КАЛЬЯННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ СУБСТРАТА БЕЗ СГОРАНИЯ
HOOKAH DEVICE FOR HEATING OF SUBSTRATE WITHOUT COMBUSTION

Данное изобретение относится к кальянным устройствам; и более конкретно к кальянным устройствам, выполненным с возможностью нагревания табака без сгорания табака.
Кальянные устройства применяют для курения табака, и они выполнены таким образом, что пар и дым проходят через водный бассейн перед вдыханием потребителем. Кальянные устройства могут включать одно выпускное отверстие или более одного выпускного отверстия, так что устройство может применяться более чем одним потребителем за раз. Многие рассматривают применение кальянных устройств как форму досуга и социальный опыт.
Табак, применяемый в кальянных устройствах, можно смешивать с другими ингредиентами, например, для увеличения объема образующихся пара и дыма, для изменения аромата, или для увеличения объема образующихся пара и дыма и изменения аромата. Гранулы древесного угля обычно применяют для нагревания табака в кальянном устройстве, что может вызывать полное или частичное сгорание табака или других ингредиентов.
Были предложены некоторые кальянные устройства, в которых применяют электрические источники тепла для сгорания табака, например, чтобы исключить побочные продукты сгорания древесного угля или чтобы улучшить консистенцию, при которой табак сгорает. Были предложены другие кальянные устройства, в которых используют жидкость для электронных сигарет, а не табак. В кальянных устройствах, в которых используют жидкость для электронных сигарет, исключаются побочные продукты сгорания, но потребители кальяна лишаются ощущений от употребления табачного продукта.
Является желательным предоставление кальянного устройства, в котором используют субстрат, который не приводит к образованию побочных продуктов сгорания.
Также является желательным предоставление кальянного устройства, выполненного для применения с субстратом, генерирующим аэрозоль, таким как табачный субстрат, в удобной расходной форме.
Также, желательно предоставить кальянное устройство, в котором используется один или несколько удобно упакованных расходных материалов, содержащий субстрат, генерирующий аэрозоль. Также, для кальянного устройства желательно использование одного или нескольких расходных материалов на период времени, соответствующий длительности, обычно требуемой для кальянного устройства, в котором сгорает табак.
В различных аспектах настоящего изобретения предоставлено кальянное устройство, содержащее первый контейнер, второй контейнер, первый электрический нагревательный элемент, второй электрический нагревательный элемент и управляющую электронику. Первый и второй контейнеры выполнены с возможностью размещения в них расходных материалов, содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль. Первый нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в первом расходном материале, при этом первый расходный материал размещен в первом контейнере с возможностью генерирования аэрозоля. Второй нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, во втором расходном материале, при этом второй расходный материал размещен во втором контейнере с возможностью генерирования аэрозоля. Управляющая электроника функционально соединена с первым и вторым нагревательными элементами и выполнена с возможностью активации нагревания первого нагревательного элемента для нагревания первого нагревательного элемента для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, первого расходного материала, размещенного в первом контейнере, до полного или почти полного израсходования субстрата, генерирующего аэрозоль, перед активацией второго нагревательного элемента для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, второго расходного материала, размещенного во втором контейнере. Предпочтительно устройство выполнено с возможностью нагревания нагревательными элементами субстрата, генерирующего аэрозоль, до степени, достаточной для генерирования аэрозоля без сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль.
В некоторых примерах устройство выполнено таким образом, что, при применении, аэрозоль может быть по меньшей мере частично перенесен через канал в жидкость, находящуюся в сосуде, и выведен через выпускное отверстие для доставки потребителю.
В некоторых примерах каждый расходный материал содержит порцию субстрата, генерирующего аэрозоль, которая может быть израсходована за время, меньшее, чем время обычного сеанса применения кальяна. Однако контролируемое или последовательное нагревание расходных материалов внутри кальянного устройства может продлить сеанс применения устройства согласно настоящему изобретению до времени обычного сеанса применения кальяна.
В некоторых примерах кальянное устройство согласно изобретению содержит управляющую электронику, функционально соединенную с несколькими нагревательными элементами, при этом управляющая электроника выполнена с возможностью активации первого нагревательного элемента для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, первого расходного материала, размещенного в первом контейнере, до полного (или почти полного) израсходования субстрата, генерирующего аэрозоль, перед активацией второго нагревательного элемента для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, второго расходного материала, размещенного во втором контейнере. Управляющая электроника также может быть выполнена с возможностью активации нагревания третьего нагревательного элемента для нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, третьего расходного материала, размещенного в третьем контейнере, после полного (или почти полного) израсходования субстрата, генерирующего аэрозоль, второго расходного материала во втором контейнере.
В некоторых примерах кальянных устройств согласно изобретению контейнеры выполнены с возможностью размещения в них расходных материалов, содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью расходования за время, составляющее от приблизительно 3 минут до приблизительно 8 минут, при нагревании одним или несколькими из множества нагревательных элементов. Предпочтительно расходные материалы содержат нагреватели. Устройство может содержать достаточное количество контейнеров, таким образом, чтобы последовательное нагревание субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходных материалах, размещенных в контейнерах, приводило к расходованию субстрата, генерирующего аэрозоль, последнего нагреваемого расходного материала по меньшей мере через 30 минут после начального нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, первого нагреваемого расходного материала.
При применении в данном документе, «израсходованный» в контексте субстрата, генерирующего аэрозоль, означает, что последующее нагревание субстрата не приводит к дополнительному производству аэрозоля из субстрата. «Почти израсходованный» означает, что производство аэрозоля с последующим нагреванием существенно снижается по сравнению с пиковым производством аэрозоля. Например, производство аэрозоля может быть снижено на 50% или более, 70% или более, или 90% или более.
В различных аспектах настоящего изобретения предоставлено кальянное устройство, содержащее первый контейнер, второй контейнер, камеру для аэрозоля, первый электрический нагревательный элемент и второй электрический нагревательный элемент. Первый контейнер выполнен с возможностью размещения первого расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. Второй контейнер выполнен с возможностью размещения второго расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. Первый электрический нагревательный элемент выполнен с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, первого расходного материала при размещении во втором контейнере и нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, с генерированием аэрозоля в камере для аэрозоля. Второй электрический нагревательный элемент выполнен с возможностью проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, второго расходного материала при размещении во втором контейнере и нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, с генерированием аэрозоля в камере для аэрозоля. Предпочтительно устройство выполнено с возможностью нагревания первым и вторым нагревательными элементами субстрата, генерирующего аэрозоль, до степени, достаточной для генерирования аэрозоля без сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль.
В некоторых примерах кальянное устройство дополнительно содержит сосуд, содержащий внутреннюю часть, выполненную с возможностью вмещения жидкости и содержащую выпускное отверстие, сообщающееся с внутренней частью сосуда, и дополнительно содержит канал, проходящий от камеры для аэрозоля во внутреннюю часть сосуда. Кальянное устройство выполнено таким образом, что, при применении, аэрозоль может быть по меньшей мере частично перенесен через канал в жидкость, находящуюся в сосуде, и выведен через выпускное отверстие для доставки потребителю.
В некоторых примерах кальянное устройство может содержать держатель, определяющий первый и второй контейнеры, выполненные с возможностью размещения в них первого и второго расходных материалов. Нагревательные элементы могут содержать, например, лезвие, выполненное с возможностью прокалывания расходного материала с проникновением в субстрат, генерирующий аэрозоль, расходного материала, при этом расходный материал размещен в контейнере. Держатель может определять три или более контейнера. Каждый контейнер может быть выполнен с возможностью размещения в нем расходного материала, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. Устройство может содержать три или более нагревательных элементов. По меньшей мере один из нагревательных элементов может проходить в контейнер. Кальянное устройство может содержать управляющую электронику, функционально соединенную с нагревательными элементами и выполненную с возможностью управления нагреванием нагревательных элементов. В некоторых примерах управляющая электроника выполнена с возможностью активации нагревания первого нагревательного элемента, проходящего в первый контейнер до полного (или почти полного) израсходования субстрата, генерирующего аэрозоль, первого расходного материала в первом контейнере, и выполнена с возможностью активации нагревания второго нагревательного элемента во втором контейнере, после полного (или почти полного) израсходования субстрата, генерирующего аэрозоль, расходного материала в первом контейнере.
С кальянными устройствами по настоящему изобретению может использоваться любой подходящий субстрат, генерирующий аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения высвобождаются путем нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. В предпочтительном варианте осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, является твердым.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать никотин. Никотиносодержащий субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать матрицу из никотиновой соли. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табак и, предпочтительно, табакосодержащий материал, содержащий летучие соединения с ароматом табака, которые высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль, при нагревании.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован путем агломерирования частиц табака. При наличии, гомогенизированный табачный материал может характеризоваться содержанием вещества для образования аэрозоля в количестве, равном или превышающем 5% в пересчете на сухой вес, и предпочтительно от более чем 5% до 30% в пересчете на сухой вес.
В качестве альтернативы или дополнительно, субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табак. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать, например, одно или несколько из: порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или несколько из: травяных листьев, табачных листьев, фрагментов табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и расширенного табака.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Указанное вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре устройства, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.
Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит приблизительно 40% воды по весу или менее, как, например, приблизительно 30% или менее, приблизительно 25% или менее или приблизительно 20% или менее. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать от 5% до приблизительно 30% воды по весу.
Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, находится в твердой форме, а не в жидкой форме. Предпочтительно твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, сохраняет свою форму. Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может иметь рассыпную форму или может быть предоставлен в подходящем расходном материале, таком как тара или картридж.
Твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть предоставлен на термостабильном носителе или встроен в него. В предпочтительном варианте осуществления носитель может представлять собой трубчатый носитель, характеризующийся тонким слоем твердого субстрата, нанесенным на его внутреннюю поверхность, или на его наружную поверхность, или как на его внутреннюю, так и на наружную поверхности. Такой трубчатый 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, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов.
Носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Указанное нетканое полотно или пучок волокон может содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
В предпочтительном варианте осуществления субстрат, генерирующий аэрозоль, включает трубчатый субстрат, имеющий полость для размещения по меньшей мере одного нагревательного элемента. Таким образом, нагревательный элемент может проникать в субстрат, генерирующий аэрозоль. Предпочтительно расходный материал выполнен в виде нагревателя, в котором субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно содержащий табак, окружен бумажной оберткой. Примеры нагревателей включают Marlboro IQOS HeatSticks, которые могут быть использованы с нагревательными системами IQOS.
Согласно настоящему описанию понятие «проникает» в контексте нагревательного элемента, проникающего в субстрат, генерирующий аэрозоль, означает, что нагревательный элемент или часть нагревательного элемента проходит в расходный материал, содержащий субстрат, или проходит в часть субстрата. Для сравнения, расположение субстрата, генерирующего аэрозоль, на плоском нагревательном элементе, таким образом, чтобы субстрат лежал на поверхности нагревательного элемента, не считается проникновением нагревательного элемента в субстрат, генерирующий аэрозоль.
Управляющая электроника и нагревательные элементы кальянного устройства могут быть функционально соединены с источником питания. Управляющая электроника может быть функционально соединена с одним или более нагревательными элементами для управления временем и степенью, до которой нагревательный элемент нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, в расходном материале, при этом расходный материал размещен в контейнере. Например, управляющая электроника может инициировать нагревание нагревательным элементом субстрата, генерирующего аэрозоль, до степени, которая вызывает нагревание субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходном материале до степени, достаточной для образования аэрозоля без сгорания субстрата, генерирующего аэрозоль. Управляющая электроника может независимо управлять каждым нагревательным элементом таким образом, что субстрат, генерирующий аэрозоль, в первом расходном материале в первом контейнере нагревается в другое время, при другой температуре или в другое время и при другой температуре, чем субстрат, генерирующий аэрозоль, во втором расходном материале во втором контейнере.
Управляющая электроника может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер или запоминающее устройство и контроллер. Контроллер может содержать одно или более из следующего: машину состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифровой процессор сигналов, вентильную матрицу, микропроцессор или эквивалентную дискретную либо интегрированную логическую схему. Управляющая электроника может включать запоминающее устройство, которое содержит команды, которые инициируют выполнение одним или более компонентами управляющей электроники или кальянного устройства функций или аспектов управляющей электроники. Функции, свойственные управляющей электронике, в этом изобретении могут быть осуществлены как одно или несколько из программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Кальянное устройство может включать прибор для идентификации типа расходного материала, вставленного в контейнер. Информация в отношении идентификации расходного материала может применяться управляющей электроникой для определения одного или обоих из: (i) срока службы в отношении генерирования аэрозоля для субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже и (ii) температуры, профиля диапазона температур и т. д., при которых нагревательный элемент должен быть нагрет с достаточным нагреванием субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходном материале с образованием аэрозоля без сжигания субстрата. Срок службы конкретного расходного материала может быть, например, сохранен в справочной таблице в запоминающем устройстве на основе типичного использования кальянного устройства или может быть вычислен управляющей электроникой на основе профиля нагревания, используемого во время применения конкретного расходного материала, вставленного в контейнер. Расходный материал может включать идентифицирующий элемент. Например, расходный материал может включать RFID-метку, и управляющая электроника может включать, или быть функционально соединенной с RFID-ридером. В качестве другого примера картридж может включать или быть функционально соединенным с электронным идентифицирующим элементом, который электрически соединяется с элементом считывания, сообщающимся с контейнером, если картридж вставлен в контейнер.
Кальянное устройство может включать прибор обнаружения аэрозоля, функционально соединенный с управляющей электроникой. Прибор обнаружения аэрозоля и управляющая электроника могут быть выполнены с возможностью обнаружения снижения объема производства аэрозоля. При обнаружении уменьшения объема производства аэрозоля, управляющая электроника может инициировать нагревание следующим нагревательным элементом в следующем контейнере субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходном материале, размещенном в следующем контейнере; может инициировать подачу прибором сигнализации сигнала потребителю о том, что субстрат, генерирующий аэрозоль, в контейнере почти израсходован; или тому подобное.
Может быть использован любой подходящий прибор обнаружения аэрозоля. Например, прибор обнаружения аэрозоля может содержать фотоэлектрический детектор, выполненный с возможностью обнаружения аэрозоля в пути воздушного потока устройства. Фотоэлектрический детектор может содержать источник светового излучения, такой как LED, и фотоэлемент, расположенный для обнаружения света, испускаемого из источника. Увеличение количества света, обнаруженного фотоэлементом, может являться индикатором снижения генерирования аэрозоля.
Далее ссылка будет сделана на графические материалы, на которых изображены один или несколько аспектов, описанных в настоящем изобретении. Тем не менее, следует понимать, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и тому подобному. Тем не менее, следует понимать, что использование номера ссылочной позиции для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же номером ссылочной позиции. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами ссылочных позиций не могут быть одинаковыми или подобными компонентам с другими номерами ссылочных позиций. Фигуры представлены с целью иллюстрации, а не ограничения. Схематические изображения, представленные на фигурах, необязательно выполнены в масштабе.
фиг. 1
100
100
17
19
18
19
100
110
20
110
20
16
20
110
130
20
20
20
100
15
130
20
19
Со ссылкой на , показано схематическое изображение примера кальянного устройства . Устройство  включает сосуд , определяющий внутренний объем, выполненный с возможностью содержания жидкости  и определяющий выпускное отверстие . Жидкость  предпочтительно содержит воду, к которой могут необязательно быть добавлены один или несколько красителей, ароматизаторов или красителей или ароматизаторов. Например, к воде могут быть добавлены одна или обе из растительных добавок или травяных добавок. Устройство  также содержит блок  нагревателя с держателем расходного материала в сборе, выполненный с возможностью вмещения расходных материалов , содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль. Блок  содержит нагревательные элементы, выполненные с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходных материалах  с переводом в аэрозольное состояние составляющих субстрата. Устройство содержит съемную крышку . При использовании крышка  может вводить в зацепление блок нагревателя с держателем расходного материала в сборе для формирования камеры  для аэрозоля внутри пространства, образованного крышкой . Крышка  может быть снята для введения или извлечения расходных материалов . Устройство  также содержит канал , проходящий от камеры  для аэрозоля (внутри пространства, образуемого крышкой ) в жидкость .
100
100
фиг. 1
18
18
110
20
20
130
15
19
18
Путь воздушного потока через устройство , когда устройство  применяют, показан на  с помощью стрелок. Когда пользователь осуществляет затяжку через выпускное отверстие  или шланг, соединенный с выпускным отверстием . Воздух поступает во впускные отверстия в блоке  нагревателя с держателем расходного материала в сборе и предпочтительно проходит сквозь или расходные материалы , увлекая летучие соединения, преобразованные в аэрозольное состояние нагреванием субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходных материалах . Воздушный поток переносит преобразованные в аэрозольное состояние составляющие в камеру для аэрозоля через канал  в жидкость , и выходит из выпускного отверстия  для доставки пользователю.
фиг. 2-3
100
фиг. 3
100
100
17
19
фиг. 1
18
110
100
фиг. 2
1
2
3
100
16
20
фиг. 1
100
15
20
19
17
Со ссылкой на  показано схематическое изображение примера кальянного устройства . На , устройство  готово к использованию потребителем. Устройство  включает сосуд , определяющий внутренний объем, выполненный с возможностью содержания жидкости , такой как жидкость, описанная относительно , и определяющий выпускное отверстие . Блок  нагревателя с держателем расходного материала в сборе устройства , изображенного на  содержит держатель , блок  нагревания и управления и блок источника питания. Устройство  содержит съемную крышку , формирующую камеру для аэрозоля внутри пространства, образованного крышкой  (например, как описано в отношении ). Устройство  также содержит канал , проходящий от камеры для аэрозоля (внутри пространства, образуемого крышкой ) в жидкость в сосуде .
фиг. 3
20
19
21
18
17
22
21
22
24
3
24
На  расходные материалы  размещены внутри держателя, а жидкость  находится в сосуде. Гибкий трубчатый компонент , такой как шланг, соединен с выпускным отверстием  сосуда . Можно применять любой подходящий соединитель для соединения гибкого трубчатого компонента с выпускным отверстием. Например, соединитель быстроразъемного типа, соединитель с резьбовым соединением или соединитель байонетного типа может быть использован для соединения гибкого трубчатого компонента с выпускным отверстием. Мундштук  соединен с гибким трубчатым соединителем . Мундштук  может содержать активируемый компонент  в связи с управляющей электроникой в блоке управления . Например, активируемый компонент  может находиться в беспроводной связи с управляющей электроникой.
фиг. 4-7
110
Фиг. 4
110
1
2
3
Фиг. 5
A
A
фиг. 4
Фиг. 6
фиг. 7
Теперь согласно , показаны подробности примера блока нагревателя с держателем в сборе.  - схематический вид в перспективе блока , содержащего держатель  расходного материала, блок  нагревания и управления и блок  источника питания.  - схематический вид в поперечном сечении, выполненный вдоль продольной оси через линию - по .  - схематический вид в перспективе компонентов в отсоединенном состоянии; и  - вид сверху вниз поверхности каждого компонента.
1
5
1
0
15
фиг. 1
фиг. 2
1
7
5
7
5
Держатель  определяет множество контейнеров  для размещения в них расходных материалов, содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль. Держатель  также определяет центральное отверстие , проходящее вдоль его длины с возможностью вмещения (или формирования) канала (такого как канал , изображенный на или ). Держатель  также может определять впускные отверстия  для воздуха, сообщающиеся с внутренней частью контейнеров  для возможности прохождения воздуха снаружи устройства сквозь впускное отверстие  и сквозь или через расходный материал, размещенный в контейнере .
2
4
5
1
4
5
4
6
8
4
2
23
4
8
9
9
4
10
2
2
11
9
3
Блок  нагревания и управления содержит нагревательный элемент , такой как лезвие, проходящее во внутреннюю часть, сформированную контейнером  держателя . Нагревательный элемент  может быть расположен и выполнен с возможностью прокалывания расходного материала и проникновения в субстрат, генерирующий аэрозоль, когда расходный материал расположен в контейнере . Лезвие или выступающая часть нагревательного элемента  может быть соединена с основанием нагревательного элемента. Изоляционный блок  содержит электрические соединения с блоком нагревания. Блок  нагревания и управления может содержать воздушный зазор  для обеспечения термоизоляции электрического или других компонентов и нагревательного элемента . Электрические соединения и изоляционный блок  также функционально соединены с управляющей электроникой  для функционального соединения управляющей электроники с нагревательным элементом . Корпус  блока  нагревания и управления может содержать один или несколько слоев изоляционных материалов. Блок  нагревания и управления содержит электрические контакты  для электрического соединения управляющей электроники с блоком  источника питания.
3
13
12
11
2
13
9
Блок  источника питания содержит батарею или другой подходящий источник питания, функционально соединенный с контактом , выполняющим электрическое соединение с контактом  блока  нагревания и управления для электрического соединения батареи  с управляющей электроникой .
3
2
0
15
фиг. 1
фиг. 2
Блок  источника питания и блок нагревания и управления определяют центральное отверстие , проходящее вдоль их длины с возможностью вмещения (или формирования) канала (такого как канал , изображенный на или ).
фиг. 8-9
110
14
Фиг. 8
110
1
2
3
1
2
3
фиг. 4-7
На фиг. 9
A
A
фиг. 8
14
110
Теперь согласно , показан пример блока нагревателя с держателем в сборе, имеющего опционный блок  извлечения расходных материалов.  изображает схематический вид в перспективе блока , содержащего держатель расходного материала, блок нагревания и управления и блок источника питания. Держатель , блок нагревания и управления и блок  источника питания могут быть такими, как описанные относительно .  изображен схематический вид в поперечном сечении вдоль длины блока, выполненном вдоль линии - блока, изображенного на . Блок  извлечения может быть съемным и заменяемым потребителем из блока  для облегчения извлечения расходных материалов.
В качестве примера, способ применения кальянного устройства согласно настоящему документу представлен ниже в хронологическом порядке. Сосуд может быть отсоединен от кальянного устройства и наполнен водой. Одно или несколько из натуральных фруктовых соков, растительных добавок и экстрактов трав могут быть добавлены в воду для ароматизации. Добавляемое количество жидкости должно покрывать часть канала, но не должно превышать отметку максимального уровня, которая необязательно может присутствовать на сосуде. Сосуд затем снова прикрепляют к кальянному устройству. Крышку снимают, и расходные материалы помещают в контейнеры. Предпочтительно заполняют каждый контейнер. Расходные материалы могут иметь любую форму или вид. Предпочтительно расходные материалы являются нагревателями, такими как нагреватели Philip Morris IQOS. Крышку затем снова прикрепляют к кальянному устройству. Затем включают устройство. Пользователь может делать затяжку через мундштук до образования желаемого объема аэрозоля для наполнения камеры для аэрозоля (образованной внутренним объемом крышки). Затем пользователь может делать затяжку через мундштук по мере необходимости. При полном или почти полном израсходовании субстрата, генерирующего аэрозоль, из одного расходного материала, управляющая электроника может активировать нагревание другого расходного материала для продолжения сеанса пользования кальяном. Устройство может обеспечивать подачу потребителю сигнала, такого как световой или акустический сигнал, для информирования потребителя, что осталось только несколько затяжек или короткий промежуток времени до завершения потребления расходных материалов. Пользователь может продолжать использование устройства, до тех пор, пока аэрозоль больше не будет виден в камере для аэрозоля. Предпочтительно устройство будет автоматически отключаться, когда все расходные материалы будут израсходованы в используемом субстрате, генерирующем аэрозоль, если устройство не будет пополнено новыми расходными материалами в течение заданного периода времени, такого как приблизительно 2 минуты. Альтернативно или дополнительно, потребитель может пополнять устройство расходными материалами, например, после получения сигнала от устройства о полном или почти полном израсходовании расходных материалов. При пополнении новыми расходными материалами можно продолжать использовать устройство. Предпочтительно кальянное устройство может быть выключено потребителем в любое время, например, посредством отключения устройства.
24
фиг. 3
В некоторых примерах пользователь может активировать один или несколько нагревательных элементов, используя элемент активации (такой как элемент  активации, изображенный на ), например, на мундштуке. Элемент активации может быть, например, в беспроводной связи с управляющей электроникой и может подавать сигнал управляющей электронике для активации нагревательных элементов из режима ожидания до полного нагревания. Предпочтительно такая ручная активация активируется только тогда, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке, для предотвращения перегревания или излишнего нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в расходных материалах.
В некоторых примерах мундштук содержит датчик затяжки в беспроводной связи с управляющей электроникой, и затягивание потребителем через мундштук приводит к активации нагревательных элементов из режима ожидания до полного нагревания.
Кальянное устройство согласно изобретению может иметь любое подходящее управление воздушным потоком. В одном примере выполнение пользователем затяжки создаст эффект всасывания, приводящий к низкому давлению внутри устройства, что заставит наружный воздух проходить через впускные отверстия устройства, проводящие воздух, например, внутрь расходных материалов, например, от основания нагревательных элементов. Благодаря нагреванию, вызванному нагревательными элементами, вырабатывается аэрозоль и захватывается воздухом, проходящим через внутреннюю часть расходных материалов. Аэрозоль проходит из расходных материалов к камере для аэрозоля, а затем проводится через жидкость внутри сосуда. Аэрозоль затем будет вспенен из жидкости и направлен в верхнее пространство сосуда над уровнем жидкости, и из выпускного отверстия для доставки потребителю. Поток внутреннего воздуха, а затем поток аэрозоля внутри кальянного устройства может быть автоматически приведен в действие затяжкой, выполняемой пользователем.
В кальянное устройство согласно изобретению могут быть включены любые подходящие элементы. Например, кальянное устройство может выполнять одну или несколько из следующих функций: (i) возможность воспроизводить звук от внешнего источника через динамик посредством связи по Bluetooth, (ii) применение света различных цветов для создания особой атмосферы, и (iii) возможность особого сигнализирования в отношении работы устройства. В качестве еще одного примера, кальянное устройство может быть беспроводным образом соединено с внешними устройствами, такими как персональные компьютеры, смартфоны, мобильные устройства, в том числе может быть соединено и может работать с возможностью управления посредством приложений программного обеспечения, установленных на таких внешних устройствах или посредством таких внешних устройств в облаке. Характеристики кальянного устройство можно контролировать и настраивать через приложения, и управлять ими, в том числе, изменяя источник звука, изменяя цвет световой индикации или выбирая автоматическое программирование цветов световой индикации.
Кальянное устройство согласно изобретению может иметь любой подходящий размер и форму. Например, общая высота кальянного устройства в полностью собранном состоянии может составлять приблизительно от 180 мм до 410 мм, предпочтительно от 210 до 320 мм. Общая ширина может составлять приблизительно от 60 до 180 мм в его самом узком поперечном сечении и приблизительно от 80 мм до 200 мм в его самом широком поперечном сечении, которое возможно совпадает с его нижним краем (основанием). Размер устройства может варьироваться для вмещения разного количества расходных материалов. Например, устройство может вмещать от 1 до 25 расходных материалов, предпочтительно от 4 до 21, и более предпочтительно от 4 до 8 расходных материалов одновременно.
Кальянное устройство согласно изобретению предпочтительно может быть цилиндрическим, в том числе полностью цилиндрическим по своей внешней форме.
Блок источника питания кальянного устройства может представлять собой батарею или комплект батарей. В вариантах осуществления, в которых представлены главным образом цилиндрические варианты осуществления, катодные и анодные элементы могут быть завернуты и собраны для соответствия таким геометрическим параметрам с применением полого корпуса, как описано на различных фигурах. Батареи блока источника питания могут быть перезаряжаемыми, а также могут быть съемными и сменными. Может быть использована любая подходящая батарея. Например, батареи повышенной мощности или стандартные батареи, существующие на рынке, такие как применяемые для промышленных электроинструментов, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. В качестве альтернативы, блок источника питания может представлять собой любой электрический источник питания включая супер- или гиперконденсатор. В качестве альтернативы, устройство может быть выполнено с возможностью подключения к питанию от внешнего электрического источника питания, и электрически и электронно приспособлено для такой цели.
Независимо от типа используемого источника питания, источник питания предпочтительно обеспечивает достаточное количество энергии для нормального функционирования устройства в течение приблизительно 70 минут непрерывной работы устройства перед перезарядкой или необходимостью подключения к внешнему источнику электропитания.
Предпочтительно совокупность всех основных частей кальянного устройства по настоящему изобретению обеспечивает герметичное функционирование устройства. Герметичная функция должна обеспечивать надлежащее прохождение воздушного потока. Герметичное функционирование может быть достигнуто любым подходящим образом. Например, уплотнители, такие как уплотняющие кольца и шайбы, могут применяться для обеспечения герметизации.
фиг. 10
16
110
17
220
110
16
210
16
17
Например, и со ссылкой на , показан схематический вид в поперечном сечении части примера кальянного устройства согласно изобретению. Изображенная часть показывает герметичное уплотнение крышки , блок нагревателя с держателем в сборе и сосуд . Уплотнительные шайбы  могут быть расположены на противоположных сторонах блока  нагревателя с держателем для герметичного зацепления крышки  и сосуда. Уплотнительные элементы, включающие уплотнительные кольца , могут входить в герметичное зацепление с внутренней поверхностью крышки  и внутренней поверхностью сосуда  с обеспечением герметичной работы кальянного устройства.
фиг. 10
Уплотнительные кольца и уплотнительные шайбы, такие как описанные в отношении , могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, уплотнители могут включать одно или несколько из соединений графена и соединений кремния. Предпочтительно материалы одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США) для использования потребителем.
Аэрозоль может быть выведен из крышки или сосуда в любое время путем снятия крышки или сосуда с кальянного устройства. Альтернативно, в крышку или сосуд может быть встроен отводной клапан для возможности отведения аэрозоля без открытия устройства.
Основные части, такие как канал, крышка, и сосуд могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, эти части могут быть независимо выполнены из стекла, соединений на основе стекла, полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU). Предпочтительно части выполнены из материалов, подходящих для использования в стандартных посудомоечных машинах.
Другие части могут быть выполнены из любых подходящих материалов. В некоторых примерах одно или оба из держателей и блоков извлечения согласно изобретению могут быть водостойкими для нормальной чистки/мытья обычной водой, в том числе с использованием стандартных посудомоечных машин. Например, такие части могут содержать прозрачные или окрашенные соединения полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU), или соединения, которые не являются прозрачными, такие как полиэфирэфиркетон (PEEK).
В некоторых примерах блок нагревания и управления согласно изобретению выполнены многокомпонентным формованием. Многокомпонентное формование может объединять по меньшей мере часть нагревательного элемента и основания нагревательного элемента, соответствующую проводку и электрические контакты. Деталь, полученная многокомпонентным формованием, объединяет высокотемпературные герметики в одной или нескольких конкретных областях, как, например, в основании нагревательных элементов, проводке и соединениях электрических контактов.
В некоторых примерах мундштук согласно изобретению объединяет охватываемый/охватывающий элемент быстроразъемного соединения для соединения с блоком шланга.
Управляющая электроника кальянного устройства согласно изобретению может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер или запоминающее устройство и контроллер. Контроллер может содержать одно или несколько из машины состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифрового процессора сигналов, вентильной матрицы, микропроцессора или эквивалентной дискретной либо интегрированной логической схемы. Управляющая электроника может включать запоминающее устройство, которое хранит команды, инициирующие выполнение одним или несколькими компонентами схемы функций или аспектов этой управляющей электроники. Функции, относимые к управляющей электронике в настоящем раскрытии, могут быть встроены в виде одного или нескольких из следующего: программное обеспечение, микропрограммы и аппаратные средства.
Управляющая электроника может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и контроля подачи питания к нагревательному элементу в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента.
Электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания. Питание может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока.
Все научные и технические термины, используемые в данном документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приводимые в данном документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в данном документе.
Используемые в данном документе формы единственного числа включают в себя варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.
Используемый в данном документе союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Термин «и/или» обозначает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.
Используемые в данном документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или им подобные используются в своем широком смысле и в целом означают «включающий, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут обеспечить определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или других условиях. Кроме того, раскрытие одного или нескольких предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.
Таким образом, описаны способы, системы, устройства, узлы и изделия для кальянного устройства. Различные модификации и варианты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без отступления от объема и сути настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в связи с конкретными предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно чрезмерно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые очевидны специалистам в областях механики, электроники и изготовления изделия, генерирующего аэрозоль, или в смежных областях, должны быть включены в объем представленной ниже формулы изобретения.