(57)【要約】  シーシャ装置は、エアロゾルを冷却するために気流チャネルに沿って配置された冷却要素（１３）を備える。冷却要素ユニットは能動的な冷却を利用し、さらに追加的に、受動的な冷却を利用しうる。冷却要素は、熱伝導性材料を含む導管（２１）を含みうる。冷却要素は、気流チャネルに沿って配置される加速要素（１４）と一体的に形成されてもよい。冷却は、加速要素によるエアロゾルの加速前または加速中に起こりうる。冷却は、エアロゾルの濃縮に寄与しうる。【選択図】図１
2021510505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーシャ装置であって、
ある容積の液体を収容するための内部を画定するベッセルであって、前記ベッセルがヘッドスペース出口を含む、ベッセルと、
エアロゾル形成基体を受けるためのエアロゾル発生要素であって、気流チャネルを介して前記ベッセルの前記内部と流体連通し、前記気流チャネルが前記エアロゾル発生要素から前記ベッセルの前記内部の中へと延びる、エアロゾル発生要素と、
前記エアロゾル発生要素と前記ベッセルとの間の前記気流チャネルに沿った冷却要素であって、前記冷却要素を通して流れる前記気流チャネル内のエアロゾルを冷却するように構成され、能動的な冷却を提供して前記気流チャネルから熱を移動させるように構成される、冷却要素と、
前記エアロゾル発生要素と前記ベッセルとの間の前記気流チャネルに沿った加速要素であって、前記加速要素を通して流れる前記気流チャネル内のエアロゾルを加速するように構成される、加速要素と、を備える、シーシャ装置。
【請求項２】
前記冷却要素および前記加速要素の少なくとも一部分がノズルを一体的に形成する、請求項１に記載のシーシャ装置。
【請求項３】
前記シーシャ装置が、前記気流チャネルに沿って４５ｍｍＷＧ以下の引き出し抵抗を規定する、請求項１または２のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項４】
前記ベッセルと前記加速要素との間の前記気流チャネルに沿ったチャンバーをさらに備え、前記チャンバーが、加速後のエアロゾルを受けるように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項５】
前記冷却要素が、前記チャンバーと前記エアロゾル発生要素との間に少なくとも部分的にまたは完全に配置される、請求項４に記載のシーシャ装置。
【請求項６】
前記冷却要素が、受動的な冷却を提供するようにさらに構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項７】
前記冷却要素が、熱伝導性材料およびヒートシンクの一方または両方を含む、請求項６に記載のシーシャ装置。
【請求項８】
前記冷却要素が、ヒートポンプを含む導管、ファン、前記気流チャネルに隣接して配置された、液体のための内部容積を有する冷却容器、水ブロック、および液体ポンプのうちの少なくとも一つを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項９】
前記冷却要素が導管を含み、前記導管および前記加速要素が、１０-6ｍ2／ｓ以上の熱拡散率を有する一つ以上の材料を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１０】
前記冷却要素が冷却容器を含み、前記冷却容器が、前記内部容積内に配置された液体を蒸発させ、前記蒸発した液体を前記ベッセルの外側に移動させるように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１１】
前記冷却要素が、
冷却容器と、
ヒートシンクおよび水ブロックのうちの少なくとも一つであって、前記ヒートシンクおよび前記水ブロックの一方または両方が、冷却容器の内部容積と流体連通する、ヒートシンクおよび水ブロックのうちの少なくとも一つと、を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１２】
前記冷却要素が、前記エアロゾル発生要素の中へと流れる空気を予熱するように構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１３】
前記チャンバーが、前記加速要素と流体連通する主チャンバーを含み、前記主チャンバーが、前記エアロゾルが前記加速要素を出て前記主チャンバーに入る時に、前記主チャンバー内の前記エアロゾルの減速を可能にするようにサイズ設定および形状設定される、請求項４に記載のシーシャ装置。
【請求項１４】
前記加速要素が、前記エアロゾル発生要素の近位に第一の開口部と、前記第一の開口部と前記主チャンバーとの間に第二の開口部と、を含み、エアロゾルが、前記加速要素の中へと前記第一の開口部を通して流れ、第二の開口部から出て前記主チャンバーの中へと流れ、前記第一の開口部が、前記第二の開口部よりも相対的に大きい直径を有する、請求項１１に記載のシーシャ装置。
【請求項１５】
前記冷却要素および前記加速要素が、前記冷却要素および前記加速要素を通して流れるエアロゾルが、前記冷却要素および前記加速要素を含まないシーシャ装置のベッセルのヘッドスペース出口を出る総エアロゾル質量に対して、前記シーシャ装置の使用の間に、前記ベッセルのヘッドスペースを出る総エアロゾル質量の増大をもたらすように配置される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１６】
前記エアロゾル発生要素が、前記エアロゾル形成基体を燃焼することなく、前記エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するようにエアロゾル形成基体を加熱するように構成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、シーシャ装置に関し、より具体的には、エアロゾル形成基体を燃焼することなくその基体を加熱し、そして発生したエアロゾルの特徴を強化する、シーシャ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来的なシーシャ装置は、たばこを喫煙するために使用され、また消費者による吸入の前にベイパーおよび煙が水盤を通過するように構成される。シーシャ装置は、一つの出口を含んでもよく、または二人以上の消費者が同時に装置を使用することができるように二つ以上の出口を含んでもよい。多くの人にとって、シーシャ装置の使用は余暇活動および社会的経験であると考えられている。
【０００３】
シーシャ装置に従来的に使用されるたばこは、例えば、生成されるベイパーおよび煙の容積を増やすため、風味を変化させるため、またはその両方のために、その他の成分と混合されてもよい。典型的には、従来的なシーシャ装置では木炭のペレットがたばこを加熱するため使用され、木炭のペレットは、たばこまたはその他の成分を完全にまたは部分的に燃焼させることができる。
【０００４】
一部のシーシャ装置は、例えば木炭燃焼の副産物を回避するため、またはたばこの加熱または燃焼の一貫性を改善するために、たばこを加熱または燃焼するために電気加熱源を使用することが提案されてきた。しかしながら、木炭を電気ヒーターで代用することは、可視的な煙またはエアロゾル、総エアロゾル質量、または可視的な煙もしくはエアロゾルおよびエアロゾル質量の観点から不満足なエアロゾルの産生をもたらす場合がある。
【０００５】
十分に低い引き出し抵抗を有する、満足な量の可視的なエアロゾルおよび総エアロゾル質量のうちの一方または両方を生成するシーシャ装置を提供することが望ましい。また、燃焼副産物をもたらさない様式で基体を加熱するシーシャ装置を提供することも望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の様々な態様は、気流チャネルに沿って配置された冷却要素を備えるシーシャ装置に関する。冷却要素は、受動的な冷却、能動的な冷却、またはその両方を利用しうる。冷却要素は、熱伝導性材料を含む導管を含みうる。冷却は、エアロゾルの濃縮を強化して、可視的なエアロゾル、総エアロゾル質量（ＴＡＭ）、または可視的なエアロゾルおよびＴＡＭを増大させうる。冷却要素は、気流チャネルに沿って配置された、ノズルなどの加速要素と一体的に形成されてもよい。エアロゾルの冷却および加速の組み合わせにより、可視的なエアロゾル、ＴＡＭ、または可視的なエアロゾルおよびＴＡＭの実質的な増大がもたらされうる。さらに、冷却および加速の組み合わせにより、高い引き出し抵抗（ＲＴＤ）を回避するのに十分に大きな内径を有するノズルまたはその他の適切な加速要素の使用が可能になる。エアロゾルの加速は、圧力降下および噴霧播種効果をもたらしうるが、これらはベンチュリ効果またはベルヌーイ効果によって説明され、ＴＡＭを増大させうる。
【０００７】
本発明の一態様では、シーシャ装置は、ある容積の液体を収容するための内部を画定するベッセルを備える。ベッセルはヘッドスペース出口を含む。シーシャ装置はまた、エアロゾル形成基体を受けるためのエアロゾル発生要素を備える。エアロゾル発生要素は、気流チャネルを介してベッセルの内部と流体連通する。気流チャネルは、エアロゾル発生要素からベッセルの内部の中へと延びる。シーシャ装置は、エアロゾル発生要素とベッセルとの間の気流チャネルに沿った冷却要素をさらに備える。冷却要素は、冷却要素を通して流れる、気流チャネル内のエアロゾルを冷却するように構成され、能動的な冷却を提供して、気流チャネルから熱を、例えば、ベッセルの外側へと移動させるように構成される。シーシャ装置は、エアロゾル発生要素とベッセルとの間の気流チャネルに沿った加速要素を備える。加速要素は、加速要素を通して流れる、気流チャネル内のエアロゾルを加速するように構成される。
【０００８】
一つ以上の実施形態では、シーシャ装置は、加速要素とベッセルとの間の気流チャネルに沿ったチャンバーをさらに備える。チャンバーは、エアロゾルが冷却および加速された後にエアロゾルを受けるように構成される。
【０００９】
一つ以上の実施形態では、冷却要素および加速要素の少なくとも一部分は、ノズルを一体的に形成する。
【００１０】
一つ以上の実施形態では、シーシャ装置は、気流チャネルに沿って４５水柱ミリメートル（ｍｍＷＧ）以下の引き出し抵抗を規定する。
【００１１】
一つ以上の実施形態では、冷却要素は、チャンバーとエアロゾル発生要素との間に少なくとも部分的にまたは完全に配置される。
【００１２】
一つ以上の実施形態では、冷却要素は、受動的な冷却を提供するようにさらに構成される。例えば、冷却要素は、熱伝導性材料を含む導管およびヒートシンクの一方または両方を含みうる。
【００１３】
一つ以上の実施形態では、冷却要素は、ヒートポンプ、ファン、気流チャネルに隣接して配置された、液体のための内部容積を有する冷却容器、水ブロック、および液体ポンプのうちの少なくとも一つを含む。当然のことながら、冷却要素はそれらの様々な組み合わせのうちの任意の一つを含みうる。
【００１４】
一つ以上の実施形態では、導管および加速要素は、１０-6ｍ2／ｓ以上の熱拡散率を有する一つ以上の材料を含む。
【００１５】
一つ以上の実施形態では、導管および加速要素は、１０-5ｍ2／ｓ以上の熱拡散率を有する一つ以上の材料を含む。
【００１６】
一つ以上の実施形態では、冷却容器は、内部容積内に配置された液体を蒸発させ、蒸発した液体をベッセルの外側に移動させるように構成される。
【００１７】
一つ以上の実施形態では、冷却要素は、冷却容器と、冷却容器の内部容積と流体連通するヒートシンクおよび水ブロックのうちの少なくとも一つとを含む。
【００１８】
一つ以上の実施形態では、冷却要素は、エアロゾル発生要素の中へと流れる空気を予熱するように構成される。
【００１９】
一つ以上の実施形態では、チャンバーは、加速要素と流体連通する主チャンバーを含む。主チャンバーは、エアロゾルが加速要素を出て主チャンバーに入る時に、主チャンバー内のエアロゾルの減速を可能にするようにサイズ設定および形状設定されてもよい。
【００２０】
一つ以上の実施形態では、チャンバーは、加速要素と流体連通する主チャンバーを含む。主チャンバーは、エアロゾルが加速要素を出て主チャンバーに入る時に、主チャンバー内のエアロゾルの減圧を可能にするようにサイズ設定および形状設定されてもよい。
【００２１】
一つ以上の実施形態では、加速要素は、エアロゾル発生要素の近位に第一の開口部と、主チャンバー内に第二の開口部とを含む。エアロゾルは、加速要素の中へと第一の開口部を通して流れ、第二の開口部から出て主チャンバーの中へと流れる。随意に、第一の開口部は、第二の開口部より大きい直径を有する。
【００２２】
一つ以上の実施形態では、冷却要素および加速要素は、冷却要素および加速要素を通して流れるエアロゾルが、冷却要素および加速要素を含まないシーシャ装置のベッセルのヘッドスペース出口を出る総エアロゾル質量に対して、シーシャ装置の使用の間に、シーシャ装置のベッセルのヘッドスペース出口を出る総エアロゾル質量の増大をもたらすように配置される。
【００２３】
一つ以上の実施形態では、総エアロゾル質量の増大は、冷却要素および加速要素を含まないシーシャ装置に対して、１．５倍以上である。
【００２４】
一つ以上の実施形態では、エアロゾル発生要素は、エアロゾル形成基体を燃焼させることなくエアロゾル形成を生じるためにエアロゾル形成基体を加熱するように構成される。
【００２５】
有利なことに、本明細書に記述した一つ以上のシーシャ装置は、低い引き出し抵抗（ＲＴＤ）を提供しうるとともに、冷却要素の内側の温度を制御することによってエアロゾルの十分な生成をなおも達成しうる。冷却要素の内側の温度は、冷却要素のくぼみの内側の温度としうる。冷却要素の内側の温度は、冷却要素が配置される位置における気流チャネルの内側の温度としてもよい。一般に、冷却要素のくぼみまたは気流チャネルを冷却することにより、加速要素または膨張室も使用されるかどうかにかかわらず、こうしたエアロゾル冷却を組み込まない装置の使用と比較して、高いエアロゾル生成が可能になりうる。加速要素が使用される場合、冷却要素のくぼみまたは気流チャネルを冷却することにより、ノズルでありうる、加速要素の断面直径を、望ましいＲＴＤを促進するのに十分なサイズとすることが可能となるとともに、こうしたエアロゾル冷却を組み込まない装置の使用と比較して、高いエアロゾルの生成をなおも達成しうる。一般に、大きい直径は低いＲＴＤをもたらす。本明細書に記載の一つ以上のシーシャ装置は、類似のＲＴＤを有するが、冷却要素を有さない、類似の装置よりも、実質的により多くの可視的なエアロゾルを生成し、実質的により多くのＴＡＭを送達し、または、実質的により多くの可視的なエアロゾルを生成し、かつ実質的により多くのＴＡＭを送達しうる。さらに、エアロゾルの冷却に通気空気を使用する代わりに、こうした空気を別の目的のために再利用してもよい。例えば、空気は、予熱された空気として機能しうるが、予熱された空気とは、エアロゾル発生要素に入る前に予熱された空気である。これにより、基体のより均一な加熱、使用の間の電力節約、および複雑さの少ない製造が提供されうる。さらに、装置のユーザーは、燃焼を伴わず、したがって、木炭の燃焼副産物も伴わずに、従来的なシーシャ装置（エアロゾル形成基体が、木炭の焼却または燃焼によって加熱される）に関連付けられた、特に、エアロゾル生成およびＲＴＤの観点からより典型的な、体験を有しうる。さらに、エアロゾル形成基体を焼却することなくエアロゾルを生成するためにエアロゾル発生基体を十分に加熱するようにシーシャ装置が構成されている場合、エアロゾル形成基体の燃焼副産物の燃焼も回避される場合がある。この開示の利益を有する当業者には、その他の利点および利益が明らかとなるであろう。
【００２６】
本明細書で使用されるすべての科学的および技術的な用語は、別途指定のない限り、当業界で一般的に使用される意味を有する。本明細書で提供されている定義は、本明細書で頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするために提供されている。
【００２７】
「エアロゾル形成基体」という用語は、ユーザーによって吸入されるエアロゾルを形成しうる揮発性化合物を加熱に伴い放出する装置または基体を意味する。適切なエアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。例えば、エアロゾル形成基体は、たばこ、または加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される揮発性のたばこ風味化合物を含むたばこ含有材料を含みうる。追加的に、または別の方法として、エアロゾル形成基体は非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、エアロゾル形成基体は室温で液体を含む。例えば、エアロゾル形成基体は、液体溶液、懸濁液、分散液等を含んでもよい。いくつかの実施形態では、エアロゾル形成基体は室温で固体を含む。例えば、エアロゾル形成基体はたばこまたは糖を含んでもよい。エアロゾル形成基体はニコチンを含むことが好ましい。
【００２８】
「たばこ材料」という用語は、例えばたばこブレンドまたは風味付きたばこを含むたばこを含む材料または物質を意味する。
【００２９】
本明細書で使用される場合、エアロゾルの流れを論じるときに使用される「エアロゾル」という用語は、エアロゾル、エアロゾルまたはベイパーを含有する空気、またはエアロゾルが混入した空気を意味しうる。ベイパーを含有する空気は、例えば、冷却後または加速後の、エアロゾルを含有する空気に対する前駆体でありうる。
【００３０】
本明細書で使用される場合、「冷却」という用語は、熱伝達によって達成されうるだけでなく、システムによって実施される機能によって達成されうるシステム内の内部エネルギーの減少を意味する。
【００３１】
ある特定の頻繁に使用される用語を上記に定義したが、本開示のシーシャ装置は、本明細書により詳細に記載される。一般に、シーシャ装置は、気流チャネルに沿って配置された冷却要素を備える。冷却要素は、加速要素または膨張室が使用されるかどうかにかかわらず、より多くのＴＡＭなどの、強化されたエアロゾルの特徴の提供に寄与しうる。具体的には、冷却要素は、エアロゾルが混入した空気の温度を低下させて、核形成プロセスを実質的に改善しうる。いくつかの実施形態では、ノズルのくぼみの内側で測定された温度は、冷却が適用されない時の、例えば、４０℃と比較して、冷却要素を使用することで約１０℃まで低下しうる。
【００３２】
使用の間、気流チャネルは、一部の液体を通してヘッドスペース出口と流体連通しうる。気流チャネルは、エアロゾル形成基体の近位で、または隣接して開始しうる。気流チャネルは、ベッセルの内部で終わってもよい。具体的には、気流チャネルの端は、シーシャ装置の使用の間にベッセルの内部内のある容積の液体の中へと延びてもよい。しかしながら、気流チャネルは必ずしもベッセルの内部で終わる必要はない。
【００３３】
冷却要素は、空気加速要素と組み合わせて使用されうる。空気加速要素は、冷却要素またはチャンバーのうちの少なくとも一つと一体的に形成されてもよい。チャンバーは、エアロゾルのための減速チャンバーとしうる。いくつかの実施形態では、冷却要素は、加速要素による加速前または加速中にエアロゾルを冷却するように構成される。
【００３４】
シーシャ装置は、エアロゾル発生要素を含んでもよい。エアロゾル発生要素は、エアロゾル形成基体と使用されてエアロゾルを生成しうる。具体的には、エアロゾル発生要素は、エアロゾル形成基体を加熱してエアロゾルを発生しうる。エアロゾル形成基体は、エアロゾル発生要素によって加熱されるが、燃焼されない場合がある。エアロゾル発生要素は発熱体を含んでもよい。発熱体は、電気ヒーターを含んでもよい。
【００３５】
シーシャ装置はベッセルを備えてもよい。ベッセルは内部を画定しうる。ベッセルは、液体を収容するように構成されうる。具体的には、ベッセルの内部は、ある容積の液体を収容する。
【００３６】
空気は、エアロゾル発生要素を通して流れて、エアロゾル発生要素から気流チャネルを通してエアロゾルを引き出しうる。気流の供給源は、ユーザーの吸込みまたは吸煙でありうる。応答して、エアロゾルが、ベッセルの内部に収容される液体を通して引き出されうる。液体を通して引き出されることによって変更されうるエアロゾルは、ベッセルのヘッドスペース出口を通してシーシャ装置を出うる。ユーザーは、ヘッドスペース出口と流体連通するマウスピースを吸込みうる。
【００３７】
エアロゾル発生要素は、ベッセルの内部と流体連通する。具体的には、気流チャネルは、エアロゾル発生要素からベッセルの内部への流体連通を少なくとも部分的に画定しうる。さまざまな構成要素が気流チャネルに沿って配置されてもよく、これらは、ヘッドスペース出口を通してユーザーへと流れるエアロゾルの特徴を強化しうる。
【００３８】
「下流」という用語は、エアロゾル発生要素からベッセルの内部に向かう、気流チャネルに沿った方向を意味する。「上流」という用語は、下流方向と反対の方向、またはベッセルの内部からエアロゾル発生要素に向かう、気流チャネルに沿った方向を意味する。
【００３９】
シーシャ装置は冷却要素を備える。冷却要素は、気流チャネルに沿って配置されてもよい。冷却要素は、気流チャネルの一部を一体的に形成してもよい。冷却要素は、気流チャネル内のエアロゾル、特に冷却要素を通して流れる空気を冷却するように構成される。冷却要素は、気流チャネルに沿ってエアロゾル発生要素から下流に配置されうる。具体的には、冷却要素は、エアロゾル発生要素と気流チャネルの端との間に、または少なくともエアロゾル発生要素とベッセルとの間に配置されてもよい。冷却要素は、チャンバーから上流に少なくとも部分的にまたは完全に配置されてもよい。
【００４０】
シーシャ装置は加速要素を備えてもよい。加速要素は、気流チャネルに沿って配置されてもよい。加速要素は、気流チャネルの一部を一体的に形成してもよい。加速要素は、気流チャネル内のエアロゾル、特に加速要素を通して流れる空気を加速するように構成されうる。加速要素は、エアロゾル発生要素から気流チャネルに沿って下流に配置されうる。加速要素は、エアロゾル発生要素とベッセルとの間に配置されうる。加速要素はまた、冷却要素の下流に配置されてもよい。加速要素は、冷却要素とベッセルとの間に配置されてもよい。冷却されたエアロゾルは、加速要素によって受けられうる。
【００４１】
加速要素は、ノズル形状などの、エアロゾルの加速を提供するための任意の適切な形状であってもよい。ノズルは、小径開口部を通してエアロゾルまたはエアロゾルが混入した空気の加速を促進するように先細りしていてもよい。加速要素は、エポキシ樹脂またはアルミニウムなどの加速を提供するよう形状設定することができる任意の適切な材料で形成されうる。エポキシ樹脂は、高温エポキシ樹脂であってもよい。
【００４２】
冷却要素および加速要素は、一体型であってもよく、または単一の部品であってもよい。しかしながら、冷却要素および加速要素は別個の部品であってもよい。冷却要素は、加速要素に動作可能に結合されて、気流チャネル内の空気が両要素を通して流れることを可能にしうる。冷却要素および加速要素は一緒に導管を形成しうる。導管はノズルとして記述されうる。
【００４３】
チャンバーは、気流チャネルに沿って配置されてもよい。チャンバーは、空気を減速するように構成されうる。エアロゾルは、エアロゾルが混入した空気を減速することに応答して形成されてもよい。チャンバーは、エアロゾル発生要素から下流に配置されてもよい。具体的には、チャンバーは、エアロゾル発生要素とベッセルとの間に配置されてもよく、またはより具体的には、加速要素とベッセルとの間に配置されてもよい。
【００４４】
チャンバーは、冷却要素から下流に配置されてもよい。また、チャンバーは加速要素の下流に配置されてもよい。加速要素は、チャンバー内に少なくとも部分的にまたは完全に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、加速要素はチャンバーの吸込み口を形成する。加速要素は、チャンバーと一体的に形成されてもよい。冷却要素は、チャンバーから上流に少なくとも部分的にまたは完全に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、冷却要素は、少なくとも部分的にチャンバーの中へと延びうるノズルを形成するために、加速要素と一体的に形成されてもよい。
【００４５】
気流チャネルを形成するシーシャ装置の一つ以上の構成要素は、引き出し抵抗（ＲＴＤ）を有してもよい。ＲＴＤは、ユーザーがシーシャ装置の気流チャネルを通してどれほど容易にエアロゾルを引き出すかに関連しうる。加速要素のＲＴＤは、気流チャネルのＲＴＤに少なくとも部分的に寄与しうる。加速要素は、例えば、チャンバーおよび冷却要素と比較して、気流チャネルを通してより制限的な断面直径を画定しうる。加速要素は、気流チャネルのＲＴＤを画定しうる。具体的には、ＲＴＤは、約４５水柱ミリメートル（ｍｍＷＧ）以下であってもよく、約３８水柱ミリメートル以下であることが好ましい。
【００４６】
一般に、冷却要素は、対流によってエアロゾルによって加熱され、空気から熱を移動させることによって動作しうる。冷却要素は、様々な受動的または能動的な技術を使用して、エアロゾルの冷却を達成しうる。
【００４７】
本明細書で使用される場合、「受動的な冷却」という用語は、追加的な電力消費または電源を伴わない冷却を意味する。「能動的な冷却」という用語は、追加的な電力消費または電源を使用する冷却を意味する。冷却要素は、電源または電池などの電源に動作可能に結合されて、能動的な冷却を提供しうる。冷却、特に受動的な冷却の有効性は、周囲温度、温度勾配、熱伝達能力、湿度、および通気などの特定の条件によって影響を受けうる。
【００４８】
冷却要素は、一つ以上の能動的な冷却要素を含み、追加的に、一つ以上の受動的な冷却要素を含んでもよい。
【００４９】
冷却要素の構成要素は、熱伝導性材料を含む導管、ヒートシンク、ヒートポンプ、ファン、気流チャネルの外側に配置された、液体の内部容積を有する冷却容器、水ブロック、および液体ポンプのうちの少なくとも一つを含みうる。受動的な構成要素は、導管、ヒートシンク、冷却容器、および水ブロックのうちの少なくとも一つを含みうる。能動的な構成要素は、ヒートポンプ、ファン、および液体ポンプを含みうる。各構成要素は、冷却要素を通して流れるエアロゾルに熱的に結合されてもよい。これらの構成要素のうちの一つ以上を一緒に使用して冷却をさらに強化しうる。
【００５０】
冷却要素の導管は、導管のくぼみを通して流れるエアロゾルの受動的な冷却を促進するように構成された材料を含みうる。導管は、熱伝導性材料を含んでもよく、これは熱をエアロゾルから引き出すために使用されうる。導管はエアロゾルによって加熱されうる。材料の熱拡散率は、約１０-6ｍ2／ｓ以上、１０-5ｍ2／ｓ以上、約５ｘ１０-5ｍ2／ｓ以上、または約１０-4ｍ2／ｓ以上であってもよい。
【００５１】
熱伝導性材料の非限定的な例としては、９．７ｘ１０-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有するアルミニウム、および銅が挙げられる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、導管の一部分は加速要素を形成する。例えば、導管は、冷却要素および加速要素を含むノズルであってもよい。
【００５３】
導管を通過する気流チャネルの外側の空気は、導管から熱を引き出す場合がある。この冷却気流は、シーシャ装置の設計によって提供されうる。シーシャ装置は、周囲空気源（例えば、周囲環境）から冷却要素へと延びる冷却気流チャネルを備えてもよい。一実施例では、冷却要素は、上向きに上昇する空気を加熱し、冷却気流チャネルを通り、冷却要素を通過する周囲空気の流れを生じる。シーシャ装置の適切な通気設計は、この気流を促進し、受動的なファンを提供しうる。別の実施形態では、冷却気流はユーザーの吸煙によって促進されうる。冷却気流チャネルは、マウスピースまで延びるように設計されてもよい。ユーザーの吸煙は、周囲空気が冷却気流チャネルを通り、冷却要素を通過して流れることを促進しうる。冷却気流を発生するためのユーザーの同一の吸煙はまた、気流チャネルを通してエアロゾルを引き出してもよく、その逆もまた可能である。
【００５４】
冷却要素によって加熱された空気は、エアロゾル発生要素に予熱された空気を提供するのに使用されてもよく、これは、エアロゾル発生要素の動作の改善を促進しうる。例えば、周囲空気は、冷却気流チャネルを通して冷却要素と流体連通してもよい。冷却要素は、エアロゾルを冷却する時に周囲空気を加熱しうる。加熱された空気は、エアロゾル発生要素と流体連通しうる。具体的には、加熱された空気は、エアロゾル発生要素を通して引き出されて、より多くのエアロゾルを生成してもよく、その後、エアロゾルは、気流チャネル内に引き出されうる。
【００５５】
通常、ヒーターは、基体の温度を外側から内側まで上昇させるが、これには時間がかかり、基体を通した熱勾配が生じる場合がある。ある質量の高温の空気を基体に沿って通過させることにより、基体の温度は、より高速に上昇し、熱勾配を平坦化しうる。
【００５６】
熱伝導性材料の使用は、冷却要素に限定されない。例えば、加速要素が熱伝導性材料で形成されてもよい。いくつかの実施形態では、導管と加速要素の両方が熱伝導性材料で形成される。例えば、導管および加速要素は一緒に一体的に形成されてもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態では、冷却要素の導管は、熱伝導性ではないか、または低い熱伝導率を有する材料で形成されてもよい。例えば、導管はエポキシ樹脂で形成されうる。冷却要素のその他の構成要素を使用して冷却効果を提供してもよい。
【００５８】
様々なタイプのヒートシンクが使用されうる。ヒートシンクは熱伝導性材料で形成されてもよい。ヒートシンクはフリンジヒートシンクであってもよい。例えば、フリンジヒートシンクは複数のフィンを含みうる。一つ以上のフィンは、少なくとも２２５ｍｍ2の表面積を有してもよい。フィンは比較的薄くてもよい。フィンのうちの一つ以上は、最大で０．５ｍｍの厚さを有してもよい。気流チャネルの外側の冷却気流は、ヒートシンクから熱を引き出す場合がある。ヒートシンクはヒートパイプであってもよい。ヒートパイプは、気化を受けた後に濃縮に供されうる作用流体を含みうる。
【００５９】
ヒートシンクは、導管と組み合わせて使用されてもよい。具体的には、ヒートシンクは導管を通してエアロゾルに熱的に結合されうる。ヒートシンクは導管の外側に配置されてもよい。例えば、ヒートシンクは、導管の一部分を少なくとも部分的にまたは完全に囲んでもよい。ヒートシンクは導管から熱を引き出す場合がある。
【００６０】
任意の適切なヒートポンプが使用されうる。一実施例では、ヒートポンプは、電気エネルギーを使用して冷却を駆動しうる熱電素子を含みうる。熱電素子は、電力供給源との併用に特に適しうる。いくつかの実施形態では、熱電素子はペルチェ素子である。ヒートポンプは、加熱される側面および冷却される側面を有してもよく、エアロゾルから離れる方向に、熱を冷却される側面から加熱される側面に伝達するように構成されうる。気流チャネルの外側の冷却気流は、ヒートポンプの加熱される側面から熱を引き出す場合がある。
【００６１】
ヒートポンプは、導管およびヒートシンクのうちの少なくとも一つと組み合わせて使用されてもよい。例えば、ヒートポンプは、導管、ヒートシンク、またはその両方に結合されうる。具体的には、ヒートポンプの冷却される側面は、周囲空気を冷却するためにヒートシンクに隣接して配置されてもよい。その後、冷却された空気は、ヒートシンクを通過する流れを通過し、例えば、フィンを通して効率的な冷却を提供しうる。
【００６２】
任意の適切なファンが使用されてもよい。ファンは、気流チャネルの外側の冷却気流の移動を促進しうる。ファンは電力供給源によって電力供給されてもよい。ファンは、ユーザーの吸煙を用いて冷却気流を発生することに加えて、または別の方法として、使用されてもよい。
【００６３】
ファンは、導管、ヒートシンク、およびヒートポンプのうちの少なくとも一つと組み合わせて使用されてもよい。一実施例では、ファンは、例えば、導管に結合された複数のフィンを通して、ヒートシンクを通過するよう冷却気流を方向付けうる。別の実施例では、ファンは選択的に起動されてもよい。シーシャ装置は、温度センサーおよびコントローラを含んでもよい。温度センサーは、ヒートポンプの加熱される側面に熱的に結合されてもよい。ファンは、感知された温度が温度閾値を超えるのに応答して起動されてもよい。ファンの選択的な起動は、改善された温度を提供しうる。例えば、選択的な起動は、必要な時のみの冷却（例えば、電力節約のため）を改善するのに役立ち、または、エアロゾル発生要素の過熱を防止しうる（例えば、エアロゾル形成基体の燃焼を防止するために）。
【００６４】
様々なタイプの冷却容器が使用されうる。冷却容器の内部容積は、液体を収容するように構成されうる。液体は気流チャネルに隣接して配置されてもよい。具体的には、冷却容器内の液体は、エアロゾル発生要素からヘッドスペース出口へのエアロゾルの経路内に配置されない場合がある。冷却容器の内部容積は、ベッセルの内部と流体連通しない場合がある。しかしながら、一つ以上の実施形態では、内部容積は、ベッセルの内部と流体連通しうる。
【００６５】
冷却容器の内部容積は、約２５０ｍｌ以上としうる。冷却容器で使用される液体の非限定的な例は、水およびエチレングリコールを含む。
【００６６】
液体は、ユーザーによって手動で内部容積の中へと配置されてもよい。内部容積はまた、ベッセルなどの別の供給源からの液体を使用して、液体ポンプを使用する、または毛細管作用を通す、などのその他の技術を使用して充填されてもよい。こうした技術を使用することで、シーシャ装置の動作が簡略化されうる。ユーザーは、ベッセルを充填する必要があるのみであり、ベッセルがまた、液体を冷却容器に提供しうる。毛細管作用により、追加的な電力消費を伴わない充填が可能になりうる。
【００６７】
一般に、冷却容器は、エアロゾルが液体を加熱する時にエアロゾルを発生しうる。その後、冷却容器は、様々な方法で熱を液体から移動させうる。
【００６８】
一つのタイプの冷却容器は、液体が内部容積の中へと、または内部容積の外へ流れることを可能にするための一つ以上のポートを含みうる。冷却液体は、外部供給源から内部容積の中へと循環されてもよい。加熱された液体は、内部容積から外へ循環されうる。
【００６９】
別のタイプの冷却容器は、内部容積の周りに熱伝導性の壁を含みうる。熱伝導性の壁は、熱伝導性材料で形成されうる。気流チャネルの外側の冷却気流は、熱伝導性の壁から熱を引き出す場合がある。
【００７０】
また別のタイプの冷却容器は、少なくとも部分的に多孔性であってもよい。冷却容器は、液体が壁を通して蒸発することを可能にする多孔性の壁を含みうる。多孔性材料の非限定的な例には、多孔性の粘土、および発泡性シリカが挙げられる。
【００７１】
さらに別のタイプの冷却容器は、「ポットインポット」冷却容器として記述されうるが、これはまた、液体が蒸発することを可能にする。ポットインポット冷却容器は、内壁および外壁を含みうる。外壁は、液体を収容するための内部容積およびベイパーが抜けるのを可能にする開口部を画定しうる。内壁は多孔性材料で形成される多孔性であってもよく、外壁の内側に配置されうる。多孔性の第一の壁は、内壁の表面を通した液体の蒸発を可能にしうるが、液体は、外壁によって画定される開口部を通してベイパーとして冷却容器を抜けうる。
【００７２】
ポットインポット冷却容器の有効性は、周囲環境の温度および湿度に依存しうる。高温および低湿度を有する一部の環境では、ポットインポット冷却容器は、液体を４．５℃まで冷却しうる。
【００７３】
冷却容器は、導管、ヒートシンク、ヒートポンプ、およびファンのうちの少なくとも一つと組み合わせて使用されてもよい。一実施例では、液体は導管の一部分を囲んでもよい。具体的には、液体は導管の一部分を完全に囲んでもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも冷却容器およびヒートポンプの組み合わせは、冷却要素を含まない装置と比較して、最大約６０°Ｃの温度降下を提供しうる。ヒートポンプの冷却される側面は、冷却容器に結合されてもよく、または接触してもよい。ヒートシンクは、冷却容器内の液体と流体連通する冷却容器の内部容積内に少なくとも部分的に配置されてもよい。ヒートシンクは、ヒートポンプの冷却される側面に結合されてもよく、または接触してもよい。
【００７４】
水ブロックを通して流れる液体を冷却するように構成された任意のタイプの水ブロックが使用されてもよい。水ブロックは、水などの任意の適切な液体で使用されうる。水ブロックは、それを通して液体を流すためにその中に形成される少なくとも一つの内腔を有する熱伝導性材料で形成されうる。エアロゾルからの熱は、液体を加熱した後、熱伝導性材料によって液体から離れるように移動しうる。気流チャネルの外側の冷却気流は、水ブロックから熱を引き出す場合がある。
【００７５】
水ブロックは、導管、ヒートシンク、ヒートポンプ、ファン、および冷却容器のうちの少なくとも一つと組み合わせて使用されうる。一実施例では、冷却容器は、水ブロックの少なくとも一つの内腔と流体連通する一つ以上のポートを含みうる。冷却容器内に収容される液体は、例えば、導管を通してエアロゾルによって加熱されうる。加熱された液体は、水ブロックを通して流れるのに応答して冷却されてもよい。液体は、回路内に接続されて、冷却された液体が冷却容器に戻ることを可能にしうる。いくつかの実施形態では、ヒートポンプの冷却される側面は、水ブロックに結合されて、または接触して、加熱された液体の冷却をさらに強化してもよい。ファンはまた、ヒートポンプの加熱される側面を通過する気流を促進するように位置付けられうる。
【００７６】
液体ポンプは任意の適切なタイプであってもよい。一実施例では、液体ポンプは、電気エネルギーを使用して液体を移動させるか、または循環させうる。別の実施例では、液体ポンプは、吸煙中のユーザーの吸込みを使用する、またはユーザーの吸引によって支持されうる。この場合、液体ポンプの特徴を使用してＲＴＤを調節しうる。液体ポンプは、それ自体による冷却を提供しない場合がある。他の構成要素とともに使用される場合、液体ポンプは冷却を促進する能動的な装置と考えられうる。ポンプは、導管、ヒートシンク、ヒートポンプ、ファン、冷却容器、および水ブロックのうちの少なくとも一つと組み合わせて使用されてもよい。一実施例では、液体ポンプは、水ブロックおよび貯蔵部を通して液体を流すために使用されうる。具体的には、ポンプは、冷却のために貯蔵部から水ブロックへと加熱された液体を流しうる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、少なくとも液体ポンプと冷却容器との組み合わせは、液体ポンプを含まない冷却容器の使用に対して、改善された冷却を提供しうる。液体ポンプは、冷却される前に液体が導管と接触する時間を減少させうる。高いポンピングの流れは、同じ量の液体に対してより多くの冷却を提供しうる。その結果、内部容積は、液体ポンプを含まない冷却容器の内部容積より小さい場合がある。これにより、シーシャ装置が従来的なシーシャ装置のサイズにより匹敵するサイズを有することが可能になりうる。
【００７８】
シーシャ装置は、空気加速吸込み口を有するチャンバーを含んでもよい。チャンバーは、シーシャ装置の気流路内のエアロゾル発生要素とベッセルとの間にあってもよい。エアロゾル発生要素から、またはエアロゾル発生要素の近位の領域からベッセルへと移動するエアロゾルは、チャンバーを通過しうる。チャンバーは、チャンバーに入る際にエアロゾルを加速する吸込み口を含みうる。吸込み口を出るエアロゾルは減速する場合があり、これはエアロゾル核形成プロセスを改善し、かつ空気加速吸込み口を有するチャンバーを含まない装置に対して可視的なエアロゾルの増大を生じさせる場合がある。可視的なエアロゾルの量は、ユニットの主チャンバー内、ベッセルの上部空間、または主チャンバーおよびベッセルの両方で増加する場合がある。加えて、または別の方法として、シーシャ装置によって送達される総エアロゾル質量は、空気加速吸込み口を有するチャンバーを含まない装置に対して増加する場合がある。例えば、総エアロゾル質量は、約１．５倍以上、または約２倍以上（約３倍など）増加する場合がある。
【００７９】
加速要素は、チャンバーの吸込み口を含んでもよく、または吸込み口として形成されてもよい。本明細書の吸込み口の説明は、加速要素によって少なくとも部分的に形成されるノズルに適用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、冷却要素および加速要素によって形成されるノズルは、吸込み口としても機能する。
【００８０】
気流経路は、気流チャネルを含んでもよい。気流経路は少なくとも、例えば、空気吸込み口チャネルからヘッドスペース出口へと延びてもよい。
【００８１】
チャンバーは、吸込み口と流体連通する主チャンバーを有してもよい。主チャンバーは、エアロゾルが吸込み口を出て主チャンバーに入る時に、主チャンバー内のエアロゾルの減速を可能にするようにサイズ設定され、かつ形作られる。主チャンバーは、エアロゾルの減速を可能にする任意の好適なサイズおよび形状を有してもよい。好ましくは、主チャンバーは実質的に円筒形であるが、任意の他の好適な形状であってもよい。
【００８２】
主チャンバーは任意の好適な直径を有してもよい。本開示の目的のため、特に指定のない限り、「直径」は、物体の第一の端からその第一の端とは反対側にある第二の端までの最大横断距離である。一例として、「直径」は、円形の横断断面を有する物体の直径であってもよく、または長方形の横断断面を有する反対の幅であってもよい。一部の実施例では、主チャンバーは少なくとも約１０ｍｍの直径を有する。例えば、主チャンバーの直径は、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍ（約３０ｍｍなど）であってもよい。
【００８３】
主チャンバーは任意の好適な長さを有してもよい。一部の実施例では、主チャンバーは少なくとも約１０ｍｍの長さを有する。例えば、主チャンバーの長さは、約１０ｍｍ〜約１００ｍｍ（約４０ｍｍなど）であってもよい。
【００８４】
吸込み口は主チャンバーの中へと突出することが好ましい。例えば、吸込み口の第一の端は、チャンバーのハウジングの外部表面に形成されてもよく、また吸込み口の第二の端は主チャンバーの中へと延びてもよい。
【００８５】
エアロゾルを搬送する空気を加速する任意の好適な吸込み口が使用されてもよい。好適な吸込み口は、圧縮された気流断面を画定するガイドを含んでもよく、これは実質的に軸方向に加速するように空気を強制する。一部の実施例では、吸込み口は、エアロゾル発生要素に近接する第一の開口部と主チャンバーに近接する第二の開口部とを有する。エアロゾル発生要素からのエアロゾルは、吸込み口の中へと第一の開口部を通して流れ、第二の開口部から出て主チャンバーの中へと流れる。第一の開口部は、第二の開口部より大きい直径を有する。
【００８６】
第一の開口部は、任意の好適な寸法を有してもよい。例えば、吸込み口の第一の開口部は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲（約２ｍｍ〜約９ｍｍ、または約７ｍｍなど）の直径を有してもよい。
【００８７】
吸込み口の第二の開口部は、任意の好適な寸法を有してもよい。例えば、第二の開口部は、約０．５ｍｍ〜約４ｍｍの範囲（約０．５ｍｍ〜約２ｍｍ、または約１ｍｍなど）の直径を有してもよい。
【００８８】
吸込み口は、任意の好適な長さを有してもよい。例えば、第一の開口部から第二の開口部までの吸込み口の長さは、約１ｍｍ〜約３０ｍｍ（約１ｍｍ〜約２０ｍｍまたは約５ｍｍ〜約３０ｍｍなど、約２０ｍｍなど）であってもよい。
【００８９】
吸込み口は錐台状の形状を有することが好ましい。例えば、吸込み口はノズルの形態であってもよい。円錐台形を有する吸込み口は、エアロゾルが吸込み口を通して引き出される際にエアロゾルの効率的な加速を可能にする場合がある。
【００９０】
チャンバーは、任意の好適な数の空気加速吸込み口を有してもよい。例えば、チャンバーは一つ以上の空気加速吸込み口を有してもよい。一部の実施例では、チャンバーは、２個、３個、４個、または５個以上の空気加速吸込み口を有してもよい。
【００９１】
チャンバーは、一つ以上の部品を含んでもよい。例えば、主チャンバーおよび一つ以上の吸込み口は、同一の部品から形成されてもよく、または異なる部品から形成されてもよい。主チャンバーは、ユーザーがチャンバー内のエアロゾルを観察できるようにする材料から形成されることが好ましい。例えば、主チャンバーは、光学的に透明な材料で形成されてもよく、または不透明な材料で形成されてもよい。
【００９２】
チャンバーは、エアロゾル発生要素と液体を収容するように構成されたベッセルとの間の気流路内に位置付けられてもよい。導管は、チャンバーをエアロゾル発生要素の出口へと接続してもよい。別の方法として、チャンバーの吸込み口はエアロゾル発生要素の出口であってもよい。
【００９３】
シーシャ装置は、チャンバーからベッセルの中へと延びる主導管を含んでもよい。主導管は、ベッセルの液体充填レベルより下のベッセルの中へと延びることが好ましい。一部の実施例では、チャンバーの主チャンバーは主導管に流体接続される。他の実施例では、ベッセルの中へと延びる主導管は、チャンバーの主チャンバーを形成する。
【００９４】
本発明のシーシャ装置は、エアロゾル形成基体を加熱してエアロゾルを生成するための任意の好適なエアロゾル発生要素を有してもよい。エアロゾル形成基体は電気発熱体によって加熱されることが好ましい。エアロゾル発生要素は、発熱体によって加熱されるエアロゾル形成基体を収容するための容器を収容する。発熱体によって加熱される時、エアロゾル形成基体はカートリッジ内にあることが好ましく、それゆえにエアロゾル発生要素は、カートリッジを受けるように構成されたカートリッジ容器を含むことが好ましい。別の方法として、カートリッジ内にないエアロゾル形成基体は、容器内に定置されてもよい。
【００９５】
エアロゾル発生要素は、空気吸込み口、およびエアロゾル出口を含む。ユーザーがシーシャ装置を吸う時、周囲空気が空気吸込み口に入り、エアロゾル形成基体を通り過ぎ、または通り、そしてチャンバーの吸込み口の中へと入るためにエアロゾル出口から出る。一部の実施例では、エアロゾル発生要素のエアロゾル出口は、チャンバーの吸込み口の少なくとも一部分である、またはチャンバーの吸込み口の少なくとも一部分を形成する。
【００９６】
エアロゾル発生要素の発熱体は、エアロゾル形成基体またはカートリッジを保持するための容器の少なくとも一つの表面を画定することが好ましい。発熱体は、容器の少なくとも二つの表面を画定することがより好ましい。例えば、発熱体は、上面、側面、および底面のうちの二つ以上の少なくとも一部分を形成してもよい。発熱体は、上面の少なくとも一部分、および側面の少なくとも一部分を画定することが好ましい。発熱体は、容器の上面全体および側壁表面全体を形成することがより好ましい。発熱体は、容器の内表面または外表面上に配置されてもよい。
【００９７】
任意の好適な発熱体が採用されてもよい。例えば、発熱体は、電気抵抗加熱構成要素および誘導加熱構成要素のうちの一方または両方を含んでもよい。発熱体は電気抵抗加熱構成要素を含むことが好ましい。例えば、発熱体は、一つ以上の電気抵抗性ワイヤーまたはその他の抵抗性要素を有してもよい。抵抗ワイヤーは、熱伝導性材料と接触し、生成された熱をより広い領域にわたって分配しうる。適切な熱伝導性材料には、アルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、銀、およびそれらの組み合わせが含まれる。本開示の目的のためには、電気抵抗性ワイヤーが熱伝導性材料と接触する場合、電気抵抗性ワイヤーおよび熱伝導性材料の両方は、カートリッジ容器の表面の少なくとも一部分を形成する発熱体の一部である。
【００９８】
一部の実施例において、発熱体は誘導発熱体を備える。例えば、発熱体は、カートリッジ容器の表面を形成するサセプタ材料を有してもよい。
【００９９】
「サセプタ」という用語は本明細書で使用される時、電磁エネルギーを熱に変換することが可能な材料を意味する。交流電磁場内に位置する時、典型的にはサセプタ内で渦電流が誘導され、ヒステリシス損失が生じることがあり、これはサセプタの加熱を引き起こす。サセプタがエアロゾル形成基体と熱接触して位置するか、または熱的に近接すると、そのサセプタによってその基体が加熱され、これによりエアロゾルが形成される。サセプタはエアロゾル形成基体と少なくとも部分的に直接物理的接触して配置されることが好ましい。
【０１００】
サセプタは、エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生させるのに十分な温度に誘導加熱されることができる任意の材料から形成されてもよい。サセプタは金属または炭素を含むことが好ましい。好ましいサセプタは、強磁性材料（例えばフェライト鉄）、強磁性合金（強磁性鋼またはステンレス鋼など）、およびフェライトを含みうる。適切なサセプタはアルミニウムであってもよく、またはアルミニウムを含んでもよい。
【０１０１】
好ましいサセプタは、金属サセプタ（例えばステンレス鋼）である。しかし、サセプタ材料はまた、黒鉛、モリブデン、シリコン炭化物、アルミニウム、ニオブ、インコネル合金（オーステナイトニッケル・クロム系超合金）、金属蒸着フィルム、セラミック（例えば、ジルコニウムなど）、遷移金属（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなど）、または半金属構成要素（例えば、Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｐ、Ａｌなど）を含みうるか、またはそれらで作られうる。
【０１０２】
サセプタは、５パーセント超の、好ましくは２０パーセント超の、好ましくは５０パーセントまたは９０パーセント超の強磁性材料もしくは常磁性材料を含むことが好ましい。好ましいサセプタは２５０℃を超える温度まで加熱されてもよい。適切なサセプタは、非金属コアの上に配置された金属層を有する非金属コア（例えば、セラミックコアの表面上に形成された金属のトラック）を有してもよい。
【０１０３】
本発明によるシステムでは、容器内に配置するための容器の少なくとも一つの表面、または容器内に定置するためのエアロゾル形成基体を収容するカートリッジは、サセプタ材料を含んでもよい。容器の少なくとも二つの表面は、サセプタ材料を有することが好ましい。例えば、容器の基部および少なくとも一つの側壁は、サセプタ材料を含んでもよい。有利なことに、カートリッジ容器の外表面の少なくとも一部分は、サセプタ材料で作製される。しかしながら、カートリッジ容器の内側の少なくとも部分も、サセプタ材料で被覆されるか、サセプタ材料で裏打ちされてもよい。裏打ちは、シェルの一体型の部品を形成するように、シェルに取り付けられる、または固定されることが好ましい。
【０１０４】
加えて、または別の方法として、カートリッジはサセプタ材料を有してもよい。
【０１０５】
シーシャ装置はまた、サセプタ材料内に渦電流および／またはヒステリシス損失を誘発するように構成された一つ以上の誘導コイルを含んでもよく、これは結果としてサセプタ材料の加熱をもたらす。サセプタ材料はまた、エアロゾル形成基体を収容するカートリッジ内に位置付けられてもよい。サセプタ材料を含むサセプタ素子は、例えば、ＰＣＴ特許出願公開第２０１４／１０２０９２号および同第２０１５／１７７２５５号に記述されている材料など、任意の好適な材料を有してもよい。
【０１０６】
シーシャ装置は、抵抗発熱体または誘導コイルに動作可能に結合された制御電子回路を含んでもよい。制御電子回路は発熱体の加熱を制御するように構成されている。
【０１０７】
制御電子回路は任意の適切な形態で提供されてもよく、また例えばコントローラ、またはメモリおよびコントローラを含みうる。制御電子回路は、一つ以上の構成要素に制御電子回路の機能または態様を実行させる命令を含むメモリを含みうる。本開示における制御電子回路に帰属する機能は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアのうちの一つ以上として具現化されてもよい。
【０１０８】
具体的には、本明細書に記載のコントローラなどの一つ以上の構成要素は、中央処理装置（ＣＰＵ）、コンピュータ、論理アレイ、または制御電子回路の中に入る、または充電器の外に出るデータを方向付ける能力を有するその他の装置などのプロセッサを含みうる。コントローラは、メモリ、プロセッシング、および通信ハードウェアを有する一つ以上のコンピューティング装置を含み得る。コントローラは、コントローラの様々な構成要素を、一緒に、またはコントローラに動作可能に結合された他の構成要素と結合するために使用される回路を含みうる。コントローラの機能は、ハードウェアによって、かつ／あるいは非一時的コンピュータ可読記憶媒体上のコンピュータ命令として実行され得る。
【０１０９】
コントローラのプロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および／または等価のディスクリート論理回路もしくは集積論理回路のうちの任意の一つ以上を含みうる。一部の実施例において、プロセッサは、一つ以上のマイクロプロセッサ、一つ以上のコントローラ、一つ以上のＤＳＰ、一つ以上のＡＳＩＣ、および／または一つ以上のＦＰＧＡ、ならびにその他のディスクリート論理回路または集積論理回路の任意の組み合わせなどの複数の構成要素を含み得る。本明細書のコントローラまたはプロセッサに帰属する機能は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはこれらの任意の組み合わせとして具現化されうる。本明細書にはプロセッサベースのシステムとして記載されているが、代替的なコントローラは、リレーおよびタイマーなどの他の構成要素を利用し、単独またはマイクロプロセッサベースのシステムと組み合わせて、望ましい結果を達成することができる。
【０１１０】
一つ以上の実施形態において、例示的なシステム、方法、およびインターフェースは、一つ以上のプロセッサおよび／またはメモリを含みうるコンピューティング装置を使用する、一つ以上のコンピュータプログラムを使用して実施されてもよい。本明細書に記載のプログラムコードおよび／または論理は、入力データ／情報に適用されて、本明細書に記載の機能を実行し、所望の出力データ／情報を生成し得る。出力データ／情報は、本明細書に記載のように、あるいは既知の様式で適用されるように、一つ以上の他の装置または方法に、入力として適用されてもよい。上記を考慮すると、本明細書に記載の通りのコントローラ機能が、当業者に既知の任意の様態で実施され得ることは容易に明らかであろう。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、制御電子回路はマイクロプロセッサを含みうるが、これはプログラム可能マイクロプロセッサでもよい。電子回路は電力供給を調節するように構成されてもよい。電力は、電流パルスの形態でヒーター要素または誘導コイルに供給されてもよい。
【０１１２】
発熱体が抵抗発熱体である場合、制御電子回路は、発熱体の電気抵抗を監視し、発熱体の電気抵抗に応じて発熱体への電力供給を制御するように構成されうる。このように、制御電子回路は抵抗要素の温度を調節しうる。
【０１１３】
加熱構成要素が誘導コイルを含み、発熱体がサセプタ材料を含む場合、制御電子回路は、誘導コイルの様子を監視するように、および例えばＷＯ２０１５／１７７２５５号で説明されているようなコイルの態様に応じて誘導コイルへの電力供給を制御するように構成されうる。このように、制御電子回路はサセプタ材料の温度を調節しうる。
【０１１４】
シーシャ装置は、熱電対などの温度センサーを有してもよい。温度センサーは、発熱体の温度を制御するために制御電子回路に動作可能に結合されてもよい。温度センサーは任意の適切な位置に位置付けられうる。例えば、温度センサーは、加熱されるエアロゾル形成基体の温度を監視するために、容器内に受けられたエアロゾル形成基体またはカートリッジの中へと挿入されるように構成されてもよい。加えて、または別の方法として、温度センサーは発熱体と接触してもよい。加えて、または別の方法として、温度センサーは、エアロゾル発生要素のエアロゾル出口など、シーシャ装置のエアロゾル出口での温度を検出するように位置付けられてもよい。加えて、または別の方法として、温度センサーは、ヒートポンプの加熱される側面などの、冷却要素と接触してもよい。センサーは、感知された温度に関する信号を制御電子回路に送信してもよく、これは発熱体の加熱を調整して、センサーでの適切な温度を達成しうる。
【０１１５】
Ｋ型熱電対などの、任意の適切な熱電対が使用されうる。熱電対は、カートリッジ内の温度が最も低い場所に配置されうる。例えば、熱電対は、カートリッジの中心または中央に配置されうる。一部のシーシャ装置では、熱電対は、例えば、基体の容器と発熱体（木炭など）との間に熱電対を配置した後に基体を上部に配置することによって、エアロゾル形成基体（糖蜜など）の下に配置されうる。
【０１１６】
シーシャ装置が温度センサーを含むかどうかにかかわらず、装置は、エアロゾル形成基体を燃焼することなくエアロゾルを発生するのに十分な程度まで容器内に受けられたエアロゾル形成基体を加熱するように構成されることが好ましい。
【０１１７】
制御電子回路は電源に動作可能に連結されてもよい。シーシャ装置は任意の好適な電源を含んでもよい。例えば、シーシャ装置の電源は、電池または電池の組（例えば、電池パック）であってもよい。一部の実施例では、陰極要素および陽極要素などの電池の一つ以上の構成要素、または電池全体さえもが、それらが配置されるシーシャ装置の一部分の幾何学的形状に合わせて適合されうる。一部の事例では、電池または電池構成要素は、幾何学的形状に一致するために転動または組立によって適合されうる。電源ユニットの電池は、再充電可能とすることができるだけでなく、取り外し可能かつ交換可能であってもよい。任意の適切な電池が使用されうる。例えば、産業用耐久型電気工具に使用されものなど、市販の耐久型または標準電池である。別の方法として、電源ユニットは、スーパーコンデンサまたはハイパーコンデンサを含む任意のタイプの電源であってもよい。別の方法として、装置は、外部電源に接続されて電力供給することができ、またこうした目的のために電気的および電子的に設計することができる。採用される電源のタイプにかかわらず、電源は再充電または外部電源への接続を必要とする前に、およそ７０分間の装置の連続動作において装置が正常に機能するために十分なエネルギーを提供することが好ましい。
【０１１８】
シーシャ装置は、エアロゾル形成基体を収容するための容器と流体連通する空気吸込み口チャネルを備える。周囲空気は、シーシャ装置が使用されている時に、発生したエアロゾルをエアロゾル形成基体からエアロゾル出口へと搬送するために、空気吸込み口チャネルを通して容器へ、そして容器内に配置された基体へと流れる。空気吸込み口チャネルの少なくとも一部分は、容器に入る前に空気を予熱するために、発熱体によって形成されることが好ましい。容器の表面を形成する発熱体の一部分が、空気吸込み口チャネルの一部分を形成することが好ましい。空気吸込み口チャネルは、容器の上面および容器の側壁（発熱体によって形成されている場合）のうちの一方または両方から形成されることが好ましい。空気吸込み口チャネルは、容器の上面および容器の側壁（発熱体によって形成されている場合）の両方によって形成されることが好ましい。
【０１１９】
発熱体は、空気を予熱するように構成された冷却要素の一部を含んでもよく、またはこれから形成されてもよいことが好ましい。
【０１２０】
空気吸込み口チャネルの任意の好適な部分は、発熱体によって形成されてもよい。空気吸込み口チャネルの長さの約５０％以上は、発熱体によって形成されることが好ましい。多くの実施例では、発熱体は、空気吸込み口チャネルの長さの９５％以下を形成することになる。
【０１２１】
空気吸込み口チャネルを通して流れる空気は、発熱体によって任意の好適な量だけ加熱されてもよい。一部の実施例では、空気は、加熱された空気がエアロゾル形成基体またはエアロゾル形成基体を収容するカートリッジを通して流れる時にエアロゾルが形成されるように、十分に加熱される。一部の実施例では、空気は、それ自身はエアロゾル形成を生じるために十分には加熱されないが、発熱体による基体の加熱を容易にする。基体を加熱し、そしてエアロゾル形成を生じるために発熱体へと供給されるエネルギーの量は、本発明による空気が予熱される時は、空気が予熱されない設計に対して、５％以上（１０％以上、または１５％以上など）低減されることが好ましい。典型的には、エネルギー節約は７５％未満となるであろう。
【０１２２】
基体は、予熱された空気と、発熱体からの加熱との組み合わせを通して、約１５０℃〜約２５０℃の範囲の温度に加熱されることが好ましく、約１８０℃〜約２３０℃または約２００℃〜約２３０℃の範囲の温度へと加熱されることがより好ましい。
【０１２３】
気流経路の少なくとも一部分は、発熱体と熱遮蔽との間に形成されることが好ましい。空気吸込み口チャネルによって形成される空気吸込み口チャネルの実質的に部分全体は、熱遮蔽によって形成されることが好ましい。熱遮蔽および発熱体は、空気が熱遮蔽と発熱体との間に流れるように、空気吸込み口チャネルの対向する表面を形成してもよい。熱遮蔽は、容器によって形成される内部に対する外部に位置付けられることが好ましい。
【０１２４】
任意の好適な熱遮蔽材料が採用されてもよい。熱遮蔽材料は熱反射性である表面を有することが好ましい。熱反射性表面は、断熱材料で裏打ちされてもよい。一部の実施例では、熱反射性材料は、アルミニウム金属化フィルムまたはその他の好適な熱反射性材料を含む。一部の実施例では、断熱材料はセラミック材料を含む。一部の実施例では、熱遮蔽はアルミニウム金属化フィルムおよびセラミック材料の裏当てを含む。
【０１２５】
空気吸込み口チャネルは、シーシャ装置の外側からの周囲空気が空気吸込み口チャネルを通し、かつ開口部を通して容器の中へと流れうるように、容器を通した一つ以上の開口部を含んでもよい。空気吸込み口チャネルが二つ以上の開口部を含む場合、空気吸込み口チャネルは、空気吸込み口チャネルを通して各開口部へと流れる空気を方向付けるためのマニホールドを含んでもよい。シーシャ装置は、二つ以上の空気吸込み口チャネルを備えることが好ましい。
【０１２６】
容器は、一つ以上の空気吸込み口チャネルと連通する任意の好適な数の開口部を含んでもよい。例えば、容器は１〜１０００個の開口部（１０〜５００個の開口部など）を含んでもよい。開口部は、均一なサイズであってもよく、不均一なサイズであってもよい。開口部は、均一に分布されてもよく、また不均一に分布されてもよい。開口部は、カートリッジ容器内の任意の好適な場所において形成されてもよい。例えば、開口部は、容器の上部または側壁のうちの一方または両方に形成されてもよい。開口部は容器の上部に形成されることが好ましい。
【０１２７】
容器は、基体またはカートリッジが容器によって受けられた時に、容器の表面を形成する発熱体によるエアロゾル形成基体の伝導性加熱を促進するように、容器の一つ以上の壁または天井と、エアロゾル形成基体またはエアロゾル形成基体を収容するカートリッジとの間で接触できるように形状設定およびサイズ設定されることが好ましい。一部の実施例では、エアロゾル形成基体を収容するカートリッジの少なくとも一部分と容器の表面との間に空隙が形成されてもよく、空隙は空気吸込み口チャネルの一部分として機能する。
【０１２８】
容器の内部およびエアロゾル形成基体を収容するカートリッジの外部は、類似のサイズおよび寸法であることが好ましい。容器の内部およびカートリッジの外部は、約１．５対１よりも大きい高さ：基部幅（または直径）比を有することが好ましい。こうした比は、発熱体からの熱がカートリッジの中心部へと貫通するのを可能にすることによって、使用中にカートリッジ内のエアロゾル形成基体のより効率的な枯渇を可能にする場合がある。例えば、容器およびカートリッジは、高さに対して約１．５〜約５倍、または高さの約１．５〜約４倍、または高さに対して約１．５〜約３倍の基部直径（または幅）を有してもよい。同様に、容器およびカートリッジは、基部直径（または幅）に対して約１．５〜約５倍、または基部直径（または幅）の約１．５〜約４倍、または基部直径（または幅）に対して約１．５〜約３倍の高さを有してもよい。容器およびカートリッジは、約１．５対１〜約２．５対１の高さ：基部直径比または基部直径：高さ比を有することが好ましい。
【０１２９】
一部の実施例では、容器の内部およびカートリッジの外部は、約１５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲の高さ、および約４０ｍｍ〜約６０ｍｍの範囲の基部直径を有する。
【０１３０】
容器は、一つ以上の部品から形成されてもよい。容器は二つ以上の部品によって形成されることが好ましい。容器の少なくとも一部は、カートリッジを容器の中へと挿入するための容器の内部へのアクセスを可能にするために、別の部品に対して移動可能であることが好ましい。例えば、一つの部品は、部品が分離された時にエアロゾル形成基体またはエアロゾル形成基体を収容するカートリッジの挿入を可能にするために、別の部品に取り外し可能に取り付け可能であってもよい。部品は、ねじ係合、締まり嵌め、スナップ嵌め、またはこれに類するものによるなどの、任意の好適な様式で取り付け可能であってもよい。一部の実施例では、部品はヒンジを介して互いに取り付けられる。部品がヒンジを介して取り付けられている時、部品はまた、容器が閉位置にある時に部品を互いに対して固定するための係止機構を含んでもよい。一部の実施例では、容器は、エアロゾル形成基体またはカートリッジが引き出し内に定置されることを可能にするように摺動的に開けられてもよく、かつシーシャ装置を使用されることを可能にするように摺動的に閉めることのできる引き出しを備える。
【０１３１】
任意の好適なエアロゾル形成カートリッジは、本明細書に記述されるシーシャ装置と併用されてもよい。カートリッジは、熱伝導性のあるハウジングを備えることが好ましい。例えば、ハウジングはアルミニウム、銅、亜鉛、ニッケル、銀、およびこれらの組み合わせから形成されてもよい。ハウジングはアルミニウムから形成されることが好ましい。一部の実施例では、カートリッジは、アルミニウムよりも熱伝導性の低い一つ以上の材料から形成される。例えば、ハウジングは、任意の好適な熱的に安定な高分子材料から形成されてもよい。材料が十分に薄い場合、特に熱伝導性のない材料からハウジングが形成されていても、ハウジングを通して十分な熱が伝達される場合がある。
【０１３２】
カートリッジは、使用時にカートリッジを通した空気の流れを可能にするために、ハウジングの上部および底部に形成された一つ以上の開口部を含んでもよい。容器の上部が一つ以上の開口部を含む場合、カートリッジの上部にある少なくとも一部の開口部は、容器の上部の開口部と整列してもよい。カートリッジは、カートリッジが容器の中へと挿入された時に、容器の相補的な整列の特徴と嵌合してカートリッジの開口部を容器の開口部と整列させるように構成された整列の特徴を含む場合がある。カートリッジのハウジング内の開口部は、カートリッジ内に貯蔵されたエアロゾル形成基体がカートリッジから漏れ出るのを防止するために、貯蔵中は覆われてもよい。加えて、または別の方法として、ハウジング内の開口部は、エアロゾル形成基体がカートリッジから出るのを防止または抑止するのに十分に小さい寸法を有してもよい。開口部が覆われている場合、消費者はカートリッジを容器の中へと挿入する前にカバーを取り外してもよい。一部の実施例では、容器はカートリッジを穿孔してカートリッジ内に開口部を形成するように構成される。容器は、カートリッジの上部に穿孔するように構成されることが好ましい。
【０１３３】
カートリッジは、任意の好適な形状であってもよい。カートリッジは、円錐台形または円筒形状を有することが好ましい。
【０１３４】
任意の好適なエアロゾル形成基体は、本発明のシーシャ装置と併用するためにカートリッジ内に定置されてもよく、またはエアロゾル発生ユニットの容器内に定置されてもよい。エアロゾル形成基体は、エアロゾルを形成しうる揮発性化合物を放出する能力を有する基体であることが好ましい。揮発性化合物はエアロゾル形成基体の加熱によって放出されてもよい。エアロゾル形成基体は固体でも液体でもよく、固体および液体の両方の成分を含んでもよい。エアロゾル形成基体は固体であることが好ましい。
【０１３５】
エアロゾル形成基体はニコチンを含みうる。ニコチン含有エアロゾル形成基体はニコチン塩マトリクスを含んでもよい。エアロゾル形成基体は植物由来材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はたばこを含んでもよいが、たばこ含有材料は揮発性のたばこ風味化合物を含むことが好ましく、これが加熱に伴いエアロゾル形成基体から放出される。
【０１３６】
エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。均質化したたばこ材料は、粒子状のたばこを凝集することによって形成されてもよい。存在する場合には、均質化したたばこ材料は、乾燥質量基準で５％以上のエアロゾル形成体含有量を有してもよく、乾燥質量基準で重量３０％超との間であることが好ましい。エアロゾル形成体の含有量は、乾燥質量基準で約９５％未満であってもよい。
【０１３７】
エアロゾル形成基体は別の方法として、または追加的に、非たばこ含有材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体は均質化した植物由来材料を含んでもよい。
【０１３８】
エアロゾル形成基体は例えば、薬草の葉、たばこ葉、たばこの茎の破片、再構成たばこ、均質化したたばこ、押出成形たばこ、膨化たばこのうちの一つ以上を含む、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片またはシートのうち一つ以上を含みうる。
【０１３９】
エアロゾル形成基体は少なくとも一つのエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成体は、使用時に密度が高く安定したエアロゾルの形成を容易にし、エアロゾル発生要素の使用温度で熱分解に対して実質的に耐性のある任意の適切な周知の化合物または化合物の混合物であってもよい。適切なエアロゾル形成体は当業界で周知であり、これには多価アルコール（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセリンなど）、多価アルコールのエステル（グリセロールモノアセテート、ジアセテート、またはトリアセテートなど）、およびモノカルボン酸、ジカルボン酸、またはポリカルボン酸の脂肪族エステル（ドデカン二酸ジメチル、テトラデカン二酸ジメチルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。特に好ましいエアロゾル形成体は多価アルコールまたはその混合物（トリエチレングリコール、１，３−ブタンジオールなど）であり、グリセリンが最も好ましい。エアロゾル形成基体は、その他の添加物および成分（風味剤など）を含んでもよい。エアロゾル形成基体はニコチンおよび少なくとも一つのエアロゾル形成体を含むことが好ましい。特に好ましい実施形態において、エアロゾル形成体はグリセリンである。
【０１４０】
固体エアロゾル形成基体は、熱的に安定な担体上に提供されてもよく、またはその中に包埋されてもよい。担体は、第一の主表面、第二の主外表面、または第一の主表面および第二の主表面の両方の上に固体基体が堆積された薄層を含んでもよい。担体は、例えば紙、または紙様の材料、不織布炭素繊維マット、低質量の目の粗いメッシュ金属スクリーン、または穿孔された金属箔またはその他の任意の熱的に安定した高分子マトリクスで形成されてもよい。別の方法として、担体は、粉末、顆粒、ペレット、断片、スパゲッティ、細片またはシートなどの形態を取ってもよい。担体は、たばこ成分が組み込まれた不織布繊維または繊維束としうる。不織布繊維または繊維の束は、例えば炭素繊維、天然セルロース繊維、またはセルロース誘導体繊維を含みうる。
【０１４１】
一部の実施例では、エアロゾル形成基体は懸濁液の形態である。例えば、エアロゾル形成基体は、粘度が高い糖蜜様の懸濁液の形態であってもよい。
【０１４２】
カートリッジに入る空気は、エアロゾル形成基体を横切って流れ、エアロゾルを混入し、エアロゾル出口を経由してカートリッジと容器を出る。エアロゾル出口から、エアロゾルを搬送する空気がベッセルに入る。
【０１４３】
シーシャ装置は、液体を収容するように構成された内部容積を画定し、かつ液体充填レベルより上のヘッドスペースに出口を画定する任意の好適なベッセルを含んでもよい。ベッセルは、ベッセル内に収容された内容物を消費者が観察することを可能にする光学的に透明または不透明なハウジングを含んでもよい。ベッセルは、液体充填ラインなどの液体充填境界を含んでもよい。ベッセルハウジングは任意の好適な材料で形成されてもよい。例えば、ベッセルハウジングは、ガラスまたは好適な剛直なプラスチック材料を含んでもよい。ベッセルは、消費者がベッセルを充填または清掃することを可能にするために、エアロゾル発生要素を有するシーシャ装置の一部分から取り外し可能であることが好ましい。
【０１４４】
ベッセルは、消費者によって液体充填レベルまで充填されてもよい。液体は水を備えることが好ましく、これには一つ以上の着色剤、風味剤、または着色剤および風味剤が随意に注入されてもよい。例えば、水には、植物または薬草の浸出液のうちの一方または両方が注入されてもよい。
【０１４５】
チャンバーを出る空気中に混入されたエアロゾルは、ベッセル内に位置付けられた導管を通して移動してもよい。主導管は、ベッセルを通して流れるエアロゾルが主導管の開口部を通して流れ、その後液体を通り、ベッセルのヘッドスペースの中へと入り、そして消費者への送達のためにヘッドスペース出口を出るように、ベッセルの液体充填レベルより下に開口部を有してもよい。
【０１４６】
上部空間出口は、エアロゾルを消費者に送達するためのマウスピースを備えるホースに連結されてもよい。マウスピースは、ユーザーによって、またはシーシャ装置の制御電子回路に動作可能に結合された吸煙センサーによって起動可能なスイッチを含んでもよい。スイッチまたは吸煙センサーは、制御電子回路に無線で連結されていることが好ましい。スイッチまたは吸煙センサーの起動は、エネルギーを発熱体に常に供給するのではなく、制御電子回路に発熱体を起動させる。その結果、スイッチまたは吸煙センサーの使用は、こうした要素を採用していない装置と比較してエネルギーを節約する機能し、一定の加熱ではなく要求に応じた加熱を提供する場合がある。
【０１４７】
例示の目的で、本明細書に記述されるシーシャ装置を使用する一つの方法が、時系列で以下に提供される。ベッセルは、シーシャ装置の他の構成要素から取り外され、水で充填されてもよい。天然の果実飲料、植物成分、および薬草の浸出液のうちの一つ以上が、風味付けのために水に添加されてもよい。添加される液体の量は、主導管の一部分を覆うべきであるが、ベッセル上に随意に存在する場合がある充填レベルマークを越えてはならない。次いで、ベッセルは、シーシャ装置へと再度組み付けられる。エアロゾル発生要素の一部分は、エアロゾル形成基体またはカートリッジを容器の中へと挿入できるように取り外され、または開かれてもよい。その後、エアロゾル発生要素は再組み立てされるかまたは閉じられる。その後、装置はオンにされてもよい。ユーザーは、所望の量のエアロゾルが生成されて、空気加速吸込み口を有するチャンバーを充填するまで、マウスピースから吸煙してもよい。ユーザーは、望む通りにマウスピースで吸煙してもよい。ユーザーは、チャンバー内にエアロゾルが見えなくなるまで、装置を使い続けてもよい。カートリッジまたは基体が使用可能なエアロゾル形成基体を消耗した時に、装置は自動的に停止することが好ましい。別の方法として、または加えて、消費者は、例えば、消耗品が枯渇した、またはほとんど枯渇したという合図を装置から受けた後、装置を未使用のエアロゾル形成基体または未使用のカートリッジで再充填してもよい。未使用基体またはカートリッジで再充填されると、装置を継続して使用することができる。シーシャ装置は、例えば装置のスイッチをオフにすることによって、消費者によっていつでもオフにできることが好ましい。
【０１４８】
一部の実施例では、ユーザーは、例えば、マウスピース上の起動要素を使用することによって一つ以上の発熱体を起動してもよい。例えば、起動要素は、制御電子回路と無線通信してもよく、また制御電子回路に信号を送って、スタンバイモードから最大加熱まで発熱体を起動してもよい。こうした手動起動は、カートリッジ中のエアロゾル形成基体の過熱または不要な加熱を防止するために、ユーザーがマウスピースを吸煙する間のみ有効であることが好ましい。
【０１４９】
一部の実施例では、マウスピースは、制御電子回路と無線通信する吸煙センサーを含み、消費者によるマウスピースの吸煙は、スタンバイモードから最大の加熱までの発熱体の作動を生じさせる。
【０１５０】
本発明のシーシャ装置は、任意の好適な空気管理を有する場合がある。一実施例では、ユーザーからの吸煙動作は、装置の内側の低圧を生じさせる吸引効果を作り出すことになり、これによって外部の空気を装置の空気吸込み口を通して流し、空気吸込み口チャネル内、およびエアロゾル発生要素の容器内に流すことになる。次いで空気は、エアロゾル形成基体、または容器内の基体を収容するカートリッジを通して流れ、容器のエアロゾル出口を通してエアロゾルを搬送する場合がある。その後、エアロゾルは、チャンバーの空気加速吸込み口の第一の開口部の中へと流れてもよい（エアロゾル発生要素の出口がチャンバーの空気加速吸込み口としても機能しない限り）。空気がチャンバーの吸込み口を通して流れると、空気は加速される。加速された空気は、第二の開口部を通して吸込み口を出て、チャンバーの主チャンバーに入り、ここで空気は減速される。主チャンバー内での減速は、チャンバー内の可視的なエアロゾルの強化をもたらす核形成を改善する場合がある。エアロゾル化された空気はその後、チャンバーを出て主導管を通して流れ（主導管がチャンバーの主チャンバーである場合を除き）、ベッセルの内側の液体へと流れてもよい。その後、エアロゾルは、泡になって液体から出て、そして液体のレベルの上方のベッセル内の上部空間へと入り、そしてホースおよびマウスピースを通して消費者へと送達するために、上部空間出口を出る。外部の空気の流れ、およびシーシャ装置内側のエアロゾルの流れは、ユーザーからの吸煙動作によって駆動される場合がある。
【０１５１】
本発明のシーシャ装置のすべての主要部品の組立品が、装置の密封機能を確実にすることが好ましい。密封機能は、適正な気流の管理が行われることを確実にするべきである。密封機能は、任意の好適な様式で達成されうる。例えば、シールリングおよびシールワッシャーなどのシールが、密封シールを確保するため使用されてもよい。
【０１５２】
シールリングおよびシールワッシャーまたはその他のシール要素は、任意の好適な材料（複数可）で作製されうる。例えば、シールは、グラフェン化合物およびシリコン化合物のうちの一つ以上を含んでもよい。その材料は、米国食品医薬品局によって、ヒトにおける使用が認可されていることが好ましい。
【０１５３】
チャンバー、チャンバーからの主導管、容器のカバーハウジング、およびベッセルなどの主要部品は、任意の好適な材料（複数可）で作製されてもよい。例えば、これらの部品は、ガラス、ガラス系化合物、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、またはポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）から独立して作製されてもよい。それらの部品は、標準的な食器洗い機での使用に好適な材料で形成されることが好ましい。
【０１５４】
一部の実施例では、本発明のマウスピースは、ホースユニットに接続するためのクイックカップリングのオス／メスの特徴を組み込む。
【０１５５】
全体として、電子シーシャ装置は以下のように動作しうる。エアロゾル形成基体で充填されたカートリッジは、電気的に加熱されてもよい。カートリッジと接触する発熱体の内表面は、エアロゾル発生基体を加熱するために使用されうる。発熱体は、提供される温度がエアロゾル形成基体を燃焼することなく、または焼却することなく、エアロゾルを発生させるのに十分なように構成されうる。ユーザーは、電子シーシャから空気を引き出してもよく、空気は、空気吸込み口チャネルを介して入り、冷却要素を通過してカートリッジに沿って進んだ後、カートリッジの底部に向かって進み、その後、容器の底部に進みうる。発生したエアロゾルは、加速要素を通過する間に加速されうる。加速前または加速中に、発生したエアロゾルは、冷却要素によって冷却されて、エアロゾルの濃縮を増大させうる。エアロゾルは、チャンバーに入り、チャンバーの内側で膨張するのに伴い、圧力変化を経験しうるが、これにより、エアロゾルは、ベッセルの下部容積内の水中に部分的に浸漬される、主導管またはステムパイプを通過する前に減速しうる。発生したエアロゾルは水を通過し、ホースによって抽出される前にベッセルの上部容積内に広がる。
【０１５６】
本開示は限定されないが、本開示の様々な態様の認識は、下記に提供される例示的な実施形態、図面、および具体的な実施例の考察を通して得られ、これらは、シーシャ装置の気流経路内の冷却要素を使用して、シーシャ装置に強化されたエアロゾルの特徴を提供する。本開示のさらなる修正および追加的な実施形態は、当業者に明らかであろう。
【０１５７】
図面を参照すると、当然のことながら図面に描写されていないその他の態様も、本開示の範囲および趣旨に収まる。図内で使用されている類似の番号は、類似の構成要素、工程、およびこれに類するものを指す。しかし当然のことながら、各図内で一つの構成要素を指すために一つの番号を使用することは、別の図内で同一の番号が付けられた構成要素を制限することを意図するものではない。加えて、異なる図内で構成要素を指すための異なる番号の使用は、異なる番号の付いた構成要素を他の番号の付いた構成要素と同一または類似のものとすることはできないと示すことを意図するものではない。図面は例示の目的で提示されていて、制限の目的で提示されていない。図面に提示された概略図は、必ずしも縮尺通りではない。
【０１５８】
一つの例示的な実施形態では、シーシャ装置は、少なくとも一つの空気吸込み口チャネルとヘッドスペース出口との間の気流経路を形成する一つ以上の他の構成要素に加えて、熱伝導性材料（アルミニウム）で形成される冷却要素を備える。具体的には、冷却要素の少なくとも導管は、熱伝導性材料で形成される。冷却要素は、導管に結合されたヒートシンク（複数のフィン）を含みうる。ヒートシンクは導管を囲んでもよい。冷却要素はまた、ヒートシンクに結合されてもよく、また電源に動作可能に結合されてもよい、ヒートポンプ（ペルチェ素子）を含んでもよい。シーシャ装置は、通気設計によって冷却要素の一つ以上の構成要素に適切な冷却気流を提供してもよい。冷却要素は、冷却気流を促進するファンを含みうる。冷却気流からの空気は、冷却要素によって加熱されてもよい。この予熱された空気は、シーシャ装置の通気設計によってエアロゾル発生要素に向かって方向付けられて、エアロゾルの発生を促進してもよい。
【０１５９】
一つ以上の実施形態では、冷却要素の全体的なサイズは、シーシャ装置内に嵌合するのに十分に小さくてもよい。いくつかの実施形態では、冷却要素は約１００ｍｍの高さを有してもよく、これは加速要素を含みうる。ヒートポンプは、導管の側面に沿って配置されうる。ヒートポンプの加熱される表面または冷却される表面は、気流チャネルと同じ方向に延びうる。各表面は、約３０ｍｍ×約３０ｍｍの表面積を有しうる。
【０１６０】
別の例示的な実施形態では、シーシャ装置は、冷却容器で形成された冷却要素を備える。具体的には、冷却容器は冷却要素の導管を囲みうる。導管は熱伝導性材料で形成されうる。冷却容器は、ポットインポット設計を利用しうる多孔性材料で形成されうる。シーシャ装置は、通気設計によって、冷却容器に対して適切な冷却気流を特に冷却容器の外部に提供しうる。冷却要素は、冷却気流を促進するファンを含みうる。冷却気流からの空気は、冷却要素によって加熱されてもよい。この予熱された空気は、シーシャ装置の通気設計によってエアロゾル発生要素に向かって方向付けられて、エアロゾルの発生を促進してもよい。
【０１６１】
さらに別の例示的な実施形態では、シーシャ装置は、冷却容器、ヒートシンクおよびヒートポンプで形成される冷却要素を備える。具体的には、冷却容器は冷却要素の導管を囲みうる。導管は熱伝導性材料で形成されうる。ヒートシンクは少なくとも部分的に冷却容器の内部容積内にある。ヒートシンクは冷却容器に結合されてもよい。ヒートシンクは、容器の内側の液体と接触することが好ましい。ヒートポンプは、レセプタクルまたはヒートシンクに結合される、または接触している。具体的には、ヒートポンプの冷却される側面は、レセプタクルまたはヒートシンクと接触してもよい。シーシャ装置は、通気設計によって、冷却容器、特にヒートポンプの加熱される側面に適切な冷却気流を提供しうる。冷却要素は、冷却気流を促進するファンを含みうる。冷却気流からの空気は、冷却要素によって加熱されてもよい。この予熱された空気は、シーシャ装置の通気設計によってエアロゾル発生要素に向かって方向付けられて、エアロゾルの発生を促進してもよい。
【０１６２】
さらに別の例示的な実施形態では、シーシャ装置は、冷却容器、水ブロック、液体ポンプ、およびヒートポンプで形成される冷却要素を備える。具体的には、冷却容器は冷却要素の導管を囲みうる。導管は熱伝導性材料で形成されうる。水ブロックは、冷却容器の内側の液体と流体連通しうる。液体ポンプは、水ブロックおよび冷却容器の両方の液体と流体連通して、水を冷却容器から水ブロックに循環させて冷却し、冷却容器に戻して導管を冷却しうる。ヒートポンプは、水ブロックに結合されてもよく、または接触してもよい。具体的には、ヒートポンプの冷却される側面は、水ブロックと接触してもよい。シーシャ装置は、通気設計によって、冷却容器、特にヒートポンプの加熱される側面に適切な冷却気流を提供しうる。冷却要素は、冷却気流を促進するファンを含みうる。冷却気流からの空気は、冷却要素によって加熱されてもよい。この予熱された空気は、シーシャ装置の通気設計によってエアロゾル発生要素に向かって方向付けられて、エアロゾルの発生を促進してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるシーシャ装置の概略図である。
【図２】図２は、エアロゾルを発生するための、図１のシーシャ装置の一部分の概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態によるシーシャ装置の冷却要素の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態によるシーシャ装置の冷却要素の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態によるシーシャ装置の冷却要素の断面図である。
【図６】図６は、本発明のさらに別の実施形態によるシーシャ装置の冷却要素の断面図である。
【図７】図７は、図１のシーシャ装置の一部の断面図である。
【図８】図８は、図７のシーシャ装置のチャンバーの断面概略図である。
【図９】図９は、図７のシーシャ装置に結合された図８のチャンバーの断面図である。
【図１０】図１０は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、受動的な冷却要素を有するシーシャ装置の温度を示すグラフである。
【図１１】図１１は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、受動的な冷却要素を有するシーシャ装置の総エアロゾル質量を示すグラフである。
【図１２】図１２は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、冷却要素を有するシーシャ装置の温度を示すグラフである。
【図１３】図１３は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、冷却要素を有するシーシャ装置の総エアロゾル質量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０１６４】
図１は、本発明の実施形態によるシーシャ装置１０の一実施形態を示す。シーシャ装置は、エアロゾル形成基体１２を受けるように構成されたエアロゾル発生要素１１を備える。エアロゾル発生要素１１は、例えば、電気ヒーター（図示せず）によって、エアロゾル形成基体１２を加熱して、エアロゾルを発生しうる。使用時に、発生したエアロゾルは、冷却要素１３および加速要素１４を通して流れる。冷却要素１３は、加速要素１４に結合される。冷却および加速されたエアロゾルは次に、チャンバー１６の中へと噴出され、これにより、エアロゾルを減速させることが可能になる。チャンバー１６は、ベッセル１７と流体連通する。実際に、エアロゾル発生要素１１は、図１に示す実施例に図示するように、主導管２１によって、チャンバー１６およびベッセル１７と流体連通する。したがって、気流チャネルは、エアロゾル発生要素１１とベッセル１７の内部との間に画定される。ベッセル１７の内部は、ヘッドスペースのための上部容積１８と、液体のための下部容積１９とを含む。ホース２０は、液体ラインより上の、ベッセル１７の側面に形成されたヘッドスペース出口１５を通して上部容積１８と流体連通する。
【０１６５】
発生したエアロゾルは、エアロゾル発生要素１１を通り、冷却要素１３、加速要素１４、チャンバー１６および主導管２１を介して、気流チャネルを通して下部容積１９の中へと流れる。エアロゾルは、下部容積１９内の液体を通過して、上部容積１８の中へと上昇する。ユーザーによるホース２０のマウスピースの吸煙により、上部容積１８内のエアロゾルがヘッドスペース出口１５を通して、吸入のためにホース２０の中へと引き出されうる。冷却要素１３は、エアロゾルが気流チャネルを通過するのに伴い、エアロゾル発生要素１１によって発生したエアロゾルを冷却するように配置される。冷却要素１３は、エアロゾルが冷却要素１３を通して、または冷却要素１３に接続された、または冷却要素１３に囲まれた主導管２１を通してエアロゾルが流れるのに伴い、エアロゾルを冷却するように配置されてもよい。冷却要素１３は、主導管２１の周りに結合されうる。冷却要素１３は、主導管２１と一体的に形成されうる。
【０１６６】
図２は、シーシャ装置１０の一部分を示す。エアロゾル発生要素１１は、エアロゾル形成基体１２を加熱するための電気発熱体（図示せず）を含みうる、発熱体６０を含む。また、発熱体６０は、空気２２がエアロゾル形成基体６０を通して流れる前に、空気２２を予熱するように機能しうる。いくつかの実施形態では、例えば、図２に図示する実施形態では、シーシャ装置１０の設計により、空気２２は、エアロゾル発生要素１１に入る前に、冷却要素１３を通過することによって予熱される。空気２２は、冷却要素１３を冷却するためにもすでに使用された冷却気流でありうる。これは電力効率を促進しうる。予熱された空気２２は、エアロゾル形成基体１２に流れ込んで、エアロゾルの発生を促進する。次に発生したエアロゾルは冷却要素１３、加速要素１４、およびチャンバー１６を通して流れる。
【０１６７】
図３は、本発明の一実施形態による冷却要素３０を示す。冷却要素３０は、加速要素３１に結合される。加速要素３１は、ノズルを含む。冷却要素３０は、熱伝導性材料を含む導管３２を含み、アルミニウムなどの相対的に高い熱拡散率を有することが好ましい。複数のフィンを含むフリンジヒートシンクなどのヒートシンク３３は、導管３２に結合されて、導管３２から熱を引き出す。フィンは反転されて、気流チャネルの周りに積み重ねられてもよい。各フィンは、少なくとも２２５ｍｍ2の表面積を含みうる。各フィンは、少なくとも０．５ｍｍの厚さを含みうる。したがって、導管３２およびヒートシンク３３は、冷却要素３０を通して、または、冷却要素３０が結合される、導管２１の一部分を通して流れる、エアロゾルの受動的な冷却を提供する、冷却要素３０は、追加的に、一つ以上のヒートポンプ３４などの一つ以上の能動的な冷却手段を含んでもよい。図３に示す実施例などのいくつかの実施形態では、一つ以上のヒートポンプ３４はペルチェ素子を含む。一つ以上のヒートポンプ３４は、ヒートシンク３３に結合される（ヒートシンクと各ヒートポンプとの間の矢印で示す方向に）。具体的には、ヒートポンプ３４のそれぞれの冷却される側面３５は、ヒートシンク３３に結合される。各ヒートポンプ３４の加熱される側面３６は、周囲環境からの冷却気流２２によって冷却されうる。これは、エアロゾル発生要素１１に入る周囲空気を予熱するために使用されうる。周囲空気は、ヒートポンプ３４の冷却される側面３５によって冷却された後に、フィンの間の間隙を通過してもよく、これによって、より効率的な放熱を提供しうる。
【０１６８】
冷却要素３０は、約１００ｍｍなどの、シーシャ装置での使用に適した高さ３７を含む。ヒートポンプ３４の加熱される表面３６および冷却される表面３５各々は、シーシャ装置での使用に適した表面積を画定する、高さ３８および幅３９を含む。高さ３８および幅３９はそれぞれ約３０ｍｍを含みうる。
【０１６９】
ファン（図示せず）は、冷却要素３０の適切な通気を提供するために、ヒートポンプ３４の加熱される側面３６の近位に配置されてもよい。ファンは、加熱される側面３６の温度が予め選択された最大値を超える時に、起動されるように配置されてもよい。
【０１７０】
図４は、本発明の別の実施形態による冷却要素４０を示す。冷却要素４０は、加速要素４１に結合される。冷却要素４０は、熱伝導性材料を含む導管４２を含み、アルミニウムなどの相対的に高い熱拡散率を有することが好ましい。冷却要素４０は、冷却容器４３を含む。冷却容器４３は、導管４２に結合される。具体的には、冷却容器４３は導管４２を囲む。冷却液体４４（水またはエチレングリコールなど）は、冷却容器４３の内側に配置される。冷却液体４４は、少なくとも２５０ｍｌの容積を含みうる。冷却容器４３の壁４６は、冷却液体４４の蒸発を促進するために、多孔性粘土または発泡シリカなどの多孔性材料を含む。また、冷却液体４４は、一つ以上のポート４５ａ、４５ｂを通して、水ブロックなどの外部液体供給源または冷却構成要素と流体連通する。吸込み口ポート４５ａおよび出口ポート４５ｂなどの一つ以上のポートは、毛細管作用によって、冷却液体４４を容器４３の中へと、または容器４３から外へ運びうる。冷却気流２２は、容器４３の多孔性の壁４６を通して液体４４を蒸発させて、熱を冷却容器４３から、ひいては、冷却要素４０を通過して気流チャネルを通して流れるエアロゾルから移動させるのに使用されうる。冷却容器４３は、こうした冷却気流２２が天然のファンとして機能するよう促進する幾何学的形状を備える。こうした実施形態では、周囲空気は、ユーザーの吸煙毎に、冷却容器４３の加熱される外表面を通気しうる。
【０１７１】
随意に、冷却要素４０の適切な通気を提供するために、ファン（図示せず）が、冷却容器４３の加熱される外表面に配置されてもよい。ファンは、加熱された外表面が予め選択された最大値を超える時に、起動するように配置されてもよい。
【０１７２】
図５は、冷却要素５０の別の実施形態を示す。冷却要素５０は、加速要素５１に結合される。冷却要素５０は、熱伝導性材料を含む導管５２を含み、アルミニウムなどの相対的に高い熱拡散率を有することが好ましい。冷却要素５０は、冷却容器５３を含む。冷却容器５３は、導管５２に結合される。具体的には、冷却容器５３は導管５２を囲む。冷却液体５４（水またはエチレングリコールなど）は、冷却容器５３の内側に配置される。冷却液体５４は、少なくとも２５０ｍｌの容積を含みうる。一つ以上のヒートシンク５５は、少なくとも部分的に容器５３内に配置される。一つ以上のヒートシンク５５は容器５３に結合される。ヒートシンク５５は、冷却液体５４から熱を引き出す。ヒートシンク５５は、冷却液体５４と接触している。ヒートシンク５５は、複数のフィンを含むフリンジヒートシンクを含みうる。フィンは反転されてもよく、各フィンは少なくとも２２５ｍｍ2の表面積を含んでもよい。各フィンは、少なくとも０．５ｍｍの厚さを含みうる。したがって、導管５２およびヒートシンク５５は、導管５２を通して流れるエアロゾルの受動的な冷却を提供する。冷却要素５０は、ここでは説明しないが、追加的に一つ以上の能動的な冷却手段を含む。熱電冷却素子、例えば、ペルチェ素子などの、一つ以上のヒートポンプ５６は、冷却容器５３に、またはヒートシンク５５に結合されて、ヒートシンク５５から熱を引き出す。具体的には、ヒートポンプ５６の冷却される側面は、容器５３またはヒートシンク５５と接触する。ヒートポンプ５６の加熱される側面は、冷却気流チャネル（図示せず）を通して流れる冷却気流２２に晒されて、ヒートポンプ５６から熱を引き出す。ファン５７は、ヒートポンプ５６の加熱される側面に隣接して提供されて、冷却気流２２を促進しうる。ファン５７は、ヒートポンプ５６に結合されてもよい。使用時、エアロゾル発生要素１１によって発生したエアロゾル５８は、冷却要素５０および加速要素５１によって少なくとも部分的に画定される気流チャネルを通して流れる。したがって、冷却要素５０は、エアロゾル５８が冷却要素５０を通して流れるのに伴いエアロゾル５８を冷却するように配置される。
【０１７３】
図６は、冷却要素６０の別の実施形態を示す。冷却要素６０は、加速要素６１に結合される。冷却要素６０は、熱伝導性材料を含む導管６２を含み、アルミニウムなどの相対的に高い熱拡散率を有することが好ましい。冷却要素６０は、冷却容器６３を含む。冷却容器６３は、導管６２に結合される。具体的には、冷却容器６３は導管６２を囲む。冷却液体６４（水またはエチレングリコールなど）は、冷却容器６３の内側に配置される。冷却液体６４は、少なくとも約１００ｍｌ、または少なくとも約２５０ｍｌの容積を含みうる。冷却液体６４は、ある容積の水ブロック６５と流体連通する。水ブロック６５は、冷却液体６４から熱を引き出すように機能する。冷却液体６４は、冷却液体６４を冷却するために、液体ポンプ６６によって冷却容器６３から水ブロック６５へと循環される。液体ポンプ６６は、水ブロック６５で冷却した後に、冷却液体６４を冷却容器に戻す。ヒートポンプ６７は、水ブロック６５に結合される。具体的には、ヒートポンプ６７の冷却される側面が、水ブロック６５と接触する。ヒートポンプ６７の加熱される側面は、冷却気流チャネルを通して流れる冷却気流２２に晒されて、ヒートポンプ６７から熱を引き出す。ファン６８は、ヒートポンプ６７の加熱される側面に隣接して配置され、冷却気流２２を促進する。ファン５７は、ヒートポンプ６７に結合される。これは、エアロゾル発生要素１１に入る周囲空気を予熱するために使用されうる。
【０１７４】
ここで図７を参照すると、シーシャ装置１００の実施例の概略断面図が示される。装置１００は、液体１１９を収容するように構成される内部容積を画定し、また液体１１９に対する充填レベルの上にあるヘッドスペース出口１１５を画定するベッセル１１７を含む。液体１１９は水を備えることが好ましく、この水には一つ以上の着色剤、一つ以上風味剤、または一つ以上着色剤および一つ以上風味剤が随意に注入されてもよい。例えば、水には、植物の浸出液または薬草の浸出液のうちの一方または両方が注入されてもよい。
【０１７５】
また、装置１００はエアロゾル発生要素１３０を備える。エアロゾル発生要素１３０は、エアロゾル形成基体を含む（またはカートリッジ内にないエアロゾル形成基体を受ける）カートリッジ１５０を受けるように構成された容器１４０を含む。エアロゾル発生要素１３０は発熱体１６０も含む。発熱体１６０は電気発熱体であってもよい。図７に図示する実施形態などのいくつかの実施形態では、発熱体１６０は、容器１４０の少なくとも一つの表面を形成する。図示した実施形態では、発熱体１６０は、容器１４０の上面および側面を画定する。エアロゾル発生要素１３０は、空気吸込み口１７１を介して周囲空気を装置１００の中へと引き出す、空気吸込み口チャネル１７０を含む。図示した通り、二つの空気吸込み口１７１が示されているが、任意の数の空気吸込み口が使用されてもよい（１、３、４、またはそれ以上）。空気吸込み口チャネル１７０の一部分は、空気が容器１４０に入る前に空気を加熱するために発熱体１６０によって画定される。次に、予熱された空気が、同じく発熱体１６０によって加熱される、カートリッジ１５０に入る。空気は、エアロゾル形成基体によって発生したエアロゾルに混入される。空気はエアロゾル発生要素１３０の出口を出て、チャンバー２００に入る。
【０１７６】
簡潔性と明瞭性の目的のために、すべての構成要素（冷却要素など）が示されているわけではない。しかしなら、冷却要素は、カートリッジ１５０の下流の構成要素および出口１９５の上流の構成要素を含んでもよく、これらの間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、冷却要素は、チャンバー２００を少なくとも部分的に含んでもよく、または、チャンバー２００の近位に、または隣接して配置されてもよい。
【０１７７】
エアロゾルは、チャンバー２００から導管１９０を通して、液体１１９のレベルより下の導管１９０の出口１９５を介して、ベッセル１１７の中へと流れる。したがって、気流チャネルは、エアロゾル発生要素１３０とベッセル１１７との間に定義され、チャンバー２００および導管１９０によって画定される。液体１１９を通したエアロゾルの泡は、液体１１９より上のベッセルのヘッドスペース内に浮上し、ベッセル１１７のヘッドスペース出口１１５を通してベッセル１１７を出る。エアロゾルをユーザーの口へと搬送するために、ホース１２０をヘッドスペース出口１１５に結合する。ホース１２０は、マウスピース１２５を含む。マウスピース１２５は、ホース１２０に結合されてもよく、ホース１２０の一体型の部分を形成してもよい。
【０１７８】
上述の通り、使用時における装置の気流経路は、図７に太い矢印で図示されている。
【０１７９】
図７に例示する実施形態などの、いくつかの実施形態では、マウスピース１２５は起動要素１２７を含む。起動要素１２７は、スイッチ、ボタンもしくはこれに類するものであってもよく、または吸煙センサーもしくはこれに類するものであってもよい。起動要素１２７は、装置１００の任意のその他の好適な場所に定置されてもよい。例えば、起動要素２７は、制御電子回路１３１と無線通信することができる。したがって、ユーザーは、起動要素１２７と相互作用して、例えば、電源１３２に発熱体１４０を給電させることによって、装置１００を使用状態にするか、または制御電子回路に発熱体１６０を起動させてもよい。
【０１８０】
制御電子回路１３１および電源１３２は、エアロゾル発生要素１３０に対して任意の適切な位置に位置しうる。いくつかの実施形態では、制御電子回路１３１および電源１３２は、図７に示すように、要素１３０の下側部分に提供されてもよい。しかしながら、当然のことながら、制御電子回路１３１および電源１３２は、装置１００の様々なその他の位置のいずれかに提供されてもよい。
【０１８１】
図８は、チャンバー２００の実施例の概略断面図を示す。チャンバー２００は、主チャンバー２３０を画定するハウジング２１０を含む。チャンバー２００は、主チャンバー２３０の中へと延びる、または突出する吸込み口２２０を含む。チャンバー２００への吸込み口２２０は、第一の開口部２２３および第二の開口部２２７を含む。エアロゾル発生要素によって発生するエアロゾルは、第一の開口部２２３を通して吸込み口２２０に入り、第二の開口部２２７を通して主チャンバー２３０に入る。第一の開口部２２３は、第二の開口部２２７よりも大きい直径を有し、これにより、吸込み口２２０を通して第一の開口部２２３から第二の開口部２２７へと流れる空気、または実際にはエアロゾルが加速される。加速された空気は第二の開口部２２７を出て主チャンバー２３０に入ってもよい。空気またはエアロゾルは第二の開口部２２７を出て主チャンバー２３０に入ると減速される。減速された空気またはエアロゾルは、まず主チャンバー２３０を通過した後に、出口２４０を通して主チャンバー２３０を抜け出る。出口２４０は、導管（図１に図示する導管１９０など）と流体連通して、エアロゾルをベッセル１１７に伝達する。二つの開口部２２３、２２７が図示されるが、当然のことながら、任意の形態の気流制限が吸込み口２２０に提供されてもよい。
【０１８２】
簡潔性と明瞭性の目的のために、すべての構成要素（冷却要素など）が示されているわけではない。しかしながら、冷却要素は、チャンバー２３０の上流に含まれる。いくつかの実施形態では、冷却要素は、吸込み口２２０を少なくとも部分的に含んでもよく、またはこれに近接して、または隣接して配置されてもよい。
【０１８３】
図９は、エアロゾル発生要素１３０および導管１９０へと動作可能に結合されたチャンバー２００の実施例の概略断面図を示す。図示した実施形態では、空気は、空気吸込み口１７１を通してエアロゾル発生要素１３０の上部１３１に入った後、熱遮蔽１６５を通過し、次いで発熱体１６０の外側表面をたどり、発熱体１６０の上部に達する。次いで加熱された空気は、カートリッジ１５０のハウジングの上面を通して進み、エアロゾル形成基体１５５を通して進み、底部１３３にある空間を通して進み、エアロゾル出口１８０へと進む。次いでエアロゾル化された空気はチャンバー２００の吸込み口２２０に入り、エアロゾル化された空気は吸込み口２２０を通して移動するにつれて加速される。加速された空気は第二の開口部２２７を経由して吸込み口２２０を出て主チャンバー２３０に入り、ここで加速された空気は膨張する。減速された空気は出口２４０を経由してチャンバー２００を出て、ベッセルの中へと移動するために導管１９０に入る。
【０１８４】
簡潔性と明瞭性の目的のために、すべての構成要素（冷却要素など）が示されているわけではない。しかしながら、冷却要素は、チャンバー２３０の上流に含まれる。いくつかの実施形態では、冷却要素は、下部１３３または吸込み口２２０を少なくとも部分的に含んでもよく、これらの近位に、またはこれらに隣接して配置されてもよい。
【０１８５】
図９で図示した実施形態において、空気は発熱体１６０の外表面に沿って移動した後、発熱体１６０を通して移動する。他の実施形態（図示せず）では、空気は発熱体１６０の内表面に沿って移動してもよい。
【０１８６】
図９で図示される実施例では、発熱体１６０と底部１３１の上面とによって形成される容器に、カートリッジ１５０（またはカートリッジ内にないエアロゾル形成基体）を挿入できるまたは容器から取り外しできるように、エアロゾル発生要素１３０の上部１３１は下部１３３から取り外されてもよい。上部１３１および下部１３３の本体は、断熱性材料で形成されてもよい。
【０１８７】
シーシャ装置の実施例を作製してエアロゾル発生について試験し、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した。ＴＡＭを使用してエアロゾル発生を試験するために、以下の測定を実施した。巻回ワイヤー発熱体に結合されたアルミニウムハウジングを含むカートリッジが提供された。巻回ワイヤー要素は、２７．９９±０．０１ｍｍの内径、４１．５ｍｍの長さ、および３ｍｍのセラミックの厚さを有するセラミックシリンダーを含む。セラミックは、「ＭＡＣＯＲ」という商品名で、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｍｂｈ、Ｗｉｅｓｂａｄｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙから取得した。カートリッジを、市販のＡｌ−Ｆａｋｈｅｒの糖蜜（エアロゾル形成基体）１０ｇで充填し、１８０°Ｃ（実施例２）または２００°Ｃ（実施例１）の一定温度に設定された巻回ワイヤー発熱体（エアロゾル発生要素）を使用して加熱した。発生したエアロゾルをノズル（加速要素）に通過させた。発生したエアロゾルを、体験の前後に重量が記録された合計１０個のＣａｍｂｒｉｄｇｅパッドを使用して収集した。１０個のＣａｍｂｒｉｄｇｅパッドのうちの２個のみが所与の時点で発生したエアロゾルを収集した。体験の総持続時間は１０５回の吸煙に対応するように設計された。２０回の吸煙ごとに、逆止め弁を使用してエアロゾルが確実にＣａｍｂｒｉｄｇｅパッドの正しい対へと分配されるようにした。望ましい吸煙の体験をまねるために、Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ  ＡＧ，Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ製の四つのプログラム可能なデュアルシリンジポンプ（ＰＤＳＰ）を同時に使用して、以下の吸煙レジームを作成した。
−  吸煙容積：５３０ｍｌ
−  吸煙持続時間：２６００ｍｓ
−  吸煙間の期間：１７秒
【０１８８】
温度を測定するために、巻回ワイヤー発熱体を２００℃の温度で動作させた。熱電対（温度センサー）を冷却要素の近くのノズル上に配置して、ノズルのくぼみの内側の温度を概算した。熱電対はＫ型熱電対とした。温度を、約３８分間にわたって時間の関数として測定した。予熱時間として説明した最初の４分間、発熱体の温度は上昇するが、吸煙はまだ起動していない。吸煙が起動すると、くぼみの内側の温度は急速に上昇し、エアロゾルがノズルを通過して、もはやエアロゾルがなくなると、温度が低下することが観察された。エアロゾルを測定する内在的な信頼性の欠如のために、温度対時間グラフの曲線は、エアロゾルが吸煙されなかった時に取得された温度示度のみを表示するように補正した。
【０１８９】
実施例１では、拡散の役割を試験した。二つのノズルは、異なる材料、一方はエポキシ樹脂、他方はアルミニウム（熱伝導性材料を含む導管を有する冷却要素）で作製した。エポキシ樹脂は、Ｆｏｒｍｌａｂｓ，Ｂｅｒｌｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ製の高温エポキシ樹脂とした。アルミニウムは、エポキシ樹脂よりも相対的に高い熱拡散率を有する。熱拡散率は、エポキシ樹脂が１０-7ｍ2／ｓであり、アルミニウムがよび９．７＊１０-5ｍ2／ｓである。各ノズルの最も制限的な断面直径は約１．６ｍｍであり、これは各ノズルについて約４６ｍｍＷＧのＲＴＤをもたらした。能動的な冷却は使用されなかった。
【０１９０】
図１０は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、受動的な冷却要素を有するシーシャ装置の温度の時間の関数としてのグラフ７０を示す。ヒーターを２００℃の温度で動作させた。アルミニウム製のノズルについては、予熱時間の間、くぼみの内側の温度７１は約２３℃であった。吸煙が起動すると、くぼみの内側の温度７１は、約３６℃で安定していた。エポキシ樹脂製のノズルについては、くぼみの内側の温度７２は約２０℃であった。吸煙の間、くぼみの内側の温度７２は約４０℃で安定していた。二つのノズル間の温度差は、特に吸煙が起動した後、エポキシ樹脂ノズルと比較して、アルミニウムノズルで約４℃冷たかった。
【０１９１】
図１１は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、受動的な冷却要素を有するシーシャ装置の吸煙当たりの平均ＴＡＭの連続的な吸煙の関数としてのグラフ７４を示す。ヒーターを２００℃の温度で作動させた。アルミニウムノズルは、最初の４０回の吸煙にわたって、１１２０ｍｇであるエポキシ樹脂の吸煙当たりの平均ＴＡＭ７６と比較して、より高い、１２４０ｍｇである吸煙当たりの平均ＴＡＭ７５を生成した。また、最初の６０回の吸煙体験の間、アルミニウムノズルは、吸煙当たりの平均ＴＡＭ７５の実質的な改善をもたらした。６０回の吸煙後、アルミニウムノズルの吸煙当たりの平均ＴＡＭ７５は、エポキシ樹脂ノズルの吸煙当たりの平均ＴＡＭ７６未満に増大した。おそらく、６０回の吸煙後には、揮発温度にわたる糖蜜の量は、材料の拡散率の効果がもはや決定的要因とならないほど十分に大きいものと考えられる。
【０１９２】
実施例２では、実施例１で説明したように、エポキシ樹脂のノズル（加速要素）を作製した。ノズルの周りには、直径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍの、ドライアイス（約−８０°Ｃの温度）を充填された冷却ジャケット（冷却容器）を配置した。一つの熱電対を、冷却ジャケットより下でノズル上に配置した。
【０１９３】
図１２は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、能動的な冷却要素を有するシーシャ装置の温度の時間の関数としてのグラフ７８を示す。冷却された導管の内側の空気の温度７９は、冷却されなかった導管の内側の温度８０よりも低かった。
【０１９４】
巻回ワイヤー発熱体を、２００℃の温度で作動させた。冷却ジャケットを有する温度と、冷却ジャケットを有さない温度を、時間の関数として記録した。冷却を伴うノズルについては、予熱時間の間に、くぼみの内側の温度７９は約−４０℃であった。吸煙が起動すると、温度７９は約１０℃で安定していた。冷却を伴わないノズルについては、くぼみの内側の温度８０は約２０℃であった。吸煙間の利用可能な１７秒の間、ノズルくぼみの内側の温度８０は、約４０℃で安定していた。ノズル間の温度差は、冷却を伴わないノズルと比較して、冷却を伴うノズルで約３０℃冷たかった。
【０１９５】
図１３は、冷却要素を含まないシーシャ装置と比較した、能動的な冷却要素を有するシーシャ装置の吸煙当たりの平均ＴＡＭの連続的な吸煙の関数としてのグラフ８２を示す。ヒーターを１８０℃の温度で作動させた。冷却を備えたノズルは、最初の４０回の吸煙にわたって、８５０ｍｇである吸煙当たりの平均ＴＡＭ８３を生成した。冷却しないノズルは、最初の４０回の吸煙にわたって、４００ｍｇである吸煙当たりの平均ＴＡＭ８４を生成した。概して、冷却を伴うノズルは、冷却を伴わないノズルの吸煙当たりの平均ＴＡＭ８４と比較して、より高い、２０〜１０５回の吸煙当たりの平均ＴＡＭ８３を提供した。
【０１９６】
上述の特定の実施形態は本発明を例示することが意図される。しかしながら、他の実施形態は、特許請求の範囲に定義されるように本発明の範囲から逸脱することなく作製されてもよく、上述の特定の実施形態は制限的であることを意図していないことが理解されるべきである。
【０１９７】
本明細書で使用される単数形「一つの」および「その」は、複数形の対象を有する実施形態を包含するが、その内容によって明らかに別途定められている場合はその限りではない。
【０１９８】
「または」は本明細書で使用される場合、一般的に、その内容によって明らかにそうでないことが定められている限り、「および／または」を含めた意味で使用される。「および／または」という用語は、列挙された要素の一つもしくはすべて、または列挙された要素のうちの任意の二つ以上の組み合わせを意味する。
【０１９９】
本明細書で使用される「有する」、「有している」、「含む」、「含んでいる」、「備える」、「備えている」、またはこれに類するものは制約のない意味で使用され、また概して「含むが、これに限定されない」を意味する。当然のことながら、「から本質的に成る」、「から成る」、およびこれに類するものは、「備える」およびこれに類するものに包摂される。
【０２００】
「好ましい」および「好ましくは」という語は特定の状況下で、特定の利点をもたらす場合がある本発明の実施形態を指す。しかしながら、同一の状況下または他の状況下では、他の実施形態もまた好ましいものである場合がある。その上、一つ以上の好ましい実施形態の列挙は、その他の実施形態が有用ではないことを暗示するものではなく、また特許請求の範囲を含む本開示の範囲からその他の実施形態を除外することを意図するものではない。
【図１】
2021510505.tif 000003
【図２】
2021510505.tif 000004
【図３】
2021510505.tif 000005
【図４】
2021510505.tif 000006
【図５】
2021510505.tif 000007
【図６】
2021510505.tif 000008
【図７】
2021510505.tif 000009
【図８】
2021510505.tif 000010
【図９】
2021510505.tif 000011
【図１０】
2021510505.tif 000012
【図１１】
2021510505.tif 000013
【図１２】
2021510505.tif 000014
【図１３】
2021510505.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月7日(2020.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーシャ装置であって、
ある容積の液体を収容するための内部を画定するベッセルであって、前記ベッセルがヘッドスペース出口を含む、ベッセルと、
エアロゾル形成基体を受けるためのエアロゾル発生要素であって、気流チャネルを介して前記ベッセルの前記内部と流体連通し、前記気流チャネルが前記エアロゾル発生要素から前記ベッセルの前記内部の中へと延びる、エアロゾル発生要素と、
前記エアロゾル発生要素と前記ベッセルとの間の前記気流チャネルに沿った冷却要素であって、前記冷却要素を通して流れる前記気流チャネル内のエアロゾルを冷却するように構成され、能動的な冷却を提供して前記気流チャネルから熱を移動させるように電源に連結可能である、冷却要素と、
前記エアロゾル発生要素と前記ベッセルとの間の前記気流チャネルに沿った加速要素であって、前記加速要素を通して流れる前記気流チャネル内のエアロゾルを加速するように構成される、加速要素と、を備える、シーシャ装置。
【請求項２】
前記冷却要素および前記加速要素の少なくとも一部分がノズルを一体的に形成する、請求項１に記載のシーシャ装置。
【請求項３】
前記シーシャ装置が、前記気流チャネルに沿って４５ｍｍＷＧ以下の引き出し抵抗を規定する、請求項１または２のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項４】
前記ベッセルと前記加速要素との間の前記気流チャネルに沿ったチャンバーをさらに備え、前記チャンバーが、加速後のエアロゾルを受けるように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項５】
前記冷却要素が、前記チャンバーと前記エアロゾル発生要素との間に少なくとも部分的にまたは完全に配置される、請求項４に記載のシーシャ装置。
【請求項６】
前記冷却要素が、受動的な冷却を提供するようにさらに構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項７】
前記冷却要素が、熱伝導性材料およびヒートシンクの一方または両方を含む、請求項６に記載のシーシャ装置。
【請求項８】
前記冷却要素が、ヒートポンプを含む導管、ファン、前記気流チャネルに隣接して配置された、液体のための内部容積を有する冷却容器、水ブロック、および液体ポンプのうちの少なくとも一つを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項９】
前記冷却要素が導管を含み、前記導管および前記加速要素が、１０-6ｍ2／ｓ以上の熱拡散率を有する一つ以上の材料を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１０】
前記冷却要素が冷却容器を含み、前記冷却容器が、前記内部容積内に配置された液体を蒸発させ、前記蒸発した液体を前記ベッセルの外側に移動させるように構成される、請求項１〜７または９のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１１】
前記冷却要素が、
冷却容器と、
ヒートシンクおよび水ブロックのうちの少なくとも一つであって、前記ヒートシンクおよび前記水ブロックの一方または両方が、冷却容器の内部容積と流体連通する、ヒートシンクおよび水ブロックのうちの少なくとも一つと、を含む、請求項１〜７または９のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１２】
前記冷却要素が、前記エアロゾル発生要素の中へと流れる空気を予熱するように構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【請求項１３】
前記チャンバーが、前記加速要素と流体連通する主チャンバーを含み、前記主チャンバーが、前記エアロゾルが前記加速要素を出て前記主チャンバーに入る時に、前記主チャンバー内の前記エアロゾルの減速を可能にするようにサイズ設定および形状設定される、請求項４に記載のシーシャ装置。
【請求項１４】
前記加速要素が、前記エアロゾル発生要素の近位に第一の開口部と、前記第一の開口部と前記主チャンバーとの間に第二の開口部と、を含み、エアロゾルが、前記加速要素の中へと前記第一の開口部を通して流れ、第二の開口部から出て前記主チャンバーの中へと流れ、前記第一の開口部が、前記第二の開口部よりも相対的に大きい直径を有する、請求項１１に記載のシーシャ装置。
【請求項１５】
前記エアロゾル発生要素が、前記エアロゾル形成基体を燃焼することなく、前記エアロゾル形成基体からエアロゾルを発生するようにエアロゾル形成基体を加熱するように構成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシーシャ装置。
【国際調査報告】
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