專利名稱：用于生成浮質(zhì)的系統(tǒng)的成形的加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的加熱器。優(yōu)選但不排外地，本發(fā)明涉及一種用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的電加熱器以及涉及一種用于電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)的加熱器。本發(fā)明具體應(yīng)用為用于電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)的內(nèi)部加熱器，用于加熱具有腔體的形成浮質(zhì)的襯底。
背景技術(shù)：
EP-A-0358020公開了一種包括香煙的發(fā)煙制品，所述發(fā)煙制品具有用于加熱香煙中的煙草材料的電阻加熱元件。香煙具有用于連接到可重復(fù)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煙中的電阻加熱元件供應(yīng)電力。這種所提出的發(fā)煙制品的一個(gè)缺點(diǎn)在于加熱元件沒有與煙草材料直接接觸，并且因此，電阻加熱元件僅通過抽吸經(jīng)過加熱器并且繼而經(jīng)過煙草材料的空氣來間接地加 熱煙草材料。由于間接加熱處理，因此這能夠?qū)е碌托У丶訜釤煵莶牧?。這也可能意味著由于間接加熱處理，發(fā)煙制品能夠變得比期望的更熱。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有一種用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的加熱器，所述加熱器包括以細(xì)長(zhǎng)陣列布置的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件，所述細(xì)長(zhǎng)陣列設(shè)置有具有第一尺寸的支撐端部、具有第二尺寸的加熱端部以及具有第三尺寸的中間部分，所述陣列布置成加熱襯底以形成浮質(zhì)，其中，第三尺寸大于第一尺寸并且大于第二尺寸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的加熱器的優(yōu)勢(shì)在于由于與襯底相接觸，因此加熱元件能夠有效地加熱襯底。加熱端部可以插入到形成浮質(zhì)的襯底的腔體中，同時(shí)與加熱端部相對(duì)的支撐端部可以保持在形成浮質(zhì)的襯底的外側(cè)(或在外側(cè)附近)。中間部分位于支撐端部和加熱端部之間并且可以接觸形成浮質(zhì)的襯底。因?yàn)殛嚵械闹虚g部分具有最大的尺寸(如果陣列具有圓形或接近圓形的橫截面，則所述最大尺寸可以是所述中間部分的直徑)，所以在仍然提供與襯底的內(nèi)側(cè)的良好接觸的同時(shí)，細(xì)長(zhǎng)陣列能夠在加熱端部處容易地插入到形成浮質(zhì)的襯底的腔體中。加熱器是有利的，原因在于與襯底的良好接觸提供了最優(yōu)的襯底加熱。因?yàn)榧訜崽幚硎歉咝У模钥梢越档退璧臏囟群碗娏?。另外，根?jù)本發(fā)明的實(shí)施例的加熱器的優(yōu)勢(shì)在于，將通過與襯底內(nèi)側(cè)相接觸而移除形成在加熱元件外側(cè)上的任何冷凝物。加熱器可以額外地具有這樣的優(yōu)勢(shì)加熱元件的溫度高到足以允許沒有通過與襯底相接觸而被移除的冷凝物在加熱處理期間蒸發(fā)。細(xì)長(zhǎng)陣列還提供了用于加熱器的耐用的布置方案，這降低了加熱元件損壞的可能性。加熱器可以用于電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)中。優(yōu)選地，加熱器是內(nèi)部加熱器。然而，加熱器也可以是外部加熱器。優(yōu)選地，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件以基本管狀陳列布置。即，陣列可以基本呈管狀。第一尺寸、第二尺寸和第三尺寸中的至少一個(gè)可以是陣列的直徑。優(yōu)選地，第一尺寸是管狀陣列在支撐端部處的直徑。優(yōu)選地，第二尺寸是管狀陣列在加熱端部處的直徑。優(yōu)選地，第三尺寸是陣列在中間部分中的直徑。陣列的直徑可以通過并且基本垂直于陣列的對(duì)稱縱向軸線測(cè)量得到。替代地，加熱元件以基本圓錐形陣列布置。即，陣列可以呈基本圓錐狀。優(yōu)選地，在加熱端部處的第二尺寸小于支撐端部處的第一尺寸。在一個(gè)優(yōu)選布置方案中，加熱端部是尖端的形式。這有助于加熱元件容易地插入到形成浮質(zhì)的襯底的腔體中。優(yōu)選地，加熱元件在支撐端部、中間部分和加熱端部之間是彎曲的。在一個(gè)優(yōu)選的布置方案中，加熱元件朝向彼此彎曲，以便在加熱端部處形成尖端。在這種情況下，細(xì)長(zhǎng)陣列優(yōu)選地是頭錐體狀，并且每個(gè)加熱元件均優(yōu)選地具有彎曲的橢 圓形狀?；炯?xì)長(zhǎng)的陣列具有圓形的橫截面。然而，并非一定如此，并且矩形、卵形或具有其它形狀的橫截面也是可能的。在這種情況下，支撐端部、加熱端部和中間部分中的每個(gè)的尺寸均可以包括基本垂直于陣列的縱向軸線的測(cè)量值。所述測(cè)量值可以包括陣列的跨度、陣列的幅度或者陣列的寬度。優(yōu)選地，支撐端部、加熱端部和中間部分中的每個(gè)的尺寸可以包括基本垂直于陣列的縱向軸線的最大測(cè)量值，如果將細(xì)長(zhǎng)陳列插入到形成浮質(zhì)的襯底中，則所述最大測(cè)量值會(huì)是極限測(cè)量值。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱元件的細(xì)長(zhǎng)陣列從在支撐端部處的圈延伸。圈的橫截面可以基本是圓形。然而，圈也可以呈現(xiàn)多種其它形式，例如，正方形、矩形、卵形或者八角形。在一個(gè)實(shí)施例中，圈包括環(huán)形件。在另一個(gè)實(shí)施例中，圈包括環(huán)形盤狀件。圈可以具有導(dǎo)電性。替代地，圈可以電絕緣。優(yōu)選地，在加熱端部處，多個(gè)加熱元件彼此電連接。優(yōu)選地，在加熱端部處，多個(gè)加熱元件彼此機(jī)械連接。在加熱端部處，多個(gè)加熱元件可以既彼此電連接又彼此機(jī)械連接。在一個(gè)實(shí)施例中，陣列的中間部分的尺寸大于形成浮質(zhì)的襯底的腔體的內(nèi)部尺寸，使得當(dāng)將多個(gè)加熱元件插入到形成浮質(zhì)的襯底的腔體中時(shí)，加熱元件被朝向彼此擠壓，以便將力施加在襯底上。中間部分的尺寸優(yōu)選地是中間部分的直徑。腔體的內(nèi)部尺寸優(yōu)選地是腔體的內(nèi)徑。當(dāng)加熱元件被朝向彼此擠壓時(shí)，所述加熱元件優(yōu)選地被朝向加熱器的對(duì)稱的中央軸線擠壓，即，朝向細(xì)長(zhǎng)陳列的對(duì)稱的縱向軸線擠壓。優(yōu)選地，施加在襯底上的力沿著遠(yuǎn)離加熱器的對(duì)稱的中央軸線(即，遠(yuǎn)離細(xì)長(zhǎng)陳列的對(duì)稱的縱向軸線)的方向施加。這種布置方案還使與襯底的接觸優(yōu)化，這提高了加熱處理的效率。多個(gè)加熱元件可以包括兩個(gè)加熱元件。如果細(xì)長(zhǎng)陣列包括兩個(gè)加熱元件，則當(dāng)沿著加熱器的縱向軸線觀察時(shí)，每個(gè)加熱元件均可以定位成與和其毗鄰的加熱元件間隔大約180°的角度。即，兩個(gè)加熱元件可以基本彼此相對(duì)。在這種情況中，支撐端部、加熱端部和中間部分中的每一個(gè)的尺寸可以包括兩個(gè)加熱元件之間的基本垂直于縱向軸線測(cè)量得到的距離。替代地，多個(gè)加熱元件可以包括三個(gè)加熱元件。如果細(xì)長(zhǎng)陣列包括三個(gè)加熱元件，則當(dāng)沿著加熱器的縱向軸線觀察時(shí)，每個(gè)加熱元件均可以定位成和其毗鄰的加熱元件間隔開大約120°的角度。在所述情況中，支撐端部、加熱端部和中間部分中的每一個(gè)的尺寸可以包括三個(gè)加熱元件中的兩個(gè)之間的距離或基本垂直于縱向軸線測(cè)量得到的另一個(gè)尺寸。替代地，多個(gè)加熱元件可以包括四個(gè)加熱元件。如果細(xì)長(zhǎng)陣列包括四個(gè)加熱元件，則當(dāng)沿著加熱器的縱向軸線觀察時(shí)，每個(gè)加熱元件均可以定位成與和其毗鄰的加熱元件間隔開90°的角度。在所述情況中，支撐端部、加熱端部和中間部分中的每一個(gè)的尺寸均可以包括加熱元件中的兩個(gè)(優(yōu)選地，加熱元件中的彼此相對(duì)的兩個(gè))之間的基本垂直于縱向軸線測(cè)量得到的距離。多個(gè)加熱元件可以包括五、六、七或八個(gè)加熱元件。如果細(xì)長(zhǎng)陣列包括八個(gè)加熱元件，則當(dāng)沿著加熱器的縱向軸線觀察時(shí)，每個(gè)加熱元件均可以定位成與和其毗鄰的加熱元件價(jià)格開大約45°的角度。對(duì)于任何數(shù)量的加熱元件而言，支撐端部、加熱端部和中間部分中的每一個(gè)的尺寸均可以包括兩個(gè)基本相對(duì)的加熱元件之間的基本垂直于陣列的縱向軸線測(cè)量得到的距離。多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件中的每一個(gè)均優(yōu)選地包括電阻材料。適當(dāng)?shù)碾娮璨牧习ǖ⒉痪窒抻谥T如摻雜陶瓷的半導(dǎo)體、導(dǎo)電陶瓷(諸如，例如，二硅化鑰)、碳、石墨、金屬、金屬合金以及由陶瓷材料和金屬材料制成的復(fù)合材料。這種復(fù)合材料可以包括摻雜質(zhì)的陶瓷或者不摻雜質(zhì)的陶瓷。適當(dāng)?shù)膿诫s質(zhì)的陶瓷的示例包括摻雜質(zhì)的碳化硅。適當(dāng)?shù)慕饘俚氖纠ㄢ仭?、鉭以及鉬族金屬。適當(dāng)?shù)慕饘俸辖鸬氖纠ú讳P鋼、鎳合金、鈷合金、鉻合金、招合金、鈦合金、錯(cuò)合金、鉿合金、銀合金、鑰合金、鉭合金、鶴合金、錫合金、鎵合金和猛合金和含鐵合金，以及基于鎮(zhèn)、鐵、鉆、不鎊鋼的超級(jí)合金、Thut1 和鐵猛招基合金?；谀芰總鬟f的動(dòng)力學(xué)以及所需的外部物理化學(xué)特性，在復(fù)合材料中，電阻材料可以任選地被嵌入、封裝在絕緣材料中或者被絕緣材料所覆蓋，反之亦然。Timetal..K'是科羅拉多州丹佛的 1999Broadway Suite 4300 的 Titanium Metals 公司的注冊(cè)商標(biāo)。替代地，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件中的每一個(gè)均可以包括紅外加熱元件、光子源(photonic source)、或者感應(yīng)加熱元件。優(yōu)選地，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件中的每一個(gè)均可以采取細(xì)長(zhǎng)的葉片的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)加熱元件通過平?jīng)_壓適當(dāng)材料的單個(gè)片材形成。圈同樣可以通過平?jīng)_壓適當(dāng)材料的片材形成。圈可以基本是環(huán)形形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，沖壓出的加熱元件可以形成針齒狀或星狀。在所述情況下，加熱元件然后朝向圈彎曲，以形成基本細(xì)長(zhǎng)的陣列。在替代實(shí)施例中，沖壓出的加熱元件可以形成梳狀。在所述情況中，接合梳狀件的齒的連結(jié)元件然后彎曲成環(huán)形件，以形成加熱元件的基本細(xì)長(zhǎng)的陣列。在另一個(gè)實(shí)施例中，圈和多個(gè)加熱元件單獨(dú)形成并且然后加熱元件例如通過熔接連接到連結(jié)元件。加熱元件的支撐端部可以通過將所述加熱元件通過熔接、粘合或其它方式附接到圈而由圈保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥?。加熱器還可以包括至少一個(gè)外部加熱元件，用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的外側(cè)。一個(gè)或多個(gè)外部加熱元件可以包括設(shè)計(jì)成包圍襯底的加熱葉片。一個(gè)或多個(gè)外部加熱元件可以包括設(shè)計(jì)成包圍襯底的管。一個(gè)或多個(gè)外部加熱元件可以包括盤狀(端部)加熱器。如果將圈設(shè)置在支撐端部處，則圈能夠包括外部加熱元件。用于一個(gè)或多個(gè)外部加熱元件的適當(dāng)?shù)牟牧吓c上述那些用于多個(gè)加熱元件的材料相同。
在一個(gè)實(shí)施例中，加熱器還包括基本位于加熱元件的細(xì)長(zhǎng)陣列的中心處的導(dǎo)電引腳。引腳可以將所有加熱元件連接到第一電壓。每個(gè)加熱元件均還能夠通過開關(guān)連接到第二電壓，使得當(dāng)開啟開關(guān)時(shí)，相應(yīng)的加熱元件通電。替代地，所有加熱元件均能夠通過單個(gè)開關(guān)連接到第二電壓，使得當(dāng)開啟所述開關(guān)時(shí)，所有加熱元件均通電。在那些實(shí)施例中，優(yōu)選地，支撐端部處的圈是導(dǎo)電的，并且連接到第二電壓以及連接到加熱元件的支撐端部。優(yōu)選地，導(dǎo)電引腳電在加熱端部處連接到所有加熱元件，所述引腳優(yōu)選地將所有加熱元件連接到第一電壓。在所述實(shí)施例中，引腳優(yōu)選地連接到第一電壓，并且在加熱端部處連接到所有加熱元件。圈優(yōu)選地連接到第二電壓，并且能夠在加熱端部處連接到所有加熱元件。 優(yōu)選地，多個(gè)加熱元件能夠連接在第一電壓和第二電壓之間。在所述實(shí)施例中，加熱元件中的至少一個(gè)的支撐端部能夠連接到第一電壓和第二電壓中的一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，在支撐端部處，所有加熱元件均能夠連接到第一電壓和第二電壓中的一個(gè)，并且在加熱端部處，所有加熱元件均能夠連接到第一電壓和第二電壓中的另一個(gè)。即，當(dāng)連接后，在支撐端部處第一電壓和加熱端部處的第二電壓之間，電流流過每個(gè)加熱元件。在替代實(shí)施例中，加熱元件中的至少一個(gè)的支撐端部能夠連接到第一電壓和第二電壓中的一個(gè)，并且加熱元件中的至少另一個(gè)的支撐端部能夠連接到第一電壓和第二電壓中的另一個(gè)。即，當(dāng)連接后，在加熱元件中的一些的支撐端部處的第一電壓和支撐端部處的第二電壓之間，電流通過那些加熱元件流到加熱端部，通過其它加熱元件從加熱端部流到 第二電壓。在任意一個(gè)實(shí)施例中，加熱器均可以包括用于每個(gè)加熱元件的開關(guān)，每個(gè)所述開關(guān)均允許電流流經(jīng)相應(yīng)的加熱元件。在所述情況中，每個(gè)加熱元件均處于單獨(dú)控制之下。在所述情況中，能夠使每個(gè)加熱元件單獨(dú)通電?？刂崎_關(guān)將確定使加熱元件中的哪一個(gè)通電。這是有利的，因?yàn)檫@可以允許選擇性地加熱形成浮質(zhì)的襯底的不同部分。替代地，加熱器可以包括這樣的開關(guān)，所述開關(guān)允許電流流經(jīng)所有加熱元件。在所述情況中，優(yōu)選地，用于所有加熱元件的開關(guān)處于一個(gè)集中控制之下。在所述情況中，開啟或閉合開關(guān)，使得所有加熱元件均通電或使得所有加熱元件均不通電。開關(guān)可以替代地允許電流流經(jīng)一些加熱元件而非所有加熱元件。在一個(gè)優(yōu)選的布置方案中，加熱器包括導(dǎo)電引腳，所述導(dǎo)電引腳電連接到第一電壓并且在加熱端部處電連接到所有加熱元件。在支撐端部處，加熱元件能夠通過單個(gè)開關(guān)連接到第二電壓。在另一個(gè)優(yōu)選的布置方案中，加熱器包括導(dǎo)電引腳，所述導(dǎo)電引腳電連接到第一電壓并且在加熱端部處電連接到所有加熱元件。在支撐端部處，各個(gè)加熱元件均能夠通過相應(yīng)的開關(guān)連接到第二電壓。在另一個(gè)優(yōu)選的布置方案中，加熱元件中的一些在支撐端部處連接到第一電壓。這可以通過單個(gè)開關(guān)或者通過用于每個(gè)加熱元件的單個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)。加熱元件中的其它加熱元件在支撐端部處連接到第二電壓。同樣，這可以通過單個(gè)開關(guān)或通過用于每個(gè)加熱元件的單獨(dú)開關(guān)實(shí)現(xiàn)。在加熱端部處，加熱元件彼此連接。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有一種用于接納形成浮質(zhì)的襯底的電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的加熱器。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供有一種用于接納形成浮質(zhì)的襯底的電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的加熱器，所述加熱器包括以細(xì)長(zhǎng)陣列布置的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件，所述細(xì)長(zhǎng)陣列設(shè)置有具有第一尺寸的支撐端部、具有第二尺寸的加熱端部和具有第三尺寸的中間部分，所述陣列布置成加熱襯底以形成浮質(zhì)，其中，第三尺寸大于第二尺寸并且大于第二尺寸。優(yōu)選地，電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)是電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一電壓能夠連接到多個(gè)加熱元件中的至少一個(gè)；以及第二電壓能夠連接到多個(gè)加熱元件中的至少另一個(gè)。結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)方面的所描述的特征也可以應(yīng)用于本發(fā)明的其它方面。在優(yōu)選的實(shí)施例中，形成浮質(zhì)的襯底包括管狀襯底，所述管狀襯底具有用于接納多個(gè)加熱元件的腔體。替代地，形成浮質(zhì)的襯底可以包括基本圓錐形的襯底，所述圓錐形的襯底具有用于接納多個(gè)加熱元件的腔體。在另一個(gè)實(shí)施例中，形成浮質(zhì)的襯底可以具有任何其它允許插入加熱元件的適當(dāng)?shù)男螤?。術(shù)語“腔體”用于表示位于形成浮質(zhì)的襯底內(nèi)的可以插入加熱器的空間。形成浮質(zhì)的襯底優(yōu)選地包括含煙草的材料，所述含煙草的材料包含加熱時(shí)從所述襯底釋放出的揮發(fā)性煙草香味化合物。形成浮質(zhì)的襯底可以包括非煙草的材料。形成浮質(zhì)的襯底可以包括含煙草的材料和不含煙草的材料。優(yōu)選地，形成浮質(zhì)的襯底還包括浮質(zhì)形成物。適當(dāng)?shù)母≠|(zhì)形成物的示例是丙三醇和丙二醇。
形成浮質(zhì)的襯底優(yōu)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香草葉、煙葉、煙絲條(tobacco rib)片段、再造煙草、諸如均質(zhì)煙草的擠出煙草和膨脹煙草的一種或者多種的粉末、細(xì)粒、球團(tuán)、碎片、實(shí)心條、帶或者片。固體襯底可以是松散的形式，或者可以設(shè)置在適當(dāng)?shù)娜萜骰蚝兄?。任選地，固體襯底可以包含在加熱襯底時(shí)將釋放的額外的煙草或者非煙草的揮發(fā)性香味化合物。任選地，固體襯底可以設(shè)置在或嵌入在熱穩(wěn)定載體中。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述載體可以是管狀載體，所述管狀載體在其內(nèi)表面上或者在其外表面，或在其內(nèi)外表面二者上均具有固體襯底的薄層。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(zhì)量的開口網(wǎng)狀金屬篩、或者穿孔的金屬箔或者任何其它熱穩(wěn)定的聚合物基體形成。替代地，載體可以是粉末、細(xì)粒、球團(tuán)、碎片、實(shí)心條、帶或者片的形式。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(gè)表面上，或者替代地，可以以一圖案沉積，以便在使用期間提供非均勻的香味輸送。替代地，載體可以是已經(jīng)結(jié)合有煙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，正如本領(lǐng)域中那些技術(shù)人員已知的那樣，浮質(zhì)是固體顆粒或液滴在諸如空氣的氣體中的懸浮物。浮質(zhì)可以是固體顆粒和液滴在諸如空氣的氣體中的懸浮物?？諝馐前大w積大約78%的氮?dú)夂?1%的氧氣的混合物。二氧化碳和其它微量氣體構(gòu)成剩余的1%。在操作期間，襯底可以完全容納在電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)內(nèi)。在所述情況中，使用者可以抽吸電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)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(zhì)的系統(tǒng)內(nèi)。在所述情況中，襯底可以形成單個(gè)制品的一部分，并且使用者可以直接抽吸單個(gè)制品。優(yōu)選地，襯底形成單度的發(fā)煙制品的一部分并且使用者可以直接抽吸發(fā)煙制品。發(fā)煙制品的全長(zhǎng)介于大約30mm和大約IOOmm之間。發(fā)煙制品可以具有介于大約5_和大約13_之間的外徑。發(fā)煙制品可以包括過濾器塞。過濾器塞可以位于發(fā)煙制品的下游端部處。過濾器塞可以是醋酸纖維素過濾器塞。過濾器塞的長(zhǎng)度優(yōu)選地為大約7_，但是可以具有介于大約5mm至大約IOmm之間的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，發(fā)煙制品是香煙。在優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)煙制品的全長(zhǎng)介于40mm和50mm之間。優(yōu)選地，發(fā)煙制品的全長(zhǎng)為大約45mm。對(duì)于發(fā)煙制品也優(yōu)選的是具有大約7. 2mm的外徑。優(yōu)選地，形成浮質(zhì)的襯底包括煙草。而且，形成浮質(zhì)的襯底的長(zhǎng)度可以大約為10mm。然而，對(duì)于形成浮質(zhì)的襯底而言最優(yōu)選地是具有大約為12_的長(zhǎng)度。而且，形成浮質(zhì)的襯底的直徑也可以介于大約5mm和大約12mm之間。發(fā)煙制品可以包括外包裝紙。而且，發(fā)煙制品可以包括位于形成浮質(zhì)的襯底和過濾器塞之間的分隔部。所述分隔部可以大約為18mm,但是也可以在大約5mm至大約25mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，電能供應(yīng)到加熱元件中的一個(gè)或多個(gè)，直到加熱元件(多個(gè)加熱元件)達(dá) 到介于大約200°C和440°C之間的溫度。可以應(yīng)用任何適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅骱涂刂齐娐?，以便控制將加熱元件加熱到介于大約200°C和440°C之間的溫度。這與傳統(tǒng)香煙形成對(duì)比，在傳統(tǒng)香煙中，煙草和香煙包裝材料的燃燒可以達(dá)到800°C。所述系統(tǒng)還可以包括傳感器，以檢測(cè)表示使用者抽吸的空氣流。在所述實(shí)施例中，優(yōu)選地，傳感器連接成使得系統(tǒng)布置成當(dāng)傳感器感測(cè)到使用者抽吸時(shí)使加熱元件中的至少一個(gè)通電。傳感器可以是機(jī)電裝置。替代地，傳感器可以是機(jī)械裝置、光學(xué)裝置、光學(xué)機(jī)械裝置和基于傳感器的微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)中的任何一種。在所述實(shí)施例中，優(yōu)選地，傳感器連接到電源，并且所述系統(tǒng)布置成當(dāng)傳感器感測(cè)到使用者抽煙時(shí)激活多個(gè)加熱元件或多個(gè)加熱元件中一些。在替代實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括可手動(dòng)操作的開關(guān)，用于使用者啟動(dòng)抽吸。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括外殼，所述外殼用于接納形成浮質(zhì)的襯底并且設(shè)計(jì)成被使用者抓持。外殼優(yōu)選地容納加熱器、電壓源和系統(tǒng)所需的任何其它部件。優(yōu)選地，電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)還包括用于向加熱元件供應(yīng)電力的電源。用于提供第一和第二電壓的電源可以是任何適當(dāng)?shù)碾娫?，例如，直?DC)電壓源。在一個(gè)實(shí)施例中，電源是鋰離子電池。替代地，電源可以是鎳金屬氫化物電池或者鎳鎘電池，或者磷酸鐵鋰、或者鋰錳電池。電源可以包括包含在電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)中的電池。替代地，電源可以包括這樣的電路，例如所述電路包括電容器，所述電容器能夠通過外部充電部分和用于連接到外部電源的接口進(jìn)行充電。優(yōu)選地，電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)還包括這樣的電子電路，所述電子電路布置成連接到電源和加熱元件。在一些實(shí)施例中，優(yōu)選地，電子電路使得能夠獨(dú)立地控制加熱元件。電子電路可以是可編程的。關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)方面所描述的特征也能夠應(yīng)用于本發(fā)明的另一個(gè)方面。


參照附圖將僅以示例的方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，在所述附圖中圖I示出了在構(gòu)造期間，加熱器的第一實(shí)施例的多個(gè)加熱元件；圖2示出了在構(gòu)造期間，加熱器的第一實(shí)施例的圈部分；圖3以構(gòu)造成形成示出了圖I和圖2的加熱器；圖4是示出了圖3的加熱器的電連接的電路圖，其中對(duì)加熱元件進(jìn)行集中控制；圖5是示出了圖3的加熱器的電連接的電路圖，其中，對(duì)加熱元件進(jìn)行單獨(dú)控制；圖6示出了用于與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用的發(fā)煙制品的示意性截面，所述發(fā)煙制品包括形成浮質(zhì)的襯底的管狀氈；
圖7示出了圖3的插入到煙草管狀氈中的加熱器；圖8示出了與圖3的加熱器相似的準(zhǔn)備與發(fā)煙制品中的煙草管狀氈一起使用的加熱器；圖9和圖10示出了構(gòu)造圖3的加熱器的替代方法；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的加熱器的第二實(shí)施例；圖12是示出了圖11的加熱器的電連接的電路圖；和圖13示出了與圖11的加熱器相似的準(zhǔn)備與發(fā)煙制品中的煙草管狀氈一起使用的加熱器。
具體實(shí)施例方式圖I至5、7和8示出了本發(fā)明的加熱器的第一實(shí)施例。具體參照?qǐng)D1、2和3，加熱器101包括公共引腳103形式的導(dǎo)電引腳、環(huán)形圈105和多個(gè)加熱元件107。組裝的加熱器101具有圈端部A、加熱端部B和中間部分C。圖I示出了在最終組裝之前，通過平?jīng)_壓適當(dāng)材料片形成之后的加熱元件107。圖2示出了在最后組裝之前包括環(huán)形圈105和公共引腳103的圈部分。環(huán)形圈105可以是電絕緣材料，所述環(huán)形圈105作為支撐件，以保持圖3所示形狀的加熱元件的位置。環(huán)形圈105還可以將公共引腳103保持在圈上的基本中央位置中。在對(duì)加熱元件進(jìn)行集中控制(common control)的實(shí)施例中(以下參照?qǐng)D4進(jìn)行描述)，圈可以是導(dǎo)電的，以便當(dāng)加熱元件接合到圈時(shí)，在加熱元件和圈之間形成電連接。公共引腳103與加熱元件107和圈105分開形成。在這個(gè)實(shí)施例中，在平?jīng)_壓之后，加熱元件107相對(duì)于加熱端部B向內(nèi)彎折。公共引腳103插入到環(huán)形圈105的中央孔中，但是在公共引腳103和圈105之間卻沒有直接電連接。在圈端部A處，加熱元件107連接到環(huán)形圈105的靠外部分。在加熱端部B處，加熱元件107電連接且物理連接到公共引腳103。這種組件形成如圖3所示的基本細(xì)長(zhǎng)的陣列結(jié)構(gòu)。具體參照?qǐng)D3，所述圖3是組裝的加熱器的側(cè)視圖，組裝的加熱器的加熱元件107形成基本細(xì)長(zhǎng)的陣列，所述基本細(xì)長(zhǎng)的陣列具有圓形橫截面的圈端部A、尖頭的加熱端部B和圓形橫截面的中間部分C。中間部分C的直徑在圖3中標(biāo)記為f。加熱器可以被稱為內(nèi)部加熱器。以下將進(jìn)一步討論加熱元件107的具體的彎曲形狀。如圖3所示，公共引腳103連接到示出為V +的第一電壓，而圈105連接到示出為V —的第二電壓。為了清晰起見，在圖3中僅僅示出了八個(gè)加熱元件107中的四個(gè)。優(yōu)選地，當(dāng)不使用時(shí)，加熱器在中間部分C中的直徑f (即，大約為中間部分中的相對(duì)的加熱元件之間的距離)介于大約5_和13_之間。當(dāng)沒有壓縮加熱器時(shí)，中間部分C的直徑f可以比圈端部A的直徑大大約0. 5mm或1mm。優(yōu)選地,加熱元件在中間部分C處的間隔(即，毗鄰的加熱元件之間的距離)在沒有壓縮加熱器時(shí)可以介于Imm和4mm之間。更加優(yōu)選地，加熱元件在中間部分C處的間隔在沒有壓縮加熱器時(shí)可以介于I. 25mm和3. 25mm之間。在一個(gè)實(shí)施例中，圈端部A處的加熱元件中的每一個(gè)均彼此電連接，并且然后電連接到單個(gè)開關(guān)。這在圖4的電路圖中示出并且被稱作集中控制。參照?qǐng)D4，公共引腳103連接到第一電壓V十。加熱元件107連接到第一電壓以及彼此并聯(lián)，以便每個(gè)所述加熱元件107均提供下降為更低的電壓的電壓降。加熱元件在更低電壓處彼此連接并且然后連接到單個(gè)開關(guān)109。開關(guān)109繼而電連接到圈105處的第二電壓V—。在這個(gè)布置方案中，單個(gè)開關(guān)109控制電流是否通過所有加熱元件107。圖4示出的開關(guān)109是機(jī)械開關(guān)，但是可以替代地是晶體管，諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、雙極晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或其它類型的開關(guān)。在操作期間，當(dāng)閉合開關(guān)109時(shí)，電流如圖3中的虛線和圖4中箭頭指示的那樣流動(dòng)。所有加熱元件107均由于焦耳熱效應(yīng)而變熱。當(dāng)然，電流可以沿著相反的方向流動(dòng)。在所述情況下，貫穿通過加熱器中心的公共引腳103連接到電壓V —，而加熱元件的圈端部連接到電壓V +。即，這足以使公共引腳的圈端部和加熱元件的圈端部之間存在電勢(shì)差，以使電流流動(dòng)。如已經(jīng)提及的那樣，這種操作模式(其中單個(gè)開關(guān)控制流經(jīng)所有加熱元件107的電流)被稱作集中控制。在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)加熱元件107中的每一個(gè)進(jìn)行單獨(dú)控制是可能的。在圖5中示出了用于這個(gè)實(shí)施例的電路圖，并且所述電路圖被稱作單獨(dú)控制。參照?qǐng)D5，公共引腳103連接到如圖4所示的電壓V+。在加熱器的加熱端部B處，公共引腳103電連接且機(jī)械連 接到所有加熱元件。因此，加熱元件107連接到第一電壓。并聯(lián)加熱元件107，以便每個(gè)所述加熱元件107均提供下降為更低電壓的電壓降。在更低的電壓處，每個(gè)加熱元件107均在制造處理中的單獨(dú)階段中通過熔接或粘合或其它方式附接它們而連接到非傳導(dǎo)的圈部分。非傳導(dǎo)的圈可以如先前所述那樣通過沖壓絕緣材料片而形成。在圈端部A處，每個(gè)加熱元件107均通過開關(guān)109連接到第二電壓，所述第二電壓示出為在圈105處的V —。圖5示出的開關(guān)109是機(jī)械開關(guān)，但是也可以是晶體管，諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、雙極晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或其它類型的開關(guān)。在操作期間，當(dāng)閉合開關(guān)109中的一個(gè)或多個(gè)時(shí)，由于公共引腳第一電壓V +和第二電壓V —之間的電壓降，電流流經(jīng)相應(yīng)的電阻加熱元件107。如圖5中的箭頭所示，電流從V +流到V—。隨著電流流動(dòng)，其對(duì)應(yīng)的開關(guān)已經(jīng)閉合的加熱元件107的溫度升高，從而加熱形成浮質(zhì)的襯底。當(dāng)然，如圖4所示，電流可以沿著相反的方向流動(dòng)。如以下進(jìn)一步討論的那樣，公共引腳103的溫度升高，但是優(yōu)選地顯著低于加熱元件107的溫度。加熱元件107由電阻片材形成，所述電阻片材例如是鎳鎘、鐵鋁(ironaluminide)、鎢合金或任何其它的電阻的高性能金屬合金。公共引腳通常由諸如銅的導(dǎo)電材料形成。公共引腳對(duì)加熱襯底所起的作用基本較少。所述公共引腳的電阻通常為加熱元件的整個(gè)電阻的大約5%至10%。優(yōu)選地，公共引腳的尺寸使得所述公共引腳不會(huì)變成散熱器并且不會(huì)消散來自加熱元件的熱量。圈105可以由諸如銅的導(dǎo)電材料形成。替代地，圈可以由諸如塑料或陶瓷的電絕緣材料形成。在這種情況下，在支撐端部處的加熱元件已經(jīng)通過粘合、熔接或其它方式附接它們而機(jī)械連接到圈之后，支撐端部處的加熱元件中的每一個(gè)和開關(guān)之間均形成了電連接，以便控制加熱元件中的電流。圖4和圖5中的開關(guān)109可以以多種方式形成。首先，導(dǎo)線可以軟釬焊到導(dǎo)電圈的圖3中標(biāo)記為V —的一個(gè)端部，以及將第二線材軟釬焊到圖3中標(biāo)記V +的公共引腳。在這個(gè)實(shí)施例中，圈和多個(gè)加熱元件彼此電接合。開關(guān)109可以設(shè)置在與加熱元件分開的單獨(dú)的印刷電路板上。開關(guān)優(yōu)選地是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)，并且導(dǎo)線通過開關(guān)電連接到電源。替代地，在如先前所述那樣平?jīng)_壓加熱元件之后，可以制造大約為圈105的形狀的單獨(dú)的印刷電路板，所述印刷電路板包括諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開關(guān)和圖4的電路。然后在安裝有圈的印刷電路板和加熱元件以及公共引腳之間形成適當(dāng)?shù)碾娺B接，以便形成圖4的電路。在圖1、3、4和5中，示出了八個(gè)加熱元件107。然而，任何適當(dāng)數(shù)量的加熱元件均是可能的。例如，可以具有5個(gè)和15個(gè)之間的加熱元件。更加優(yōu)選地，可以具有10、11或者12個(gè)加熱元件。此外，除了加熱元件107之外,可以設(shè)置外部加熱元件。這將參照?qǐng)D8和13進(jìn)行進(jìn)一步描述。
圖6示出了用于與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)一起使用的發(fā)煙制品601。發(fā)煙制品601具有細(xì)長(zhǎng)的圓柱形形狀并且包括形成浮質(zhì)的襯底115、和過濾器塞611，所述襯底115和過濾器塞611依次布置并且同軸對(duì)準(zhǔn)。部件115和611被外包裝紙615包裹。形成浮質(zhì)的襯底115基本為管狀。管的長(zhǎng)度I可以基本平行于發(fā)煙制品的長(zhǎng)度。而且，管的長(zhǎng)度I可以基本平行于當(dāng)使用者抽吸發(fā)煙制品時(shí)電加熱的發(fā)煙系統(tǒng)中的氣流(未示出)的方向。管的圓周可以基本垂直于長(zhǎng)度，并且管的內(nèi)徑為d。和圖6—樣，圖7示出了圖3的插入到煙草的管狀氈(mat)115中的加熱器。在圖3的加熱器中，加熱元件形成基本子彈狀的陣列，所述子彈狀的陣列變窄成加熱端部B處的末端。在圖3中，陳列在中間部分C處的直徑(在圖3中標(biāo)記為f)大于陣列在末端(加熱端部B)處和支撐端部A處的直徑。參照?qǐng)D7，貫穿通過加熱器中心并且連接到第一電壓V +的公共引腳103向加熱元件107中的每一個(gè)提供了公共連接。在加熱端部B處，公共引腳103電連接且物理連接到每個(gè)加熱元件107。每個(gè)加熱元件均是電阻器，當(dāng)電流通過時(shí)，所述電阻器變熱，從而加熱襯底。圖7示出了當(dāng)管狀氈的內(nèi)徑d小于如3示出的加熱器的中間部分C處的直徑f時(shí)插入到管狀氈中的加熱器。將加熱器插入氈中的動(dòng)作導(dǎo)致加熱元件107被迫朝向公共引腳103向內(nèi)。為了有助于這種運(yùn)動(dòng)，加熱元件如圖7所示那樣變形。加熱元件的這種運(yùn)動(dòng)被稱作機(jī)械接合(articulation)。如圖6和7所示,與圖3中的加熱器的中間部分C處的直徑f等于或小于管狀氈的內(nèi)徑d的情況相比，這使得加熱元件的更多部分與管狀氈相接觸。另夕卜，這確保了加熱元件和管狀氈之間的良好接觸。當(dāng)加熱元件插入到管狀氈中時(shí)，加熱元件的形狀從基本子彈的形狀(其中，中間部分C處的直徑大于兩個(gè)端部A、B中的任意一個(gè)處的直徑)變化為基本管狀的形狀，在所述管狀形狀中，加熱器的側(cè)部基本平行于管狀氈。而且，當(dāng)加熱器基本為管狀形狀時(shí)，加熱器的直徑沿著加熱器的長(zhǎng)度基本恒定。而且，加熱器的末端B的形狀也從如圖3所示的尖頭的形狀變形為如圖7所示的更加圓的形狀。 圖8示出了與圖3中的加熱器相似的準(zhǔn)備好與發(fā)煙制品中的煙草管狀氈一同使用的加熱器。在圖8的左手側(cè)以橫截面示出了加熱器。加熱器包括如先前所述的公共引腳103、加熱元件107和圈105，并且額外地包括基本管狀的框架113。管狀框架在其內(nèi)表面上可以包括一個(gè)或多個(gè)外部加熱元件，盡管這在圖8中未示出。在圖8的右手側(cè)示意性示出了形成浮質(zhì)的襯底115。優(yōu)選地，形成浮質(zhì)的襯底為煙草的基本管狀氈。加熱器在加熱端部B處插入到管狀氈中，使得加熱元件107的陣列定位在管狀氈的內(nèi)側(cè)，并且框架113定位在管狀氈的外側(cè)。管狀氈的內(nèi)徑d優(yōu)選地與細(xì)長(zhǎng)陣列的中間部分C的直徑f相當(dāng)或略微小于所述直徑f。因此，當(dāng)將細(xì)長(zhǎng)陣列插入到管狀氈中時(shí)，彎曲的加熱元件可以將向外的力施加在管狀氈上。如參照?qǐng)D7所述的那樣，這確保了緊密配合，以便陣列保持處在合適的位置中并且確保了加熱元件和襯底之間的良好接觸。管狀氈的外徑e優(yōu)選地與框架113的內(nèi)徑g相當(dāng)或者略微小于所述內(nèi)徑g。這也確保了緊密配合。如果將外部加熱元件設(shè)置在框架113的內(nèi)表面上，則這也最大化了加熱效率。圖9和圖10示出了用于構(gòu)造本發(fā)明的實(shí)施例的加熱器的替代方法。在圖9和圖10中，在最后組裝之前，加熱器201包括連結(jié)元件206和多個(gè)加熱元件207。在圖9示出的實(shí)施例中，加熱元件207通過使用適當(dāng)成形的沖頭平?jīng)_壓適當(dāng)材料的單個(gè)片材而成。沖壓出加熱元件，以形成多個(gè)基本平行的支腿。所有支腿均通過基本直的連結(jié)元件206而彼此電接合和機(jī)械接合。連結(jié)件可以基本垂直于支腿。在圖10示出的實(shí)施例中，加熱元件207單獨(dú)形成，然后每個(gè)加熱元件207均在焊接部203處點(diǎn)焊到連結(jié)元件206。

在圖9或圖10中，在成形之后，連結(jié)元件206如圖9和圖10中的箭頭所示出的那樣彎曲，以便形成環(huán)形件。所述環(huán)形件具有加熱元件207，所述加熱元件207從連結(jié)元件206以大約90°角度延伸。連結(jié)元件的兩個(gè)端部可以通過熔接或粘合或使用其它適當(dāng)?shù)慕雍戏椒ǘ雍显谝黄?。?dāng)以這種方式彎曲或成型時(shí)，連結(jié)元件206優(yōu)選地為基本圓形。然后，力口熱元件207成形為如圖3所示的形狀，并且使用熔接、粘合或任何其它接合處理機(jī)械附接到圈105 (如圖2所示)。再一次，在對(duì)加熱元件進(jìn)行單獨(dú)控制的情況下，圈可以是電絕緣的，但在對(duì)加熱元件進(jìn)行集中控制的情況下，圈可以是導(dǎo)電的。圈也作為用于加熱元件207的機(jī)械支撐件。另外，通過激光切割或使用鋸在圈部分中可以形成狹縫，并且加熱元件可以插入到狹縫中并使用粘合、熔接、螺釘連接或彎曲加熱元件而固定到合適的位置中。開關(guān)109(圖9和圖10中未不出)可以如先如所述那樣形成。在圖9和圖10中，圈端部標(biāo)記為A，加熱端部標(biāo)記為B，并且中間部分標(biāo)記為C。公共引腳可以如參照?qǐng)DI至圖3先前所述那樣附接到加熱器。圖11、12和13示出了本發(fā)明的加熱器的第二實(shí)施例。圖11示出了組裝的加熱器的側(cè)視圖，并且包括示出了加熱器的電連接的電路圖。圖12是示出了圖11的加熱器的電連接的電路圖。圖13示出了與圖11中示出的加熱器相似的準(zhǔn)備與發(fā)煙制品中的煙草的管狀氈一同使用的加熱器。與圖I至5、7和8的實(shí)施例不同，這個(gè)實(shí)施例沒有公共引腳；替代地，使用了電多路系統(tǒng)。圖11的加熱器可以使用圖I和圖2或圖9或圖10中示出的方法制成。圖11示出了組裝的加熱器的側(cè)視圖。為了清晰起見，在圖11中，僅僅示出了加熱器207中的六個(gè)。組裝的加熱器的加熱元件207形成基本細(xì)長(zhǎng)的陣列，所述陣列具有圓形橫截面的圈端部A、尖頭的加熱端部B和圓形橫截面的中間部分C。加熱元件207的具體的彎曲形狀將在下文中進(jìn)一步描述。如圖11和12所示，各個(gè)加熱元件中的一些在圈端部A處連接到示出為V +的第一電壓，并且一些在圈端部A處連接到示出為V—的第二電壓。在加熱器的加熱端部B處，所有加熱元件均彼此電連接且機(jī)械連接。如先前所述那樣設(shè)置電路、導(dǎo)線和開關(guān)，以便形成如圖11和12所示的電路。圖11中的虛線示出了當(dāng)閉合適當(dāng)?shù)拈_關(guān)時(shí)電流如何在加熱元件207中流動(dòng)。參照?qǐng)D12，如先前所述，圈端部A處的加熱元件中的一些通過開關(guān)210連接到第一電壓V +，所述開關(guān)210用于每個(gè)加熱元件。連接到第一電壓V +的連接件205設(shè)置在加熱器的電路內(nèi)。圈端部A處的其它加熱元件通過開關(guān)209連接到第二電壓V -，所述開關(guān)209用于每個(gè)加熱元件。連接到第二電壓V—的連接件211設(shè)置在加熱器的電路內(nèi)。每個(gè)加熱元件207均是電阻器，所述電阻器在電流通過時(shí)變熱，從而加熱襯底。在圖12中，示出了四個(gè)能夠連接到第一電壓的加熱元件和四個(gè)能夠連接到第二電壓的加熱元件。然而，只要至少一個(gè)加熱元件能夠連接到第一電壓并且至少一個(gè)加熱元件能夠連接到第二電壓，則兩個(gè)電壓之間的任何配置均是可能的。在圖11中，箭頭示出了當(dāng)閉合適當(dāng)?shù)拈_關(guān)時(shí)電流的流動(dòng)方向。圖12中的開關(guān)209、210不出為機(jī)械開關(guān),但是可以容易地是晶體管,諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管、FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、雙極晶體管或者任何其它類型的開關(guān)。在圖11和圖12的實(shí)施例中，開關(guān)209、210優(yōu)選地每個(gè)都被單獨(dú)控制。這允許使每個(gè)加熱元件選擇性地通電。這提供了一種加熱形成浮質(zhì)的襯底的不同部分的方式。而且，這允許依次加熱襯底的不同部分。然而，如果需要，則所有開關(guān)209能夠被單個(gè)開關(guān)所替代。如果需要，則所有開關(guān)210能夠被單個(gè)開關(guān)所替代。在操作中，當(dāng)閉合至少一個(gè)開關(guān)209并且閉合至少一個(gè)開關(guān)210時(shí)，在第一和第二電壓之間形成連接并且電流流過相應(yīng)的加熱元件207。加熱元件207的溫度升高，從而加熱 形成浮質(zhì)的襯底。通過切換適當(dāng)?shù)拈_關(guān)209、210來選擇將被通電的特定的加熱元件。當(dāng)沒有連接開關(guān)時(shí)，沒有提供電壓降，使得沒有使任何加熱元件207通電。加熱元件207由一個(gè)或多個(gè)電阻材料片(例如，如已經(jīng)描述的鎳鎘、鐵鋁、鎢合金或任何其它具有電阻的高性能的金屬合金)所形成。如上所述，圈可以由單獨(dú)的非導(dǎo)電材料所形成。在圖7、8、9、10、11和12示出的實(shí)施例中，示出了八個(gè)加熱元件207。然而，任何適當(dāng)數(shù)量的加熱元件均是可能的。例如，可以具有介于5和15個(gè)加熱元件之間的加熱元件。更加優(yōu)選地，可以具有10、11或12個(gè)加熱元件。此外，除了加熱元件207之外，可以設(shè)置外部加熱元件。圖13示出了與圖11中的加熱器相似的準(zhǔn)備與發(fā)煙制品中的煙草的管狀氈一起使用的加熱器。為了清晰起見，僅僅示出了六個(gè)加熱元件。在圖13的左手側(cè)以橫截面示出了加熱器。加熱器包括如先前所述的加熱元件207和圈205，并且額外地包括基本管狀的框架213。管狀框架可以在其內(nèi)表面上包括一個(gè)或多個(gè)外部加熱元件，盡管這在圖13中未示出。在圖13的右手側(cè)示意性示出了形成浮質(zhì)的襯底115。優(yōu)選地，形成浮質(zhì)的襯底是煙草的基本管狀氈。加熱器在加熱端部B處插入到管狀氈中，使得加熱元件207的陣列定位在管狀氈的內(nèi)側(cè)，并且框架213定位在管狀氈的外側(cè)。管狀氈的內(nèi)徑d與細(xì)長(zhǎng)陣列的中間部分C的直徑f相當(dāng)或者略微小于所述直徑f。因此，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)陣列插入到管狀氈中時(shí)，彎曲的加熱元件可以將向外的力施加在管狀氈上。如先前所述那樣，這確保了緊密配合，使得陣列保持處于適當(dāng)?shù)奈恢弥?，并且確保了加熱元件和襯底之間良好的接觸。如先前所述那樣，這被稱為機(jī)械接合。管狀氈的外徑e優(yōu)選地與框架213的內(nèi)徑g相當(dāng)或者略微小于所述內(nèi)徑go這也確保了緊密配合。如果將外部加熱元件設(shè)置在框架213的內(nèi)表面上，則最大化了加熱效率。需要注意的是，上述實(shí)施例的特征中的許多可以互換。在操作中，加熱器的加熱元件通常達(dá)到小于500°C的溫度。更加優(yōu)選地，所達(dá)到的溫度介于大約300°C和大約500°C之間。甚為優(yōu)選地，所達(dá)到的溫度為大約250°C。
在圖中示出的加熱器可以是內(nèi)部加熱器。術(shù)語“內(nèi)部加熱器”指的是在使用期間加熱元件布置在形成浮質(zhì)的襯底的內(nèi)部或位于形成浮質(zhì)的襯底內(nèi)的加熱器。以此種方式，任何形成在加熱元件上的冷凝物均在加熱處理中蒸發(fā)，或者通過與襯底相接觸而被移除。具體地，這不同于外部加熱元件，在所述外部加熱元件中，每個(gè)加熱元件的外表面均可以容易地變臟，這是因?yàn)榧訜嵩牟慌c襯底相接觸以移除任何冷凝物。在所描述的包括公共引腳103的實(shí)施例中，公共引腳103—定程度自加熱是可接受的，這是因?yàn)闊崃繉⒎乐估淠镄纬稍诠惨_的表面上以及甚至形成在加熱元件的內(nèi)側(cè)表面上。替代地，加熱器可以是外部加熱器。術(shù)語“外部加熱器”指的是至少部分地包圍形成浮質(zhì)的襯底的加熱器。另外，因?yàn)榧訜崞骺梢允莾?nèi)部加熱器，所以加熱處理能夠更為有效。因此，需要更少的電力，并且可以最小化使用者抽吸和生成浮質(zhì)之間的時(shí)間。這是因?yàn)樵诓僮髌陂g加熱元件位于形成浮質(zhì)的襯底的內(nèi)部，以便熱量中的絕大部分用于加熱襯底，并且熱量中的僅一小部分被消散。另外，不同于外部加熱元件，僅僅與襯底自身相接觸，而非例如與外部紙?zhí)坠芟嘟佑|。這提高了效率并且也降低了釋放不期望的氣味的可能性。 當(dāng)與具有基本圓錐形或管狀的形成浮質(zhì)的襯底一起使用時(shí)，圖中示出的加熱器是最優(yōu)的。例如，襯底可以包括煙草材料的圓錐形或管狀氈，所述圓錐形或管狀氈限定了用于接納加熱元件的腔體。優(yōu)選地，加熱器和襯底成適當(dāng)?shù)某叽?，使得加熱元件需要被略微向?nèi)按壓，以便插入到管狀或圓錐形的襯底中。這使得加熱元件在襯底的內(nèi)側(cè)壁上施加向外的力，這確保了與襯底之間的良好接觸。這也協(xié)助將加熱元件保持在襯底中的適當(dāng)位置中。管狀襯底可以形成為發(fā)煙材料棒，諸如香煙。在圖3、7、8、11和13中，示出了具有橢圓形狀(即，沿著所述加熱元件的長(zhǎng)度向外彎曲)的加熱元件。加熱器在支撐或圈端部(標(biāo)記為A)處具有第一尺寸、在加熱端部(標(biāo)記為B)處具有第二尺寸，并且在中間部分(標(biāo)記為C)處具有第三尺寸。(因?yàn)閳D中加熱器具有基本圓形的橫截面，因此那些尺寸均為直徑)。這意味著，組裝的加熱器的最大直徑在圍繞加熱元件的中心的中間部分處。這確保與襯底的良好接觸。此外優(yōu)選地，加熱端部B處的直徑小于支撐端部A處的直徑，這有助于將組裝的加熱器插入到管狀襯底中。優(yōu)選地，加熱元件具有允許將所述加熱元件插入到襯底中的剛度和允許所述加熱元件填充由襯底所形成的腔體以及保持與襯底接觸的柔韌度。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的加熱器(101)，所述加熱器包括以細(xì)長(zhǎng)陣列布置的細(xì)長(zhǎng)的多個(gè)加熱元件(107)，所述細(xì)長(zhǎng)陣列設(shè)置有具有第一尺寸的支撐端部、具有第二尺寸的加熱端部以及具有第三尺寸的中間部分，所述陣列布置成加熱所述襯底以形成浮質(zhì)，其中，所述第三尺寸大于所述第一尺寸并且大于所述第二尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱器，其中，所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件以基本管狀陣列布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的加熱器，其中，所述第一尺寸、所述第二尺寸以及所述第三尺寸中的至少一個(gè)是所述陣列的直徑。
4.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的加熱器，其中，在所述加熱端部處，所述多個(gè)加熱元件彼此電連接或彼此機(jī)械連接或者彼此既機(jī)械連接又電連接。
5.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的加熱器，其中，所述陣列的所述中間部分的尺寸大于所述形成浮質(zhì)的襯底的腔體的內(nèi)部尺寸，使得當(dāng)所述多個(gè)加熱元件插入到所述形成浮質(zhì)的襯底的所述腔體中時(shí)，所述加熱元件被朝向彼此擠壓，以便將力施加在所述襯底上。
6.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的加熱器，所述加熱器還包括至少一個(gè)外部加熱元件，以用于加熱所述形成浮質(zhì)的襯底的外側(cè)。
7.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的加熱器，所述加熱器還包括基本位于所述加熱元件的細(xì)長(zhǎng)陣列的中心中的導(dǎo)電引腳。
8.根據(jù)任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的加熱器，其中，所述多個(gè)加熱元件能夠連接在第一電壓和第二電壓之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱器，其中，所有所述加熱元件均能夠在支撐端部處連接到所述第一電壓和所述第二電壓中的一個(gè)，并且所有所述加熱元件均能夠在加熱端部處連接到所述第一電壓和所述第二電壓中的另一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱器，其中，所述加熱元件中的至少一個(gè)的支撐端部能夠連接到所述第一電壓和所述第二電壓中的一個(gè)，并且所述加熱元件中的至少另一個(gè)的支撐端部能夠連接到所述第一電壓和所述第二電壓中的另一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任意一項(xiàng)所述的加熱器，其中，所述加熱器包括用于每個(gè)加熱元件的開關(guān)，所述每個(gè)開關(guān)均允許電流流經(jīng)相應(yīng)的所述加熱元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任意一項(xiàng)所述的加熱器，其中，所述加熱器包括開關(guān)，所述開關(guān)允許電流流經(jīng)所有所述加熱元件。
13.一種用于接納形成浮質(zhì)的襯底的電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的加熱器。
14.一種用于接納形成浮質(zhì)的襯底的電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用于加熱所述形成浮質(zhì)的襯底的加熱器(101)，所述加熱器包括以細(xì)長(zhǎng)陣列布置的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱元件(107)，所述陣列設(shè)置有具有第一尺寸的支撐端部、具有第二尺寸的加熱端部和具有第三尺寸的中間部分，所述陣列布置成加熱所述襯底以形成浮質(zhì)，其中，所述第三尺寸大于所述第一尺寸并且大于所述第二尺寸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于加熱形成浮質(zhì)的襯底的加熱器(101)。加熱器包括以細(xì)長(zhǎng)陣列布置的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)加熱元件(107)。細(xì)長(zhǎng)陣列設(shè)置有具有第一尺寸的支撐端部、具有第二尺寸的加熱端部和具有第三尺寸的中間部分。陣列布置成加熱襯底以形成浮質(zhì)。第三尺寸大于第一尺寸并且大于第二尺寸。還提供了一種包括這種加熱器的電加熱的生成浮質(zhì)的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)A24F47/00GK102781266SQ201080063409
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者C·T·希金斯, F·費(fèi)爾南多, O·格雷姆 申請(qǐng)人:菲利普莫里斯生產(chǎn)公司