Устройство для нагрева образующего аэрозоль субстрата с предварительным нагревом воздуха и система для генерирования аэрозоля
Группа изобретений относится к устройству для нагрева образующего аэрозоль субстрата и системе для генерирования аэрозоля. Устройство (100) для нагрева образующего аэрозоль субстрата содержит нагреватель (160), вход (143) и выход (147) приемника и впускной канал (170) для воздуха. Нагреватель содержит нагревательный элемент, внутреннюю поверхность и наружную поверхность. Внутренняя поверхность образует по меньшей мере участок приемника (140), выполненного с возможностью вмещения образующего аэрозоль субстрата или картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Вход приемника сообщается с приемником и расположен раньше по потоку относительно него. Выход приемника сообщается с приемником и расположен дальше по потоку относительно него. Впускной канал для воздуха сообщается с окружающей средой и входом приемника. Впускной канал для воздуха образует извилистый тракт между окружающей средой и входом приемника. Впускной канал для воздуха расположен относительно нагревателя с возможностью обеспечения нагрева воздуха в указанном извилистом тракте с помощью нагревателя. Обеспечивается увеличение турбулентного потока воздуха, что приводит к увеличению количества столкновений молекул воздуха с горячими поверхностями канала, что приводит к более сильному нагреву поверхности, чем в случае ламинарного потока через прямолинейные каналы. Обеспечивается возможность увеличения площади поверхности впускного канала для воздуха, который расположен относительно нагревателя, по сравнению с прямолинейным каналом, и это также может служить для улучшения нагрева воздуха, протекающего через указанный извилистый тракт. Обеспечивается возможность более сильного нагрева воздуха, чем при прохождении воздуха по прямолинейному тракту вблизи нагревателя. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль элементу для генерирования аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата. Более конкретно, настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль элементам для генерирования аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата без сжигания указанного образующего аэрозоль субстрата и к устройствам, таким как кальянные устройства, которые содержат такие нагреватели.
Традиционные кальянные устройства используют древесный уголь для нагрева или сжигания табачного субстрата с генерированием аэрозоля для вдыхания пользователем. Во время использования традиционного кальянного устройства образуются высокие уровни монооксида углерода и побочных продуктов сгорания. Монооксид углерода может генерироваться древесным углем, а также в результате горения табачного субстрата.
Один из способов уменьшения образования монооксида углерода и побочных продуктов сгорания состоит в использовании электрических нагревателей, которые нагревают табачный субстрат до температуры, достаточной для образования аэрозоля из указанного субстрата без сжигания субстрата.
Для максимально возможного сохранения ритуала, вкусов и ароматов, имеющих место в традиционных кальянных устройствах, электронные кальянные устройства должны как можно точнее имитировать термический профиль субстрата, имеющий место в традиционных кальянных устройствах. Однако для электрических нагревателей может быть затруднительным нагрев воздуха до температур, достигаемых в кальянных устройствах на древесном угле. Фактическая температура воздуха в кальянном устройстве на древесном угле приблизительно эквивалентна температуре раскаленного древесного угля, которая может составлять вплоть до приблизительно 700 °С. Поддержание столь высокой температуры воздуха не является практичным для большинства электрически нагреваемых кальянных устройств, в частности кальянных устройств с питанием от батареи. Приближение температуры воздуха к температуре нагревателя обеспечивает возможность содействия созданию более однородного температурного градиента в субстрате и возможность обеспечения ощущения более традиционных вкусов и ароматов от электрически нагреваемых кальянных устройств.
В электрически нагреваемых кальянных устройствах, в которых используется предварительно нагретый воздух, может использоваться такой тракт потока воздуха, чтобы воздух проходил вблизи источника тепла при осуществлении затяжек. Однако предварительный нагрев воздуха в таких устройствах может быть недостаточным. Например, воздух может протекать мимо нагревателя ламинарным образом. В ламинарном потоке количество молекул воздуха, которые контактируют с горячей поверхностью, может быть ограничено теми молекулами воздуха, которые находятся на краю потока, что приводит к неэффективному нагреву этих молекул воздуха в направлении центра потока.
Желательно обеспечить такой электрический нагреватель для кальянного устройства, который более точно имитирует термический профиль субстрата в традиционном кальянном устройстве.
Также желательно обеспечить такой электрический нагреватель для кальянного устройства, который эффективно нагревает образующий аэрозоль субстрат.
В различных аспектах настоящего изобретения предложено устройство для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Устройство содержит нагреватель, содержащий нагревательный элемент, внутреннюю поверхность и наружную поверхность. Внутренняя поверхность образует по меньшей мере участок приемника, выполненного с возможностью вмещения образующего аэрозоль субстрата или картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Устройство также содержит вход приемника и выход приемника. Вход приемника сообщается с приемником и расположен раньше по потоку относительно него. Выход приемника сообщается с приемником и расположен дальше по потоку относительно него. Устройство также содержит впускной канал для воздуха, сообщающийся с окружающей средой и входом приемника. Впускной канал для воздуха образует извилистый тракт между окружающей средой и входом приемника. Впускной канал для воздуха расположен относительно нагревателя с возможностью обеспечения нагрева воздуха в указанном извилистом тракте с помощью нагревателя. Например, по меньшей мере участок впускного канала для воздуха может быть образован наружной поверхностью нагревателя. Извилистый тракт впускного канала для воздуха обеспечивает теплообмен между нагревателем и воздухом во впускном канале для воздуха
Различные аспекты или варианты осуществления устройств, таких как кальянные устройства, содержащие электрические нагреватели, описанные в данном документе, могут обеспечивать одно или более преимуществ по сравнению с существующими устройствами. Например, кальянные устройства, описанные в данном документе, обеспечивают возможность более точной имитации тепловых профилей образующего аэрозоль субстрата в традиционных кальянных устройствах, что обеспечивает возможность для пользователя электрически нагреваемого кальянного устройства получать более традиционные ощущения от кальяна. Стенки впускного канала для воздуха переносят тепло от нагревателя воздуху, отбирая тепло от наружной поверхности нагревателя. Предварительно нагретый воздух содействует стимулированию аэрозолизации образующего аэрозоль субстрата, а также уменьшению времени до первой затяжки после активации нагревателя. Извилистый тракт впускного канала для воздуха функционирует как теплообменная поверхность, благодаря чему устройства, использующие генерирующие аэрозоль элементы, описанные в данном документе, имеют возможность более точной имитации термического профиля субстрата в традиционном кальянном устройстве.
Извилистый тракт впускного канала для воздуха увеличивает турбулентный поток и таким образом приводит к увеличению количества столкновений молекул воздуха с горячими поверхностями канала, что приводит к более сильному нагреву поверхности, чем в случае ламинарного потока через прямолинейные каналы. В дополнение, обеспечивается возможность увеличения площади поверхности впускного канала для воздуха, который расположен относительно нагревателя, по сравнению с прямолинейным каналом, и это также может служить для улучшения нагрева воздуха, протекающего через указанный извилистый тракт. Таким образом обеспечивается возможность более сильного нагрева воздуха, чем при прохождении воздуха по прямолинейному тракту вблизи нагревателя. Извилистый тракт может содержать один или оба из серпантинного тракта и спирального тракта.
Впускной канал для воздуха может содержать неровности, которые проходят в указанный канал, чтобы вызывать перемешивание воздуха, протекающего через указанный канал. Неровности могут присутствовать в форме неровной или неоднородной поверхности, выступов, ребер или тому подобного. Перемешивание воздуха может создавать турбулентный поток, что обеспечивает возможность контакта большего количества молекул воздуха с горячей поверхностью канала и таким образом приводит к их непосредственному нагреву.
Устройство может также содержать гильзу, расположенную вокруг нагревателя. Гильза имеет корпус, который образует по меньшей мере участок впускного канала для воздуха. Гильза может содержать теплопроводный материал для способствования передачи тепла от гильзы воздуху, протекающему через впускной канал для воздуха. Например, гильза может содержать алюминий или оксид алюминия. В некоторых вариантах осуществления гильза содержит алюмооксидный керамический материал.
Устройство может содержать резервуар для нагрева воздуха между затяжками перед перемещением через впускной канал для воздуха или извилистый тракт впускного канала для воздуха, что дополнительно повышает температуру воздуха перед взаимодействием предварительно нагретого воздуха с образующим аэрозоль субстратом и дополнительно повышает эффективность нагрева устройства. В некоторых вариантах осуществления наружная стенка резервуара и вход резервуара образованы кожухом. Кожух может быть расположен вокруг нагревательного элемента с образованием резервуара между кожухом и нагревательным элементом. Если устройство содержит гильзу, то кожух может быть расположен вокруг этой гильзы. Предпочтительно, гильза согласно настоящему изобретению является теплопроводной. Воздух в резервуаре может нагреваться с помощью нагревателя или теплопроводной гильзы. Воздух в резервуаре может нагреваться между затяжками. Предпочтительно, объем резервуара соответствует ожидаемому объему затяжки в устройстве. Для кальянного устройства объем затяжки может находиться в диапазоне от приблизительно 400 мл до приблизительно 650 мл. Устройство может быть выполнено таким образом, что обеспечена возможность протекания воздух через вход кожуха к резервуару, от резервуара к впускному каналу для воздуха и от впускного канала для воздуха к приемнику. В некоторых вариантах осуществления наружная стенка резервуара и вход резервуара образованы гильзой резервуара, расположенной вокруг нагревателя и извилистого тракта впускного канала для воздуха, или гильзой, образующей извилистый тракт впускного канала для воздуха.
Устройства для нагрева образующего аэрозоль субстрата, описанные в данном документе, может представлять собой любое подходящее устройство, такое как кальянное устройство. Предпочтительно, устройства представляют собой устройства с нагревом без сжигания, в которых образующий аэрозоль субстрат нагревается в достаточной степени для образования аэрозоля без сжигания субстрата. Устройства содержат электрический нагреватель. Нагреватель может содержать нагревательный элемент и нагревательный блок. Нагреватель содержит наружную поверхность и внутреннюю поверхность, которая образует приемник, выполненный с возможностью размещения образующего аэрозоль субстрата или картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Приемник выполнен с возможностью размещения образующего аэрозоль субстрата или картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Приемник имеет вход и выход для обеспечения возможности сквозного протекания воздуха от входа через приемник и через находящийся в приемнике образующий аэрозоль субстрат или поперек него к выходу. Нагреватель нагревает образующий аэрозоль субстрат для инициирования образования субстратом аэрозоля, который может вовлекаться в воздух, протекающий от входа к выходу.
Нагреватель может содержать 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 вырабатываемого тепла по большей площади. Примеры подходящих проводящих материалов включают алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. Для целей настоящего изобретения, если резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, то оба из резистивных проволок и теплопроводного материала представляют собой часть нагревательного элемента, которая образует по меньшей мере участок поверхности приемника картриджа.
В некоторых примерах нагревательный элемент содержит индукционный нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может содержать материал сусцептора, который образует поверхность приемника для картриджа. В контексте данного документа термин «сусцептор» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. При размещении сусцептора в переменном электромагнитном поле, в сусцепторе обычно наводятся вихревые токи, и могут иметь место потери на гистерезис, что приводит к нагреву сусцептора. Поскольку сусцептор расположен в тепловом контакте с образующим аэрозоль субстратом или в непосредственной тепловой близости к нему, субстрат нагревается сусцептором таким образом, что образуется аэрозоль. Предпочтительно сусцептор размещается по меньшей мере частично в непосредственном физическом контакте с образующим аэрозоль субстратом или картриджем, содержащим образующий аэрозоль субстрат.
Сусцептор может быть выполнен из любого материала, который способен к индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительные сусцепторы содержат металл или углерод. Предпочтительный сусцептор может содержать или состоять из ферромагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, и феррита. Подходящий сусцептор может быть выполнен из алюминия или содержать его.
Предпочтительные сусцепторы представляют собой сусцепторы из металла, например, из нержавеющей стали. Однако материалы сусцептора могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (аустенитные суперсплавы на основе никель-хрома), металлизированные пленки, керамику, например такую, как диоксид циркония, переходные металлы, например такие, как Fe, Co, Ni, или полуметаллы (металлоиды), например такие, как B, C, Si, P, Al, или они могут быть изготовлены из вышеперечисленного.
Сусцептор предпочтительно содержит более чем 5%, предпочтительно более чем 20%, предпочтительно более чем 50% или 90% ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные сусцепторы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию. Подходящие сусцепторы могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например металлические дорожки, выполненные на поверхности керамического сердечника.
Кальянное устройство также может содержать одну или более катушек индуктивности, выполненных с возможностью индуцирования вихревых токов и/или потерь на гистерезис в материале сусцептора, что приводит к нагреву материала сусцептора. Материал сусцептора также может быть размещен в картридже, содержащий генерирующий аэрозоль субстрат. Элемент сусцептора, содержащий материал сусцептора, может содержать любой подходящий материал, такой как описанные, например, в опубликованных патентных заявках PCT WO 2014/102092 и WO 2015/177255.
Нагревательный элемент, независимо от того, является ли он индукционным нагревательным элементом или сусцептором, может быть термически соединен с нагревательным блоком. Нагревательный элемент может находиться в непосредственном контакте с нагревательным блоком. Нагревательный блок может содержать любой подходящий теплопроводный материал. В некоторых вариантах осуществления нагревательный блок содержит алюминий, оксид алюминия или алюмооксидную керамику. Нагревательный блок может образовывать наружную поверхность нагревателя.
Кальянное устройство может содержать электронную схему управления, функционально соединенную с резистивным нагревательным элементом или катушкой индуктивности. Электронная схема управления выполнена с возможностью управления нагревом нагревательного элемента.
Электронная схема управления может быть обеспечена в любом подходящем виде, и она может, например, содержать контроллер или память 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 либо интегрированную логическую схему. Электронная схема управления может содержать память, которая хранит инструкции, инициирующие выполнение функций или аспектов электронной схемы управления одним или более компонентами электронного блока управления. Функции, относящиеся к электронной схеме управления, в настоящем изобретении могут быть реализованы в виде одного или более из следующего: программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Электронная схема управления может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности. Мощность может подаваться на нагревательный элемент или катушку индуктивности в виде импульсов электрического тока.
Если нагревательный элемент представляет собой резистивный нагревательный элемент, то электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и с возможностью 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 катушку индуктивности, и нагревательный элемент содержит материал сусцептора, то электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания параметров катушки индуктивности и с возможностью управления подачей мощности на катушку индуктивности в зависимости от параметров катушки, как описано, например, в WO 2015/177255. Таким образом, электронная схема управления может регулировать температуру материала сусцептора.
Кальянное устройство может содержать датчик температуры, такой как термопара, функционально соединенный с электронной схемой управления для регулирования температуры нагревательных элементов. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью вставки в картридж, размещенный внутри указанного приемника, для отслеживания температуры нагреваемого образующего аэрозоль субстрата. Дополнительно или в качестве альтернативы, датчик температуры может находиться в контакте с нагревательным элементом. Дополнительно или в качестве альтернативы, датчик температуры может быть расположен с возможностью определения температуры на выходе приемника нагревателя. Датчик может передавать сигналы, относящиеся к измеренной температуре, на электронную схему управления, которая может регулировать нагрев нагревательных элементов для достижения подходящей температуры на датчике.
Независимо от того, содержит ли кальянное устройство датчик температуры, устройство предпочтительно выполнено с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в картридже, размещенном в приемнике, до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля без сжигания генерирующего аэрозоль субстрата.
Электронная схема управления может быть функционально соединена с источником питания. Кальянное устройство может содержать любой подходящий источник питания. Например, источник питания кальянного устройства может представлять собой батарею или комплект батарей. Батареи блока источника питания могут быть перезаряжаемыми, и они могут быть съемными и сменными. Может использоваться любая подходящая батарея. Например, батареи повышенной мощности или традиционные батареи, имеющиеся на рынке, такие как батареи, применяемые для промышленных электроинструментов высокой мощности. В качестве альтернативы, блок источника питания может представлять собой электрический источник питания любого типа, включая супер- или гиперконденсатор. В качестве альтернативы, устройство может получать питание, будучи соединенным с внешним электрическим источником питания, и с этой целью оно может быть выполнено надлежащим образом в электрическом и электронном аспекте. 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 тем, как потребуется перезарядка или подключение к наружному электрическому источнику питания.
Устройство содержит впускной канал для воздуха, сообщающийся с окружающей средой снаружи устройства, а также сообщающийся с входом указанного приемника. Впускной канал для воздуха образует извилистый тракт. Впускной канал для воздуха расположен относительно нагревателя с возможностью обеспечения нагрева воздуха в указанном извилистом тракте с помощью нагревателя. В некоторых вариантах осуществления наружная поверхность нагревателя образует по меньшей мере участок извилистого тракта впускного канала для воздуха. Наружная поверхность нагревательного блока может представлять собой наружную поверхность нагревателя, которая образует по меньшей мере участок извилистого тракта. Наружная поверхность нагревателя представляет собой ту поверхность нагревателя, которая противоположна поверхности, образующей указанный приемник. При протекании воздуха через извилистый тракт указанного канала происходит предварительный нагрев воздуха перед его поступлением на вход приемника.
Впускной канал для воздуха предпочтительно выполнен из теплопроводного материала, так что обеспечивается возможность эффективного нагрева воздуха, который контактирует со стенкой канала. Впускной канал для воздуха может быть выполнен из любого подходящего теплопроводного материала. Предпочтительно, стенки впускного канала для воздуха содержат алюминий, оксид алюминия или алюмооксидную керамику.
Извилистый тракт впускного канала для воздуха может иметь любую подходящую форму. В некоторых вариантах осуществления извилистый тракт имеет серпантинную форму. В некоторых вариантах осуществления извилистый тракт имеет спиральную форму. В некоторых вариантах осуществления извилистый тракт содержит участок, имеющий спиральную форму, и участок, имеющий серпантинную форму. Извилистый тракт может проходить по длине впускного канала с любой степенью превышения длины прямолинейного тракта. Например, извилистый тракт может иметь длину, превышающую длину прямолинейного тракта в 5 раз или более, например в 10 раз или более или в 20 раз или более. Извилистый тракт может иметь длину, превышающую длину прямолинейного тракта менее чем в 100 раз. Благодаря увеличению длины по сравнению с прямолинейным трактом, извилистый тракт увеличивает площадь поверхности, в пределах которой может нагреваться воздух, проходящий через канал в указанном тракте.
Извилистый тракт может быть выполнен с возможностью создания турбулентности при протекании воздуха через указанный тракт. Например, кривизна, изгибы или другие геометрические особенности тракта могут приводить к турбулентности. Турбулентность улучшает теплообмен между воздухом в канале и стенками канала по сравнению с ламинарным потоком, поскольку количество молекул воздуха, которые контактируют со стенками канала, увеличивается в случае турбулентного потока по сравнению с ламинарным потоком.
Впускной канал для воздуха может содержать одну или более неровностей для повышения турбулентности при протекании воздуха через канал. Например, впускной канал для воздуха может содержать одно или более или любую комбинацию одного или более из следующего: перегородки, пластины, ребра, выпуклости, неровные или неоднородные поверхности, или другие элементы, выполненные с возможностью создания турбулентности. Предпочтительно, воздушный поток через извилистый тракт впускного канала для воздуха является турбулентным.
Впускной канал для воздуха может иметь любые подходящие размеры поперечного сечения. Предпочтительно, ширина или диаметр канала заданы с возможностью достижения подходящего сопротивления втягиванию (resistance to draw, RTD) через устройство. RTD образца относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время протекания через него потока воздуха в стабильных условиях, при которых объемный поток составляет 17,5 миллилитра в секунду на выпускном конце. RTD образца может измеряться с использованием способа, описанного в стандарте ISO 6565:2002 с блокировкой любой вентиляции. Например, впускной канал для воздуха может иметь диаметр или ширину в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм. Предпочтительно, впускной канал для воздуха имеет диаметр или ширину в диапазоне от приблизительно 4 мм до приблизительно 8 мм. Более предпочтительно, впускной канал для воздуха имеет диаметр или ширину приблизительно 5 мм. Предпочтительно, RTD через устройство при отсутствии капсулы или образующего аэрозоль субстрата в указанном приемнике находится в диапазоне менее чем приблизительно 60 мм H2O (вод. ст.), например в диапазоне от приблизительно 10 мм H2O (вод. ст.) до приблизительно 50 мм H2O (вод. ст.), или от приблизительно 20 мм H2O (вод. ст.) до 40 мм H2O (вод. ст.).
В некоторых вариантах осуществления впускной канал для воздуха образован между наружной поверхностью нагревателя и поверхностью гильзы, расположенной вокруг нагревателя. Гильза имеет корпус, который образует извилистый тракт между гильзой и нагревателем. Гильза может находиться в непосредственной близости к нагревателю или в контакте с ним. Например, гильза может находиться в непосредственной близости к нагревательному блоку или в контакте с ним. Предпочтительно, гильза выполнена из теплопроводного материала. В некоторых вариантах осуществления гильза содержит алюминий, оксид алюминия или алюмооксидную керамику. Предпочтительно, гильза достигает теплового равновесия с нагревателем между затяжками. Например, гильза может достигать теплового равновесия с нагревательным блоком между затяжками. В некоторых вариантах осуществления гильза и нагревательный блок выполнены из одного и того же материала или материалов.
Воздух, протекающий через впускной канал для свежего воздуха, может нагреваться на любую подходящую величину. В некоторых примерах воздух будет нагреваться в достаточной степени для инициирования образования аэрозоля, когда нагретый воздух протекает чрез указанный приемник и контактирует с образующим аэрозоль субстратом, находящимся в указанном приемнике, или с картриджем, находящимся в указанном приемнике. В некоторых примерах воздух недостаточно нагревается для инициирования самостоятельного образования аэрозоля, однако он способствует нагреву образующего аэрозоль субстрата нагревательным элементом. Предпочтительно, количество энергии, подаваемой на нагревательный элемент для нагрева субстрата и инициирования образования аэрозоля, уменьшается на 5% или более, например на 10% или более, или на 15% или более, в случае предварительного нагрева воздуха согласно настоящему изобретению по сравнению с конструкциями, в которых воздух не подвергается предварительному нагреву. Обычно экономия энергии будет составлять менее чем 75%.
Субстрат предпочтительно нагревают посредством, например, сочетания предварительно нагретого воздуха и нагрева с помощью нагревательных элементов до температуры в диапазоне от приблизительно 150ºС до приблизительно 300ºС; более предпочтительно от приблизительно 180ºС до приблизительно 250ºС или от приблизительно 200ºС до приблизительно 230ºС.
Для достижения таких температур субстрата нагревательный элемент может быть нагрет до рабочей температуры от приблизительно 150ºС до приблизительно 250ºС; предпочтительно от приблизительно 180ºС до приблизительно 230ºС или от приблизительно 200ºС до приблизительно 230ºС.
Устройство может содержать резервуар, образованный между кожухом или гильзой резервуара и нагревателем. Если устройство содержит гильзу, образующую по меньшей мере извилистый тракт впускного канала для воздуха, то резервуар может быть образован между кожухом и гильзой резервуара, и указанная гильза образует извилистый тракт впускного канала для воздуха. Резервуар содержит вход резервуара, который сообщается с впускным каналом для воздуха. Предпочтительно, воздух в резервуаре нагревается с помощью нагревателя или посредством теплопроводной гильзы между затяжками. Предпочтительно, объем резервуара соответствует ожидаемому объему затяжки в устройстве. Соответственно, обеспечивается возможность предварительного нагрева всего объема воздуха в затяжке или его большей части в резервуаре между затяжками. Во время затяжки воздух из резервуара может проходить по извилистому тракту впускного канала для воздуха, чтобы быть дополнительно нагретым перед протеканием через вход резервуара.
В случае кальянного устройства приемник может иметь объем от приблизительно 400 мл до приблизительно 650 мл, например от приблизительно 450 мл до приблизительно 600 мл, или от приблизительно 500 мл до приблизительно 550 мл, или приблизительно 530 мл, что является ожидаемым объемом затяжки на кальянном устройстве.
Предпочтительно, по меньшей мере часть резервуара содержит теплозащитный экран. Теплозащитный экран и гильза или наружная поверхность нагревателя могут образовывать противоположные поверхности резервуара. Может использоваться любой подходящий материал теплозащитного экрана. Предпочтительно, материал теплозащитного экрана содержит поверхность, которая является теплоотражающей. Теплоотражающая поверхность может быть выполнена на основе из изоляционного материала. В некоторых примерах теплоотражающий материал содержит пленку с алюминиевым покрытием или другой подходящий теплоотражающий материал. В некоторых примерах изоляционный материал содержит керамический материал. В некоторых примерах теплозащитный экран содержит пленку с алюминиевым покрытием и основу из керамического материала.
Вход приемника может содержать любое подходящее количество отверстий, сообщающихся с одним или более впускными каналами для воздуха. Например, приемник может содержать от 1 до 1000 отверстий, например от 10 до 500 отверстий. Отверстия могут иметь одинаковый размер или неодинаковый размер. Отверстия могут быть равномерно распределены или неравномерно распределены. Отверстия могут быть выполнены в приемнике в любом подходящем месте. Например, отверстия могут быть выполнены в одной или обеих из верхней стороны или боковой стенки приемника. Предпочтительно, отверстия выполнены в верхней стороне приемника. Отверстия могут быть образованы коллектором.
Приемник предпочтительно выполнен по форме и размеру с возможностью обеспечения контакта между одной или более стенками или верхней стороной приемника с одной стороны и картриджем с другой стороны при размещении картриджа в приемнике для содействия кондуктивному нагреву картриджа и генерирующего аэрозоль субстрата с помощью нагревателя, образующего поверхность приемника. В некоторых примерах между по меньшей мере участком картриджа и поверхностью приемника может быть образован воздушный зазор, служащий в качестве участка впускного канала для свежего воздуха.
Предпочтительно, форма и размеры внутренней части приемника схожи с формой и размерами наружной части картриджа. Предпочтительно, внутренняя часть приемника и наружная 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 обеспечивают возможность более эффективного расходования генерирующего аэрозоль субстрата внутри картриджа во время использования, благодаря обеспечению возможности проникновения тепла от нагревателя до середины картриджа. Например, в приемнике и картридже диаметр (или ширина) основания может превышать высоту в число раз, составляющее от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз, или приблизительно от 1,5 до приблизительно 4 раз, или приблизительно от 1,5 до приблизительно 3 раз. Аналогичным образом, в приемнике и картридже высота может превышать диаметр (или ширину) основания в число раз, составляющее от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз, или от приблизительно 1,5 до приблизительно 4 раз, или от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 раз. Предпочтительно, отношение высоты к диаметру основания или отношение диаметра основания к высоте в приемнике и картридже составляет от приблизительно 1,5 к 1 до приблизительно 2,5 к 1.
В некоторых примерах картридж, содержащий образующий аэрозоль субстрат, имеет отношение нагреваемой площади поверхности к объему в диапазоне от приблизительно 1 см-1 до приблизительно 4 см-1.
В некоторых примерах внутренняя часть приемника и наружная часть картриджа имеют высоту в диапазоне от приблизительно 20 мм до приблизительно 60 мм, например от приблизительно 30 мм до приблизительно 50 мм, или приблизительно 40 мм, и диаметр основания в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 50 мм, например от приблизительно 20 мм до приблизительно 30 мм, или приблизительно 25 мм.
Приемник может быть выполнен из одной или более частей, по меньшей мере одна из которых представляет собой нагреватель. Предпочтительно, приемник выполнен из двух или более частей. Предпочтительно, по меньшей мере одна часть приемника выполнена с возможностью перемещения относительно другой части для обеспечения возможности доступа к внутренней части приемника для вставки картриджа в приемник. Например, одна часть может быть выполнена с возможностью съемного прикрепления к другой части для обеспечения возможности вставки картриджа, когда указанные части разделены. Указанные части могут быть выполнены с возможностью скрепления любым подходящим способом, например, с помощью резьбового соединения, фрикционной посадки, защелкивающегося соединения или тому подобного. В некоторых примерах указанные части прикреплены друг к другу посредством шарнира. Если указанные части скреплены посредством шарнира, то эти части могут также содержать фиксирующий механизм для фиксации указанных частей относительно друг друга при нахождении приемника в закрытом положении. В некоторых примерах приемник содержит выдвижной лоток, который может выдвигаться с открыванием для обеспечения возможности размещения картриджа в указанном выдвижном лотке и задвигаться с закрыванием для обеспечения возможности использования кальянного устройства.
С устройством, описанным в данном документе, может использоваться любой подходящий картридж. Предпочтительно, картридж содержит теплопроводный кожух. Например, кожух может быть выполнен из алюминия, меди, цинка, никеля, серебра и их комбинаций. Предпочтительно, кожух выполнен из алюминия. В некоторых примерах картридж выполнен из одного или более материалов, которые являются менее теплопроводными, чем алюминий. Например, кожух может быть выполнен из любого подходящего термостабильного полимерного материала. Если материал является достаточно тонким, то обеспечивается возможность переноса достаточного количества тепла через кожух, несмотря на то, что кожух выполнен из материала, который не является особо теплопроводным.
Картридж содержит одно или более отверстий, выполненных в верхней и нижней сторонах кожуха для обеспечения возможности прохождения воздуха через картридж при использовании. Если верхняя сторона приемника содержит одно или более отверстий, то по меньшей мере некоторые из отверстий в верхней стороне картриджа могут быть выровнены с отверстиями в верхней стороне приемника. Картридж может содержать выравнивающий элемент, выполненный с возможностью стыковки с комплементарным выравнивающим элементом приемника для выравнивания отверстий картриджа с отверстиями приемника при вставке картриджа в приемник. Отверстия в кожухе картриджа могут быть закрыты во время хранения для предотвращения разбрызгивания хранящегося в картридже генерирующего аэрозоль субстрата из картриджа. Дополнительно или в качестве альтернативы, отверстия в кожухе могут иметь размеры, достаточно небольшие для предотвращения или уменьшения выхода генерирующего аэрозоль субстрата из картриджа. Если отверстия закрыты, то потребитель может снять крышку перед вставкой картриджа в приемник. В некоторых примерах приемник выполнен с возможностью прокалывания картриджа для образования отверстий в картридже. Предпочтительно, приемник выполнен с возможностью прокалывания верхней стороны картриджа.
Картридж может иметь любую подходящую форму. Предпочтительно, картридж имеет форму усеченного конуса.
В картридже может быть размещен любой подходящий образующий аэрозоль субстрат для использования с кальянными устройствами согласно настоящему изобретению. Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат является твердым.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Содержащий никотин образующий аэрозоль субстрат может содержать матрицу из никотиновой соли. Образующий аэрозоль субстрат, может содержать материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак, и предпочтительно, содержащий табак материал содержит летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован в результате агломерации частиц табака. При его наличии, гомогенизированный табачный материал может иметь содержание вещества для образования аэрозоля, равное или большее 5% в пересчете на сухой вес, предпочтительно 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.
В качестве альтернативы или дополнительно, образующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, комочки, крупицы, тонкие трубочки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяной лист, табачный лист, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и расширенный табак.
Образующий аэрозоль субстрат 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 содействуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термическому разложению при рабочей температуре генерирующего аэрозоль устройства. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерола; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может содержать тонкий слой, на первую основную поверхность и/или на вторую основную поверхность которого нанесен твердый субстрат. Носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками или перфорированной металлической фольги или любой другой термостабильной полимерной матрицы. В качестве альтернативы, носитель может иметь форму порошка, гранул, комочков, 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 образующий аэрозоль субстрат имеют форму суспензии. Например, генерирующий аэрозоль субстрат может содержать мелассу. В контексте данного документа термин «меласса» обозначает состав образующего аэрозоль субстрата, содержащий приблизительно 20% или более сахара. Например, меласса может содержать по меньшей мере приблизительно 25% по весу сахара, например по меньшей мере приблизительно 35% по весу сахара. Обычно меласса будет содержать менее чем приблизительно 60% по весу сахара, например менее чем приблизительно 50% по весу сахара.
Образующие аэрозоль субстраты для использования с традиционными кальянными устройствами имеют форму мелассы, которая может быть неоднородной и содержать комки и пустоты. Такие пустоты предотвращают прямой тепловой контакт между субстратом и нагретой поверхностью, что делает теплопроводность особенно неэффективной. Вследствие этого электронные нагреваемые кальянные устройства имеет тенденцию к отказу от традиционной мелассы, благодаря использованию например, жидкостей для электронных сигарет или сухих гранул. Благодаря описанному в настоящей заявке отношению нагреваемой площади поверхности к объему полости картриджа, обеспечивается возможность использования более традиционных меласс для образующего аэрозоль субстрата, чтобы сохранялись типовые ритуалы и ощущения от кальяна при использовании электрического нагрева.
В указанной полости может быть размещено любое подходящее количество мелассы. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления в указанной полости размещено от приблизительно 3 г до приблизительно 25 г мелассы. Предпочтительно от приблизительно 7 г до приблизительно 13 г мелассы размещено в полости. Более предпочтительно, в указанной полости размещено приблизительно 10 г мелассы.
Воздух, который поступает в картридж, протекает по образующему аэрозоль субстрату, захватывает аэрозоль и выходит из картриджа и приемника через выход приемника. В кальянном устройстве воздух и аэрозоль с выхода приемника могут поступать в колбу.
Кальянное устройство может содержать любую подходящую колбу, образующую внутренний объем, обеспечивающий возможность хранения жидкости, а также образующую выход, расположенный в свободном пространстве над уровнем заполнения жидкостью. Колба может содержать оптически прозрачный или непрозрачный кожух для того, чтобы потребитель имел возможность наблюдения за содержимым колбы. Колба может содержать отметку заполнения жидкостью, такую как линия заполнения жидкостью. Кожух колбы может быть выполнен из любого подходящего материала. Например, кожух колбы может содержать стекло или подходящий жесткий пластмассовый материал. Предпочтительно, колба выполнена с возможностью отделения от части кальянного устройства, содержащей генерирующий аэрозоль элемент, для того, чтобы потребитель имел возможность заполнения или чистки колбы.
Колба может быть заполнена потребителем до уровня заполнения жидкостью. Жидкость предпочтительно содержит воду, к которой при необходимости могут быть добавлены один или более красителей и/или ароматизаторов. Например, в воду могут быть добавлены одна или обе из растительных или травяных добавок.
Аэрозоль, вовлеченный в воздух, выходящий через выход приемника, может проходить через шахту, расположенную в колбе. Шахта может быть соединена со выходом приемника, и она может иметь проем ниже уровня заполнения колбы жидкостью, так что аэрозоль, протекающий через колбу, протекает через проем шахты и через жидкость в свободное пространство над жидкостью в колбе и выходит через выход свободного пространства над жидкостью для доставки потребителю.
Выход свободного пространства над жидкостью может быть связан со шлангом, содержащим мундштук, для доставки аэрозоля потребителю. Мундштук может содержать переключатель, активируемый пользователем, или датчик затяжки, функционально связанный с электронной схемой управления кальянного устройства. Предпочтительно, указанный переключатель или датчик затяжки связан с электронной схемой управления с помощью беспроводной связи. Активация переключателя или датчика затяжки обеспечивает возможность активации нагревательного элемента посредством электронной схемы управления вместо постоянной подачи энергии на нагревательный элемент. Соответственно, использование переключателя или датчика затяжки обеспечивает возможность содействия экономии энергии по сравнению с устройствами, в которых такие элементы не используются для обеспечения нагрева по мере необходимости вместо постоянного нагрева.
В качестве примера, ниже в хронологическом порядке представлен один способ применения кальянного устройства, описанного в данном документе. Колба может быть отсоединена от других компонентов кальянного устройства и заполнена водой. В воду для ароматизации могут быть добавлены одно или более из следующего: натуральные фруктовые соки, растительные добавки и травяные добавки. Добавляемое количество жидкости должно покрывать часть шахты, но не должно превышать отметку уровня заполнения, которая может присутствовать на колбе при необходимости. Затем колбу снова прикрепляют к кальянному устройству. Часть приемника может быть снята или открыта для обеспечения возможности вставки картриджа в приемник. Затем приемник повторно устанавливают или закрывают. После этого устройство может быть включено. Пользователь может осуществлять затяжки через мундштучную часть до тех пор, пока не будет создан требуемый объем аэрозоля для наполнения аэрозольной камеры (образованной внутренним объемом крышки). Пользователь может осуществлять затяжку на мундштучной части произвольным образом. Пользователь может продолжать использовать устройство до тех пор, пока аэрозоль не перестанет быть виден в аэрозольной камере. Предпочтительно, устройство автоматически отключается при израсходовании используемого генерирующего аэрозоль субстрата в картридже. В качестве альтернативы или дополнительно, потребитель может вставить в устройство новый картридж, например, после получения сигнала от устройства о полном или по существу полном израсходовании расходных материалов. При пополнении новым картриджем можно продолжать использовать устройство. Предпочтительно, кальянное устройство может быть выключено потребителем в любое время, например, путем выключения питания устройства.
В некоторых примерах пользователь может активировать один или более нагревательных элементов с помощью активирующего элемента, расположенного, например, на мундштуке. Активирующий элемент может быть связан с электронной схемой управления, например, с помощью беспроводной связи, и он может передавать на электронную схему управления сигнал для активации нагревательного элемента с его переводом из режима ожидания в режим полного нагрева. Предпочтительно, такая ручная активация доступна только в то время, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке, для предотвращения перегрева или ненужного нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в картридже.
В некоторых примерах мундштук содержит датчик затяжки, имеющий беспроводную связь с электронной схемой управления, и осуществление затяжки потребителем на мундштуке приводит к активации нагревательных элементов с их переводом из режима ожидания в режим полного нагрева.
Кальянное устройство, описанное в данном документе, может использовать любое подходящее управление перемещением воздуха. В одном примере осуществление затяжки пользователем будет создавать эффект всасывания, приводящий к низкому давлению внутри устройства, что, в свою очередь, вынуждает наружный воздух протекать через вход для воздуха в устройстве, такой вход резервуара или вход впускного канала для воздуха. Затем воздух может протекать внутрь резервуара или внутрь впускного канала для свежего воздуха и в приемник. Далее воздух может протекать через картридж, находящийся в приемнике, для переноса аэрозоля, образовавшегося из генерирующего аэрозоль субстрата в картридже. Затем воздух вместе с захваченным аэрозолем выходит через выход приемника и протекает через шахту в жидкость внутри колбы. В этом случае аэрозоль будет выходить в виде пузырьков из жидкости в свободное пространство над уровнем жидкости в колбе, выходить через выход свободного пространства и проходить через шланг и мундштук для доставки потребителю. Поток наружного воздуха и поток аэрозоля внутри кальянного устройства могут перемещаться под действием затяжек, осуществляемых пользователем.
Предпочтительно, сборка всех основных частей кальянного устройства согласно настоящему изобретению обеспечивает герметичное функционирование устройства. Благодаря герметичному функционированию, обеспечивается надлежащее управление протеканием воздуха. Герметичное функционирование может быть обеспечено любым подходящим способом. Например, для обеспечения герметичного уплотнения 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, уплотнения могут содержать одно или более из соединений графена и соединений кремния. Предпочтительно, указанные материалы одобрены для использования людьми Управлением США по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.
Основные части, такие как шахта, проходящая от приемника, кожух крышки приемника и колба, могут быть изготовлены из любого подходящего материала или материалов. Например, эти части могут быть независимо изготовлены из стекла, соединений на основе стекла, полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU). Предпочтительно, указанные части выполнены из материалов, подходящих для использования в традиционных посудомоечных машинах.
В некоторых примерах мундштук согласно настоящему изобретению содержит охватываемый/охватывающий элемент быстроразъемного соединения для соединения с блоком шланга.
Далее последуют ссылки на чертежи, на которых изображены один или более аспектов, описанных в настоящем изобретении. Однако следует понимать, что и другие аспекты, не изображенные на чертежах, также попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и тому подобному. Однако следует понимать, что использование номера для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, отмеченного тем же самым номером. Кроме того, использование разных номеров для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами не могут быть одинаковыми или схожими с компонентами, имеющими другие номера. Фигуры представлены с целью иллюстрации, а не ограничения. Схематические изображения, представленные на фигурах, не обязательно выполнены в масштабе.
На ФИГ. 1 показан схематический вид в разрезе варианта осуществления кальянного устройства.
На ФИГ. 2A показан схематический вид в разрезе варианта осуществления части нагревательного узла и соответствующего картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат.
На ФИГ. 2B показан схематический вид в поперечном разрезе части нагревательного узла, изображенного на ФИГ. 2A.
На ФИГ. 2C показан схематический вид в разрезе варианта осуществления части нагревательного узла, изображенного на ФИГ. 2A, показывающий поток воздуха через узел и соответствующий картридж.
На ФИГ. 3A показан схематический вид в разрезе варианта осуществления части нагревательного узла и соответствующего картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат.
На ФИГ. 3B показан схематический вид в поперечном разрезе части нагревательного узла, изображенного на ФИГ. 3A.
Обратимся теперь к ФИГ. 1, на котором показан схематический вид в разрезе примера кальянного устройства 100. Устройство 100 содержит колбу 17, образующую внутренний объем, выполненный с возможностью вмещения жидкости 19, а также образующую выход 15 свободного пространства над уровнем жидкости, расположенный выше уровня заполнения для жидкости 19. Жидкость 19 предпочтительно содержит воду, к которой при необходимости могут быть добавлены один или более красителей и/или один или более ароматизаторов. Например, в воду могут быть добавлены одна или обе из растительных добавок или травяных добавок.
Устройство 100 также содержит нагревательный узел 130. Нагревательный узел 130 содержит нагреватель 160, образующий приемник 140, выполненный с возможностью размещения картриджа 150, содержащего образующий аэрозоль субстрат. Нагревательный узел 130 содержит впускной канал 170 для воздуха, который втягивает свежий воздух в устройство 100 через входы 137 в кожухе 135. По меньшей мере участок впускного канала 170 для воздуха образован нагревателем 160 или расположен вблизи него таким образом, что воздух в канале 170 нагревается до поступления в приемник 140 через вход 143 приемника. Затем предварительно нагретый воздух поступает в картридж 150, который также нагревается с помощью нагревателя 160, для переноса аэрозоля, генерируемого генерирующим аэрозоль субстратом в приемнике 150. Воздух выходит через выход 147 приемника.
Шахта 190 переносит воздух и аэрозоль с выхода 147 приемника в колбу 17 ниже уровня жидкости 19. Воздух и аэрозоль могут проходить в виде пузырьков через жидкость 19 и выходить через выход 15 свободного пространства над уровнем жидкости в колбе 17. К выходу 15 свободного пространства над уровнем жидкости может быть прикреплен шланг 20 для переноса аэрозоля в рот пользователя. Мундштук 25 может быть прикреплен к участку шланга 20 или образовывать его.
Тракт потока воздуха в устройстве при использовании изображен жирными стрелками на ФИГ. 1.
Мундштук 25 может содержать активирующий элемент 27. Активирующий элемент 27 может представлять собой переключатель, кнопку или тому подобное, или он может представлять собой датчик затяжки или тому подобное. Активирующий элемент 27 может быть размещен в любом другом подходящем месте устройства 100. Активирующий элемент 27 может иметь беспроводную связь с электронной схемой 30 управления для приведения устройства 100 в состояние использования или для инициирования активации нагревателя 160 электронной схемой управления, например, путем инициирования подачи электроэнергии от источника 35 питания на нагревательный элемент 140.
Электронная схема 30 управления и источник 35 питания могут быть расположены в любом подходящем месте устройства 100, за исключением нижней части нагревательного узла 130, как показано на ФИГ. 1.
На ФИГ. 2A-C показаны схематические виды части нагревательного узла и соответствующего картриджа 150, расположенного в приемнике 140, образованном по меньшей мере частично нагревателем 160. Гильза 270 расположена вокруг нагревателя 160. Гильза 270 имеет корпус, который образует извилистый тракт впускного канала 170 для воздуха. В изображенном на фигуре варианте осуществления извилистый тракт впускного канала 170 для воздуха является спиральным (см. ФИГ. 2C, на котором показан поток воздуха). Воздух в канале 170 может быть нагрет с помощью нагревателя 160 перед выпуском через выход канала, который может служить в качестве входа 177 приемника, через который предварительно нагретый воздух может поступать на вход приемника (не показан) и далее поступать в картридж 150, содержащий образующий аэрозоль субстрат.
Гильза 270 расположена на расстоянии приблизительно от 1 мм до 2 мм от наружной поверхности нагревателя 160 с образованием воздушного зазора 171, однако она также может находиться в контакте с нагревателем 160. Диаметр или ширина канала 170 для потока воздуха, образованного гильзой, составляют приблизительно 5 мм. Длина извилистого тракта, образованного гильзой 270, составляет от приблизительно 50 см до приблизительно 60 см, в зависимости от количества оборотов. Внутренний диаметр гильзы 270 составляет приблизительно 35 мм. Ширина гильзы 270 составляет приблизительно 10 мм. Длина нагревателя 160 составляет приблизительно 40 мм.
Нагревательный узел имеет кожух 135, имеющий вход 137, сообщающийся с впускным каналом 170 для воздуха через резервуар 200. Резервуар 200 образован между кожухом 135 и гильзой 270. Гильза 270 является теплопроводной. Поскольку гильза 270 является теплопроводной, обеспечивается возможность нагрева воздуха в резервуаре 200. Объем резервуара 200 представляет собой ожидаемый объем затяжки на кальянном устройстве. В изображенном на фигуре варианте осуществления объем резервуара 200 составляет 530 мл.
На ФИГ. 3A-B показаны схематические виды части нагревательного узла и соответствующего картриджа 150, расположенного в приемнике 140, образованном по меньшей мере частично нагревателем 160. Гильза 270 расположена вокруг нагревателя 160. Гильза 270 имеет корпус, который образует извилистый тракт впускного канала 170 для воздуха. В изображенном на фигуре варианте осуществления извилистый тракт впускного канала 170 для воздуха является серпантинным. Воздух в канале 170 может быть нагрет с помощью нагревателя 160 перед выпуском через выход 177 канала, откуда предварительно нагретый воздух может поступать на вход приемника (не показан) и далее поступать в картридж 150, содержащий образующий аэрозоль субстрат.
Гильза 270 расположена на расстоянии приблизительно от 1 мм до 2 мм от наружной поверхности нагревателя 160 с образованием воздушного зазора 171, но она также может находиться в контакте с нагревателем 160. Диаметр или ширина канала 170 для потока воздуха, образованного гильзой, составляет приблизительно 5 мм. Длина извилистого тракта, образованного гильзой 270, составляет приблизительно от 10 см до 40 см, в зависимости от количества поворотов. Внутренний диаметр гильзы 270 составляет приблизительно 35 мм. Ширина гильзы 270 составляет приблизительно 10 мм. Длина нагревателя 160 составляет приблизительно 40 мм.
Нагревательный узел имеет кожух 135, имеющий вход, сообщающийся с впускным каналом 170 для воздуха через резервуар 200. Резервуар 200 образован между кожухом 135 и гильзой 270. Гильза 270 является теплопроводной. Поскольку гильза 270 является теплопроводной, обеспечивается возможность нагрева воздуха в резервуаре 200. Объем резервуара 200 представляет собой ожидаемый объем затяжки на кальянном устройстве. В изображенном на фигуре варианте осуществления объем резервуара 200 составляет 530 мл.
Признаки, описанные выше в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть также применимы к другому аспекту настоящего изобретения.
Все научные и технические термины, используемые в контексте данного документа, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в настоящем документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в настоящем документе.
Используемые в настоящем описании и приложенной формуле изобретения формы единственного числа охватывают варианты осуществления, содержащие ссылки на множественное число, если содержании явно не указывает на иное.
Используемый в настоящем описании и приложенной формуле изобретения союз «или» в целом используется в своем значении, включающем «и/или», если содержание явно не указывает на иное.
Используемые в данном документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или тому подобное используются в своем широком смысле и, как правило, означают «включающий без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и тому подобному.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к тем вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут обеспечивать определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или при других условиях. Кроме того, описание одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает, что другие варианты осуществления не являются применимыми, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема изобретения, включая формулу изобретения.
Любое направление, упомянутое в данном документе, такое как «верх», «низ», «левый», «правый», «верхний», «нижний», и другие направления или ориентации описаны в данном документе для ясности и краткости и не предназначены для ограничения фактического устройства или системы. Устройства и системы, описанные в данном документе, могут использоваться с разными направлениями и ориентациями.
Варианты осуществления, приведенные в качестве примеров выше, не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники должны быть очевидны и другие варианты осуществления, наряду с вышеописанными вариантами осуществления.
1. Устройство для нагрева образующего аэрозоль субстрата, содержащее нагреватель, содержащий нагревательный элемент, внутреннюю поверхность и наружную поверхность, причем внутренняя поверхность образует по меньшей мере участок приемника, выполненного с возможностью размещения образующего аэрозоль субстрата или картриджа, содержащего образующий аэрозоль субстрат, вход приемника, сообщающийся с приемником и расположенный раньше по потоку относительно него, выход приемника, сообщающийся с приемником и расположенный дальше по потоку относительно него, впускной канал для воздуха, сообщающийся с окружающей средой и входом приемника и образующий извилистый тракт между окружающей средой и входом приемника, причем указанный извилистый тракт впускного канала для воздуха осуществляет теплообмен между нагревателем и воздухом во впускном канале для воздуха, при этом по меньшей мере участок впускного канала для воздуха образован наружной поверхностью нагревателя.
2. Устройство по п. 1, в котором извилистый тракт содержит серпантинный тракт.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором извилистый тракт содержит спиральный тракт.
4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором впускной канал для воздуха содержит неровности, проходящие в канале.
5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, также содержащее гильзу, расположенную вокруг нагревателя и содержащую корпус, который образует по меньшей мере участок впускного канала для воздуха.
6. Устройство по п. 5, в котором гильза содержит теплопроводный материал.
7. Устройство по п. 6, в котором теплопроводный материал содержит алюминий или оксид алюминия.
8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, также содержащее резервуар, сообщающийся с впускным каналом для воздуха, причем устройство выполнено таким образом, что обеспечена возможность протекания воздуха в резервуар, из резервуара во впускной канал для воздуха, и из впускного канала для воздуха в приемник.
9. Устройство по п. 8, содержащее кожух и вход кожуха, сообщающийся с впускным каналом для воздуха, причем кожух расположен вокруг нагревательного элемента с образованием указанного резервуара между кожухом и нагревательным элементом, при этом устройство выполнено таким образом, что обеспечена возможность протекания воздуха через вход кожуха в резервуар, из резервуара во впускной канал для воздуха, и из впускного канала для воздуха в приемник.
10. Устройство по п. 8 или 9, в котором объем резервуара составляет от 400 мл до 650 мл.
11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, представляющее собой кальянное устройство, также содержащее колбу, выполненную с возможностью вмещения жидкости и содержащую свободное пространство над уровнем заполнения жидкостью и выход колбы, сообщающийся с указанным свободным пространством, и шахту, проходящую от выхода приемника в колбу до места, расположенного ниже уровня заполнения жидкостью.
12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, также содержащее источник питания и электронную схему управления, функционально соединенную с нагревательным элементом и выполненную с возможностью регулирования температуры нагревательного элемента таким образом, что обеспечена возможность нагревания, но не сжигания, нагревателем образующего аэрозоль субстрата.
13. Система для генерирования аэрозоля, содержащая устройство по любому из предыдущих пунктов, и картридж, содержащий образующий аэрозоль субстрат и выполненный с возможностью размещения в приемнике нагревателя устройства.
14. Система по п. 13, в которой образующий аэрозоль субстрат содержит табак.
