КАЛЬЯННОЕ УСТРОЙСТВО С КОНДЕНСАЦИЕЙ АЭРОЗОЛЯ
HOOKAH DEVICE WITH AEROSOL CONDENSATION

Настоящее изобретение относится к кальянным устройствам, более конкретно к кальянным устройствам, которые нагревают генерирующий аэрозоль субстрат без сжигания субстрата и обеспечивают улучшенные характеристики генерируемого аэрозоля.
Кальянные устройства обычно используются для курения табака, и они выполнены таким образом, что пар и дым проходят через емкость с водой перед вдыханием потребителем. Кальянные устройства могут содержать одно выпускное отверстие или более чем одно выпускное отверстие, так что устройство может использоваться одновременно более чем одним потребителем. Многие рассматривают использование кальянных устройств как форму досуга и социальный опыт.
Табак, используемый в кальянных устройствах, может быть смешан с другими ингредиентами, например, для увеличения объема образующихся пара и дыма и/или для изменения аромата. Для нагрева табака в кальянном устройстве обычно используются гранулы древесного угля, что может вызывать полное или частичное сгорание табака или других ингредиентов.
Были предложены некоторые кальянные устройства, в которых используются электрические источники тепла для нагрева или сжигания табака, например, чтобы исключить побочные продукты сгорания древесного угля или чтобы улучшить стабильность нагрева или сгорания табака. Однако замена древесного угля электрическим нагревателем может привести к неудовлетворительному образованию аэрозоля с точки зрения видимого дыма или аэрозоля и/или общей массы аэрозоля.
US 2017265521 А1 описывает кальянное устройство с прижимным блоком, который может быть включен в систему чаши кальяна или в узел водопроводящей трубки кальяна. Прижимной блок выполнен с возможностью приема табакоподобного потребляемого продукта для использования в кальянном устройстве.
Желательно создать такое кальянное устройство, в котором используется электрический нагреватель, создающий удовлетворительное количество одного или обоих из видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.
Также желательно создать кальянное устройство, которое нагревает субстрат таким образом, что это не приводит к образованию побочных продуктов сгорания.
В различных аспектах настоящего изобретения предложен способ, включающий этапы, на которых: генерируют аэрозоль путем нагрева без сжигания генерирующего аэрозоль субстрата в кальянном устройстве; и вводят по меньшей мере одну частицу для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока в кальянном устройстве. Канал для воздушного потока переносит аэрозоль, генерируемый генерирующим аэрозоль субстратом, к выпускному отверстию кальянного устройства для доставки пользователю. Способ может приводить к увеличению количества видимого аэрозоля или увеличению общей массы аэрозоля.
В различных аспектах настоящего изобретения предложено кальянное устройство, выполненное с возможностью осуществления указанного способа. Кальянное устройство может содержать сосуд, генерирующий аэрозоль элемент и устройство для выдачи частиц для конденсации аэрозоля. Сосуд образует внутреннюю область, выполненную с возможностью вмещения объема жидкости. Сосуд содержит свободное пространство над жидкостью, сообщающееся с выпускным отверстием для доставки аэрозоля пользователю. Генерирующий аэрозоль элемент сообщается по текучей среде с сосудом и выполнен с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль субстрата. Устройство для выдачи частиц для конденсации аэрозоля выполнено с возможностью доставки по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока.
Различные аспекты или варианты осуществления кальянных устройств, описанные в данном документе, могут обеспечивать одно или более преимуществ по сравнению с существующими кальянными устройствами. Например, одно или более кальянных устройств, описанных в данном документе, способны образовывать существенно большее количество видимого аэрозоля и/или доставлять существенно более высокую общую массу аэрозоля по сравнению с аналогичными устройствами, в которых отсутствует доставка частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока. Соответственно, обеспечивается возможность того, что пользователь устройства будет испытывать ощущения, более типичные для кальянного устройства, в котором генерирующий аэрозоль субстрат сжигают с помощью древесного угля, но без образования продуктов сгорания древесного угля или генерирующего аэрозоль субстрата. Эти и другие преимущества кальянных устройств, описанных в данном документе, будут очевидны специалистам в данной области техники после рассмотрения настоящего изобретения.
Способы, устройства и системы, описанные в данном документе, могут обеспечивать увеличенное количество видимого аэрозоля и/или доставку увеличенной общей массы аэрозоля в кальянных устройствах, содержащих генерирующие аэрозоль элементы, имеющие электрические нагреватели, которые нагревают, но не сжигают генерирующий аэрозоль субстрат. Увеличение одного или обоих из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля обусловлено введением частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока, выполненный с возможностью переноса аэрозоля, генерируемого в результате нагрева генерирующего аэрозоль субстрата, к выпускному отверстию для доставки пользователю путем вдыхания. Без ссылок на теорию считается, что частица для конденсации аэрозоля способствует процессу гетерогенного зародышеобразования, которое увеличивает одно или оба из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.
Используемый в данном документе термин «частица для конденсации аэрозоля» относится к любому веществу в форме частиц, которое может действовать как затравка или центр зародышеобразования, на котором или вокруг которого могут конденсироваться частицы пара с образованием твердых частиц или капель жидкости в форме аэрозоля. Частица для конденсации аэрозоля может представлять собой твердую частицу, или она может представлять собой каплю жидкости.
С помощью способов, устройств и систем, описанных в данном документе, в канал для воздушного потока может вводиться одна частица для конденсации аэрозоля. Тем не менее, обычно с помощью способов, устройств и систем, описанных в данном документе, в канал для воздушного потока может вводиться множество частиц для конденсации аэрозоля.
Может быть предпочтительным обеспечение по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канале для воздушного потока в месте, в котором концентрация пара является наибольшей. В случае, если в канал для воздушного потока вводится множество частиц для конденсации аэрозоля, может быть предпочтительным введение указанного множества частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока как можно ближе к субстрату, так что концентрация частиц для конденсации аэрозоля в канале для воздушного потока будет наибольшей в том месте канала для воздушного потока, в котором концентрация пара является наибольшей. Обычно концентрация пара в канале для воздушного потока является наибольшей на генерирующем аэрозоль субстрате или вокруг него. Соответственно, может быть предпочтительным введение по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока как можно ближе к генерирующему аэрозоль субстрату. Это обеспечивает возможность дополнительного содействия зародышеобразованию и увеличению одного или обеих из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.
Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена в канал для воздушного потока в любом подходящем месте канала для воздушного потока относительно генерирующего аэрозоль субстрата. Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена в канал для воздушного потока раньше по потоку относительно субстрата, в месте нахождения субстрата или дальше по потоку относительно субстрата при условии, что указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля в конечном итоге будет присутствовать в паре, генерируемом субстратом.
В случае, если указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля введена в воздушный канал дальше по потоку относительно субстрата, указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена в воздушный канал на расстоянии до 20 сантиметров от субстрата, до 5 сантиметров от субстрата или до 2 сантиметров от субстрата.
В контексте данного документа термины «раньше по потоку» и «дальше по потоку» указаны относительно канала для воздушного потока, проходящего через кальянное устройство. Расположенный дальше по потоку конец канала для воздушного потока представляет собой конец, на котором аэрозоль доставляется пользователю устройства.
Любая подходящая частица для конденсации аэрозоля может быть введена в канал для воздушного потока, выполненный с возможностью переноса аэрозоля к выпускному отверстию для доставки пользователю. Частицы, имеющие размер в диапазоне от приблизительно 0,01 микрометра до приблизительно 5 микрометров, могут быть подходящими для содействия гетерогенному зародышеобразованию, и таким образом обеспечивается возможность генерирования одного или обеих из увеличенного количества видимого аэрозоля и увеличенной общей массы аэрозоля. Частицы для конденсации аэрозоля могут иметь средний размер от приблизительно 0,01 микрометра до приблизительно 5 микрометров, от приблизительно 0,05 микрометра до приблизительно 2 микрометров, от приблизительно 0,1 микрометра до приблизительно 0,3 микрометра или приблизительно 0,2 микрометра.
Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может содержать, например, хлорид натрия (NaCl), хлорид калия (KCl), частицы углерода или любые другие подходящие твердые частицы.
Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть образована из жидкой композиции, такой как раствор, дисперсия или суспензия. Например, указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может содержать каплю жидкой композиции. Жидкая композиция может содержать воду и один или более дополнительных компонентов для улучшения конденсации аэрозоля. Например, жидкая композиция может содержать хлорид натрия (NaCl), хлорид калия (KCl), частицу углерода или любой другой подходящий компонент. Жидкая композиция может содержать воду и хлорид натрия. Хлорид натрия может иметь любую подходящую концентрацию в распыленном растворе. Например, жидкая композиция может содержать хлорид натрия в концентрации от приблизительно 5 грамм NaCl на 1 литр дистиллированной воды до приблизительно 50 грамм NaCl на 1 литр дистиллированной воды, от приблизительно 20 грамм NaCl на 1 литр дистиллированной воды до приблизительно 50 грамм NaCl на 1 литр дистиллированной воды или приблизительно 35 грамм NaCl на 1 литр дистиллированной воды. Концентрация солей в распыляемом растворе влияет на размер распыляемого сухого аэрозоля.
Если указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля получена из жидкой композиции, такой как вода с одним или более дополнительными компонентами для улучшения конденсации аэрозоля, то указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена в канал для воздушного потока раньше по потоку относительно субстрата и, в частности, раньше по потоку относительно нагревателя. В некоторых вариантах осуществления это может быть предпочтительным, поскольку водный компонент частицы для конденсации аэрозоля может быть необязателен для содействия зародышеобразованию аэрозоля, и водное содержимое частиц для конденсации аэрозоля может быть по существу испарено по мере того, как частицы для конденсации аэрозоля в канале для воздушного потока втягиваются мимо нагревателя. Тем не менее, поскольку воздух в канале для воздушного потока втягивается поверх генерирующего аэрозоль субстрата или через него, некоторые из частиц для конденсации аэрозоля, вводимых в канал для воздушного потока раньше по потоку относительно субстрата, могут быть утрачены в результате столкновений с субстратом. Это может приводить к уменьшению количества частиц для конденсации аэрозоля, доступных для содействия образованию аэрозоля. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным введение указанной по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока дальше по потоку относительно субстрата. В случае, если указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля введена в канал для воздушного потока дальше по потоку относительно субстрата, может быть предпочтительным введение указанной по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока как можно ближе к субстрату.
Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена в канал для воздушного потока кальянного устройства любым подходящим способом. Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена с помощью устройства для выдачи частиц для конденсации аэрозоля. Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена непосредственно в канал для воздушного потока кальянного устройства с помощью устройства для выдачи частиц для конденсации аэрозоля. Указанная по меньшей мере одна частица для конденсации аэрозоля может быть введена в место, расположенное вблизи канала для воздушного потока, на канале для воздушного потока или вокруг него, с помощью устройства для выдачи аэрозольных частиц, и затем она может поступить в канал для воздушного потока.
Устройство для выдачи частиц для конденсации аэрозоля может представлять собой устройство для выдачи любого типа, подходящее для введения частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока. Например, устройство для выдачи частиц для конденсации аэрозоля может представлять собой распылитель. В случае, если устройство для выдачи частиц для конденсации аэрозоля представляет собой распылитель, частица может быть введена в распыленном виде. Таким образом, частица для конденсации аэрозоля может содержать распыленную каплю. Распыленная капля может быть получена любым подходящим способом, например путем дробления жидкой композиции на капли с использованием сжатого газа, такого как сжатый воздух, или источника ультразвука. Образующиеся капли могут переноситься через сопло, такое как сопло Вентури, для введения в канал для воздушного потока. Размер капель может регулироваться, например, скоростью газа и характеристиками сопла.
В вариантах осуществления, содержащих распылитель, может использоваться любой подходящий распылитель для образования частиц для конденсации аэрозоля, содержащих капли. Например, распылитель может содержать источник сжатого газа, такого как сжатый воздух, или ультразвуковой вибрационный элемент для дробления жидкой композиции на капли. Распылитель может содержать сопло, расположенное с возможностью направления капель в канал для воздушного потока кальянного устройства. Если распылитель использует сжатый газ, то этот газ может находиться в сменном картридже. Жидкая композиция, подлежащая распылению, может быть заключена в сменном контейнере или в повторно заправляемой емкости.
Кальянное устройство согласно настоящему изобретению может содержать любой подходящий генерирующий аэрозоль элемент и/или генерирующее аэрозоль устройство. Например, кальянное устройство может иметь нагреватель для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата для образования аэрозоля. Генерирующий аэрозоль субстрат может нагреваться с помощью электрического нагревателя.
Кальянное устройство может содержать приемник для размещения генерирующего аэрозоль субстрата. Приемник может быть выполнен с возможностью размещения картриджа, заключающего в себе генерирующий аэрозоль субстрат. Генерирующий аэрозоль элемент может содержать указанный приемник. Генерирующий аэрозоль субстрат может быть заключен в картридже. Если генерирующий аэрозоль субстрат заключен в картридже, то приемник может быть выполнен с возможностью размещения картриджа. Генерирующий аэрозоль субстрат может быть заключен в картридже при нагреве нагревательным элементом.
В тех вариантах осуществления, в которых генерирующий аэрозоль субстрат заключен в картридже, генерирующий аэрозоль элемент может содержать приемник картриджа, выполненный с возможностью размещения картриджа. Приемник может быть выполнен с возможностью непосредственного размещения одного или обоих из картриджа, заключающего в себе генерирующий аэрозоль субстрат, и генерирующего аэрозоль субстрата. Генерирующий аэрозоль элемент содержит впускное отверстие для свежего воздуха и выпускное отверстие для аэрозоля. При осуществлении пользователем затяжки на кальянном устройстве, свежий воздух может поступать во впускное отверстие для свежего воздуха, проходить по поверхности генерирующего аэрозоль субстрата или через него и выходить из выпускного отверстия для аэрозоля.
Нагреватель генерирующего аэрозоль элемента может образовывать по меньшей мере одну поверхность приемника для удержания генерирующего аэрозоль субстрата или картриджа. Нагреватель может образовывать по меньшей мере две поверхности приемника. Например, нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере участок двух или более из верхней поверхности, боковой поверхности и нижней поверхности. Нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере участок верхней поверхности и по меньшей мере участок боковой поверхности. Нагревательный элемент может образовывать всю верхнюю поверхность и всю поверхность боковой стенки приемника. Нагреватель может быть размещен на внутренней поверхности или внешней поверхности приемника.
Может использоваться любой подходящий нагревательный элемент. В частности, кальянное устройство может содержать электрический нагреватель. Электрический нагреватель может содержать один или оба из резистивного и индукционного нагревательных компонентов. Электрический нагреватель может содержать любой подходящий резистивный нагревательный компонент. Например, электрический нагреватель может содержать одну или более резистивных проволок или других резистивных элементов. Резистивные проволоки могут находиться в контакте с теплопроводным материалом для распределения выделяемого тепла по более широкой области. Примеры подходящих проводящих материалов включают алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. Для целей настоящего изобретения, если резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, то как резистивные проволоки, так и теплопроводный материал представляют собой часть нагревательного элемента, который образует по меньшей мере участок поверхности приемника картриджа.
Электрический нагреватель может содержать любой подходящий индукционный нагревательный элемент. Например, электрический нагреватель может содержать сусцепторный материал, который образует поверхность приемника картриджа. В контексте данного документа термин «сусцептор» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. В сусцепторе, при его размещении в переменном электромагнитном поле, обычно наводятся вихревые токи и могут происходить потери на гистерезис, что приводит к нагреву сусцептора. Поскольку сусцептор расположен в тепловом контакте с генерирующим аэрозоль субстратом или в непосредственной тепловой близости к нему, субстрат нагревается сусцептором таким образом, что образуется аэрозоль. Сусцептор может быть размещен по меньшей мере частично в непосредственном физическом контакте с генерирующим аэрозоль субстратом.
Сусцептор может быть выполнен из любого материала, который способен к индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из генерирующего аэрозоль субстрата. Сусцептор может содержат металл или углерод. Сусцептор может содержать или состоять из ферромагнитного или ферримагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного или ферримагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, и феррита. Подходящий сусцептор может быть выполнен из алюминия или содержать его.
Сусцептор может представлять собой металлический сусцептор, например из нержавеющей стали. Тем не менее, материалы сусцептора могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (суперсплавы на основе аустенитного никель-хрома), металлизированные пленки, керамику, например такую, как диоксид циркония, переходные металлы, например такие, как Fe, Co, Ni, или металлоиды, например такие, как B, C, Si, P, Al, или быть выполненными из них.
Сусцептор может содержать любую подходящую процентную долю ферромагнитных или парамагнитных материалов. Например, сусцептор может содержать по меньшей мере 5%, по меньшей мере 20%, по меньшей мере 50% или по меньшей мере 90% ферромагнитных или парамагнитных материалов. Сусцепторы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию. Подходящие сусцепторы могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например металлические дорожки, выполненные на поверхности керамического сердечника.
Кальянное устройство также может содержать одну или более катушек индуктивности, выполненных с возможностью индуцирования вихревых токов и/или потерь на гистерезис в материале сусцептора, что приводит к нагреву сусцепторного материала. Сусцепторный материал также может быть размещен в картридже, заключающий в себе генерирующий аэрозоль субстрат. Сусцепторный элемент, содержащий сусцепторный материал, может содержать любой подходящий материал, такой как описанные, например, в опубликованных патентных заявках PCT WO 2014/102092 и WO 2015/177255.
Кальянное устройство может содержать электронный блок управления, функционально соединенный с резистивным нагревательным элементом или катушкой индуктивности. Электронный блок управления выполнен с возможностью управления нагревом нагревательного элемента.
Электронный блок управления может быть обеспечен в любой подходящей форме, и он может содержать, например, контроллер или память и контроллер. Контроллер может содержать одно или более из следующего: машину состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифровой или аналоговый сигнальный процессор, вентильную матрицу, микропроцессор или эквивалентную дискретную или интегральную логическую схему. Электронный блок управления может содержать память, которая хранит инструкции, инициирующие выполнение одним или более компонентами схемы функций или аспектов указанного электронного блока управления. Функции, присущие электронному блоку управления, в настоящем изобретении могут быть реализованы в форме одного или более из программного обеспечения, прошивки и аппаратных средств.
Электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности. Мощность может подаваться на нагревательный элемент или на катушку индуктивности в форме импульсов электрического тока.
Если электрический нагревательный элемент содержит резистивный нагревательный элемент, то электронный блок управления может быть выполнен с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и управления подачей мощности на резистивный нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления резистивного нагревательного элемента. Таким образом, электронный блок управления имеет возможность регулирования температуры резистивного нагревательного элемента.
Если нагреватель содержит катушку индуктивности, и нагревательный элемент содержит сусцепторный материал, то электронный блок управления может быть выполнен с возможностью отслеживания параметров катушки индуктивности и управления подачей мощности на катушку индуктивности в зависимости от параметров катушки, как описано, например, в WO 2015/177255. Таким образом, электронный блок управления имеет возможность регулирования температуры сусцепторного материала.
Кальянное устройство может содержать по меньшей мере один датчик температуры, такой как термопара, функционально соединенный с электронным блоком управления для регулирования температуры нагревательных элементов. Указанный по меньшей мере один датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью вставки в генерирующий аэрозоль субстрат или в картридж, размещенный внутри приемника, для отслеживания температуры нагреваемого генерирующего аэрозоль субстрата. Датчик температуры может находиться в контакте с нагревательным элементом нагревателя. Датчик температуры может быть расположен с возможностью определения температуры в выпускном отверстии для аэрозоля в кальянном устройстве, например выпускном отверстии для аэрозоля в генерирующем аэрозоль элементе. Каждый датчик может передавать сигналы, относящиеся к измеряемой температуре, на электронный блок управления, который имеет возможность регулирования нагрева нагревательных элементов для достижения подходящей температуры на датчике.
Независимо от того, содержит ли кальянное устройство датчик температуры, это устройство может быть выполнено с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в приемнике до уровня, достаточного для генерирования аэрозоля без сжигания генерирующего аэрозоль субстрата.
Электронный блок управления может быть функционально соединен с источником питания. Кальянное устройство может содержать любой подходящий источник питания. Например, источник питания кальянного устройства может содержать по меньшей мере одно из батареи, конденсатора и топливного элемента. Источник питания может содержать батарею. В некоторых примерах источник питания может содержать батарею, выполненную таким образом, что геометрические параметры, размер и коэффициент формы батареи соответствуют части кальянного устройства. Например, катодный и анодный элементы могут подвергаться свертыванию и сборке для соответствия геометрическим параметрам части кальянного устройства, в которой они расположены. Источник питания может быть перезаряжаемым. Источник питания может быть съемным и сменным. Может использоваться любой подходящий источник питания. Например, имеющиеся на рынке стандартные батареи или батареи для тяжелых условий эксплуатации, такие как применяемые в промышленном электрическом оборудовании для тяжелых условий эксплуатации. Блок источника питания может представлять собой электрический источник питания любого типа, включая супер- или гиперконденсатор. В некоторых вариантах осуществления устройство может получать питание через соединение с внешним электрическим источником питания. Кальянное устройство может быть в электрическом и электронном аспектах выполнено для работы со своим конкретным источником питания. Независимо от типа используемого источника питания, источник питания способен обеспечивать достаточную энергию для нормального функционирования устройства в течение приблизительно 70 минут непрерывной работы устройства до перезарядки или до возникновения необходимости в подключении к внешнему электрическому источнику питания.
Кальянное устройство содержит впускной канал для свежего воздуха, соединенный по текучей среде с приемником для размещения генерирующего аэрозоль субстрата. Свежий воздух может протекать через указанный канал к приемнику и субстрату, расположенному в приемнике, для переноса аэрозоля, генерируемого из генерирующего аэрозоль субстрата, к выпускному отверстию для аэрозоля во время использования кальянного устройства. По меньшей мере участок указанного канала для может быть образован нагревательным элементом для предварительного нагрева воздуха перед поступлением в приемник.
Генерирующий аэрозоль субстрат может нагреваться посредством одного или обоих из предварительно нагретого воздуха и нагрева с помощью нагревательных элементов до температуры в диапазоне от приблизительно 150 ºC до приблизительно 250 ºC, от приблизительно 180 ºC до приблизительно 230 ºC или от приблизительно 200 ºC до приблизительно 230 ºC. Такие температуры могут быть достаточными для образования аэрозоля из субстрата без сжигания субстрата.
Впускной канал для свежего воздуха может содержать одно или более отверстий, проходящих через приемник таким образом, что свежий воздух может протекать извне кальянного устройства через канал в приемник через указанные отверстия. Если канал содержит более чем одно отверстие, то этот канал может содержать коллектор для направления воздуха, протекающего через канал, в каждое отверстие. Кальянное устройство может содержать два или более впускных каналов для свежего воздуха.
Приемник может содержать любое подходящее количество отверстий, сообщающихся с одним или более впускными каналами для свежего воздуха. Например, приемник может содержать от 1 до 1000 отверстий, например от 10 до 500 отверстий. Отверстия могут иметь одинаковый размер или неодинаковый размер. Отверстия могут быть равномерно распределены или неравномерно распределены. Отверстия могут быть выполнены в приемнике картриджа в любом подходящем месте. Например, отверстия могут быть выполнены в одной или обеих из верхней стороны или боковой стенки приемника. Отверстия могут быть выполнены в верхней стороне приемника.
Приемник может быть выполнен по форме и размеру с возможностью обеспечения контакта между одной или более стенками или верхней стороной приемника и генерирующим аэрозоль субстратом или картриджем, заключающим в себе генерирующий аэрозоль субстрат, при размещении субстрата или картриджа в приемнике для содействия кондуктивному нагреву генерирующего аэрозоль субстрата нагревательным элементом, образующим поверхность приемника. В некоторых примерах, между по меньшей мере частью картриджа, заключающего в себе генерирующий аэрозоль субстрат, и поверхностью приемника может быть образован воздушный зазор.
Приемник может быть образован из одной или более частей. Приемник может быть образован двумя или более частями. По меньшей мере одна часть приемника может быть выполнена с возможностью перемещения относительно другой части для обеспечения возможности доступа к внутренней области приемника для вставки картриджа в приемник. Например, одна часть может быть выполнена с возможностью съемного прикрепления к другой части для обеспечения возможности вставки генерирующего аэрозоль субстрата или картриджа, заключающего в себе генерирующий аэрозоль субстрат, при разделении указанных частей. Указанные части могут быть выполнены с возможностью скрепления любым подходящим образом, например посредством резьбового соединения, посадки с натягом, соединения на защелках или т.п. В некоторых примерах части могут быть скреплены друг с другом посредством шарнира. Если части скреплены посредством шарнира, то эти части также могут содержать фиксирующий механизм для фиксации частей относительно друг друга при нахождении приемника в закрытом положении. В некоторых примерах приемник содержит выдвижную секцию, которая может быть выдвинута в открытое положение для обеспечения возможности размещения генерирующего аэрозоль субстрата или картриджа в указанной выдвижной секции, и может быть задвинута в закрытое положение для обеспечения возможности использования кальянного устройства.
С кальянным устройством, описанным в данном документе, может использоваться любой подходящий генерирующий аэрозоль картридж. Картридж может содержать теплопроводный корпус. Например, корпус может быть выполнен из алюминия, меди, цинка, никеля, серебра и их сочетаний. Корпус может быть выполнен из алюминия. В некоторых примерах картридж выполнен из одного или более материалов, менее теплопроводных, чем алюминий. Например, корпус может быть выполнен из любого подходящего термостабильного полимерного материала. Если материал является достаточно тонким, то обеспечивается возможность передачи достаточного количества тепла через корпус, несмотря на то, что корпус выполнен из материала, который не является особо теплопроводным.
Картридж может содержать одно или более отверстий, выполненных в верхней и нижней сторонах корпуса, для обеспечения возможности протекания воздуха через картридж при использовании. В некоторых вариантах осуществления, в которых верхняя сторона приемника содержит одно или более отверстий, по меньшей мере некоторые из отверстий в верхней стороне картриджа могут быть выровнены с отверстиями в верхней стороне приемника. В некоторых вариантах осуществления, в которых верхняя сторона приемника содержит одно или более отверстий, по меньшей мере некоторые из отверстий в верхней стороне картриджа могут быть смещены или не выровнены с отверстиями в верхней стороне приемника. Картридж может содержать выравнивающий элемент, выполненный с возможностью стыковки с ответным выравнивающим элементом приемника для позиционирования отверстий картриджа относительно отверстий приемника. Например, картридж может содержать выравнивающий элемент, выполненный с возможностью выравнивания отверстий картриджа с отверстиями приемника при вставке картридж в приемник. Отверстия в корпусе картриджа могут быть закрыты во время хранения для предотвращения вытекания хранящегося в картридже генерирующего аэрозоль субстрата из картриджа. В некоторых вариантах осуществления отверстия в корпусе могут иметь достаточно малые размеры для предотвращения или уменьшения вытекания генерирующего аэрозоль субстрата из картриджа. Если отверстия закрыты, потребитель может снять крышку перед вставкой картриджа в приемник. В некоторых примерах приемник выполнен с возможностью прокалывания картриджа для образования отверстий в картридже. Предпочтительно приемник выполнен с возможностью прокалывания верхней стороны картриджа.
Любой подходящий генерирующий аэрозоль субстрат может быть размещен в картридже для использования с кальянными устройствами согласно настоящему изобретению, или он может быть размещен в приемнике генерирующего аэрозоль блока. Генерирующий аэрозоль субстрат может представлять собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева генерирующего аэрозоль субстрата. Генерирующий аэрозоль субстрат может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Генерирующий аэрозоль субстрат может быть твердым.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Генерирующий аэрозоль субстрат, содержащий никотин, может содержать матрицу из никотиновой соли. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Материал, содержащий табак, содержит летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из генерирующего аэрозоль субстрата при нагреве.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован в результате агломерации табака в виде частиц. Содержание вещества для образования аэрозоля, при его наличии, в гомогенизированном табачном материале может быть равно или больше 5% в пересчете на сухой вес, предпочтительно более чем 30% по весу в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля может составлять менее чем приблизительно 95% в пересчете на сухой вес.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, кусочки, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и расширенный табак.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании содействуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термическому разложению при рабочей температуре генерирующего аэрозоль элемента. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.
Твердый генерирующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может содержать тонкий слой, на первую основную поверхность и/или на вторую основную поверхность которого нанесен твердый субстрат. Носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов. Носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
В некоторых примерах генерирующий аэрозоль субстрат имеет форму суспензии. Например, генерирующий аэрозоль субстрат может иметь форму густой суспензии, подобной мелассе.
Воздух, поступающий в картридж, протекает через генерирующий аэрозоль субстрат, вовлекает аэрозоль и выходит из картриджа и приемника через выпускное отверстие для аэрозоля. От выпускного отверстия для аэрозоля воздух, несущий аэрозоль, поступает в сосуд.
Кальянное устройство может содержать любой подходящий сосуд, образующий внутренний объем, выполненный с возможностью вмещения жидкости и имеющий выпускное отверстие свободного пространства над жидкостью. Выпускное отверстие свободного пространства над жидкостью в целом расположено в области свободного пространства над жидкостью сосуда. Область свободного пространства над жидкостью обычно располагается выше уровня заполнения сосуда жидкостью. Сосуд может содержать оптически прозрачный или непрозрачный корпус для того, чтобы потребитель мог наблюдать за содержимым сосуда. Сосуд может содержать отметку заполнения жидкостью, такой как линия заполнения жидкостью. Корпус сосуда может быть выполнен из любого подходящего материала. Например, корпус сосуда может содержать стекло или подходящий твердый пластмассовый материал. Сосуд может быть выполнен с возможностью отделения от части кальянного устройства, содержащей генерирующий аэрозоль элемент, чтобы обеспечить для потребителя возможность заполнения или очистки сосуда.
Потребитель может заполнять сосуд жидкостью до уровня заполнения жидкостью. Жидкость может содержать воду, в которую могут быть при необходимости добавлены один или более красителей и/или ароматизаторов. Например, в воду могут быть добавлены одна или обе из растительных или травяных добавок.
Аэрозоль, вовлеченный в воздух, выходящий из выпускного отверстия для аэрозоля в генерирующем аэрозоль блоке, может проходить через шахту, расположенную в сосуде. Шахта может быть соединена с выпускным отверстием для аэрозоля, и она может иметь отверстие ниже уровня заполнения жидкостью сосуда, так что аэрозоль, протекающий через сосуд, протекает через отверстие шахты кальяна и через жидкость в свободное пространство над жидкостью сосуда и выходит через выпускное отверстие свободного пространства над жидкостью для доставки потребителю.
Выпускное отверстие свободного пространства над жидкостью может быть соединено со шлангом, содержащим мундштук, для доставки аэрозоля потребителю.
Кальянное устройство может содержать переключатель, активируемый пользователем и функционально соединенный с электронным блоком управления кальянного устройства. Переключатель может быть расположен в любом подходящем месте на кальянном устройстве. Например, переключатель может быть расположен на генерирующем аэрозоль элементе, в сосуде или на мундштуке. Переключатель может быть беспроводным образом соединен с электронным блоком управления. Активация переключателя может обеспечивать, чтобы электронный блок управления активировал нагревательный элемент вместо постоянной подачи энергии на нагревательный элемент. Соответственно, использование переключателя может служить для экономии энергии по сравнению с устройствами, в которых не используются указанные элементы для обеспечения нагрева по требованию вместо постоянного нагрева.
Кальянное устройство может содержать датчик затяжки, соединенный с каналом для воздушного потока. Датчик затяжки может быть расположен в любом подходящем месте канала для воздушного потока. Например, датчик затяжки может находиться на мундштуке. Датчик затяжки может быть функционально соединен с распылителем для инициирования доставки распылителем по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока в ответ на обнаружение затяжки. Датчик затяжки может быть функционально соединен с электронным блоком управления, который может быть соединен с распылителем.
Кальянное устройство может содержать камеру, расположенную дальше по потоку относительно генерирующего аэрозоль элемента и имеющую впускное отверстие для ускорения поступления воздуха, пара и аэрозоля от генерирующего аэрозоль элемента. Камера может иметь размеры и форму, которые обеспечивают возможность замедления воздуха, пара и аэрозоля при их выходе из впускного отверстия и поступлении в камеру. Такая компоновка обеспечивает возможность дополнительного содействия конденсации пара, зародышеобразованию аэрозоля и увеличению количества одного или обоих из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.
В некоторых примерах пользователь может активировать один или более нагревательных элементов с помощью активирующего элемента. Активирующий элемент может быть расположен в любом подходящем месте на кальянном устройстве. Например, активирующий элемент может быть расположен на мундштуке. Активирующий элемент может иметь, например, беспроводную связь с электронным блоком управления, и он может подавать сигнал на электронный блок управления для активации нагревательного элемента с его переводом из режима ожидания в режим полного нагрева. В некоторых примерах такая ручная активация может быть доступна лишь в то время, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке, для предотвращения перегрева или нежелательного нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в картридже.
В кальянном устройстве согласно настоящему изобретению может использоваться любое подходящее управление воздушным потоком. В одном примере затяжка, осуществляемая пользователем, будет создавать эффект всасывания, приводящий к низкому давлению внутри устройства, что, в свою очередь, будет приводить к протеканию внешнего воздуха через впускное отверстие для воздуха устройства во впускной канал для свежего воздуха и в приемник генерирующего аэрозоль элемента. Далее воздух может протекать через генерирующий аэрозоль субстрат или картридж, заключающий в себе субстрат и находящийся в приемнике, для переноса аэрозоля через выпускное отверстие для аэрозоля в приемнике. Низкое давление, являющееся следствием осуществляемой пользователем затяжки, может активировать распылитель для инициирования введения распылителем указанной по меньшей мере одной частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока для смешения с паром, генерируемым из генерирующего аэрозоль субстрата, что обеспечивает возможность улучшения зародышеобразования в процессе охлаждении пара с образованием аэрозоля и приводит к улучшению видимого аэрозоля. Воздух, содержащий аэрозоль, может затем протекать через шахту в жидкость внутри сосуда. В этом случае аэрозоль будет проходить через жидкость в виде пузырьков, поступать в свободное пространство над жидкостью в сосуде, расположенное выше уровня жидкости, и выходить через выпускное отверстие, шланг и мундштук для доставки потребителю. Поток внешнего воздуха и поток аэрозоля внутри кальянного устройства могут создаваться под действием затяжки, осуществляемой пользователем.
Сборка всех основных частей кальянного устройства согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность герметичного функционирования устройства. Благодаря герметичному функционированию должно обеспечиваться надлежащее управление потоком воздуха. Герметичное функционирование может быть достигнуто любым подходящим способом. Например, для обеспечения герметичности могут использоваться уплотнения, такие как уплотнительные кольца и шайбы.
Уплотнительные кольца и уплотнительные шайбы или другие уплотнительные элементы могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, уплотнения могут содержать одно или более из соединений графена и соединений кремния. Материалы могут быть одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в качестве материалов для использования человеком.
Основные части, такие как камера, шахта, проходящая из камеры, крышка приемника и сосуд, могут быть изготовлены из любого подходящего материала или материалов. Например, эти части могут быть независимо изготовлены из стекла, соединений на основе стекла, полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU). Указанные части могут быть выполнены из материалов, пригодных для использования в стандартных посудомоечных машинах.
В некоторых примерах мундштук согласно настоящему изобретению содержит охватываемый/охватывающий элемент быстроразъемного соединения для соединения со шланговым блоком.
Например, одно иллюстративное кальянное устройство может содержать сосуд, генерирующий аэрозоль элемент и камеру с впускным ускоряющим отверстием для воздуха между сосудом и генерирующим аэрозоль элементом, как описано выше. Кальянное устройство также может содержать шланг, соединяющий мундштук с выпускным отверстием свободного пространства над жидкостью сосуда. Генерирующий аэрозоль элемент может содержать электрический нагреватель и приемник для размещения генерирующего аэрозоль субстрата или картридж для размещения генерирующего аэрозоль субстрата. Кальянное устройство также может содержать источник питания для подачи мощности на генерирующий аэрозоль элемент; электронный блок управления, предназначенный для управления подачей мощности на генерирующий аэрозоль элемент; и активирующий элемент, расположенный на мундштуке и предназначенный для активации генерирующего аэрозоль элемента. Согласно настоящему изобретению, кальянное устройство содержит канал для воздушного потока, проходящий между впускным отверстием для свежего воздуха, генерирующим аэрозоль элементом, камерой, шахтой, соединяющей камеру с сосудом, сосудом, шлангом и мундштуком. Кроме того, согласно настоящему изобретению, кальянное устройство также содержит распылитель, функционально соединенный с источником частиц для конденсации аэрозоля и имеющий сопло, расположенное с возможностью доставки частиц для конденсации аэрозоля в место канала для воздушного потока, расположенное по потоку непосредственно после электрического нагревателя генерирующего аэрозоль элемента и раньше камеры с впускным ускоряющим отверстием для воздуха.
В качестве примера, один способ использования вышеописанного кальянного устройства изложен ниже в хронологическом порядке. Сосуд может быть отсоединен от других компонентов кальянного устройства и заполнен водой. В воду для ароматизации могут быть добавлены одно или более из натуральных фруктовых соков, растительных добавок и травяных настоев. Количество заливаемой жидкости должно покрывать часть шахты, но не должно превышать отметку уровня заполнения, которая при необходимости может присутствовать на сосуде. Затем сосуд снова может быть присоединен к кальянному устройству. Участок генерирующего аэрозоль элемента может быть снят или открыт для обеспечения возможности вставки генерирующего аэрозоль субстрата или картриджа в приемник. Затем генерирующий аэрозоль элемент может быть снова присоединен или закрыт. Затем устройство может быть включено пользователем путем задействования активирующего элемента. Таким образом может быть включен электрический нагреватель генерирующего аэрозоль элемента для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в приемнике.
Пользователь может осуществлять затяжку из мундштука, втягивая воздух в кальянное устройство на впускном отверстии для свежего воздуха и через канал для воздушного потока. Воздух может втягиваться через генерирующий аэрозоль элемент и захватываться паром, генерируемым генерирующим аэрозоль субстратом. Воздух и пар могут вытягиваться из генерирующего аэрозоль элемента в камеру через впускное ускоряющее отверстие для воздуха. В результате осуществления затяжки на мундштуке обеспечивается возможность активации распылителя для введения частиц для конденсации аэрозоля в воздушный канал перед поступлением воздуха и пара в камеру. Такая компоновка обеспечивает возможность смешения частиц для конденсации аэрозоля с паром и возможность содействия процессу зародышеобразования. Пар может конденсироваться в камере для образования аэрозоля, и аэрозоль может вытягиваться из камеры в сосуд через шахту. Аэрозоль может вытягиваться из шахты в воду в сосуде и поступать из воды в свободное пространство над жидкостью, где аэрозоль вытягивается из сосуда через выпускное отверстие свободного пространства над жидкостью и поступает по шлангу в мундштук для вдыхания пользователем. Пользователь может продолжать пользоваться устройством до тех пор, пока аэрозоль больше не будет виден в камере. Устройство может автоматически выключаться, если в картридже или субстрате израсходован используемый генерирующий аэрозоль субстрат. В некоторых примерах потребитель может пополнять устройство новым генерирующим аэрозоль субстратом или новым картриджем, например, после получения сигнала от устройства о полном или по существу полном израсходовании расходных материалов. В случае пополнения новым субстратом или новым картриджем можно продолжать пользоваться устройством. В некоторых вариантах осуществления кальянное устройство может быть выключено потребителем в любой момент времени, например, путем отключения устройства с помощью активирующего элемента.
Далее будут приведены ссылки на чертежи, на которых изображены один или более аспектов, описанных в данном документе. Тем не менее, следует понимать, что и другие аспекты, не изображенные на чертежах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Тем не менее, следует понимать, что использование номера для обозначения компонента на данной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером. Кроме того, использование разных номеров для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами не могут быть одинаковыми или сходными с компонентами с другими номерами. Фигуры представлены для целей иллюстрации, а не ограничения. Схематичные чертежи, представленные на фигурах, необязательно выполнены в масштабе.
ФИГ. 1
На показана блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 2
На  показан схематический структурный чертеж, иллюстрирующий вариант осуществления кальянной системы согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 3
На  показан схематический чертеж в сечении, иллюстрирующий вариант осуществления кальянной системы согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 4
На  показан схематический чертеж в сечении, иллюстрирующий часть кальянного устройства согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 5
На  показан схематический перспективный чертеж картриджа, содержащего генерирующий аэрозоль субстрат, для использования в варианте осуществления кальянного устройства согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 6
На показана блок-схема, иллюстрирующая еще один вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 7
На  показан схематический структурный чертеж, иллюстрирующий еще один вариант осуществления кальянной системы согласно настоящему изобретению.
ФИГ. 8A
8В
Фиг. 8A
Фиг. 8B
На  и  показаны изображения кальянных устройств при использовании. Кальянное устройство по не содержит распылителя, а устройство по содержит распылитель, который вводит генерирующие аэрозоль частицы в канал для воздушного потока для смешения с паром, генерируемым в результате нагрева генерирующего аэрозоль субстрата.
ФИГ. 9
На  изображен график, показывающий общую массу аэрозоля, генерируемого кальянным устройством, в котором в канал для воздушного потока с помощью распылителя введены генерирующие аэрозоль частицы для смешения с паром (кружочки), и кальянным устройством, не содержащим распылителя (треугольники).
ФИГ. 1,
2
4
Обратимся теперь к на которой показан способ увеличения одного или обоих из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля в кальянном устройстве, содержащем генерирующий аэрозоль элемент, который нагревает, но не сжигает генерирующий аэрозоль субстрат. Способ включает этап, на котором генерируют пар путем нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в кальянном устройстве (). Способ также включает этап, на котором вводят частицы для конденсации аэрозоля в пар в канале для воздушного потока кальянного устройства для смешения с паром, генерируемым в результате нагрева субстрата (). По мере охлаждения пара он конденсируется с образованием аэрозоля. В данном варианте осуществления частицы для конденсации аэрозоля вводят в канал для воздушного потока дальше по потоку относительно генерирующего аэрозоль субстрата. Введение частиц для конденсации аэрозоля обеспечивает возможность улучшения зародышеобразования, причем возможно повышение одно или обоих из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля. Соответственно, кальянное устройство, которое электрически нагревает генерирующий аэрозоль субстрат без сжигания субстрата, имеет возможность создания количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля на уровне, примерно равном или большем, чем в устройствах, которые сжигают субстрат.
ФИГ. 2
10
100
300
100
102
104
103
102
104
100
130
300
300
103
100
300
103
104
100
Обратимся теперь к , на котором показана система , содержащая кальянное устройство  и генерирующий аэрозоль субстрат . Кальянное устройство  содержит впускное отверстие , выпускное отверстие  и канал  для воздушного потока (показан стрелкой), который проходит от впускного отверстия до выпускного отверстия . Устройство  содержит генерирующий аэрозоль элемент , содержащий электрический нагревательный элемент для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата . Субстрат  расположен в канале  для воздушного потока устройства . По мере нагрева субстрата  генерируется аэрозоль, который может вовлекаться в воздух, протекающий через канал  для воздушного потока. Аэрозоль может доставляться пользователю через выпускное отверстие  при осуществлении пользователем затяжки на устройстве .
130
35
30
130
300
300
Генерирующий аэрозоль элемент  функционально соединен с источником  питания и электронным блоком  управления, совместно регулирующими температуру, до которой нагревательный элемент генерирующего аэрозоль элемента  нагревает подложку , таким образом, что подложка  нагревается в достаточной степени для генерирования аэрозоля, но не сгорает. Соответственно, продукты сгорания не доставляются пользователю для вдыхания.
400
400
300
300
104
Устройство содержит распылитель , расположенный с возможностью доставки частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока. Распылитель  расположен дальше по потоку относительно субстрата . По мере того, как воздух, переносящий пар, генерируемый нагретым субстратом , перемещается в канале для воздушного потока в направлении выпускного отверстия , пар может смешиваться с частицами для конденсации аэрозоля для содействия зародышеобразованию аэрозоля, увеличению количества видимого аэрозоля и увеличению общей массы аэрозоля.
100
109
103
100
104
109
109
400
30
109
30
400.
Устройство  при необходимости содержит датчик затяжки, сообщающийся с каналом  для воздушного потока. При осуществлении пользователем затяжки на устройстве  через выпускное отверстие , падение внутреннего давления может быть обнаружено датчиком  затяжки. Датчик  затяжки и распылитель функционально соединены с электронным блоком  управления. Обнаружение затяжки датчиком  может обеспечивать, чтобы электронный блок  управления активировал распылитель
ФИГ. 3
100
100
17
19
15
19
19
Обратимся теперь на , на котором показан схематический чертеж в сечении примера кальянного устройства . Устройство  содержит сосуд , образующую внутренний объем, способный вмещать жидкость  и образующий выпускное отверстие  свободного пространства над жидкостью, расположенное выше уровня заполнения жидкостью . Жидкость  предпочтительно содержит воду, в которую при необходимости могут быть добавлены один или более красителей и/или один или более ароматизаторов. Например, в воду могут быть добавлены одно или оба из растительных добавок или травяных добавок.
100
130
130
140
150
130
160
140
160
140
130
170
100
170
160
140
150
160
130
200
Устройство также содержит генерирующий аэрозоль элемент . Генерирующий аэрозоль элемент  содержит приемник , выполненный с возможностью размещения картриджа , заключающего в себе генерирующий аэрозоль субстрат (или с возможностью размещения генерирующего аэрозоль субстрата, который не находится в картридже). Генерирующий аэрозоль элемент  также содержит нагревательный элемент , который образует по меньшей мере одну поверхность приемника . В изображенном на фигуре варианте осуществления нагревательный элемент  образует верхнюю и боковую поверхности приемника . Генерирующий аэрозоль элемент  также содержит впускной канал  для свежего воздуха, который втягивает свежий воздух в устройство . Участок впускного канала  для свежего воздуха образован нагревательным элементом  для нагрева воздуха перед поступлением воздуха в приемник . Затем предварительно нагретый воздух поступает в картридж (или субстрат, который не находится в картридже), который также нагревается нагревательным элементом  для переноса аэрозоля, генерируемого генерирующим аэрозоль субстратом. Воздух и пар выходят из выпускного отверстия генерирующего аэрозоль элемента  и поступают вкамеру  через впускное ускоряющее отверстием для воздуха (не показано). По мере охлаждения пара он конденсируется с образованием аэрозоля.
190
200
17
19
20
15
25
20
Шахта  переносит воздух и аэрозоль из камеры  в место сосуда , расположенное ниже уровня жидкости . Воздух и аэрозоль могут вспениваться через жидкость 19 и выходить из выпуска 15 верхнего пространства сосуда 17. Шланг  может быть прикреплен к выпускному отверстию  свободного пространства над жидкостью для переноса аэрозоля в рот пользователя. Мундштук  может быть прикреплен к шлангу  или образовывать его часть.
103
ФИГ. 3
Канал  для воздушного потока устройства при использовании изображен жирными стрелками на .
25
27
27
27
100
27
30
100
30
160
35
160
Мундштук  может содержать активирующий элемент . Активирующий элемент  может представлять собой переключатель, кнопку или тому подобное, или он может представлять собой датчик затяжки или тому подобное. Следует понимать, что в других вариантах осуществления активирующий элемент может быть размещен в любом другом подходящем месте на устройстве . Активирующий элемент  может иметь беспроводную связь с электронным блоком управления для приведения устройства в состояние готовности к использованию или для обеспечения того, чтобы электронный блок  управления активировал нагревательный элемент , например, путем инициирования подачи энергии от источника  питания на нагревательный элемент .
30
35
130
130
ФИГ. 3
Электронный блок  управления и источник  питания могут быть расположены в любом подходящем месте генерирующего аэрозоль элемента , за исключением нижнего участка элемента , как показано на .
ФИГ. 4
100
100
130
300
130
133
130
300
190
100
400
407
400
405
300
190
На  показан схематический вид в разрезе примера кальянного устройства . Некоторые компоненты устройства  не показаны, поскольку эти компоненты не требуются для понимания варианта осуществления. Устройство содержит генерирующий аэрозоль элемент , выполненный с возможностью электронного нагрева генерирующего аэрозоль субстрата . Генерирующий аэрозоль элемент  содержит впускные отверстия  для протекания свежего воздуха извне генерирующего аэрозоль элемента  через генерирующий аэрозоль субстрат в шахту  для доставки в сосуд. Устройство  содержит распылитель , функционально соединенный с емкостью, , заключающей в себе жидкую композицию. Распылитель  распыляет жидкую композицию с образованием множества частиц  для конденсации аэрозоля, которые вводятся в канал для воздушного потока дальше по потоку относительно субстрата  и раньше по потоку относительно трубопровода .
400
160
200
400
400
160
130
200
190
В данном варианте осуществления распылитель  расположен с возможностью введения частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока между нагревательным элементом  и камерой . Тем не менее, следует понимать, что в других вариантах осуществления распылитель  может быть расположен с возможностью введения частиц для конденсации аэрозоля в другие места канала для воздушного потока. Например, распылитель  может быть расположен с возможностью введения частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока раньше по потоку относительно нагревательного элемента  или дальше по потоку относительно генерирующего аэрозоль элемента , например в камеру  или в шахту .
ФИГ. 5
150
150
151
153
150
150
150
Обратимся теперь к , на которой показан схематический перспективный вид примера картриджа , который может использоваться с кальянным устройством, описанным в данном документе. Картридж  содержит корпус  и множество отверстий , образованных в верхней поверхности корпуса для обеспечения возможности протекания воздуха через картридж  и генерирующий аэрозоль субстрат, заключенный в корпусе. Нижняя сторона картриджа также может содержать одно или более отверстий для обеспечения возможности протекания воздуха через картридж .
ФИГ. 6
ФИГ. 1
ФИГ. 6
ФИГ. 1
4’
2’
Обратимся теперь к , на котором показан еще один способ увеличения одного или обеих из количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля в кальянном устройстве, содержащем генерирующий аэрозоль элемент, который нагревает, но не сжигает генерирующий аэрозоль субстрат. Способ включает этапы, сходные с этапами способа по , и для обозначения сходных этапов способа по  и способа по используются соответствующие сходные номера. Способ включает этап, на котором вводят частицы для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока кальянного устройства (). Способ также включает этап, на котором генерируют пар в канале для воздушного потока путем нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в кальянном устройстве (). Пар смешивается с частицами для конденсации аэрозоля в канале для воздушного потока, что способствует зародышеобразованию в паре по мере охлаждении пара с образованием аэрозоля. В этом варианте осуществления частицы для конденсации аэрозоля вводят в канал для воздушного потока раньше по потоку относительно генерирующего аэрозоль субстрата. Введение частиц для конденсации аэрозоля обеспечивает возможность улучшения зародышеобразования и возможность увеличения одного или обоих из видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.
ФИГ. 7
10’
100’
300’
10’
10
ФИГ. 2
ФИГ. 7
ФИГ. 2
100’
102’
104’
103’
102’
104’
100’
130’
300’
300’
103’
100’
300’
103’
104’
100’
Обратимся теперь к , на котором показана система , содержащая кальянное устройство  и генерирующий аэрозоль субстрат . Система  содержит признаки, сходные с признаками системы  по , и для обозначения сходных признаков системы по  и системы по  используются соответствующие сходные номера. Кальянное устройство  содержит впускное отверстие , выпускное отверстие  и канал  для воздушного потока (показан стрелкой), который проходит от впускного отверстия до выпускного отверстия . Устройство  содержит генерирующий аэрозоль элемент , содержащий электрический нагревательный элемент для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата . Субстрат  расположен в канале  для воздушного потока устройства . По мере нагрева субстрата  генерируется аэрозоль, который может вовлекаться в воздух, протекающий по каналу  для воздушного потока. Аэрозоль может доставляться пользователю через выпускное отверстие  при осуществлении пользователем затяжки на устройстве .
130’
35’
30’
130’
300’
300’
Генерирующий аэрозоль элемент  функционально соединен с источником  питания и электронным блоком  управления, совместно регулирующими температуру, до которой нагревательный элемент генерирующего аэрозоль элемента  нагревает подложку , таким образом, что подложка  нагревается в достаточной степени для образования аэрозоля, но не сгорает.
400’
400’
300’
104’
300’
300’
Устройство содержит распылитель , расположенный с возможностью доставки частиц для конденсации аэрозоля в канал для воздушного потока. Распылитель  расположен раньше по потоку относительно субстрата . В процессе того, как воздух, переносящий частицы для конденсации аэрозоля, проходит в канале для воздушного потока в направлении выпускного отверстия поверх субстрата  или чрез него, частицы для конденсации аэрозоля оказываются в том месте канала для воздушного потока, в котором происходит генерирование пара субстратом . Таким образом обеспечивается возможность смешения пара с частицами для конденсации аэрозоля сразу же после его генерирования для содействия зародышеобразованию аэрозоля, что увеличивает количество видимого аэрозоля и общую массу аэрозоля.
100’
109’
103’
100’
104’
109’
109’
400’
30’
109’
30’
400’
Устройство  при необходимости содержит датчик затяжки, соединенный с каналом  для воздушного потока. При осуществлении пользователем затяжки на устройстве  через выпускное отверстие , падение внутреннего давления может быть обнаружено датчиком  затяжки. Датчик  затяжки и распылитель функционально соединены с электронным блоком  управления. Обнаружение затяжки датчиком  может обеспечивать, чтобы электронный блок  управления активировал распылитель .
Признаки, описанные выше в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть также применимы к другому аспекту настоящего изобретения.
В нижеследующем неограничивающем примере описана способность частицы для конденсации аэрозоля увеличивать видимое количество аэрозоля и общую массу аэрозоля, доставляемого пользователю.
Были собраны кальянное устройство с распылителем и кальянное устройство без распылителя. Два указанных кальянных устройства были по существу одинаковыми, за исключением наличия или отсутствия распылителя.
Генерирующий аэрозоль элемент, заключающий в себе приемник картриджа и намотанный проволочный нагревательный элемент, был соединен с шахтой, которая проходила ниже уровня жидкости в сосуде. Картридж, заполненный имеющейся в продаже табачной мелассой Al-Fakher в количестве 10 г, размещался в контакте с намотанным проволочным нагревательным элементом в обеих устройствах. Намотанная проволока поддерживалась при постоянной температуре 230 ºC.
35 грамм NaCl были растворены в 1 литре дистиллированной воды. Полученный раствор распылялся с преобразованием в аэрозольную фазу кальянного устройства с помощью распылителя, имеющего давление 30 бар. Распыляемые NaCl и вода направлялись в аэрозольный канал кальянного устройства на высоте 2 сантиметра над картриджем.
Осуществлялся сбор аэрозоля через выпускное отверстие свободного пространства над жидкостью сосуда, расположенное выше уровня жидкости. Сбор аэрозоля осуществлялся с помощью в общей сложности 10 прокладок Cambridge, вес которых регистрировался до и после сеанса курения. Общая продолжительность сеанса соответствовала 105 затяжкам. Для достижения требуемых ощущений от затяжек, одновременно использовались четыре программируемых двойных шприцевых насоса (Programmable Dual Syringe Pumps, PDSP) для создания нижеследующего режима осуществления затяжек:
Объем затяжки: 530 мл
Продолжительность затяжки: 2600 мс
Продолжительность промежутков между затяжками: 17 с
ФИГ. 8A и 8B
ФИГ. 8A
ФИГ. 8B
Сравнение количества видимого аэрозоля, присутствующего в свободном пространстве над жидкостью в кальянном устройстве без распылителя и в содержащем распылитель кальянном устройстве согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показано на . показано кальянное устройство без распылителя. На  показано кальянное устройство с распылителем.
ФИГ. 8A-B
Количество видимого аэрозоля в свободном пространстве над жидкостью в сосуде кальянного устройства, содержащего распылитель, значительно увеличилось по сравнению с кальянным устройством без распылителя, как показано на . Кроме того, общее количество собранного аэрозоля увеличилось с 1202 мг (без распылителя) до 1773 мг (с распылителем).
Экспериментальная установка была скомпонована таким образом, что лишь две из десяти прокладок Cambridge собирали генерируемый аэрозоль в каждый момент времени. Через каждые 20 затяжек обратный клапан обеспечивал перенаправление аэрозоля к надлежащей паре прокладок Cambridge. Таким образом была обеспечена возможность отслеживания образования аэрозоля как функции времени.
ФИГ. 9
На  средняя общая масса аэрозоля (TAM) на одну затяжку показана для количества затяжек 20, 40, 60, 80 и 105 при двух разных конфигурациях кальянного устройства. Среднее значение TAM на одну затяжку, полученное с помощью электрического кальяна без распылителя, показано треугольниками. Значение ТАМ, полученное с помощью того же самого устройства с добавлением распылителя, показано кружочками.
Все научные и технические термины, используемые в данном документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в данном документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в данном документе.
Используемые в данном описании и приложенной формуле изобретения формы единственного числа включают варианты осуществления, имеющие ссылки на множественное число, если содержание явно не указывает на иное.
Используемый в данном описании и приложенной формуле изобретения союз «или», обычно, используется в своем значении, включающем «и/или», если содержание явно не указывает на иное.
Используемые в данном документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» и т. п. используются в своем широком смысле и обычно 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 тем вариантам осуществления настоящего изобретения, которые способны обеспечивать определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же самых или других условиях. Кроме того, раскрытие одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.
Любое направление, упоминаемое в данном документе, такое как «верх», «низ», «лево», «право», «верхний», «нижний» и другие направления или ориентации, приводятся в данном документе для ясности и краткости и не предназначены для ограничения реального устройства или системы. Устройства и системы, описанные в данном документе, могут использоваться при различных направлениях и ориентациях.
Варианты осуществления, приведенные выше в качестве примеров, не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным вариантам осуществления.