Кальянное устройство для улучшенных характеристик аэрозоля

Предложено кальянное устройство, содержащее сосуд, образующий внутреннюю часть, выполненную с возможностью вмещения объема жидкости, при этом сосуд содержит выпуск верхнего пространства, элемент, генерирующий аэрозоль и соединенный по текучей среде с сосудом, при этом элемент, генерирующий аэрозоль, содержит: электрический нагревательный элемент, резервуар для вмещения кальянного субстрата, генерирующего аэрозоль, нагреваемого нагревательным элементом, впуск, сообщающийся с резервуаром, и выпуск, сообщающийся с резервуаром, а также камеру, находящуюся между сосудом и элементом, генерирующим аэрозоль, и соединенную по текучей среде с сосудом и элементом, генерирующим аэрозоль. Камера содержит впуск камеры, выполненный с возможностью ускорения воздуха, содержащего аэрозоль, который протекает через впуск камеры от элемента, генерирующего аэрозоль. Кальянное устройство выполнено с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль и размещенного в резервуаре, до степени, достаточной для генерирования аэрозоля без сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль. Камера содержит основную камеру, сообщающуюся по текучей среде с впуском камеры, причем основная камера имеет такие размер и форму, чтобы обеспечивать замедление воздуха, содержащего аэрозоль, в основной камере, когда воздух, содержащий аэрозоль, выходит из впуска камеры и поступает в основную камеру. Впуск камеры имеет первое отверстие вблизи от элемента, генерирующего аэрозоль, и второе отверстие в основной камере, причем аэрозоль от элемента, генерирующего аэрозоль, течет во впуск камеры через первое отверстие и выходит из второго отверстия в основную камеру. Второе отверстие имеет диаметр в диапазоне от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 4 мм. Заявляемое устройство образует удовлетворительное количество одного или обоих из видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля, а также нагревает субстрат таким образом, что не приводит к образованию побочных продуктов сгорания. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к кальянным устройствам, и в частности к кальянным устройствам, более конкретно к кальянным устройствам, которые нагревают субстрат, генерирующий аэрозоль, без сгорания субстрата и которые улучшают характеристики генерируемого аэрозоля.

Кальянные устройства применяют для курения табака, и они выполнены таким образом, что пар и дым проходят через емкость с водой перед вдыханием потребителем. Кальянные устройства могут содержать один выпуск или более одного выпуска, так что устройство может применяться более чем одним потребителем за раз. Многие рассматривают применение кальянных устройств как форму досуга и социальный опыт.

Табак, применяемый в кальянных устройствах, можно смешивать с другими ингредиентами, например, для увеличения объема образующихся пара и дыма и/или для изменения аромата. Гранулы древесного угля обычно применяют для нагревания табака в кальянном устройстве, что может вызывать полное или частичное сгорание табака или других ингредиентов.

Были предложены некоторые кальянные устройства, в которых применяют электрические источники тепла для нагревания или сгорания табака, например, чтобы исключить побочные продукты сгорания древесного угля или чтобы улучшить постоянство, с которым табак нагревается или сгорает. Однако замена древесного угля электрическим нагревателем может привести к неудовлетворительному образованию аэрозоля с точки зрения видимого дыма или аэрозоля, общей массы аэрозоля, или видимого дыма или аэрозоля и массы аэрозоля.

Желательно предоставить кальянное устройство, в котором используют электрический нагреватель, который образует удовлетворительное количество одного или обоих из видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.

Также желательно предоставить кальянное устройство, который нагревает субстрат таким образом, что не приводит к образованию побочных продуктов сгорания.

В различных аспектах настоящего изобретения предоставлено кальянное устройство, содержащее сосуд, элемент, генерирующий аэрозоль, сообщающийся по текучей среде с сосудом, и камеру между сосудом и элементом, генерирующим аэрозоль. Камера сообщается по текучей среде с сосудом и элементом, генерирующим аэрозоль. Камера содержит впуск, выполненный с возможностью ускорения воздуха, содержащего аэрозоль, который протекает через впуск от элемента, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно камера содержит основную камеру, сообщающуюся по текучей среде с впуском. Основная камера имеет такие размеры и форму, чтобы обеспечивать замедление аэрозоля в основной камере, когда аэрозоль выходит из впуска и поступает в основную камеру. Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит электрический нагревательный элемент, резервуар для вмещения субстрата, генерирующего аэрозоль для кальяна, нагреваемый нагревательным элементом; впуск, сообщающийся с резервуаром; и выпуск, сообщающееся с резервуаром. Кальянное устройство выполнено с возможностью достаточного нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, для образования аэрозоля без сгорания аэрозоля.

Различные аспекты или варианты осуществления кальянных устройств, описанные в данном документе, могут обеспечивать одно или несколько преимуществ по сравнению с существующими кальянными устройствами. Например, одно или несколько кальянных устройств, описанных в данном документе, могут образовывать по существу более видимый аэрозоль, доставлять по существу больше общей массы аэрозоля или образовывать по существу более видимый аэрозоль и доставлять по существу больше общей массы аэрозоля, чем аналогичные устройства без камеры, имеющей впуск, ускоряющий воздух. Соответственно, пользователь устройства может иметь ощущение, более характерное для кальянного устройства, в котором субстрат, генерирующий аэрозоль, сгорает с древесным углем, но без продуктов горения древесного угля. Кроме того, если кальянное устройство выполнено с возможностью достаточного нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, для образования аэрозоля без сгорания аэрозоля, можно также избежать побочных продуктов сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль. Эти и другие преимущества кальянных устройств, описанных в данном документе, будут очевидны специалистам в данной области техники после изучения настоящего изобретения.

Кальянное устройство по настоящему изобретению может содержать любую подходящую камеру, имеющую впуск, ускоряющее воздух. Камера находится между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом в пути воздушного потока кальянного устройства. Воздух, содержащий аэрозоль, перемещающийся из элемента, генерирующего аэрозоль, в сосуд, проходит через камеру. Камера содержит впуск, который ускоряет воздух, содержащий аэрозоль, по мере того, как он поступает в камеру. Воздух, содержащий аэрозоль, выходящий из впуска, может замедляться, что может улучшать процесс нуклеации и приводить к увеличению видимого аэрозоля по сравнению с устройствами, которые не содержат камеру, имеющую впуск, ускоряющее воздух. Количество видимого аэрозоля может быть увеличено в основной камере блока, в верхнем пространстве сосуда или как в основной камере, так и в сосуде. В дополнение или альтернативно, общая масса аэрозоля, доставляемая кальянным устройством, может быть увеличена по сравнению с устройствами, которые не содержат камеру, имеющую впуск, ускоряющее воздух. Например, общая масса аэрозоля может увеличиваться приблизительно в 1,5 раза или более или приблизительно в 2 раза или более, например, приблизительно в 3 раза.

Камера может содержать основную камеру, сообщающуюся по текучей среде с впуском. Основная камера имеет такие размеры и форму, чтобы обеспечивать замедление воздуха, содержащего аэрозоль, в основной камере, когда воздух, содержащий аэрозоль, выходит из впуска и поступает в основную камеру. Основная камера может иметь любые подходящие размер и форму, которые обеспечивают замедление воздуха, содержащего аэрозоль. Предпочтительно основная камера является по существу цилиндрической, но может иметь любую другую подходящую форму.

Основная камера может иметь любой подходящий диаметр. Для целей настоящего изобретения «диаметр» представляет собой максимальное поперечное расстояние от первого конца до второго конца предмета, противоположного первому концу. В качестве примера, «диаметр» может представлять собой диаметр предмета, имеющего круглое поперечное сечение, или может представлять собой ширину предмета, имеющего прямоугольное поперечное сечение. В некоторых примерах основная камера имеет диаметр по меньшей мере приблизительно 10 мм. Например, диаметр основной камеры может составлять от приблизительно 10 мм до приблизительно 50 мм, например, приблизительно 30 мм.

Основная камера может иметь любую подходящую длину. В некоторых примерах основная камера имеет длину по меньшей мере приблизительно 10 мм. Например, длина основной камеры может составлять от приблизительно 10 мм до приблизительно 100 мм, например, приблизительно 40 мм.

Предпочтительно впуск выступает в основную камеру. Например, первый конец впуска может быть образован на наружной поверхности корпуса камеры, а второй конец впуска может проходить внутрь основной камеры.

Может быть использован любой подходящий впуск, ускоряющий воздух, переносящий аэрозоль. Подходящий впуск может содержать направляющие, образующие суженное поперечное сечение воздушного потока, которое будет заставлять воздух ускоряться по существу в осевом направлении. В некоторых примерах впуск содержит первое отверстие вблизи от элемента, генерирующего аэрозоль, и второе отверстие вблизи от основной камеры. Аэрозоль от элемента, генерирующего аэрозоль, течет во впуск через первое отверстие и из второго отверстия в основную камеру. Первое отверстие имеет диаметр, больший, чем диаметр второго отверстия.

Первое отверстие может иметь любые подходящие размеры. Например, первое отверстие впуска может иметь диаметр в диапазоне от приблизительно 1 мм до приблизительно 10 мм, например, от приблизительно 2 мм до приблизительно 9 мм, или приблизительно 7 мм.

Второе отверстие впуска может иметь любые подходящие размеры. Например, второе отверстие может иметь диаметр в диапазоне от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 4 мм, например, от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 2 мм, или приблизительно 1 мм.

впуск может иметь любую подходящую длину. Например, длина впуска от первого отверстия до второго отверстия может составлять от приблизительно 1 мм до приблизительно 30 мм, например, от приблизительно 1 мм до приблизительно 20 мм или от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм, например, приблизительно 20 мм.

Предпочтительно впуск имеет форму усеченного конуса. Например, впуск может быть в форме сопла. Впуск, имеющий форму усеченного конуса, может обеспечивать возможность эффективного ускорения воздуха, содержащего впуск, по мере того, как воздух втягивается через впуск.

Камера может содержать любое подходящее количество впусков, ускоряющих воздух. Например, камера может содержать один или несколько впусков, ускоряющих воздух. В некоторых примерах камера может содержать 2, 3, 4 или 5 или более впусков, ускоряющих воздух.

Камера может содержать одну или несколько частей. Например, основная камера и один или несколько впусков могут быть образованы из одной и той же части или из разных частей. Предпочтительно основная камера образована из материала, который позволяет пользователю видеть аэрозоль внутри камеры. Например, основная камера может быть образована из оптически прозрачного или непрозрачного материала.

Камера расположена в пути потока воздуха между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом, выполненным с возможностью вмещения жидкости. Трубка может соединять элемент, генерирующий аэрозоль, с камерой с выпуском элемента, генерирующего аэрозоль. Альтернативно впуск камеры может представлять собой выпуск элемента, генерирующего аэрозоль.

Кальянное устройство может содержать трубку, которая проходит из камеры в сосуд. Предпочтительно трубка проходит в сосуд ниже уровня заполнения жидкостью сосуда. В некоторых примерах основная камера указанной камеры соединена по текучей среде с трубкой. В других примерах трубка, проходящая в сосуд, образует основную камеру камеры.

Кальянное устройство по настоящему изобретению может содержать любой подходящий элемент, генерирующий аэрозоль, для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, для образования аэрозоля. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, нагревается электрическим нагревательным элементом. Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит резервуар для вмещения субстрата, генерирующего аэрозоль, нагреваемого нагревательным элементом. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, находится в картридже при нагревании нагревательным элементом, и, таким образом, элемент, генерирующий аэрозоль, содержит резервуар для картриджа, выполненный с возможностью вмещения картриджа. Альтернативно субстрат, генерирующий аэрозоль, который не находится в картридже, может быть помещен в резервуар. Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит впуск для свежего воздуха и выпуск для аэрозоля. Когда пользователь осуществляет затяжку на кальянном устройстве, свежий воздух может поступать во впуск для свежего воздуха, проходить по субстрату, генерирующему аэрозоль, или через него и выходить из выпуска для аэрозоля для входа во впуск камеры. В некоторых примерах выпуск для аэрозоля элемента, генерирующего аэрозоль, представляет собой или образует по меньшей мере часть впуска камеры.

Предпочтительно нагревательный элемент элемента, генерирующего аэрозоль, образует по меньшей мере одну поверхность резервуара для вмещения субстрата, генерирующего аэрозоль, или картриджа. Более предпочтительно нагревательный элемент образует по меньшей мере две поверхности резервуара. Например, нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть двух или более из верхней поверхности, боковой поверхности и нижней поверхности. Предпочтительно нагревательный элемент образует по меньшей мере часть верхней поверхности и по меньшей мере часть боковой поверхности. Более предпочтительно нагревательный элемент образует всю верхнюю поверхность и всю поверхность боковой стенки резервуара. Нагревательный элемент может быть размещен на внутренней поверхности или наружной поверхности резервуара.

Может быть использован любой подходящий нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может содержать один из резистивного и/или индукционного нагревательных компонентов. Предпочтительно нагревательный элемент содержит резистивный нагревательный компонент. Например, нагревательный элемент может содержать одну или более резистивных проволок или других резистивных элементов. Резистивные проволоки могут находиться в контакте с теплопроводным материалом для распределения тепла, образуемого на большей площади. Примеры подходящих проводящих материалов включают алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. В целях настоящего изобретения, если резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, как резистивные проволоки, так и теплопроводный материал являются частью нагревательного элемента, который образует по меньшей мере часть поверхности резервуара для картриджа.

В некоторых примерах нагревательный элемент содержит индукционный нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может содержать материал токоприемника, который образует поверхность резервуара для картриджа. В контексте данного документа термин «токоприемник» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. Когда токоприемник помещен в переменное электромагнитное поле, в токоприемнике обычно возбуждаются вихревые токи, и могут происходить потери на гистерезис, вызывая нагревание токоприемника. Поскольку токоприемник расположен в тепловом контакте или в непосредственной тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, субстрат нагревается токоприемником таким образом, что образуется аэрозоль. Предпочтительно токоприемник размещен по меньшей мере частично в непосредственном физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль.

Токоприемник может быть образован из любого материала, который может быть индуктивно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные токоприемники содержат металл или углерод. Предпочтительный токоприемник может содержать или состоять из ферромагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, и феррита. Подходящий токоприемник может быть выполнен из алюминия или содержать его.

Предпочтительные токоприемники представляют собой токоприемники из металла, например из нержавеющей стали. Однако материалы токоприемника могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (суперсплавы на основе аустенитного никель–хрома), металлизированные пленки, керамику, такую как, например, диоксид циркония, переходные металлы, такие как, например, Fe, Co, Ni, или компоненты в виде металлоидов, таких как, например, B, C, Si, P, Al или быть выполнены из них.

Токоприемник предпочтительно содержит более чем 5%, предпочтительно более чем 20%, предпочтительно более чем 50% или 90% ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия. Подходящие токоприемники могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например, с металлическими дорожками, образованными на поверхности керамического сердечника.

В системе согласно настоящему изобретению по меньшей мере одна поверхность резервуара или картриджа, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, для размещения в резервуаре может содержать материал токоприемника. Предпочтительно по меньшей мере две поверхности резервуара содержат материал токоприемника. Например, основание и по меньшей мере одна боковая стенка резервуара могут содержать материал токоприемника. Преимущественно по меньшей мере части наружной поверхности резервуара для картриджа изготовлены из материала токоприемника. Тем не менее, по меньшей мере также части внутренней стороны резервуара для картриджа могут быть покрыты или облицованы материалом токоприемника. Предпочтительно облицовка прикреплена или присоединена к оболочке таким образом, чтобы образовывать единое целое с оболочкой.

В дополнение к этому или альтернативно картридж может содержать материал токоприемника.

Кальянное устройство может также содержать одну или несколько катушек индуктивности, выполненных с возможностью индуцирования вихревых токов и/или потерь на гистерезис в материале токоприемника, что приводит к нагреванию материала токоприемника. Материал токоприемника также может быть размещен в картридже, содержащем субстрат, генерирующий аэрозоль. Элемент токоприемника, содержащий материал токоприемника, может содержать любой подходящий материал, такой как описанный, например, в опубликованных патентных заявках PCT WO 2014/102092 и WO 2015/177255.

Кальянное устройство может содержать электронную схему управления, функционально соединенную с резистивным нагревательным элементом или индукционной катушкой. Электронная схема управления выполнена с возможностью управления нагреванием нагревательного элемента.

Электронная схема управления может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер или запоминающее устройство и контроллер. Контроллер может содержать одно или более из следующего: машину состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифровой процессор сигналов, вентильную матрицу, микропроцессор или эквивалентную дискретную или интегрированную логическую схему. Электронная схема управления может включать запоминающее устройство, которое хранит команды, приводящие к выполнению одним или несколькими компонентами схемы функции или аспекта электронной схемы управления. Функции, свойственные электронной схеме управления, в настоящем изобретении могут быть осуществлены как одно или более из программного обеспечения, программно–аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.

Электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания. Питание может подаваться на нагревательный элемент или индукционную катушку в виде импульсов электрического тока.

Если нагревательный элемент представляет собой резистивный нагревательный элемент, электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и управления подачей питания на нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента. Таким образом, электронная схема управления может регулировать температуру резистивного элемента.

Если нагревательные компоненты содержат индукционную катушку, и нагревательный элемент содержит материал токоприемника, электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания аспекта индукционной катушки и управления подачей питания на индукционную катушку в зависимости от аспектов катушки, таких как описанные, например, в документе WO 2015/177255. Таким образом, электронная схема управления может регулировать температуру материала токоприемника.

Кальянное устройство может содержать датчик температуры, такой как термопара, функционально соединенный с электронной схемой управления для управления температурой нагревательных элементов. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью вставки в субстрат, генерирующий аэрозоль, или картридж, размещенный в резервуаре, для отслеживания температуры нагреваемого субстрата, генерирующего аэрозоль. В дополнение или альтернативно датчик температуры может находиться в контакте с нагревательным элементом. В дополнение или альтернативно датчик температуры может быть расположен с возможностью определения температуры в выпуске для аэрозоля кальянного устройства, таком как выпуск для аэрозоля элемента, генерирующего аэрозоль. Датчик может передавать сигналы относительно измеренной температуры на электронную схему управления, которая может регулировать нагревание нагревательных элементов для достижения подходящей температуры на датчике.

Независимо от того, содержит ли кальянное устройство датчик температуры, устройство предпочтительно выполнено с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, размещенного в резервуаре, в степени, достаточной для генерирования аэрозоля без сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль.

Электронная схема управления может быть функционально соединена с блоком питания. Кальянное устройство может содержать любой подходящий блок питания. Например, блок питания кальянного устройства может представлять собой батарею или комплект батарей. В некоторых примерах катодный и анодный элементы могут быть свернуты и собраны для соответствия геометрическим параметрам части кальянного устройства, в которой они расположены. Батареи блока источника питания могут быть перезаряжаемыми, а также могут быть съемными и сменными. Может быть использована любая подходящая батарея. Например, батареи повышенной мощности или стандартные батареи, существующие на рынке, такие как применяемые для промышленных электроинструментов, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. Альтернативно, блок источника питания может представлять собой любой источник электропитания, включая супер– или гиперконденсатор. Альтернативно, устройство может быть выполнено с возможностью подключения к питанию от внешнего источника электропитания, и электрически и электронно приспособлено для такой цели. Независимо от типа используемого источника питания источник питания предпочтительно обеспечивает достаточное количество энергии для нормального функционирования устройства в течение приблизительно 70 минут непрерывной работы устройства перед перезарядкой или необходимостью подключения к внешнему источнику электропитания.

Кальянное устройство содержит впускной канал для свежего воздуха, соединенный по текучей среде с резервуаром для вмещения субстрата, генерирующего аэрозоль. Свежий воздух протекает через канал в резервуар и субстрат, расположенный в резервуаре, для переноса аэрозоля, генерируемого из субстрата, генерирующего аэрозоль, в выпуск для аэрозоля, когда кальянное устройство используется. Предпочтительно по меньшей мере часть канала образована нагревательным элементом для предварительного нагревания воздуха до поступления в резервуар. Предпочтительно часть нагревательного элемента, которая образует поверхность резервуара, образует часть впускного канала для свежего воздуха. Предпочтительно впускной канал для свежего воздуха образован из верхней поверхности резервуара и/или боковой стенки резервуара, которая образована нагревательным элементом. Предпочтительно впускной канал для воздуха образован как верхней поверхностью резервуара, так и боковой стенкой резервуара, которая образована нагревательным элементом.

Любая подходящая часть впускного канала для воздуха может быть образована нагревательным элементом. Предпочтительно приблизительно 50% или более от длины впускного канала для воздуха образованы нагревательным элементом. Во многих примерах нагревательный элемент образует 95% или менее от длины впускного канала для свежего воздуха.

Воздух, протекающий через впускной канал для свежего воздуха, может нагреваться в любом подходящем количестве нагревательным элементом. В некоторых примерах воздух нагревается в достаточной степени для того, чтобы вызывать образование аэрозоля, когда нагретый воздух протекает через субстрат, генерирующий аэрозоль, или картридж, содержащий субстрат, генерирующий аэрозоль. В некоторых примерах воздух не нагревается в достаточной степени для образования аэрозоля самостоятельно, но способствует нагреванию субстрата нагревательным элементом. Предпочтительно количество энергии, подаваемой на нагревательный элемент для того, чтобы нагревать субстрат и вызывать образование аэрозоля, уменьшается на 5% или более, например на 10% или более, или на 15% или более, когда воздух предварительно нагревают в соответствии с настоящим изобретением, по сравнению с конструкциями, в которых воздух не нагревают предварительно. Как правило, экономия энергии составляет менее 75%.

Субстрат предпочтительно нагревают путем комбинации предварительно нагретого воздуха и нагревания с помощью нагревательных элементов до температуры в диапазоне от приблизительно 150 ºC до приблизительно 250 ºC; более предпочтительно от приблизительно 180 ºC до приблизительно 230 ºC или от приблизительно 200 ºC до приблизительно 230 ºC.

Предпочтительно по меньшей мере часть канала для потока воздуха образована между нагревательным элементом и теплозащитным экраном. Предпочтительно по существу вся часть впускного канала для свежего воздуха, которая образована впускным каналом для свежего воздуха, также образована теплозащитным экраном. Теплозащитный экран и нагревательный элемент могут образовывать противоположные поверхности впускного канала для свежего воздуха таким образом, что воздух протекает между теплозащитным экраном и нагревательным элементом. Предпочтительно теплозащитный экран расположен снаружи внутренней части, образованной резервуаром.

Может быть использован любой подходящий теплозащитный экран. Предпочтительно материал теплозащитного экрана содержит поверхность, которая является теплоотражающей. Теплоотражающая поверхность может быть оснащена изоляционным материалом. В некоторых примерах теплоотражающий материал содержит покрытую алюминием пленку или другой подходящий теплоотражающий материал. В некоторых примерах изоляционный материал содержит керамический материал. В некоторых примерах теплозащитный экран содержит покрытую алюминием пленку и подложку из керамического материала.

Впускной канал для свежего воздуха может содержать одно или несколько отверстий, проходящих через резервуар таким образом, что свежий воздух снаружи кальянного устройства может протекать через канал и в резервуар через отверстия. Если канал содержит более одного отверстия, канал может содержать коллектор для направления воздуха, протекающего через канал, в каждое отверстие. Кальянное устройство предпочтительно содержит два или более впускных каналов для свежего воздуха.

Резервуар может содержать любое подходящее количество отверстий, сообщающихся с одним или более впускными каналами для свежего воздуха. Например, резервуар может содержать от 1 до 1000 отверстий, например от 10 до 500 отверстий. Отверстия могут иметь однородный размер или неоднородный размер. Отверстия могут быть равномерно распределены или неравномерно распределены. Отверстия могут быть образованы в резервуаре картриджа в любом подходящем месте. Например, отверстия могут быть образованы в верхней части и/или боковой стенке резервуара. Предпочтительно отверстия образованы в верхней части резервуара.

Резервуар предпочтительно имеет такие форму и размер, чтобы обеспечить контакт между одной или более стенками или потолком резервуара и субстратом, генерирующим аэрозоль, или картриджем, содержащим субстрат, генерирующий аэрозоль, когда субстрат или картридж размещены в резервуаре для того, чтобы способствовать нагреванию за счет проводимости субстрата, генерирующего аэрозоль, нагревательным элементом, образующим поверхность резервуара. В некоторых примерах воздушный зазор может быть образован между по меньшей мере частью картриджа, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, и поверхностью резервуара, причем воздушные зазоры служат в качестве части впускного канала для свежего воздуха.

Предпочтительно внутренняя часть резервуара и внешняя часть картриджа, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, имеют схожие размер и габариты. Предпочтительно внутренняя часть резервуара и внешняя часть картриджа имеют отношение высоты к ширине основания (или диаметру) более чем приблизительно 1,5 к 1 или отношение ширины основания (или диаметра) более чем приблизительно 1,5 к 1. Такие соотношения могут обеспечивать возможность более эффективного расходования субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже во время использования, обеспечивая проникновение тепла от нагревательных элементов к середине картриджа. Например, резервуар и картридж могут иметь диаметр основания (или ширину) от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз больше высоты, или приблизительно от 1,5 до приблизительно 4 раз больше высоты, или приблизительно от 1,5 до приблизительно 3 раз больше высоты. Аналогичным образом, резервуар и картридж могут иметь высоту от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз больше диаметра основания (или ширины), или от приблизительно 1,5 до приблизительно 4 раз больше диаметра основания (или ширины), или от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 раз больше диаметра основания (или ширины). Предпочтительно соотношение высоты к диаметру основания или соотношение диаметра основания к высоте резервуара и картриджа составляет от приблизительно 1,5 к 1 до приблизительно 2,5 к 1.

В некоторых примерах внутренняя часть резервуара и внешняя часть картриджа имеют высоту в диапазоне от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм и диаметр основания в диапазоне от приблизительно 40 мм до приблизительно 60 мм.

Резервуар может быть образован из одной или более частей. Предпочтительно резервуар образован двумя или более частями. Предпочтительно по меньшей мере одна часть резервуара выполнена с возможностью перемещения относительно другой части для обеспечения доступа к внутренней части резервуара для вставки картриджа в резервуар. Например, одна часть может быть выполнена с возможностью съемного прикрепления к другой части для обеспечения вставки субстрата, генерирующего аэрозоль, или картриджа, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль, при разделении частей. Указанные части могут быть выполнены с возможностью соединения любым подходящим образом, например посредством резьбового соединения, посадки с натягом, соединения с защелкиванием или т.п. В некоторых примерах части могут быть соединены друг с другом посредством шарнира. Когда части соединены посредством шарнира, части могут также содержать блокирующий механизм для закрепления частей относительно друг друга, когда резервуар находится в закрытом положении. В некоторых примерах резервуар содержит выдвижную секцию, которая может быть открыта для обеспечения размещения субстрата, генерирующего аэрозоль, или картриджа в выдвижной секции и может быть закрыта для обеспечения использования кальянного устройства.

С кальянным устройством, описанным в данном документе, может быть использован любой подходящий картридж, генерирующий аэрозоль. Предпочтительно картридж содержит теплопроводный корпус. Например, корпус может быть образован из алюминия, меди, цинка, никеля, серебра и их комбинаций. Предпочтительно корпус образован из алюминия. В некоторых примерах картридж образован из одного или более материалов, менее теплопроводных, чем алюминий. Например, корпус может быть образован из любого подходящего термостабильного полимерного материала. Если материал является достаточно тонким, достаточное количество тепла может быть передано через корпус, несмотря на то, что корпус образован из материала, который не является конкретно теплопроводным.

Картридж может содержать одно или несколько отверстий, образованных в верхней и нижней частях корпуса для обеспечения протекания воздуха через картридж при использовании. Если верхняя часть резервуара содержит одно или несколько отверстий, по меньшей мере некоторые из отверстий в верхней части картриджа могут быть выровнены с отверстиями в верхней части резервуара. Картридж может содержать выравнивающий элемент, выполненный с возможностью состыковки с дополняющим элементом выравнивания резервуара для выравнивания отверстий картриджа с отверстиями резервуара, когда картридж вставлен в резервуар. Отверстия в корпусе картриджа могут быть закрыты во время хранения для предотвращения высыпания субстрата, генерирующего аэрозоль, хранящегося в картридже, из картриджа. В дополнение или альтернативно, отверстия в корпусе могут иметь размеры, достаточно маленькие для предотвращения выхода или препятствования выходу субстрата, генерирующего аэрозоль, из картриджа. Если отверстия закрыты, потребитель может снять крышку перед вставкой картриджа в резервуар. В некоторых примерах резервуар выполнен с возможностью прокалывания картриджа для образования отверстий в картридже. Предпочтительно резервуар выполнен с возможностью прокалывания верхней части картриджа.

Картридж может иметь любую подходящую форму. Предпочтительно картридж имеет форму усеченного конуса.

Любой подходящий субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть помещен в картридж для использования с кальянными устройствами по настоящему изобретению или может быть помещен в резервуар блока, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться за счет нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, является твердым.

Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать никотин. Субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий никотин, может содержать матрицу из никотиновой соли. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табак, и предпочтительно табакосодержащий материал содержит летучие соединения с ароматом табака, которые высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, при нагревании.

Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован путем агломерации частиц табака. При наличии гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля в количестве, равном или превышающем 5% в пересчете на сухой вес, и предпочтительно от более чем 30% по весу в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля может составлять менее чем приблизительно 95% в пересчете на сухой вес.

Альтернативно или дополнительно, субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать, например, одно или более из: порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или более из: травяных листьев, табачных листьев, фрагментов табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и расширенного табака.

Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре устройства, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно–, ди– или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. В частности, предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В конкретно предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.

Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может содержать тонкий слой, на котором твердый субстрат нанесен на первую основную поверхность, на вторую основную наружную поверхность или как на первую, так и на вторую основные поверхности. Носитель может быть образован, например, из бумаги или бумагоподобного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. Альтернативно, носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. Носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.

В некоторых примерах субстрат, генерирующий аэрозоль, имеет форму суспензии. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может иметь форму густой суспензии, напоминающей мелассу.

Воздух, поступающий в картридж, протекает через субстрат, генерирующий аэрозоль, увлекает аэрозоль и выходит из картриджа и резервуара через выпуск для аэрозоля. От выпуска для аэрозоля воздух, переносящий аэрозоль, поступает в сосуд.

Кальянное устройство может содержать любой подходящий сосуд, образующий внутренний объем, выполненный с возможностью вмещения жидкости, и образующий выпуск в верхнем пространстве над уровнем заполнения жидкостью. Сосуд может содержать оптически прозрачный или непрозрачный корпус для того, чтобы позволять потребителю наблюдать за содержимым сосуда. Сосуд может содержать ограничение для заполнения жидкостью, такое как линия заполнения жидкостью. Корпус сосуда может быть образован из любого подходящего материала. Например, корпус сосуда может содержать стекло или подходящий жесткий пластмассовый материал. Предпочтительно сосуд выполнен с возможностью отделения от части кальянного устройства, содержащего элемент, генерирующий аэрозоль, для того, чтобы позволять потребителю наполнять сосуд или производить его чистку.

Потребитель может заполнять сосуд жидкостью до уровня заполнения жидкостью. Жидкость предпочтительно содержит воду, к которой могут необязательно быть добавлены один или более красителей, ароматизаторов или краситель и ароматизаторы. Например, к воде могут быть добавлены одно или оба из растительных или травяных добавок.

Аэрозоль, увлекаемый воздухом, выходящим из камеры, может проходить через трубку, расположенную в сосуде. Трубка может быть соединена с камерой и может иметь отверстие ниже уровня заполнения жидкостью сосуда таким образом, что аэрозоль, протекающий через сосуд, протекает через отверстие трубки, затем через жидкость в верхнее пространство сосуда и выходит из выпуска верхнего пространства для доставки потребителю.

Выпуск верхнего пространства может быть соединено со шлангом, содержащим мундштук, для доставки аэрозоля потребителю. Мундштук может содержать переключатель, активируемый пользователем или датчиком затяжки, функционально соединенным с электронной схемой управления кальянного устройства. Предпочтительно переключатель или датчик затяжки беспроводным образом соединен с электронной схемой управления. Активация переключателя или датчика затяжки может приводить к активации нагревательного элемента электронной схемой управления вместо постоянной подачи энергии на нагревательный элемент. Соответственно, использование переключателя или датчика затяжки может служить для экономии энергии по сравнению с устройствами, в которых не используются такие элементы, для обеспечения нагревания по необходимости вместо постоянного нагревания.

В качестве примера, способ применения кальянного устройства согласно настоящему документу представлен ниже в хронологическом порядке. Сосуд может быть отсоединен от других компонентов кальянного устройства и заполнен водой. Одно или несколько из натуральных фруктовых соков, растительных добавок и экстрактов трав могут быть добавлены в воду для ароматизации. Добавляемое количество жидкости должно покрывать часть трубки, но не должно превышать отметку уровня заполнения, которая необязательно может присутствовать на сосуде. Сосуд затем повторно устанавливают в кальянном устройстве. Часть элемента, генерирующего аэрозоль, может быть снята или открыта для обеспечения вставки субстрата, генерирующего аэрозоль, или картриджа в резервуар. Затем повторно устанавливают или закрывают элемент, генерирующий аэрозоль. Затем устройство может быть включено. Пользователь может делать затяжку из мундштучной части до тех пор, пока не будет получен необходимый объем аэрозоля для заполнения камеры, имеющей впуск, ускоряющий воздух. Пользователь может делать затяжку через мундштук по мере необходимости. Пользователь может продолжать использовать устройство до тех пор, пока аэрозоль больше не будет виден в камере. Предпочтительно устройство будет автоматически выключаться, когда в картридже или субстрате израсходован используемый субстрат, генерирующий аэрозоль. Альтернативно или дополнительно, потребитель может пополнять устройство новым субстратом, генерирующим аэрозоль, или новым картриджем, например, после получения сигнала от устройства о полном или почти полном израсходовании расходных материалов. В случае пополнения новым субстратом или новым картриджем можно продолжать использовать устройство. Предпочтительно кальянное устройство может быть выключено потребителем в любое время, например, путем отключения устройства.

В некоторых примерах пользователь может активировать один или более нагревательных элементов, используя элемент активации, например на мундштуке. Элемент активации может быть, например, в беспроводной связи с электронной схемой управления и может подавать сигнал электронной схеме управления для активации нагревательного элемента из режима ожидания в режим полного нагревания. Предпочтительно такая ручная активация активируется только тогда, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке для предотвращения перегрева или излишнего нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже.

В некоторых примерах мундштук содержит датчик затяжки в беспроводной связи с электронной схемой управления, и осуществление затяжки потребителем через мундштук приводит к активации нагревательных элементов из режима ожидания в режим полного нагревания.

Кальянное устройство по настоящему изобретению может иметь любое подходящее управление воздухом. В одном примере затяжка, осуществляемая пользователем, создает эффект всасывания, вызывающий низкое давление внутри устройства, которое приведет к протеканию наружного воздуха через впуск для воздуха устройства во впускной канал для свежего воздуха и в резервуар элемента, генерирующего аэрозоль. Затем воздух может протекать через субстрат, генерирующий аэрозоль, или картридж, содержащий субстрат в резервуаре, для транспортировки аэрозоля через выпуск для аэрозоля резервуара. Воздух, содержащий аэрозоль, затем может втекать в первое отверстие впуска камеры, ускоряющего воздух (если только выпуск элемента, генерирующего аэрозоль, не служит также в качестве впуска камеры, ускоряющего воздух). По мере того, как воздух протекает через впуск камеры, воздух ускоряется. Ускоренный воздух выходит из впуска через второе отверстие, чтобы поступать в основную камеру камеры, где воздух замедляется. Замедление в основной камере может улучшить нуклеацию, что приводит к увеличению количества видимого аэрозоля в камере. Воздух, превращенный в аэрозоль, затем может выходить из камеры и протекать через трубку (если только трубка не является основной камерой камеры) в жидкость внутри сосуда. Аэрозоль затем будет вспенен из жидкости и направлен в верхнее пространство сосуда над уровнем жидкости, и из выпуска верхнего пространства, и через шланг и мундштук для доставки потребителю. Поток наружного воздуха и поток аэрозоля внутри кальянного устройства могут быть приведены в действие затяжкой, осуществляемой пользователем.

Предпочтительно сборка всех основных частей кальянного устройства по настоящему изобретению обеспечивает герметичное функционирование устройства. Герметичная функция должна обеспечивать то, что происходит надлежащее управление потоком воздуха. Герметичное функционирование может быть достигнуто любым подходящим способом. Например, для обеспечения герметизации могут использоваться уплотнители, такие как уплотнительные кольца и шайбы.

Уплотнительные кольца и уплотнительные шайбы или другие уплотнительные элементы могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, уплотнители могут содержать одно или более из соединений графена и соединений кремния. Предпочтительно материалы одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для использования потребителем.

Основные части, такие как камера, трубка из камеры, и сосуд могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, эти части могут быть независимо выполнены из стекла, соединений на основе стекла, полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU). Предпочтительно части выполнены из материалов, подходящих для использования в стандартных посудомоечных машинах.

В некоторых примерах мундштук по настоящему изобретению включает охватываемый/охватывающий элемент быстроразъемного соединения для соединения с блоком шланга.

Ниже будет приведена ссылка на графические материалы, на которых изображены один или более аспектов, описанных в настоящем изобретении. Тем не менее, следует понимать, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Тем не менее, следует понимать, что использование номера для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания того, что компоненты с разными номерами ссылочных позиций не могут быть одинаковыми с компонентам с другими номерами ссылочных позиций или подобными им. Фигуры представлены с целью иллюстрации, а не ограничения. Схематические изображения, представленные на фигурах, не обязательно выполнены в масштабе.

Со ссылкой на фиг. 1 показано схематическое изображение в разрезе примера кальянного устройства 100. Устройство 100 содержит сосуд 17, образующий внутренний объем, выполненный с возможностью вмещения жидкости 19, и образующий выпуск 15 верхнего пространства над уровнем заполнения жидкостью 19. Жидкость 19 предпочтительно содержит воду, к которой необязательно могут быть добавлены один или более красителей, один или более ароматизаторов или один или более красителей и один или более ароматизаторов. Например, к воде могут быть добавлены одна или обе из растительных добавок или травяных добавок.

Устройство 100 также содержит элемент 130, генерирующий аэрозоль. Элемент, 130 генерирующий аэрозоль, содержит резервуар 140, выполненный с возможностью приема картриджа 150, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль (или приема субстрата, генерирующего аэрозоль, который не находится в картридже). Элемент 130, генерирующий аэрозоль, также содержит нагревательный элемент 160, который образует по меньшей мере одну поверхность резервуара 140. В изображенном варианте осуществления нагревательный элемент 160 образует верхнюю и боковую поверхности резервуара 140. Элемент 130, генерирующий аэрозоль, также содержит впускной канал 170 для свежего воздуха, который втягивает свежий воздух в устройство 100. Часть впускного канала 170 для свежего воздуха образована нагревательным элементом 160 для нагревания воздуха перед поступлением воздуха в резервуар 140. Затем предварительно нагретый воздух поступает в картридж 150 (или субстрат, который не является картриджем), который также нагревается нагревательным элементом 160 для переноса аэрозоля, генерируемого субстратом, генерирующим аэрозоль. Воздух выходит из выпуска элемента 130, генерирующего аэрозоль, и поступает в камеру 200.

Трубка 190 переносит воздух и аэрозоль из камеры 200 в сосуд 17 ниже уровня жидкости 19. Воздух и аэрозоль могут вспениваться через жидкость 19 и выходить из выпуска 15 верхнего пространства сосуда 17. Шланг 20 может быть прикреплен к выпуску 15 верхнего пространства для переноса аэрозоля в рот пользователя. Мундштук 25 может быть прикреплен к шлангу или образовывать часть шланга 20.

Путь воздушного потока устройства при использовании изображен жирными стрелками на фиг. 1.

Мундштук 25 может содержать элемент 27 активации. Элемент 27 активации может представлять собой переключатель, кнопку или тому подобное или может представлять собой датчик затяжки или тому подобное. Активирующий элемент 27 может быть размещен в любом другом подходящем месте устройства 100. Элемент 27 активации может быть связан беспроводной связью с электронной схемой 30 управления для приведения устройства 100 в состояние использования или для обеспечения активации нагревательного элемента 160 электронной схемой управления, например путем подачи источником 35 питания электропитания на нагревательный элемент 140.

Электронная схема 30 управления и источник 35 питания могут быть расположены в любом подходящем месте элемента 130, генерирующего аэрозоль, за исключением нижней части элемента 130, как показано на фиг. 1.

На фиг. 2 представлен схематический вид в разрезе примера камеры 200. Камера 200 содержит корпус 210, образующий основную камеру 230. Камера 200 содержит впуск 220, проходящий или выступающий в основную камеру 230. Впуск содержит первое отверстие 223 и второе отверстие 227. Воздух, содержащий аэрозоль, от элемента, генерирующего аэрозоль, поступает во впуск 220 через первое отверстие 223 и поступает в основную камеру 230 через второе отверстие 227. Первое отверстие 223 имеет диаметр, превышающий диаметр второго отверстия 227, так что ускоряется воздух, протекающий через впуск 220 из первого отверстия 223 во второе отверстие 227 . Ускоренный воздух может выходить из второго отверстия 227, чтобы поступать в основную камеру 230. Воздух замедляется по мере того, как он выходит из второго отверстия 227 и поступает в основную камеру 230. Замедленный воздух, содержащий аэрозоль, может затем выходить из основной камеры 230 через выпуск 240, который может быть соединен по текучей среде с трубкой (такой как трубка 190, изображенная на фиг. 1) для переноса аэрозоля в сосуд.

На фиг. 3 представлен схематический вид в разрезе примера камеры 200, функционально соединенной с элементом 130, генерирующим аэрозоль, и трубкой 190. Для краткости и ясности показаны не все компоненты. В проиллюстрированном варианте осуществления воздух (стрелки) поступает во впуски 171 для воздуха в верхней части 131 элемента 130, генерирующего аэрозоль, затем проходит через теплозащитный экран 165, затем следует вдоль внешней поверхности нагревательного элемента 160 и достигает верхней стенки нагревательного элемента 160. Затем нагретый воздух проходит через верхнюю поверхность корпуса картриджа 150 через субстрат 155, генерирующий аэрозоль, и через пустоту в нижней части 133 вниз к выпуску для аэрозоля 180. Воздух, превращенный в аэрозоль, затем поступает во впуск 220 камеры 200, по мере того, как воздух, превращенный в аэрозоль, проходит через впуск 220, он ускоряется. Ускоренный воздух выходит из впуска 220 через второе отверстие 227 и поступает в основную камеру 230, где ускоренный воздух расширяется. Замедленный воздух выходит из камеры 200 через выпуск 240 и поступает в трубку 190 для прохождения в сосуд.

В варианте осуществления, изображенном на фиг. 3, воздух проходит вдоль наружной поверхности нагревательного элемента 160 и затем через нагревательный элемент 160. В других вариантах осуществления (не изображены) воздух может проходить вдоль внутренней поверхности нагревательного элемента 160.

В примере, изображенном на фиг. 3, верхняя часть 131 элемента 130, генерирующего аэрозоль, может быть удалена из нижней части 133 для обеспечения вставки или удаления картриджа 150 (или субстрата, генерирующего аэрозоль, который не находится в картридже), из резервуара, образованного нагревательным элементом 160, и верхней поверхности нижней части 131. Корпусы верхней части 131 и нижней части 133 могут быть образованы из теплоизоляционного материала.

В варианте осуществления, изображенном в схематическом виде в разрезе на фиг. 4, элемент 130, генерирующий аэрозоль, содержит термопару 199, функционально соединенную с электронной схемой управления (не показана на фиг. 4). В изображенном примере термопара 199 проникает в картридж 150 и субстрат 155, генерирующий аэрозоль. Термопара 199 может проникать в картридж 150, когда картридж 150 расположен на нижней части 133, и верхняя часть 131 размещена над нижней частью 131. Термопара 199 может находиться в контакте с нагревательным элементом 160 вблизи от выпуска 180 или в любом другом подходящем месте с обеспечением обратной связи соответствующей температуры при использовании кальянного устройства.

Со ссылкой на фиг. 5 ниже представлен схематический вид в перспективе примера картриджа 150, который может быть использован с кальянным устройством, описанным в данном документе. Картридж 150 содержит корпус 151 и множество отверстий 153, образованных в верхней поверхности корпуса, для обеспечения протекания воздуха через картридж 150 и субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащийся в корпусе. Низ картриджа 150 может также содержать одно или более отверстий для обеспечения протекания воздуха через картридж 150.

В некоторых примерах, например на фиг. 3, где воздух протекает через верхнюю часть резервуара, верхняя часть резервуара может иметь распределение отверстий, аналогичное с картриджем, показанным на фиг. 5.

Признаки, описанные выше в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть также применимы к другому аспекту настоящего изобретения.

В следующем неограничивающем примере описана способность камеры увеличивать видимое количество аэрозоля и увеличивать общую массу аэрозоля, доставляемого пользователю. Камера длиной 40 мм и диаметром 30 мм была создана посредством 3D печати с использованием термостойкой смолы. Камера имела впускное сопло, имеющее диаметр первого отверстия 7 мм и диаметр второго отверстия 1,6 мм. Сопло в форме усеченного конуса имело длину 30 мм. Использованное сопло представляло собой наконечник лабораторной пипетки.

Было собрано кальянное устройство с камерой, и было собрано кальянное устройство без камеры. Два кальянных устройства были по существу одинаковыми, за исключением наличия или отсутствия камеры и связанного впуска.

Элемент, генерирующий аэрозоль, содержащий резервуар картриджа и нагревательный элемент из намотанной профильной проволоки, был соединен с камерой или с трубкой в устройстве, которое не содержало камеру. Камера была соединена с трубкой. В обоих устройствах трубка проходила ниже уровня жидкости в сосуде.

Картридж, заполненный имеющейся в продаже мелассой табака Al–Fakher в количестве 10 г, размещают в контакте с нагревательным элементом из намотанной профильной проволоки в обоих устройствах. Намотанную профильную проволоку устанавливали при постоянной температуре 230 ºC.

Созданный аэрозоль собирали с использованием всего 10 прокладок Cambridge, вес которых записывали до и после сеанса курения. Общая продолжительность сеанса соответствует 105 затяжкам. Для достижения желаемых ощущений от затяжек одновременно использовали четыре программируемых двойных шприца (PDSP) для создания следующего режима осуществления затяжек:

Объем затяжки: 530 мл

Продолжительность затяжки: 2600 мс

Длительность между затяжками: 17 с

Количество видимого аэрозоля в верхнем пространстве сосуда резко увеличилось в кальянном устройстве, имеющем камеру, как показано на фиг. 6A–B. На фиг. 6A показано кальянное устройство без камеры. На фиг. 6B показано кальянное устройство с камерой.

В устройстве без камеры субстрат электрически нагревается, и созданный пар проходит непосредственно от низа картриджа к трубке (трубке мундштука) и затем через воду. В устройстве с камерой воздух ускоряется при прохождении через сопло и впоследствии замедляется в камере. В результате, количество сгенерированного видимого дыма значительно увеличивается.

Кроме того, общее количество собранного аэрозоля увеличилось с 374 мг (без камеры) до 1159 мг (с камерой).

Экспериментальная установка была расположена таким образом, что только две из десяти прокладок Cambridge собирали генерируемый аэрозоль в определенный момент времени. Каждые 20 затяжек обратный клапан обеспечивал то, что аэрозоль перенаправлялся к правильной паре прокладок Cambridge. Таким образом, образование аэрозоля можно отслеживать как функцию времени.

На фиг. 7 средняя общая масса аэрозоля (TAM) на затяжку показана для затяжек 20, 40, 60, 80 и 105 для двух разных конфигураций. Среднее значение TAM на затяжку, полученное с помощью электрического кальяна без камеры, изображено треугольниками. Значение ТАМ, полученное с использованием того же самого устройства с добавлением камеры, негативно влияющей на сопло, изображено с помощью кругов.

Все научные и технические термины, используемые в данном документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в данном документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в данном документе.

Используемые в данном описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа охватывают варианты осуществления, содержащие обозначаемые объекты во множественном числе, если в содержании явно не указано иное.

Используемый в данном описании и прилагаемой формуле изобретения термин «или», как правило, употребляется в значении, включающем «и/или», если в содержании явно не указано иное.

Используемые в данном документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или т. п. используются в своем широком смысле и, как правило, означают «включая, помимо прочего». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.

Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут дать определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Тем не менее, другие варианты осуществления могут также быть предпочтительными при тех же или других обстоятельствах. Кроме того, перечисление одного или более предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.

Любое направление, упомянутое в данном документе, такое как «верхний», «нижний», «левый», «правый», «верхний», «нижний» и другие направления или ориентации, описано в данном документе для ясности и краткости, не предназначено для ограничения фактического устройства или системы. Устройства и системы, описанные в данном документе, могут быть использованы в разных направлениях и ориентациях.

Варианты осуществления, приведенные в качестве примера выше, не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным вариантам осуществления.

1. Кальянное устройство, содержащее:

сосуд, образующий внутреннюю часть, выполненную с возможностью вмещения объема жидкости; при этом сосуд содержит выпуск верхнего пространства;

элемент, генерирующий аэрозоль и соединенный по текучей среде с сосудом, при этом элемент, генерирующий аэрозоль, содержит:

- электрический нагревательный элемент;

- резервуар для вмещения кальянного субстрата, генерирующего аэрозоль, нагреваемого нагревательным элементом;

- впуск, сообщающийся с резервуаром; и

- выпуск, сообщающийся с резервуаром; и

камеру, находящуюся между сосудом и элементом, генерирующим аэрозоль, и соединенную по текучей среде с сосудом и элементом, генерирующим аэрозоль, при этом камера содержит впуск камеры, выполненный с возможностью ускорения воздуха, содержащего аэрозоль, который протекает через впуск камеры от элемента, генерирующего аэрозоль,

причем кальянное устройство выполнено с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль и размещенного в резервуаре, до степени, достаточной для генерирования аэрозоля без сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль;

при этом камера содержит основную камеру, сообщающуюся по текучей среде с впуском камеры, причем основная камера выполнена с возможностью замедления воздуха, содержащего аэрозоль, в основной камере, когда воздух, содержащий аэрозоль, выходит из впуска камеры и поступает в основную камеру;

при этом впуск камеры имеет первое отверстие вблизи от элемента, генерирующего аэрозоль, и второе отверстие в основной камере, причем аэрозоль от элемента, генерирующего аэрозоль, течет во впуск камеры через первое отверстие и выходит из второго отверстия в основную камеру;

при этом второе отверстие имеет диаметр в диапазоне от 0,5 мм до 4 мм.

2. Кальянное устройство по п. 1, в котором камера приводит к увеличению общей массы аэрозоля, которая выходит из выпуска верхнего пространства во время использования кальянного устройства.

3. Кальянное устройство по п. 2, в котором увеличение общей массы аэрозоля составляет 1,5 раза или более.

4. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором первое отверстие имеет больший диаметр, чем второе отверстие.

5. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором первое отверстие имеет диаметр в диапазоне от 1 мм до 10 мм.

6. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором впуск камеры имеет длину от первого отверстия до второго отверстия, составляющую от 1 мм до 20 мм.

7. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором впуск камеры выступает в основную камеру.

8. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором впуск камеры имеет форму усеченного конуса.

9. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором основная камера имеет диаметр по меньшей мере 10 мм.

10. Кальянное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором основная камера имеет длину по меньшей мере 10 мм.