阻部分均至少部分地與形成浮質的襯底相接觸。加熱元件可以包括加熱部分和安裝部分。導電管、柱塞以及導電元件的第一端部可以一起形成加熱元件的加熱部分。導電元件的暴露的第二端部可以形成加熱元件的安裝部分。所述方法提供了一種製造用於在電加熱的生成浮質的系統中使用的加熱元件的簡單方式。電加熱的生成浮質的系統可以包括電操作的發煙系統。在一個實施例中，在導電管中設置電絕緣塞、包圍導電元件的第一端部的步驟b)包括與插入導電元件的第一端部的步驟a)同時，圍繞導電元件的第一端部設置電絕緣塞以及插入電絕緣塞。在替代實施例中，在導電管中設置電絕緣塞、包圍導電元件的第一端部的步驟b)包括將電絕緣膏引入到導電管中，以包圍導電元件的第一端部，當乾燥時，所述電絕緣膏形成電絕緣塞。在所述實施例中，優選地，將電絕緣膏引入到導電管中的步驟包括在管的一個端部和管的另一個端部之間施加壓力差。這可以包括將電絕緣膏吸引或吸入到管中。替代地，或者附加的，這可以包括將電絕緣膏推、泵送或注入到管中。優選地，在將電絕緣膏引入到導電管中之後，所述方法還包括加熱電絕緣膏使其乾燥以形成塞的步驟。加熱膏的步驟可以包括將熱空氣吹送到導電管和膏上。可以使用其它任何適當的加熱方式。優選地精細地控制膏的乾燥，使得所產生的絕緣塞具有適當的密度和結構，並且因此，具有適當的絕緣性能。電絕緣膏必須充分易流動、可塑或具有彈性，以便引入到導電管中。優選地，電絕緣膏包括溶於溶劑(例如，水)中的電絕緣粉末。用於膏的材料的類型和稠度將影響加熱元件的特性。可以通過在導電元件的第一端部處電連接導電元件和導電管而在加熱元件的第一端部處產生電阻部分。替代地或者附 加地，產生至少一個電阻部分的步驟包括電連接導電元件和導電管，以便在導電元件的第一端部和導電元件的第二端部之間的一個或兩個或三個或四個或更多個位置處形成電阻元件。這些額外的電阻部分可以稱作電阻接頭。優選地，將導電元件的第一端部插入到導電管中的步驟包括將導電元件的一部分長度L插入到導電管中，所述L是加熱元件的加熱部分所需的長度。替代地，所述方法還可以包括切割管、塞以及導電元件的第一端部以便形成所需長度L的加熱元件的步驟。在所述情況中，切割步驟可以與在導電元件的第一端部的末端處產生電阻部分或電阻元件的步驟相組合。優選地，導電元件的暴露出的第二端部具有長度m。S卩，導電元件從導電管伸出長度m。m可以是加熱元件的安裝部分所需的長度。替代地，所述方法還可以包括切割導電元件的第二端部以形成所需長度m的安裝部分的步驟。根據本發明的第五方面，提供一種用於製造在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱器的方法，所述方法包括以下步驟根據本發明的第四方面的方法製造一個或多個加熱元件；將一個或多個加熱元件安裝在保持件中，每個加熱元件的加熱部分均暴露於保持件的外部；以及將每個加熱元件的安裝部分連接到電源，以便供應電流通過每個導電元件。所述方法還可以包括將絕緣材料施加在安裝部分上的步驟。優選地，保持件包括另一個加熱器，諸如端部加熱器。保持件可以包圍形成浮質的襯底。加熱元件可以行進通過形成浮質的襯底的中部。形成浮質的襯底優選地包括含菸草的材料，所述含菸草的材料包含加熱時從所述襯底釋放出的揮發性菸草香味化合物。形成浮質的襯底可以包括非菸草的材料。形成浮質的襯底可以包括含菸草的材料和非菸草的材料。優選地，形成浮質的襯底還包括浮質形成物。適當的浮質形成物的示例是丙三醇
和丙二醇。形成浮質的襯底優選地是固體襯底。固體襯底可以包括例如以下形式中的一種或者多種含有草藥葉、菸葉、菸絲條(tobacco ribs)片段、再造菸草、諸如擠出菸草的均質菸草、和膨脹菸草中的一種或者多種的粉末、細粒、球團、碎片、實心條、帶或者片。固體襯底可以是鬆散的形式，或者可以設置在適當的容器或盒中。任選地，固體襯底可以包含加熱襯底時將釋放的額外的菸草或者非菸草的揮發性香味混合物。
任選地，固體襯底可以設置在或嵌入在熱穩定載體中。所述載體可以採取粉末、細粒、球團、碎片、實心條、帶或者片的形式。替代地，所述載體可以是管狀載體，所述管狀載體具有沉積在其內表面上或者在其外表面或其內外表面二者上的固體襯底的薄層。這種管狀載體可以由例如紙、或者類似紙的材料、無紡碳纖維氈、低質量的開口網狀金屬篩、或者穿孔的金屬箔或者任何其它熱穩定的聚合物基體形成。固體襯底可以以例如片、泡沫、凝膠或漿體形式沉積在載體的表面上。固體襯底可以沉積在載體的整個表面上，或者替代地，可以按照圖案沉積，以便在使用期間提供不一致的香味輸送。替代地，載體可以是其中已經 結合有菸草成分的無紡織物或者纖維束。無紡織物或者纖維束可以包括例如碳纖維、天然纖維素纖維、或者纖維素衍生物纖維。而且，如本領域中的那些技術人員所知的那樣，浮質是固體顆粒或液滴在諸如空氣的氣體中的懸浮物。浮質可以是固體顆粒和液滴在諸如空氣的氣體中的懸浮物。優選地，襯底形成單獨的發煙製品的一部分，並且使用者可以直接抽吸發煙製品。發煙製品的總長度介於大約30mm和大約IOOmm之間。發煙製品可以具有介於大約5_和大約13_之間的外徑。發煙製品可以包括過濾器塞。過濾器塞可以位於發煙製品的下遊端部處。過濾器塞可以是醋酸纖維素過濾器塞。過濾器塞的長度優選地為大約7_，但是可以具有介於大約5mm至大約IOmm之間的長度。優選地，發煙製品是香菸。在優選的實施例中，發煙製品的總長度介於40mm和50mm之間。優選地,發煙製品的總長度大約為45mm。對於發煙製品也優選的是具有大約7.2_的外徑。優選地，形成浮質的襯底包括菸草。而且，形成浮質的襯底的長度可以大約為10_。然而,對於形成浮質的襯底而言最優選地是具有12mm的長度。而且，形成浮質的襯底的直徑也可以介於大約5mm和大約12mm之間。發煙製品可以包括外包裝紙。而且，發煙製品可以包括位於形成浮質的襯底和過濾器塞之間的間隔物。間隔物可以大約為18mm,但是也可以在大約5mm至大約25mm的範圍內。形成浮質的襯底可以替代地為液體襯底。形成浮質的襯底可以替代地是任何其它種類的襯底(例如氣體襯底)或者各種類型襯底的任何組合。在操作期間，襯底可以完全容納在電加熱的生成浮質的系統內。在所述情況中，使用者可以抽吸電加熱的生成浮質的系統的吸口。替代地，在操作期間，襯底可以部分地容納在電加熱的生成浮質的系統內。襯底可以形成單獨的製品的一部分，並且使用者可以直接抽吸單獨的製品。優選地，加熱元件可以用作行進通過形成浮質的襯底的中心的加熱針、銷釘或棒。這種內部加熱器是有利的，原因在於原地傳遞熱能，即，將熱能直接傳遞到浮質形成物。能夠減少由形成浮質的襯底所產生的隔熱屏障。內部加熱器還趨於最少化冷凝到加熱元件上的浮質，從而減少所需的維護。加熱元件可以連同其它加熱器(例如，盤或端部加熱器或加熱板)一起使用。加熱元件可以用於通過傳導的方式加熱形成浮質的襯底。加熱元件可以至少部分地與襯底或者載體相接觸，襯底沉積在所述載體上。替代地，來自加熱元件的熱量可以通過導熱元件傳導到襯底。替代地，製造的加熱元件可以將熱量傳遞到在使用期間被吸入通過電加熱的生成浮質的系統的環境空氣，所述環境空氣通過對流進而加熱形成浮質的襯底。環境空氣可以在通過形成浮質的襯底之前被加熱或者環境空氣可以首先被吸入到襯底中並且然後被加熱。導電元件優選地包括線材。導電元件優選地是金屬的。在優選的實施例中，導電元件是銅線。導電元件優選地具有圓形的橫截面。然而，導電元件可以具有任何適當的橫截面形狀。導電管優選地包括金屬管。優選地，導電管包括與導電兀件不同的材料。在優選的實施裡中，導電管是不鏽鋼管。替代地 ，導電管是T丨meta丨 (—種鈦基合金)或者鎳基合金管。導電管優選地具有圓形的橫截面。然而，導電管可以具有任何適當的橫截面形狀。Tinietal 是科羅拉多州丹佛的 1999Broadway Suite 4300 白勺 Titanium Metals 公司的註冊商標。導電管可以具有基本圓形的橫截面。替代地，導電管可以具有正方形、三角形或橢圓形的橫截面。導電管的橫截面面積可以大於導電元件的橫截面面積。在這種情況下，可以圍繞導電元件設置基本環形的電絕緣塞，以便在內部導電元件和外部導電元件之間形成電絕緣體。導電元件、塞和導電管的相對尺寸將影響加熱元件的特性，這些特性例如是但不局限於每單位電力的加熱元件的溫升以及每單位加熱元件長度的溫升。根據本發明的第六方面，提供根據本發明的第二方面的加熱元件作為加熱襯底的加熱元件的用途，具體為根據本發明的第二方面的加熱元件作為在電加熱的生成浮質的系統中加熱襯底的加熱元件的用途。關於本發明的一個方面所描述的特徵也能夠應用於本發明的另一個方面。


參照附圖將僅以示例的方式進一步描述本發明的實施例，在所述附圖中圖I至圖9示出了本發明的方法的一個實施例的順序步驟，其中圖9示出了根據一個實施例所形成的加熱元件；圖10示出了根據本發明的一個實施例的加熱元件的截面；圖11示出了根據本發明的另一個實施例的加熱元件的截面；圖12是示出了圖10的加熱元件的電阻的作為沿著加熱元件的距離的函數標繪出的示意性簡圖；圖13是示出了圖11的加熱元件的電阻的作為沿著加熱元件的距離的函數標繪出的示意性簡圖；圖14是示出了圖10的加熱元件的一個部分如何具有高於加熱元件的其餘部分的電阻的示意性電路圖；圖15是示出了圖11的加熱元件的多於一個的部分如何具有高於加熱元件的其餘部分的電阻的示意性電路圖；圖16示出了圖10的加熱元件的穩定狀態溫度曲線；圖17示出了圖11的加熱元件的穩定狀態溫度曲線；以及圖18示出了組裝成基本正方形陣列中的四個加熱元件，所述基本正方形陣列形成根據本發明的實施例的加熱器。
具體實施例方式參照圖I至9，提供了第一導電元件和保持絕緣膏103的填充室101。第一導電元件可以是銅線105。填充室101具有噴嘴端107。還提供有第二導電元件。第二導電元件可以是基本管狀導電管109，用於接納銅線。需要注意的是，未按照比例示出圖I至圖9。在圖I示出的第一步驟中，管109被鋸111切割，以便獲得平坦表面。這用箭頭201示出。 在圖2示出的第二步驟中，管109的鋸開的平坦端部保持抵接到填充室101的外壁。這用箭頭202示出。在圖3示出的第三步驟中，在將管109的平坦端部保持在填充室101的外壁上的同時，銅線105朝向管109運動並且運動進入到管109中。這用箭頭203示出。在這個實施例中，圖3中的長度301對應於加熱元件的加熱部分所需的長度。這將在下文中進一步描述。在圖4示出的第四步驟中，在將管109的平坦端部保持在填充室101的外壁上的同時，將膏103引入到管109中，以便包圍銅線105。這通過將壓力施加到填充室101的柱塞401來頭現。這用1Itf頭204不出。在圖5示出的第五步驟中，在將管109的平坦端部保持在填充室101的外壁上的同時，加熱管109，使得膏103變幹以形成塞113。這用箭頭205表示。可以同時實施第四和第五步驟。在圖6示出的第六步驟中，利用電級115切割銅線105的端部、塞113以及管109，以便形成加熱元件的加熱部分的遠端部。這由箭頭206示出。切割產生了第一電阻部分或電阻元件117，這將在下文中進一步描述。圖7示出了任選的第七步驟，在所述第七步驟中，使用電極115產生其它電阻部分或電阻元件119。這用箭頭207示出。其它電阻部分119是任選的特徵。在圖8示出的第八步驟中，使管109的平坦端部運動離開填充室的外壁，從而暴露出銅線105。這用箭頭208表示。在圖9示出的最後步驟中，利用電極115切割銅線105。這用箭頭209表示。所形成的加熱元件121包括加熱部分123以及安裝連接部分125。圖9中的長度901對應於加熱元件的安裝連接部分125所需的長度。這將在下文中進一步描述。膏103應該儘可能的厚，同時仍然具有一定的稠度，以便允許將膏引入到管109中。膏可以通過使絕緣粉末溶於溶劑(例如，水)中而形成。絕緣粉末可以例如是但不局限於MiOx、氧化鎂、氧化鋁、其它金屬氧化物或金屬鹽、或者這些中的一種或多種的組合。膏還可以包括其它材料。當膏變幹時，所述膏形成電絕緣體。電絕緣體是電介質材料，所述電介質材料在很大程度上不允許電流流經所述電介質材料，直到特定的擊穿電壓為止。在達到擊穿電壓，電流開始流動。雲母可以具有大約ZOOOkVcnT1的擊穿電壓。在圖5示出的第五步驟時，加熱管109和膏103，以便形成塞113。可以通過將熱空氣吹送到管109上或者通過任何其它適當的方式來進行加熱。空氣乾燥器可以用於沿著加熱元件的長度均勻地使膏變幹。當膏變幹時，一些液體可以從膏中流失並且因此膏會收縮。額外的膏可以引入到導電管中，並且可以根據需要多次重複步驟和引入額外的膏的乾燥，以便用乾燥的膏完全填充管狀加熱元件109，以形成塞113。儘管上述實施例中使用了銅線，但是可以使用任何其它適當金屬的線材。此外，實際上，第一導電元件不必是線材。所述第一導電元件可以是任何導電材料。導電元件的橫截面不必是圓形或基本圓形的。所述導電元件可以具有任何橫截面形狀，例如，正方形、三角形或橢圓形。此外，第一導電元件可以是單股線材。替代地，第一導電元件可以包括多股線材。其它適當的金屬的示例包括金、銀、鉬和鈦。在一個實施例中，銅線的長度為30_，直徑為0. 3_。線材可以附接到捲軸。管109可以是不鏽鋼管。管 可以是注射器針頭。管的外徑可以大約為0.5mm或1mm。在一個實施例中，使用由Milian SA, Geneva供應的長度為120mm、直徑為0. 8mm的BRA-4665643針。在所述情況中，膏在第四步驟可以通過將膏抽吸到注射器針頭中而將膏引入到管中。替代地，管109可以是Ti-metar管。在上述實施例中，在第一步驟中，鋸用於切割管109，以便獲得平坦表面，所述平坦表面能夠抵接到填充室的壁。可以替代地以其它方式，例如使用雷射束、水射流或氧氣輔助氣體(oxygen assisted gas)來實施切割。另外，在上述實施例中，在圖6中，電極115用於切割銅線、管和塞，以便形成第一電阻部分117。然而，可以以其它方式來實施切割，例如在加熱或不加熱的情況下使用夾鉗裝置、使用雷射束、水射流或氧氣輔助氣體。另外，在上述實施例中，在圖7中，電極115用於產生第二電阻部分。然而，這可以以其它方式來實現，例如在加熱或不加熱的情況下使用夾鉗裝置、使用雷射束、水射流或氧氣輔助氣體。另外，在上述實施例中，在圖9中，電極115用於切割銅線。然而，這可以以其它方式來實現，例如在加熱或不加熱的情況下使用夾鉗裝置、使用剪鉗(wire cutter)、使用雷射束、水射流或氧氣輔助氣體。此外，實際上，導電元件中的一個不必是管狀或基本管狀的。導電元件可以是任何導電材料，只要在電阻部分處所述導電元件能夠電接合到其它導電元件即可。例如，第一導電元件可以是導電材料的大體細長的條。而且，第二導電元件可以是導電材料的大體細長的條。然後，如先前所述那樣，絕緣膏可以注入到第一細長條和第二細長條之間。然後如先前所述那樣，可以乾燥膏。膏應當足夠黏稠，使得所述膏不會從兩個條之間漏出。這是因為不同於第二導電元件是管狀的實施例，在製造處理期間沒有保持絕緣膏的壁。然後，如先前所述那樣，一旦膏變幹，則第一和第二導電元件將可以彼此電接合。元件通過如下方式接合使用電極115或用夾鉗切割工具，通過切割在元件的第一端部處形成電阻部分，並接合兩個導電元件。圖10示出了貫穿根據本發明的一個實施例的加熱元件的截面。第一和第二導電元件的第一端部被標記為102。即，加熱元件的第一端部被標記為102。第一導電元件的第二端部被標記為104，而第二導電元件的第二端部被標記為106。加熱元件的第二端部通常示出為108。第一和第二導電元件的總長度可以基本相等。然而，優選的是，第一導電元件長於第二導電元件。如以下描述的那樣，這允許將加熱元件安裝在保持件中。第一導電元件105可以從第二導電元件109突出。如圖10所示，例如線材或細長線材的第一導電元件105至少部分地被電絕緣膏103所包圍。例如管的第二導電元件109包圍電絕緣膏。而且，管可以至少部分地包圍細長線材。第一和第二導電元件可以在第一端部102處接合。如下文進一步描述的那樣，電阻部分117可以形成在加熱元件的第一端部處。在使用過程中，在加熱元件的第二端部處可以施加電勢差。例如，可以第二導電兀件的第二端部106處施加電壓V+,而可以在第一導電元件的第二端部104處施加電壓V-。圖10中所示的加熱元件的電阻曲線R在圖12中示出為沿著加熱元件的距離d的函數。這表明，第二導電元件的長度為e，所述長度測量為第二導電元件的在其第一和第二端部之間的距離。在這個簡圖中，加熱元件在第一端部處的電阻部分處的電阻R高於第一和第二導電元件的不在電阻部分處(即，朝向加熱元件的第二端部離開加熱元件的第一端部)的電阻。
電阻部分117的電阻高於第一和第二導電元件的電阻，這是因為在兩個導電元件之間在加熱元件的第一端部處存在有不完全的電連接。這部分是由於在加熱元件的電阻部分中將第一導電兀件與第二導電兀件分開的少量的電絕緣膏。而且，第一和第二導電材料的表面上的氧化物產生有缺陷的電連接。當使用電極或夾鉗切割加熱元件時，氧化物使第一導電元件與第二導電元件分開，從而增大了加熱元件在加熱元件的電阻部分中的電阻。當切割加熱元件或形成電阻部分時，通過施加額外的熱量可以控制電阻部分的電阻值。在切割加熱元件時或者在形成電阻接頭時，施加到加熱元件的電阻部分的溫度越高，電阻部分的電阻越小。當在形成電阻部分時沒有施加熱量的時候，電阻較高。圖14示出了在電學上等同於圖10示出的加熱元件的電路圖。電阻部分117具有電阻W。如果在電阻器的端子之間施加電壓差，則電阻器允許電流流過。電阻器是歐姆部件，所述歐姆部件兩端產生電壓降V，所述電壓降V與流經所述歐姆部件的電流I成比例。即，V=IR，其中R表示為電阻器的電阻。加熱元件的電阻部分位於加熱元件的第一端部處。第一導電元件和第二導電元件在電學上等同於圖14示出的線材141、143，所述線材141、143將電阻部分分別連接到端子145、147處的電壓源V+和V-。圖16示出了作為沿著電加熱元件的距離d的函數的加熱元件的穩定狀態的溫度曲線T。因為加熱元件在第一端部處的電阻高於加熱元件在其它地方處的電阻，所以當電流通過時，加熱元件通過焦耳熱效應主要在第一端部處變熱。然後，熱量從加熱元件的更熱的端部(在第一端部處)朝向加熱元件的最初溫度低於加熱元件的第一端部的第二端部傳遞。在附圖未示出的替代實施例中，電阻部分沒有形成在加熱元件的第一端部102處。電阻部分可以形成為與加熱元件的第一端部102相距一定距離。在所述情況中，優選地，電阻部分形成在沿著第二導電材料的長度的一半處。即，電阻部分形成在與加熱元件的第一端部102相距0. 5e的距離處。這具有這樣的優勢加熱元件的穩定狀態的溫度曲線關於加熱元件的中部基本對稱，並且產生更為均勻的加熱。圖11示出了穿過根據本發明的另一個實施例的加熱元件的截面。在圖11中，使用與圖10中的附圖標記相同的附圖標記。在這個實施例中，兩個電阻部分形成在加熱元件中。第一電阻部分117可以形成在加熱元件的第一端部102處。第二電阻部分119可以形成在與加熱元件的第一端部102相距距離g的位置處。即，第二電阻部分是電阻接頭。第二導電元件的總長度被稱為e。第二電阻部分119形成在與第二導電元件的第二端部106相距距離f的位置處。即，整個距離e=f+g。優選地，如圖13所示，第二電阻部分119形成在沿著第二導電元件的長度的一半處，即f = g=0. 5e。圖13示出了圖11示出的加熱元件的電阻曲線R，所述電阻曲線R作為沿著加熱元件的距離d的函數繪出。這表明，第二導電元件的長度為e，所述長度測量為第二導電元件在其第一和第二端部之間的距離。在這個簡圖中，加熱元件在第一端部(電阻部分117)處以及在與加熱元件的第一端部處相距距離g的位置處的電阻部分處的電阻高於第一和第二導電元件不在電阻部分處的電阻。圖15示出了在電學上等同 於圖11示出的加熱元件的電路圖。這表明，第一電阻部分117位於加熱元件的第一端部處。如先前所述的那樣，第二電阻部分119位於與加熱元件的第一端部102相距距離g的位置處。第一電阻部分117具有電阻X，而第二電阻部分119具有電阻Y。第一導電元件和第二導電元件在電學上等同於圖15示出的線材141、143，所述線材141、143將電阻部分分別連接到端子145、147處的電壓源V+和V-。圖17示出了作為沿著電加熱元件的距離d的函數的加熱器的穩定狀態溫度曲線T。因為在加熱元件的第一端部處的第一電阻部分117的電阻和第二電阻部分119的電阻均高於加熱元件在其它地方的電阻，所以加熱元件通過焦耳熱效應主要在第一電阻部分和第二電阻部分處變熱。然後，熱量從加熱元件的更熱的部分傳遞到加熱元件的溫度更低的地方，以便形成圖17所示的穩定狀態溫度曲線。具有兩個電阻部分的優勢在於，能夠實現加熱元件的更加均勻的溫度分布。而且，第一電阻部分117不必形成在加熱元件的第一端部處，或第二電阻部分119不必形成在沿著第二導電元件的長度e的一半處。例如，第一電阻部分可以形成在與加熱元件的第一端部102相距e/3距離的位置處。第二電阻部分可以形成在與加熱元件的第一端部102相距2e/3距離的位置處。即，第二電阻部分可以形成在與第二導電元件的第二端部相距大約e/3距離的位置處。這樣的優勢在於，能夠實現更為一致的溫度分布。可以設置第一和第二電阻部分的任何其它適當的定位。一旦如上文中參照圖I至9描述的示例性實施例中那樣已經生產出各個加熱元件，則一個或多個加熱元件可以安裝在金屬保持件上或者電絕緣的保持件上，以便形成加熱器。優選地，首先測試一個或多個加熱元件，例如使用紅外攝像機或者通過測量元件兩端的電壓進行測試。在示例性實施例中，安裝連接部分125安裝到盤狀保持件中。保持件可以是金屬的或電絕緣的。加熱部分123在金屬保持件上方露出。在金屬保持件下方，安裝連接部分125 (銅線105)連接到電路。然後，將耐熱灌封材料施加到保持件的後方，以便掩蓋銅線或多根銅線。這不僅向加熱器提供了剛度，而且也防止了在加熱部分和安裝連接部分的銅線之間發生短路。如果將僅一個加熱元件安裝在保持件中，則加熱元件定位成最為有效地加熱襯底。或者，如果將多於一個的加熱元件安裝在保持件中，則以適當的布置方案定位加熱元件，以便最有效地加熱襯底。這在圖18中示出，所述圖18示出了以大約正方形構造或格柵方式布置在保持件中的四個加熱元件。諸如六邊形或者三角形的其它構造也是可以的。保持件可以包括外部部分，用於部分或完全包圍襯底。保持件還可以包括額外的加熱器，所述額外的加熱器獨立於加熱元件或者連接到加熱元件。額外的加熱器可以是端部加熱器。
權利要求
1.一種用於接納形成浮質的襯底的電加熱的生成浮質的系統，所述系統包括加熱元件(121),所述加熱元件包括第一導電元件(105),所述第一導電元件通過電絕緣部分(103)與第二導電元件(109)電絕緣，所述第一導電元件和第二導電元件是細長的，並且通過電阻部分(117，119)相互電連接，其中，電阻部分和至少一個導電元件布置成使得它們至少部分地與所述形成浮質的襯底相接觸。
2.根據權利要求I所述的電加熱的生成浮質的系統，其中，所述導電元件的一個端部形成所述加熱元件(121)的安裝部分(125)。
3.根據權利要求I或2所述的電加熱的生成浮質的系統，其中，所述第二導電元件(109)是導電管，所述導電管至少部分地包圍所述第一導電元件(109)。
4.根據任意一項前述權利要求所述的電加熱的生成浮質的系統，其中，所述電絕緣部分(103)是電絕緣塞(113)。
5.根據任意一項前述權利要求所述的電加熱的生成浮質的系統，其中，所述電絕緣部分(103)至少部分地包圍所述第一導電元件(105)的一個端部。
6.根據任意一項前述權利要求所述的電加熱的生成浮質的系統，其中，所述第二導電元件(109)的長度比所述第一導電元件(105)短。
7.根據任意一項前述權利要求所述的電加熱的生成浮質的系統，其中，所述第一導電元件(105)和所述第二導電元件(109)基本平行。
8.根據任意一項前述權利要求所述的電加熱的生成浮質的系統，所述系統還包括檢測表示使用者抽吸的氣流的傳感器或還包括溫度傳感器。
9.一種用於加熱形成浮質的襯底的加熱元件(121)，所述加熱元件包括第一導電元件(105)，所述第一導電元件通過電絕緣部分(103)與第二導電元件(109)電絕緣，所述第一導電元件和第二導電元件是細長的，並且通過電阻部分(117，119)相互電連接，其中，在使用過程中，電阻部分和至少一個導電元件布置成使得它們至少部分地與所述形成浮質的襯底相接觸。
10.一種用於在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱器，所述加熱器包括 保持件； 一個或多個根據權利要求9所述的加熱元件(121)，每個所述加熱元件的第一端部形成暴露於所述保持件的外部的加熱部分(123)，並且每個加熱元件的第二端部形成安裝在所述保持件中的安裝部分(125);以及 連接件，所述連接件用於將每個加熱元件的所述安裝部分(125)連接到電源，以便供應電流通過每個導電元件。
11.一種電加熱的生成浮質的系統，所述系統包括一個或多個根據權利要求10所述的加熱器，用於加熱襯底以形成浮質。
12.—種用於製造在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱元件(121)的方法，所述方法包括以下步驟 a)將導電元件(105)的第一端部插入到導電管(109)中，所述導電元件(105)的第二端部暴露於所述管的外部； b)在所述導電管(109)中設置電絕緣塞(113)，包圍所述導電元件(105)的第一端部，所述導電元件和所述導電管是細長的；以及 C)形成電阻部分(117，119)，所述電阻部分將所述導電元件連接到所述導電管。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，在所述導電管(109)中設置電絕緣塞(113)、包圍所述導電元件(105)的所述第一端部的步驟b)包括將電絕緣膏(103)引入到所述導電管(109)中，以包圍所述導電元件(105)的所述第一端部，當乾燥時，所述膏形成所述電絕緣塞(113)。
14.一種用於製造在電加熱的生成浮質的系統中加熱形成浮質的襯底的加熱器的方法，所述方法包括以下步驟 根據權利要求12或13的方法製造一個或多個加熱元件(121)； 將所述一個或多個加熱元件(121)安裝在保持件中，每個加熱元件的加熱部分(123)暴露於所述保持件的外部；以及 將每個加熱元件的安裝部分(125)連接到電源，以供應電流通過每個導電元件。
15.一種根據權利要求9所述的加熱元件作為加熱襯底的加熱元件的用途，尤其是根據權利要求9所述的加熱元件在電加熱的生成浮質的系統中作為加熱襯底的加熱元件的用途。
全文摘要
公開了一種用於接納形成浮質的襯底的電加熱的生成浮質的系統。所述系統包括加熱元件(121)，所述加熱元件包括第一導電元件(105)，所述第一導電元件通過電絕緣部分(103)與第二導電元件(109)電絕緣。第一導電元件和第二導電元件是細長的，並且通過電阻部分(117，119)相互電連接。電阻部分和至少一個導電元件布置成使得它們至少部分地與形成浮質的襯底相接觸。
文檔編號A24F47/00GK102753048SQ201080063406
公開日2012年10月24日 申請日期2010年12月22日 優先權日2009年12月23日
發明者D·魯肖, J·普洛茹, O·格雷姆 申請人:菲利普莫裡斯生產公司