TW201818836A - 用於氣溶膠產生系統之汽化器及汽化方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種用於氣溶膠產生系統之汽化器。該汽化器包括一管元件、一網目、與一加熱器。該管元件具有一內容腔,用於收容一液態氣溶膠形成基材的量。該網目設置在該管元件的內容腔中。該加熱器設置在該管元件的外部。該加熱器構造成用於加熱該網目與該收容量的液態氣溶膠形成基材,使溫度上升到足以揮發該收容量的液態氣溶膠形成基材之至少一部分。本發明尚揭示一種用於產生氣溶膠之方法。
Description
本發明有關一種用於氣溶膠產生系統之汽化器、及一種用於汽化液態氣溶膠形成基材之汽化方法。特別係,本發明有關手持型式氣溶膠產生系統,諸如電操作氣溶膠產生系統。
習知的氣溶膠產生系統包括一液體儲存部,用於儲存液態氣溶膠形成基材;及一電操作汽化器,其具有一加熱器,用於汽化該氣溶膠形成基材。當汽化的氣溶膠形成基材在通過加熱器的氣流中產生冷凝時,產生被使用者吸入(例如「抽吸」)的氣溶膠。液態氣溶膠形成基材可直接分送到汽化器的加熱器。在此情況,分送的液體傾向於局部冷卻加熱器。因為不是想要的結果,某些液體量可能沒有汽化而從加熱器的低溫區滴落。此問題可藉助於芯材將液態氣溶膠形成基材輸送到汽化器加以解決。芯材可利用一多孔芯吸材料製成。此多孔芯吸材料能夠保持液體並使液體擴散到加熱器的表面上。這些習知的芯材通常會被加熱器封閉及加熱。加熱器 可汽化保持在芯材中的液體。從這些習知的氣溶膠產生系統時常觀察到的問題是從其洩漏液體,如果使用者的褲子口袋攜帶氣溶膠產生系統,這可能造成不方便。
因此,想要具有一種用於氣溶膠產生系統之汽化器、及一種提供充分汽化液態氣溶膠形成基材並能避免某些液體量從加熱器滴落之汽化方法。
本發明的前述及進一步目的是藉由一適用於氣溶膠產生系統的汽化器實現。該汽化器包括一管元件、一網目、與一加熱器。該管元件具有一內容腔,用於收容一液態氣溶膠形成基材的量。該網目設置在該管元件的該內容腔中。該加熱器構造成用於加熱該管元件。該加熱器設置在該管元件的外部。該管元件最好是導熱。該加熱器構造成用於加熱該網目與該收容液態氣溶膠形成基材的量,使溫度上升到足以揮發該收容液態氣溶膠形成基材的量之至少一部分。
最好係,該網目不是被一電阻加熱器直接加熱。相反係,該網目是受到一周圍加熱的管元件所加熱。該液態氣溶膠形成基材為透過該加熱管與透過使用熱傳導的網目進行間接加熱。該網目改善該液態氣溶膠形成基材在加熱表面上的擴散。此允許改善汽化。因為利用從該管元件的熱傳導加熱該網目,使得可均勻加熱該網目的表面。因此,進一步改善汽化。因為液體是在該管元件的該內容腔中加熱並亦受到該網目保持,使得液體不會非意欲從該汽化器洩漏出或滴落。因此,確保大 部分或甚至所有供應液體汽化。
該網目可為一金屬網目。該網目可具有完整圓柱體的形狀。該網目的外徑可小於該管元件的內徑。該網目可配置在該管元件的中心。該液態氣溶膠形成基材可介於該管段的內表面與該網目的外表面間擴展。因此,該液態氣溶膠形成基材可介於這兩表面間形成一薄中空液體圓柱體。該汽化器可直交加熱在此薄中空液體圓柱體的所有點上的此薄中空液體圓柱體。該汽化器可相對於該薄中空液體圓柱體的外部與內部直交加熱。從液體層的一側至另一側間流通的距離從該薄液體中空液體圓柱體的所有點本質是相同。因此,可改善從該汽化器至該液態氣溶膠形成基材間的熱傳導。相反係,在沒有網目的管段之情況下,熱傳導從整個液體圓柱體的外表面通過整個液體圓柱體。在此配置下,熱行進的距離隨著整個液體圓柱體上施熱的點而不同。因此,汽化更不均勻且更沒有效果,特別是在整個液體圓柱體的中心。
該管元件是利用任何導熱材料製成。該管元件可利用鋁或氧化鋁製成。該管元件在從10毫米至40毫米範圍內可在其縱向延伸,並可具有0.5毫米至4.0毫米範圍內的外徑,最好是在1.5毫米至2.5毫米範圍內。該管元件的該內容腔可具有在0.3毫米至2.3毫米範圍內的直徑,最好是在1.0毫米至1.6毫米範圍內。
該網目可為利用至少一金屬材料製成的金屬網目。該金屬網目可利用一線材形成。該線材可具有從0.01毫米至0.04毫米範圍直徑,最好在從0.02毫米至0.03 毫米範圍內。該線材可具有一均勻直徑。該網目可具有從0.01毫米至0.04毫米範圍內口徑的孔口,最好是在從0.02毫米至0.03毫米範圍內。該線材可例如為不銹鋼。該金屬網目可編織。該金屬網目可具有一編織的金屬絲網目圖案。該網目圖案的尺寸取決於該液態氣溶膠形成基材的表面張力及/或黏度,使得該液態氣溶膠形成基材在該網目表面的擴散為最大化。該金屬網目改善該液態氣溶膠形成基材在網目表面上的擴散。該金屬網目是導熱。此外,該金屬網目是耐高加熱溫度。該金屬網目改善配置在該管元件的該內容腔中的該液態氣溶膠形成基材的加熱與汽化。此外,該金屬網目在寬範圍的加熱溫度下是穩定。因此,可改善該汽化器的平均壽命。
最好係,該網目是一捲製網目。術語「捲製」意指該網目並非平坦的,而是該網目是彎曲的。術語「捲製」包括彎曲、捲製與捲起的含義。該捲製網目可具一開放橫截面,例如,U形捲製網目的向上方向開口。此網目最好配置在該汽化器中,使得對於預期的汽化器使用,開口的方向是向上的方向。該網目可在該管元件的縱軸或縱向彎曲或捲製。該網目可在供應至該管元件的該內容腔的該液態氣溶膠形成基材的預期流動方向周圍彎曲或捲製。該網目可捲製使得該網目的兩端表面彼此面對或接觸。該網目可類似於捲起地毯般捲起。該網目可捲起,使得該網目形成層疊。該網目可包括一第一網目層與一第二網目層,其中該第一網目層纏繞在該第二網目層周圍。該網目可具有弧形橫截面。該網目可具 有圓形、橢圓形或螺旋形的橫截面。該橫截面可沿著該管元件的縱向而均勻化。
最好係,該等網目沿著該管元件的縱向延伸。因此,該液態氣溶膠形成基材可藉由該管元件與該網目而均勻加熱。因此,改善汽化。
最好係,該等網目從該管元件之一端延伸至另一端。因此,該液態氣溶膠形成基材可沿著該管元件的整個長度擴散及加熱。此改善該氣溶膠形成基材的汽化。
最好係,該管元件具有一自由開口端。最好係,該管元件調適於在該管元件之一端收容該液態氣溶膠形成基材,其中該端是相對於該管元件的該自由開口端。該自由開口端可調適於允許從液態氣溶膠形成基材汽化,以從該管元件的該內容腔釋出。該自由開口端減少在該管元件的該內容腔中的該液態氣溶膠形成基材的流動阻力。因此,改善在該內容腔中的該液態氣溶膠形成基材擴散向該自由開口端。
最好係,該管元件具有一封閉的自由端。最好係,該管元件調適於在該管元件之一端收容該液態氣溶膠形成基材,其中該端是相對於該管元件的該封閉的自由端。該具有封閉的自由端的管元件更包括至少一出口,用於允許氣溶膠從該管元件的該內容腔釋出。該封閉端允許避免液態氣溶膠形成基材從該管元件滴漏。該管元件包括許多微穿孔。該等微穿孔是從該內容腔延伸至該管元件的該外周面的通孔。該等微穿孔調適成允許 汽化的液態氣溶膠形成基材從該管元件的該內容腔釋出。每個微穿孔可具有50至250微米範圍內的直徑。該等微穿孔可配置在一或多個圓周環上。該等微穿孔可沿著圓周方向等間隔配置,例如,在0度和180度或彼此45度的展開角度。該等微穿孔可沿著該管元件的縱向等距配置。對於一具有開口端的管元件,該等微穿孔最好配置在該管元件的縱向尺寸的中間部分。該等微穿孔最好配置在相鄰該管元件的該封閉的自由端的部分。
最好係,該管元件是電隔離的。特別係,該管元件可從其外周面至其內周面被電隔離。此避免介於金屬網目與加熱器(是金屬加熱器)間的可能短路。該管元件最好是導熱且非導電。
最好係,該加熱器包括一電阻加熱器。該電阻加熱器可為一金屬加熱器。該電阻加熱器可為一線圈加熱器。該電阻加熱器可纏繞在該管元件周圍。該電阻加熱器可部分結合在該管元件中。該電阻加熱器可沿著該管元件的(最好整個)縱向延伸。
最好係,該加熱器是被一隔熱元件圍繞或封裝。該隔熱元件可覆蓋在整個加熱器。此允許節省熱能並避免熱消散到周圍與氣溶膠產生系統的其他組件,但不含汽化器。
最好係,該加熱器不延伸至該管元件的該內容腔中。此允許在該內容腔中實現均勻溫度分佈。因此,改善汽化效果。此外,可避免介於一金屬加熱器與該金屬網目間的短路。此外,其可防止液態氣溶膠形成基 材的殘留物黏附在延伸至該內容腔中的該加熱器部分。
最好係,該汽化器不含芯吸材料。特別係,該管元件的該內容腔沒有芯吸材料,藉以簡化其結構。
根據本發明之第二態樣,揭示一氣溶膠產生系統,其包括一汽化器(如前述)與一輸送單元。該輸送單元調適於供應一預定量的液態氣溶膠形成基材至該汽化器中的該管元件的該內容腔。該輸送單元最好是一微型泵浦。一決定量的液態氣溶膠形成基材從該氣溶膠產生系統的液體儲存部泵抽至該汽化器。此設計允許沒有汽化器的匣體製作。由於改善液體輸送,使得在液體儲存部是空的時候,可不需要廢棄處理管段與汽化器。藉由使用泵浦而不是使用被動媒體抽取液體,只有實際需求量的液態氣溶膠形成基材輸送到該汽化器。該液態氣溶膠形成基材可在僅需要時進行泵抽,例如回應使用者的抽吸。
該微型泵浦在可變或恆定持續時間間隔,允許例如每秒約0.5至2微升的低流速按需輸送液態氣溶膠形成基材。該微型泵浦要謹慎調整,以輸送適量的液態氣溶膠形成基材至汽化器。因此,可從泵浦週期量決定輸送的液態氣溶膠形成基材的量。
該微型泵浦可構造成泵抽液態氣溶膠形成基材,其特徵在於相較於水則有相對較高的黏度。液態氣溶膠形成基材的黏度可在約10至500帕斯卡秒的範圍內,最好是在從約17至86帕斯卡秒的範圍內。
當調節流速時,汽化器可能需要更多電量來 汽化較高量的輸送液態氣溶膠形成基材。因此,可根據該液體流速來調節該汽化器的溫度設定。
該加熱元件的溫度最好能受到電路的控制。一旦偵測到抽吸且該汽化器的該加熱器及/或該管元件已達到工作溫度時,則電路可啟動該微型泵浦並設定一決定的流速,以於抽吸的持續時間將液態氣溶膠形成基材輸送到該汽化器中的該管元件的該內容腔。
該微型泵浦與該加熱器兩者可被一抽吸偵測系統觸發。或者,該微型泵浦與該加熱器可藉由按下開啟-關閉按鈕(於抽吸的持續時間按住)進行觸發。
最好係,該微型泵浦構造成在執行一泵抽週期時,將一決定量的液態氣溶膠形成基材從該液體儲存部輸送到該汽化器中的該管元件的該內容腔。
如本說明書的使用,術語「上游」、「下游」、「近端」、「遠端」、「前端」和「後端」用於描述在使用該氣溶膠產生系統期間,相對於使用者對其抽吸之方向的該氣溶膠產生系統之組件或組件部分的相對位置。
該氣溶膠產生系統可包括一嘴端,使用時,氣溶膠可透過該嘴端排出該氣溶膠產生系統並輸送給使用者。該嘴端亦可稱為近端。使用時,使用者可在該氣溶膠產生系統的該近端或嘴端抽吸,以吸入由該氣溶膠產生系統產生的氣溶膠。該氣溶膠產生系統包括一遠端,該遠端是相對於該近端或嘴端。該氣溶膠產生系統的近端或嘴端亦可稱為下游端,且該氣溶膠產生系統的該 遠端亦可稱為上游端。該氣溶膠產生系統的組件、或組件部分可基於其在該氣溶膠產生系統的近端、下游或嘴端、與遠端或上游端之間的相對位置,藉以描述為彼此間的上游或下游。
最好係,該氣溶膠產生系統更包括一管段,該液態氣溶膠形成基材可透過該管段從該微型泵浦輸送到該汽化器,且其中該汽化器配置在該管段的開口端的下游。
最好係,該氣溶膠產生系統包括一主單元與一匣體,其中該匣體可拆卸耦接該主單元,其中該主單元可包括一電源供應器,其中該液體儲存部可設置在該匣體中,且其中該微型泵浦可設置在該主單元中。最好係,該主單元更包括該汽化器。該主單元可包括該管段。
根據本發明之一具體實施例之氣溶膠產生系統可更包括電路,其連接至該汽化器與一電源。該電路可構造成監測該汽化器的電阻,且最好根據該汽化器的電阻以控制該汽化器的電源供應。
該電路可包括一含微處理器的控制器,該微處理器可為一可編程微處理器。該電路可包括進一步的電子組件。該電路可構造成調節該汽化器的電源供應。該電源可於系統啟動之後連續供應給汽化器;或者,可間歇性供應,諸如隨著不同抽吸。該電源可採用電流脈衝的形式供應給該汽化器。
該氣溶膠產生系統可有利包括一電源供應器(通常為一電池),例如在該殼體的主體內。該電源供應 器可為電荷儲存裝置的形式,諸如一電容器。該電源供應器可需充電,並有能力允許儲存足夠電量供一或多次吸入體驗;例如,該電源供應器具有足夠電量可於約六分鐘時段或六分鐘倍數時段連續產生氣溶膠。在另一實例中,該電源供應器可具有足夠電量供預定次數的抽吸、或該加熱器組件的非連續啟動。
為了允許環境空氣進入該氣溶膠產生系統,該氣溶膠產生系統的殼壁(最好是相對於該汽化器的殼壁,最好是一底壁)設置具有至少一半開入口。該半開入口最好允許空氣進入該氣溶膠產生系統,但沒有空氣或液體透過該半開入口漏出該氣溶膠產生系統。一半開入口可例如為一半透膜,空氣只在一方向透過,但在相對方向則是氣密與液密。一半開入口可例如亦為一單向閥。最好係,該等半開放入口僅有在滿足特殊條件時方允許空氣通過該入口,例如該氣溶膠產生系統的最小凹陷或通過該閥或膜的空氣容積。
該液態氣溶膠形成基材為一種能夠釋出可形成氣溶膠的揮發性化合物之基材。該等揮發性化合物可藉由加熱該液態氣溶膠形成基材而釋出。該液態氣溶膠形成基材可包括植物性材料。該液態氣溶膠形成基材可包括菸草。該液態氣溶膠形成基材可包括含揮發性菸草香料化合物的含菸草材料,其在加熱時會從該液態氣溶膠形成基材釋出。該液態氣溶膠形成基材可選擇性包含非含菸草材料。該液態氣溶膠形成基材可包含均質化植物性材料。該液態氣溶膠形成基材可包含均質化菸草材 料。該液態氣溶膠形成基材可包括至少一氣溶膠形成劑。該液體氣溶膠形成基材可包括其他添加物及成分,諸如香料。
該氣溶膠產生系統可為一電操作氣溶膠產生系統。最好係,該氣溶膠產生系統為可攜式。該氣溶膠產生系統的尺寸相當於一習知雪茄或香菸。該氣溶膠產生系統可具有介於約30毫米與約150毫米間的總長度。該氣溶膠產生系統可具有介於約5毫米與約30毫米間的外徑。
根據本發明之一第三態樣,提供一種用於產生氣溶膠之方法。該方法包括下列步驟:輸送一液態氣溶膠形成基材的量至該汽化器中的管元件的內容腔,藉此使用該輸送量的液態氣溶膠形成基材之至少一部分以濕化設置在該管元件的該內容腔中的一網目;藉由設置在該管元件外部的一加熱器,加熱該網目與該輸送量的液態氣溶膠形成基材,使溫度上升到足以揮發該輸送量的液態氣溶膠形成基材之至少一部分。該加熱器包含一電阻加熱器。
有關一態樣所描述的特徵可同樣應用於本發明的其他態樣。
1‧‧‧電源供應器
2‧‧‧電子電路
3‧‧‧液體儲存部
4‧‧‧管段
5‧‧‧微型泵浦
6‧‧‧管段
7‧‧‧汽化器
8‧‧‧電連接器
9‧‧‧電連接器
10‧‧‧主體
11‧‧‧空氣入口
12‧‧‧嘴件部
13‧‧‧出口
21‧‧‧汽化器
22‧‧‧管元件
23‧‧‧內容腔
24‧‧‧流體入口
25‧‧‧網目
26‧‧‧加熱器
27‧‧‧隔熱元件
28‧‧‧縱向
29‧‧‧箭頭
30‧‧‧端
31‧‧‧端
33‧‧‧微穿孔
34‧‧‧端
35‧‧‧開口端
現將僅以實例,連同參考附圖的方式來描述本發明的具體實施例,其中:圖1為根據本發明之一具體實施例之汽化器的示意圖; 圖2A為根據本發明之一具體實施例之管元件和汽化器之封閉端的截面圖、側視圖、與上視圖;圖2B為根據本發明之一具體實施例之管元件和另一汽化器之封閉端的截面圖、側視圖、與上視圖;圖3為根據本發明之一具體實施例之管元件和汽化器之開口端的截面圖、側視圖、與上視圖;圖4A為根據本發明之一具體實施例之氣溶膠產生系統的透視圖與上側視圖;及圖4B為根據本發明之一具體實施例之氣溶膠產生系統的透視圖。
圖1為根據本發明之一具體實施例之汽化器的示意圖。汽化器21包括一管元件22、一網目25、與一加熱器26。管元件22具有一內容腔23,其在管元件22和汽化器21的縱向28延伸。網目25構造為一捲製金屬網目,其配置在內容腔23中,並在縱向28從管元件22的一端30延伸至另一端31。網目25的外徑小於內容腔23的直徑,使得液體可在網目周圍擴散並在內容腔23內循環。
用於供應液態氣溶膠形成基材至內容腔23的流體入口24配置在一端30。另一端31構造為一開口端,用於沿著箭頭29所示流向釋出汽化的液態氣溶膠形成基材。加熱器26構造為一金屬線圈,其沿著縱向28螺旋式纏繞於管元件22的外圓周。一隔熱元件27沿著縱向28纏繞在加熱器26周圍。在汽化器的工作期間,液態氣溶膠形成基材經由流體入口24供應至內容腔23並沿著整個網 目25擴散。電流施加於加熱器26,用於加熱在其內容腔23中的管元件22及其他。管元件22的熱量傳導至內容腔23與網目25。因此,在內容腔23中的網目25上面散布的液態氣溶膠形成基材被加熱。內容腔23中的液態氣溶膠形成基材被汽化並沿著箭頭29所示流向經由開口端31釋出。
圖2A為根據本發明之一具體實施例之管元件22和汽化器之封閉端的截面圖、側視圖、與上視圖。管元件22具有1.90毫米均勻外徑,且內容腔23具有1.30毫米均勻直徑。管元件22在縱向具有20毫米長度。相對於該端30之用於收容液態氣溶膠形成基材的該端34被封閉。微穿孔33的六個環分別距離該端34配置成1至6毫米。每個環包括直徑0.20毫米的六個微穿孔33。
圖2B為根據本發明之一具體實施例之管元件22和汽化器之封閉端的截面圖、側視圖、與上視圖。圖2B所示的管元件22是類似於圖2A所示的一管元件。唯一差異在於微穿孔的每個環只包括分別配置在0和180度的兩微穿孔。
圖3為根據本發明之一具體實施例之管元件和汽化器之開口端的截面圖、側視圖、與上視圖。圖3所示的管元件22的尺寸是相同於圖2A和2B所示的尺寸。圖3所示的管元件22構造成一開口端35而不是圖2A和2B所示的封閉端34。各自1毫米距離的微穿孔的六個環配置在管元件22的中間部。類似於圖2B所示,微穿孔的每個環分別包括配置在0度和180度的兩微穿孔。
圖4A和4B為氣溶膠產生系統的示意圖。氣溶膠產生系統包括一主單元、與一可再補充或可更換含液體儲存部3的匣體。主單元包括一主體10與一嘴件部12。主體10包括:一電源供應器1,例如電池,諸如磷酸鐵鋰電池;電子電路2;一腔體,用於保持一匣體;一微型泵浦5,其具有一入口與一出口;及一汽化器7。電連接器8、9設置在主體10的側面,以提供電路2、電源供應器1與汽化器7間的電連接。管段4設置成連接液體儲存部的出口與微型泵浦的入口。管段6將液態氣溶膠形成基材從微型泵浦5的出口流至汽化器7的流體入口。嘴件部12包括複數個空氣入口11與一出口13。使用時,使用者吸取或抽吸該出口13,以從空氣入口11吸入空氣,通過嘴件部12而至該出口13,然後進入嘴部或肺部。內部擋板提供使空氣流過嘴件部12。汽化器7構造成在液態氣溶膠形成基材離開管段6之後,直接加熱液態氣溶膠形成基材。
匣體構造成接合在主體10內的腔體中。匣體最好是可更換,因此當耗盡提供在匣體中的氣溶膠形成基材時,使用者可將其更換成新匣體。當插入新匣體時,主體上的滑件可移動以暴露腔體。新匣體可插入暴露的腔體中。液體儲存部的出口構造成連接微型泵浦5的入口。單元為可攜式且其尺寸相當於一習知雪茄或香菸。
前述的示例性具體實施例為說明而不是限制。鑑於前述的示例性具體實施例,熟諳此技者現將明白與前述示例性具體實施例相一致的其他具體實施例。
Claims (12)
- 一種用於氣溶膠產生系統之汽化器,該汽化器包括:一管元件,其具有一內容腔,用於收容一液態氣溶膠形成基材的量;一網目,其設置在該管元件的內容腔中;及一加熱器,其設置在該管元件的外部,其中該加熱器包含一電阻加熱器,其中該加熱器構造成用於加熱該網目與該收容量的液態氣溶膠形成基材,使溫度上升到足以揮發該收容量的液態氣溶膠形成基材之至少一部分。
- 如請求項1所述之汽化器,其中該加熱器構造成經由該管元件的熱傳導至該管元件的內容腔,以間接加熱該網目與該收容量的液態氣溶膠形成基材。
- 如請求項1或2所述之汽化器,其中該網目為一金屬網目。
- 如請求項1、2或3所述之汽化器,其中該網目為一捲製網目。
- 如前述請求項之任一項所述之汽化器,其中該網目沿著該管元件的縱向延伸。
- 如前述請求項之任一項所述之汽化器,其中該網目從該管元件之一端延伸至另一端。
- 如前述請求項之任一項所述之汽化器,其中該管元件具有一自由開口端。
- 如請求項1至6之任一項所述之汽化器,其中該管元件具有一封閉的自由端,且其中該管元件包括多個微穿 孔。
- 如前述請求項之任一項所述之汽化器,其中該管元件被電隔離。
- 如前述請求項之任一項所述之汽化器,其中該加熱器被一隔熱元件圍繞。
- 一種氣溶膠產生系統,其包括:一汽化器,其如前述請求項中任一項所述;及一輸送單元,最好是一微型泵浦,用於供應一預定量的液態氣溶膠形成基材至該汽化器中的該管元件的該內容腔。
- 一種用於產生氣溶膠之方法,該方法包括下列步驟:輸送一液態氣溶膠形成基材的量至一汽化器中的管元件的內容腔,藉此使用該輸送量的液態氣溶膠形成基材之至少一部分以濕化設置在該管元件的該內容腔中的一網目;藉由設置在該管元件外部的一加熱器,加熱該網目與該輸送量的液態氣溶膠形成基材,使溫度上升到足以揮發該輸送量的液態氣溶膠形成基材之至少一部分,其中該加熱器包含一電阻加熱器。
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