КАЛЬЯННЫЙ КАРТРИДЖ, ИМЕЮЩИЙ МНОЖЕСТВО КАМЕР
HOOKAH CARTRIDGE WITH SET OF CHAMBERS

Настоящее изобретение относится к картриджу, имеющему две или более камер и содержащему субстрат, генерирующий аэрозоль, для использования с кальянным устройством, выполненным с возможностью нагревания, но не сжигания субстрата, генерирующего аэрозоль, расположенного в картридже с камерами.
Кальянные устройства применяют для курения табака и 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 одновременно более чем одним потребителем. 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 образуемых пара и дыма, для изменения аромата, или для того и другого. 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 стабильность сжигания табака. Были предложены другие кальянные устройства, в которых используют жидкости для электронных сигарет, а не табак. В кальянных устройствах, в которых используют жидкости для электронных сигарет, исключаются побочные продукты сгорания, но потребители кальяна лишаются ощущений, связанных с употреблением табачного продукта.
Является желательным предоставление кальянного устройства, в котором используют субстрат, который не приводит к образованию побочных продуктов сгорания, но при этом обеспечиваются ожидаемые ощущения от употребления кальяна.
Также является желательным предоставление кальянного устройства, выполненного для применения с субстратом, генерирующим аэрозоль, таким как табачный субстрат, в удобной расходной форме.
Также желательно предоставить расходный материал для кальяна, который можно эффективно нагреть. Также желательно предоставить расходный материал для кальяна, который обеспечивает возможность полного или почти полного потребления субстрата, генерирующего аэрозоль, без перегревания.
Также желательно предоставить расходный материал для кальяна, который можно индивидуально приспособить с получением двух или более разных типов субстрата, генерирующего аэрозоль, для обеспечения уникального ощущения пользователя.
В различных аспектах настоящего изобретения предоставлен картридж с расходным материалом для кальяна, содержащий корпус, имеющий наружную поверхность, обладающую размером и формой для функциональной установки в кальянное устройство. Картридж дополнительно содержит первую камеру в корпусе; первый субстрат, генерирующий аэрозоль, в первой камере; вторую камеру в корпусе, при этом вторая камера расположена смежно с первой камерой; и второй субстрат, генерирующий аэрозоль, во второй камере, при этом композиции первого субстрата, генерирующего аэрозоль, и второго субстрата, генерирующего аэрозоль, являются одинаковыми или разными. Первая камера определяет первое впускное отверстие для свежего воздуха и противоположное первое выпускное отверстие для аэрозоля, так, что при использовании свежий воздух, поступающий в первое впускное отверстие для свежего воздуха, уносит генерируемый аэрозоль через первое выпускное отверстие для аэрозоля. Вторая камера определяет второе впускное отверстие для свежего воздуха и противоположное второе выпускное отверстие для аэрозоля, так, что при использовании свежий воздух, поступающий во второе впускное отверстие для свежего воздуха, уносит генерируемый аэрозоль через второе выпускное отверстие для аэрозоля. Предпочтительно первая и вторая камеры выполнены из теплопроводного материала, материала, восприимчивого к магнитной тепловой индукции, или как из теплопроводного материала, так и из материала, восприимчивого к магнитной тепловой индукции. Предпочтительно картридж содержит одну или более дополнительных камер в дополнение к первой и второй камерам. Одна или более дополнительных камер могут содержать субстрат, генерирующий аэрозоль. Предпочтительно по меньшей мере одна из одной или более дополнительных камер не содержит субстрата, генерирующего аэрозоль. Камеры, которые не содержат субстрата, генерирующего аэрозоль, могут быть пустыми. Пустые камеры могут служить для предотвращения перегревания картриджа; в частности, перегревания субстрата, генерирующего аэрозоль, расположенного в других камерах. Предпочтительно камеры, вмещающие субстрат, генерирующий аэрозоль, имеют такие размер и форму, чтобы обеспечить возможность потребления по существу всего субстрата, генерирующего аэрозоль, путем нагревания субстрата без сжигания субстрата. Предпочтительно камеры, содержащие субстрат, генерирующий аэрозоль, или по меньшей мере часть камер, содержащих в себе субстрат, генерирующий аэрозоль, имеют соотношение сторон (отношение длины к ширине или отношение ширины к длине) по меньшей мере приблизительно 1,5 к 1, по меньшей мере приблизительно 2 к 1 или по меньшей мере приблизительно 3 к 1.
В различных аспектах предусмотрен кальян в сборе, содержащий резервуар для картриджа, выполненный с возможностью функционального размещения в нем картриджа с расходным материалом для кальяна согласно настоящему изобретению. Кальян в сборе дополнительно содержит сосуд, образующий внутреннее пространство, приспособленное для размещения объема жидкости. Сосуд содержит выпускной канал верхнего пространства. Кальян в сборе дополнительно содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревания картриджа с расходным материалом для кальяна, чтобы нагревать субстрат, генерирующий аэрозоль, в картридже. Нагревательный элемент может содержать электрически резистивный нагревательный элемент и/или индукционный нагревательный элемент, или как резистивный, так и индукционный нагревательные элементы. Предпочтительно нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева, но не сжигания, субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащегося в картридже с расходным материалом для кальяна, во время работы. Кальян в сборе также содержит выпускное отверстие для аэрозоля, находящееся в связи по текучей среде с резервуаром для картриджа, и впускной канал для свежего воздуха, находящийся в связи по текучей среде с резервуаром для картриджа.
Различные аспекты или варианты осуществления картриджей с расходным материалом для кальяна и кальянов в сборе, описанные в данном документе, могут обеспечивать одно или более преимуществ по сравнению с существующими расходными материалами для кальяна и кальянами в сборе. Например, картриджи с расходным материалом для кальяна согласно настоящему изобретению содержат множество камер, которые могут иметь такие размер и форму, чтобы обеспечить возможность потребления по существу всего субстрата, генерирующего аэрозоль, путем нагревания субстрата без сжигания субстрата. Например, соотношение сторон камер, содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть спроектировано так, чтобы обеспечивать возможность достаточного и эффективного нагревания всего субстрата. В одном примере камеры имеют соотношение сторон по меньшей мере приблизительно 1,5:1, по меньшей мере приблизительно 2:1 или по меньшей мере приблизительно 3:1. Размер и форма камеры также могут обеспечить нагревание по существу всего субстрата, генерирующего аэрозоль, в камере до степени, достаточной для того, чтобы вызывать образование аэрозоля без сгорания материала, генерирующего аэрозоль. В некоторых примерах картриджи с расходным материалом для кальяна также содержат по меньшей мере одну пустую камеру для предотвращения перегревания, предотвращая таким образом сгорание субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже; например, для предотвращения перегревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в камере, смежной с пустой камерой. В качестве еще одного примера, различные аспекты картриджей с расходным материалом для кальяна, описанных в данном документе, могут содержать более чем один субстрат, генерирующий аэрозоль, позволяя потребителю выбирать комбинацию субстратов, генерирующих аэрозоль, которая соответствует его личному вкусу. Эти и другие преимущества будут очевидны специалистам в данной области после прочтения приведенного здесь описания.
Картридж с расходным материалом для кальяна согласно настоящему изобретению содержит две или более камер, содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль. Предпочтительно картридж содержит три или более камер, 5 или более камер или 7 или более камер. Картридж с расходным материалом для кальяна может содержать любое подходящее количество камер. В некоторых примерах картридж с расходным материалом для кальяна содержит 100 или менее камер, 80 или менее камер или 40 или менее камер.
Количество, конфигурация и размеры каналов могут быть приспособлены для увеличения количества субстрата, генерирующего аэрозоль, который может расходоваться во время использования картриджа в кальяне в сборе относительно кальянного устройства, имеющего единственное отделение, в котором содержится субстрат, генерирующий аэрозоль. Сегментирование картриджа таким образом, чтобы он содержал множество камер, а не одну большую камеру, может обеспечить нагревание меньших частей субстрата, генерирующего аэрозоль, с обеспечением существенного расходования аэрозоля из субстрата, генерирующего аэрозоль; особенно если камеры способствуют нагреванию субстрата. Предпочтительно камеры способствуют нагреванию субстрата.
Если картридж выполнен с возможностью применения в кальяне в сборе, который нагревается, по меньшей мере частично за счет теплопроводности, камеры или часть камер предпочтительно выполнены из теплопроводного материала. Для образования камеры или части камеры может использоваться любой подходящий теплопроводный материал. Примеры подходящих теплопроводных материалов включают в себя алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. Предпочтительно камеры выполнены из алюминия.
Если картридж выполнен с возможностью применения в кальяне в сборе, который нагревается за счет индукции, камеры или часть камер выполнены из материала токоприемника. Для образования камеры или части камеры может использоваться любой подходящий материал токоприемника. В контексте настоящего документа термин «токоприемник» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. Когда токоприемник помещен в переменное электромагнитное поле, в нем обычно наводятся вихревые токи и могут происходить потери на гистерезис, что приводит к нагреву токоприемника. Поскольку токоприемник расположен в тепловом контакте или в непосредственной тепловой близости к субстрату, образующему аэрозоль, субстрат нагревается токоприемником таким образом, что образуется аэрозоль. Предпочтительно токоприемник размещен по меньшей мере частично в непосредственном физическом контакте с субстратом, образующим аэрозоль.
Токоприемник может быть образован из любого материала, который может быть индуктивно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительные токоприемники содержат металл или углерод. Предпочтительный токоприемник может содержать ферромагнитный материал, например ферритное железо, ферромагнитный сплав, такой как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, и феррит, или состоять из них. Подходящий токоприемник может быть выполнен из алюминия или содержать его.
Предпочтительные токоприемники представляют собой токоприемники из металла, например из нержавеющей стали. Однако материалы токоприемника могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (суперсплавы на основе аустенитного никель–хрома), металлизированные пленки, керамику, такую как, например, диоксид циркония, переходные металлы, такие как, например, Fe, Co, Ni, или металлоиды, такие как, например, B, C, Si, P, Al, или быть выполнены из них.
Токоприемник предпочтительно содержит более чем 5%, предпочтительно более чем 20%, предпочтительно более чем 50% или 90% ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия. Подходящие токоприемники могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например, с металлическими дорожками, образованными на поверхности керамического сердечника.
В системе согласно настоящему изобретению основание и по меньшей мере одна боковая стенка картриджа могут содержать материал токоприемника. Предпочтительно основание и по меньшей мере одна боковая стенка содержат материал токоприемника. Преимущественно по меньшей мере участки внешней стороны корпуса картриджа изготовлены из материала токоприемника. Однако также по меньшей мере участки внутренней стороны корпуса картриджа могут быть покрыты или облицованы материалом токоприемника. Предпочтительно облицовка прикреплена или присоединена к корпусу таким образом, чтобы образовать единое целое с оболочкой.
Боковые стенки одной или более камер могут содержать материал токоприемника.
Камера или ее часть могут быть выполнены из одного или обоих из теплопроводного материала и материала токоприемника.
Если картридж выполнен с возможностью применения в кальяне в сборе, который нагревается посредством индукции, и камера или часть камеры образована из материала токоприемника, картридж предпочтительно расположен в кальяне в сборе таким образом, что минимальная площадь поверхности материала токоприемника параллельна магнитному полю. Картридж и резервуар кальяна в сборе могут содержать ключевые элементы для обеспечения правильной ориентации картриджа в резервуаре и, следовательно, правильной ориентации камер в кальянном устройстве. В дополнение или альтернативно камеры могут иметь такую форму, чтобы уменьшить площадь поверхности, которая может быть параллельна индукционному магнитному полю. Например, камеры могут быть цилиндрическими и иметь круглую форму поперечного сечения. Многоугольные призмы, имеющие 5 или более сторон, могут также желательно ограничивать часть камеры, а значит и материал токоприемника, которая может быть параллельна индукционному магнитному полю.
Независимо от формы камер, камеры предпочтительно плотно расположены. Плотно расположенные камеры могут повышать эффективность нагревания посредством передачи тепла от одной камеры к смежной с ней камере. Предпочтительно камера примыкает к одной или более других камер для улучшения теплопередачи между камерами за счет теплопроводности. Предпочтительно стенка первой камеры служит в качестве стенки второй камеры. Особо предпочтительная компоновка камер представляет собой массив плотно расположенных шестиугольных призм, например, однородный массив шестиугольных призм, такой как структура медовых сот.
Независимо от точного расположения камер в картридже, в среднем 50% или более площади наружной поверхности камеры образует часть примыкающей камеры или примыкает к ней. Более предпочтительно, в среднем 70% или более, или 80% или более площади наружной поверхности камеры образует часть примыкающей камеры или примыкает к ней. В некоторых примерах, например в структуре типа медовых сот, 100% внешней поверхности по меньшей мере некоторых камер может примыкать к одной или более другим камерам.
Камеры могут быть любых подходящих размера и формы. Размер и форма камер могут быть одинаковыми или могут быть неодинаковыми. Предпочтительно все или по меньшей мере некоторые из камер имеют по существу одинаковые форму и размер.
В некоторых примерах камеры имеют длину в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм, например от приблизительно 10 мм до приблизительно 20 мм или от приблизительно 14 мм до приблизительно 18 мм. Такие камеры могут иметь ширину от приблизительно 3 мм до приблизительно 20 мм, например от приблизительно 4 мм до приблизительно 10 мм или от приблизительно 5 до приблизительно 7 мм. В некоторых примерах камеры имеют длину от приблизительно 14 мм до приблизительно 18 мм и ширину от приблизительно 5 мм до приблизительно 7 мм.
Две или более камер картриджа могут содержать субстрат, генерирующий аэрозоль. В некоторых примерах все камеры картриджа содержат субстрат, генерирующий аэрозоль. В некоторых примерах по меньшей мере одна из камер картриджа является пустой и не содержит субстрата, генерирующего аэрозоль. Пустые камеры могут предотвращать перегревание содержимого картриджа, позволяя отводить избыточное тепло из резервуаров.
Камеры картриджа имеют впускное отверстие для свежего воздуха и выпускное отверстие для аэрозоля. Впускное отверстие для свежего воздуха обеспечивает возможность поступления свежего воздуха в картридж при осуществлении пользователем затяжки на кальянном устройстве. Затем воздух уносит аэрозоль, образованный из изделия, генерирующего аэрозоль, в камере, через выпускное отверстие для аэрозоля. Впускное отверстие для свежего воздуха и выпускное отверстие для аэрозоля камеры предпочтительно расположены на противоположных концах камеры.
В некоторых примерах боковая стенка содержит одно или более отверстий для обеспечения потока воздуха между камерами. Если одна и та же боковая стенка образует часть первой и второй камер, отверстие в боковой стенке будет обеспечивать поток воздуха между первой и второй камерами. Количество, размер и форма отверстий могут регулироваться для приспособления количества воздуха, который может проходить между камерами. Отверстия могут быть любых подходящих размера и формы. Размер и форма могут быть одинаковыми или неодинаковыми. Предпочтительно все или по меньшей мере некоторые из отверстий имеют одинаковые размер и форму. Отверстия могут быть распределены равномерным или неравномерным образом. Поток воздуха между каналами предпочтительно приспособлен для повышения потребления (расходования аэрозоля) субстрата, генерирующего аэрозоль, в одной или более камерах.
Картридж содержит корпус, в котором расположены камеры. Корпус образует внешнюю поверхность, выполненную с возможностью размещения в кальяне в сборе. Корпус может содержать одно или более впускных отверстий, сообщающихся с впускными отверстиями для воздуха камер, и может содержать одно или более выпускных отверстий, сообщающихся с выпускными отверстиями для аэрозоля камер. Если количество впускных отверстий или выпускных отверстий корпуса меньше, чем количество впускных отверстий для свежего воздуха или выпускных отверстий для аэрозоля камер, картридж может содержать коллектор для соединения по текучей среде более чем впускного отверстия для свежего воздуха одной камеры с впускным отверстием корпуса или для соединения по текучей среде более чем выпускного отверстия для аэрозоля одной камеры с выпускным отверстием корпуса. Предпочтительно корпус содержит такое же количество впускных отверстий, как и количество камер, и такое количество выпускных отверстий, как и количество камер.
Впускные отверстия, выпускные отверстия, длина, размер и габариты камер, наличие или отсутствие субстрата, генерирующего аэрозоль, в камерах, количество субстрата, генерирующего аэрозоль, в камерах и размер и форма впускных отверстий и выпускных отверстий корпуса, кроме прочего, могут быть выбраны для обеспечения картриджа любым подходящим сопротивлением затяжке (RTD). Аспекты настоящего изобретения будут понятны исходя из настоящего раскрытия. Предпочтительно размер и форма впускных отверстий корпуса главным образом отвечают за управление RTD через картридж.
2
2
2
2
Картриджи согласно настоящему изобретению могут иметь любое подходящее RTD. Например, RTD через картридж, от впускного отверстия или впускных отверстий до выпускного отверстия или выпускных отверстий, может составлять от приблизительно 10 мм HO до приблизительно 50 мм HO, предпочтительно от приблизительно 20 мм HO до приблизительно 40 мм HО. RTD образца относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время прохождения через него потока воздуха в устойчивых условиях, в которых объемный поток составляет 17,5 миллилитров в секунду на выпускном конце. RTD образца можно измерять с помощью способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2002 с блокированием любой вентиляции.
Корпус может быть выполнен из одной или более частей. Например, корпус может содержать боковую стенку и нижнюю стенку в виде одной части и может содержать отдельную верхнюю стенку или крышку. Одно или более впускных отверстий корпуса предпочтительно образованы верхней стенкой или крышкой, в то время как одно или более выпускных отверстий предпочтительно образованы нижней стенкой.
Корпус может быть образован из любого подходящего материала. Предпочтительно корпус выполнен из теплостойкого материала, такого как теплостойкий полимер или металл. Предпочтительно корпус выполнен из теплопроводного материала. Например, корпус может быть выполнен из алюминия, меди, цинка, никеля, серебра и их комбинаций. Предпочтительно корпус выполнен из алюминия.
Камеры могут быть выполнены из одной или более частей. Предпочтительно камеры образованы из одной части. Камеры могут быть установлены внутрь корпуса или могут быть выполнены из одной части, содержащей по меньшей мере часть корпуса.
Картридж может иметь любую подходящую форму, приспособленную для размещения в кальянном устройстве. Если кальянное устройство выполнено с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже за счет теплопроводности, картридж предпочтительно имеет такие форму и размер, чтобы обеспечивать возможность контакта с нагревательным элементом кальянного устройства. Предпочтительно внутреннее пространство резервуара для картриджа и внешняя часть картриджа имеют сходный размер и габариты. В некоторых примерах отношение высоты к ширине (или диаметру) основания картриджа составляет более чем приблизительно 1,5 к 1 или отношение ширины основания (или диаметра) больше чем приблизительно 1,5 к 1. Такие соотношения могут обеспечить более эффективное расходование субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже во время использования, обеспечивая проникновение тепла от нагревательных элементов к середине картриджа. Например, картридж может иметь диаметр (или ширину) основания, превышающую высоту в от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз, или превышающую высоту в от приблизительно 1,5 до приблизительно 4 раз, или превышающую высоту в от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 раз. Подобным образом, картридж может иметь высоту, превышающую диаметр (или ширину) основания в от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз, или превышающую диаметр (или ширину) основания в от приблизительно 1,5 до приблизительно 4 раз, или превышающую диаметр (или ширину) основания в от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 раз. Предпочтительно картридж имеет отношение высоты к диаметру основания или диаметра основания к высоте от приблизительно 1,5 к 1 до приблизительно 2,5 к 1.
В некоторых примерах картридж имеет высоту в диапазоне от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм и диаметр основания в диапазоне от приблизительно 40 мм до приблизительно 60 мм.
Картридж может иметь любую подходящую форму. Например, картридж может иметь по существу кубовидную форму или форму усеченного конуса. Предпочтительно картридж имеет форму усеченного конуса.
Описанный в данном документе картридж с расходным материалом для кальяна может содержать любой подходящий субстрат, генерирующий аэрозоль. Каждая камера картриджа, которая содержит субстрат аэрозоля, может содержать один и тот же субстрат, генерирующий аэрозоль. Альтернативно одна или более камер могут содержать субстрат, генерирующий аэрозоль, который отличается от субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащегося в другой камере. Потребитель может выбрать картридж, содержащий комбинацию субстратов, генерирующих аэрозоль, в соответствии со своим личным вкусом.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться за счет нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, является твердым.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать никотин. Субстрат, генерирующий аэрозоль, содержащий никотин, может содержать матрицу из никотиновой соли. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать табак, и предпочтительно табакосодержащий материал содержит летучие соединения с ароматом табака, которые при нагревании высвобождаются из субстрата, генерирующего аэрозоль.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть получен 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 30% в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля может составлять менее приблизительно 95% в пересчете на сухой вес. Предпочтительно содержание вещества для образования аэрозоля составляет до приблизительно 55%.
Альтернативно или дополнительно субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать, например, одно или более из: порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или более из: травяных листьев, табачных листьев, фрагментов табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и расширенного табака.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре устройства, генерирующего аэрозоль. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно–, ди– или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. 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.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предоставлен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может содержать тонкий слой, на котором твердый субстрат нанесен на первую основную поверхность, на вторую основную наружную поверхность или как на первую, так и на вторую основные поверхности. Носитель может быть образован, например, из бумаги или материала, подобного бумаге, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. Альтернативно носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. Носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
В некоторых примерах субстрат, генерирующий аэрозоль, имеет форму суспензии. Например, субстрат, генерирующий аэрозоль, может иметь форму густой суспензии, напоминающей мелассу.
В некоторых примерах субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит один или более сахаров в любом подходящем количестве. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит инвертированный сахар, который представляет собой смесь глюкозы и фруктозы, полученную посредством разделения сахарозы. Предпочтительно субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит по весу от приблизительно 1% до приблизительно 40% сахара, такого как инвертированный сахар. В некоторых примерах один или более сахаров могут быть смешаны с подходящим носителем, таким как кукурузный крахмал или мальтодекстрин.
В некоторых примерах субстрат, генерирующий аэрозоль, содержит одно или более средств, улучшающих органолептические свойства. Подходящие средства, улучшающие органолептические свойства, включают ароматизаторы и влияющие на восприятие органами чувств средства, такие как охлаждающие средства. Подходящие ароматизаторы включают натуральный или синтетический ментол, мяту перечную, мяту курчавую, кофе, чай, специи (такие как корица, гвоздика и/или имбирь), какао, ваниль, фруктовые ароматы, шоколад, эвкалипт, герань, эвгенол, агаву, можжевельник, анетол и линалоол и любые их комбинации.
Любое подходящее количество субстрата, генерирующего аэрозоль, может быть помещено в картридж. Предпочтительно картридж содержит такое количество субстрата, генерирующего аэрозоль, которое обеспечит достаточное количество аэрозоля для сеанса курения кальяна в течение от приблизительно 10 минут до приблизительно 60 минут; предпочтительно от приблизительно 20 минут до приблизительно 50 минут; и более предпочтительно от приблизительно 30 минут до приблизительно 40 минут. В некоторых примерах картридж содержит от приблизительно 5 грамм до приблизительно 50 грамм субстрата, генерирующего аэрозоль. Например, картридж может содержать от приблизительно 10 грамм до приблизительно 25 грамм субстрата, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно картридж содержит от приблизительно 10 грамм до приблизительно 20 грамм, или приблизительно 15 грамм, субстрата, генерирующего аэрозоль.
Картридж с расходным материалом для кальяна согласно настоящему изобретению может быть использован с любым подходящим кальяном в сборе. Предпочтительно кальян в сборе выполнен с возможностью достаточного нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже для того, чтобы вызывать образование аэрозоля из субстрата, генерирующего аэрозоль, но не сжигать субстрат, генерирующий аэрозоль. Например, кальянное устройство может быть выполнено с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, до температуры в диапазоне от приблизительно 150°C до приблизительно 250°C; более предпочтительно от приблизительно 180°C до приблизительно 230°C или от приблизительно 200°C до приблизительно 230°C.
Кальян в сборе может быть выполнен с возможностью нагрева посредством теплопроводности, конвекции, индукции или комбинации двух или более из теплопроводности, конвекции и индукции. Если кальян в сборе выполнен с возможностью нагрева за счет индукции, камеры картриджа предпочтительно содержат материал токоприемника. Кальян в сборе может содержать индукционный нагревательный элемент. Например, кальян в сборе может содержать одну или более катушек индуктивности, выполненных с возможностью индуцирования вихревых токов и/или потерь на гистерезис в материале токоприемника, что приводит к нагреванию материала токоприемника. Подходящие материалы токоприемника и конфигурации индукционного нагревания, которые могут быть использованы в кальянных устройствах согласно настоящему изобретению, включают описанные, например, в опубликованных патентных PCT заявках WO 2014/102092 и WO 2015/177255.
Если кальян в сборе выполнен с возможностью нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже за счет теплопроводности, кальян в сборе предпочтительно содержит нагревательный элемент, который контактирует или находится в непосредственной близости с корпусом картриджа, когда картридж функционально размещен в кальяне в сборе. Нагревательный элемент может содержать резистивный нагревательный компонент. Например, нагревательный элемент может содержать одну или более резистивных проволок или других резистивных элементов. Резистивные проволоки могут находиться в контакте с теплопроводным материалом для распределения производимого тепла по большей площади. Примеры подходящих проводящих материалов включают алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. В целях настоящего изобретения, если резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, как резистивные проволоки, так и теплопроводный материал являются частью нагревательного элемента, который образует по меньшей мере часть поверхности резервуара картриджа.
Независимо от механизма, посредством которого кальян в сборе нагревает субстрат, генерирующий аэрозоль, в картридже, кальян в сборе может содержать электронную схему управления, функционально соединенную с нагревательным элементом для управления нагреванием нагревательного элемента и, таким образом, регулирования температуры, при которой нагревается субстрат, генерирующий аэрозоль.
Электронная схема управления может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер или запоминающее устройство и контроллер. Контроллер может содержать одно или более из машины состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифрового процессора сигналов, вентильной матрицы, микропроцессора или эквивалентной дискретной или интегральной логической схемы. Электронная схема управления может содержать запоминающее устройство, которое хранит команды, приводящие к выполнению одним или несколькими компонентами схемы функций или аспектов электронной схемы управления. Функции, свойственные электронной схеме управления, в настоящем изобретении могут быть реализованы одним или более из программного обеспечения, программно–аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания. Питание может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока.
Если нагревательный элемент является резистивным нагревательным элементом, электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и управления подачей питания на нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента. Таким образом, электронная схема управления может регулировать температуру резистивного элемента.
Если нагревательные компоненты содержат индукционную катушку, а нагревательный элемент содержит материал токоприемника, электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания аспектов индукционной катушки и управления подачей питания на индукционную катушку в зависимости от аспектов катушки, как описано, например, в документе WO 2015/177255. Таким образом, электронная схема управления может регулировать температуру материала токоприемника.
Кальянное устройство может содержать датчик температуры, такой как термопара, функционально соединенный с электронной схемой управления для управления температурой нагревательных элементов. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью установки в картридж, размещенный внутри резервуара, для отслеживания температуры нагреваемого субстрата, генерирующего аэрозоль. В дополнение или альтернативно датчик температуры может находиться в контакте с нагревательным элементом. В дополнение или альтернативно датчик температуры может быть расположен так, чтобы определять температуру на выпускном отверстии для аэрозоля кальяна в сборе или его части. Датчик может передавать сигналы относительно измеренной температуры на электронную схему управления, которая может регулировать нагревание нагревательных элементов для достижения подходящей температуры на датчике.
Кальянное устройство или нагревательный элемент кальянного устройства могут быть выполнены с возможностью (i) нагревания разных камер картриджа с разными температурами, (ii) нагревания разных камер картриджа в разные моменты времени, (iii) нагревания одной или более камер картриджа с использованием изменяющихся температурных профилей или любой комбинации одного или более из (i)–(iii). Нагревание разных камер картриджа с разными температурами может быть преимущественным, если разные камеры или секции картриджа содержат разные субстраты, образующие аэрозоль. Это может быть особенно преимущественным, если разные субстраты, образующие аэрозоль, или их компоненты имеют разные температуры испарения. Нагревание разных камер картриджа в разные моменты времени может преимущественно продлить время до израсходования субстрата, может доставлять подходящее количество аэрозоля в заданное время или и то, и другое. Другими словами, нагревание одной или более камер картриджа в заданное время вместо нагревания всего картриджа может обеспечить продолжительное использование картриджа, поскольку субстрат может не быть преждевременно израсходован. Нагревание одной или более камер картриджа в заданное время, а не нагревание всего картриджа, может обеспечить возможность генерирования подходящего, а не избыточного, количества аэрозоля в заданное время. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления нагревательные элементы кальянных устройств могут быть выполнены с возможностью последовательного нагрева одной или более камер картриджа в любое подходящее время. Последовательное нагревание одной или более камер картриджа может преимущественно способствовать предотвращению преждевременного израсходования субстрата. В некоторых вариантах осуществления может существовать наложение при нагревании камер картриджа. Например, сначала может быть нагрета первая камера картриджа. Нагревание второй камеры картриджа может быть начато до завершения нагревания первой камеры и израсходования субстрата в первой камере. Это может повторяться до тех пор, пока субстрат не будет израсходован во всем картридже. Преимущественно последовательное, но смешанное нагревание камер картриджа позволяет предварительно нагревать субстрат во впоследствии нагреваемой камере до израсходования субстрата в предыдущей нагреваемой камере. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в уменьшении или устранении любого времени ожидания для пользователя между потреблением субстрата в первой и второй камерах. Первый, второй и любые последующие профили нагревания могут быть одинаковыми, или один или более могут быть разными.
Можно преимущественно применять нагревание одной или более камер картриджа или всего картриджа с использованием изменяющегося температурного профиля. Такой способ может сначала обеспечить получение аэрозоля из первого субстрата, имеющего первую температуру испарения, и затем обеспечить возможность получения аэрозоля из субстрата, имеющего вторую температуру испарения, причем первая температура испарения ниже второй температуры испарения. Первый и второй субстраты могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга. Первый и второй субстраты могут быть предоставлены в разных камерах картриджа. Первая и вторая температуры испарения могут отличаться друг от друга. Первая температура испарения может быть более низкой температурой, чем вторая температура испарения, или наоборот. Нагревание одной или более камер картриджа с использованием изменяющегося температурного профиля, а не постоянной температуры, может позволить (i) получать аэрозоль лишь в определенные моменты времени, а не непрерывно, чтобы продлить время до израсходования субстрата, (ii) снизить энергопотребление устройства, или как (i), так и (ii). Один пример изменяющегося температурного профиля, который может быть использован, представляет собой нагревание картриджа, например одной или более конкретных секций или камер картриджа, до разных температур, и включает постепенное повышение температуры нагревателя до рабочей температуры. Другой пример изменяющегося температурного профиля, который может быть использован, представляет собой быстрое нагревание картриджа, например одной или более конкретных секций или камер, до первой температуры и затем постепенное повышение температуры до второй температуры. Первая температура может представлять собой температуру, которая немного ниже температуры испарения субстрата. Вторая температура может представлять собой температуру, равную температуре испарения субстрата или превышающую ее. В другом примере изменяющегося температурного профиля устройство или нагревательный элемент могут быть выполнены с возможностью поддержания температуры при первой температуре в течение некоторого периода времени перед повышением температуры до второй температуры.
Конкретный профиль нагревания может быть применен к каждой из камер картриджа. Каждая из камер может иметь разные профили нагревания. Некоторые камеры могут иметь одинаковый профиль нагревания. В некоторых вариантах осуществления профили нагревания могут быть применены к каждой из камер последовательным образом. В некоторых вариантах осуществления первый профиль нагревания может применяться к первой камере до тех пор, пока субстрат в первой камере не будет по существу израсходован. Второй профиль нагревания может затем быть применен ко второй камере до тех пор, пока субстрат во второй камере не будет по существу израсходован. Это может повторяться до тех пор, пока субстрат не будет израсходован во всем картридже. Первый, второй и любые последующие профили нагревания могут быть одинаковыми, или один или более могут быть разными. В некоторых вариантах осуществления может существовать наложение при применении профилей нагревания к каждой из камер картриджа. Например, первый профиль нагревания может быть применен к первой камере картриджа. Второй профиль нагревания может затем быть применен ко второй камере картриджа до того, как первый профиль нагревания, применяемый к первой камере, завершится и субстрат в первой камере будет израсходован. Это может повторяться до тех пор, пока субстрат не будет израсходован во всем картридже. Преимущественно последовательное, но смешанное применение профилей нагревания камер картриджа позволяет предварительно нагревать субстрат во впоследствии нагреваемой камере до израсходования субстрата в предыдущей нагреваемой камере. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в уменьшении или устранении любого времени ожидания для пользователя между потреблением субстрата в первой и второй камерах. Первый, второй и любые последующие профили нагревания могут быть одинаковыми, или один или более могут быть разными.
Перегревание субстрата может происходить с картриджами, имеющими множество камер, как описано в настоящем изобретении, и субстрат может быть преждевременно израсходован. Такая проблема может быть решена посредством выполнения кальянных устройств так, как описано выше. Например, такая проблема может быть решена путем выполнения кальянных устройств, в которых нагревательные элементы обеспечивают одно или более из (i) нагревания разных камер картриджа с разными температурами, (ii) нагревания разных камер картриджа в разные моменты времени, (iii) последовательного нагревания камер картриджа, (iv) последовательного нагревания камер картриджа с наложением, (v) нагревания одной или более камер картриджа с использованием изменяющегося температурного профиля и (vi) любой комбинации (i)–(v).
Кальянное устройство может быть выполнено любым подходящим образом для (i) нагревания разных секций картриджа с разными температурами, (ii) нагревания разных секций картриджа в разные моменты времени, (iii) последовательного нагревания камер картриджа, (iv) последовательного нагревания камер картриджа с наложением, (v) нагревания одной или более секций картриджа с использованием изменяющихся температурных профилей или любой комбинации одного или более из (i)–(iv). Кальянное устройство может содержать два или более независимо управляемых нагревательных элементов для нагревания разных секций или камер картриджа. По меньшей мере один из нагревательных элементов выполнен с возможностью нагревания разных секций картриджа в разные моменты времени, до разных температур или посредством разных температурных профилей. В некоторых вариантах осуществления кальянное устройство может содержать один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревания разных камер картриджа в разные моменты времени, до разных температур или посредством разных температурных профилей. Синхронизация, температура и температурный профиль нагревания нагревательных элементов могут находиться под управлением электронной схемы управления.
Электронная схема управления может быть функционально соединена с блоком питания. Кальянное устройство может содержать любой подходящий блок питания. Например, блок питания кальянного устройства может представлять собой батарею или комплект батарей. В некоторых примерах катодный и анодный элементы могут быть свернуты и установлены в соответствии с геометрическими признаками части кальянного устройства, в которой они расположены. Батареи блока источника питания могут быть перезаряжаемыми, а также могут быть съемными и сменными. Может быть использована любая подходящая батарея. Например, батареи повышенной мощности или стандартные батареи, имеющиеся на рынке, такие как применяемые для промышленных электроинструментов высокой мощности. Альтернативно блок источника питания может представлять собой электрический блок питания любого типа, включая супер– или гиперконденсатор. Альтернативно устройство в сборе может быть подключено к внешнему источнику электропитания и электрически и электронно спроектировано для такой цели. Независимо от типа используемого блока питания, блок питания предпочтительно обеспечивает достаточно энергии для нормального функционирования устройства в сборе в течение по меньшей мере одного сеанса курения кальяна до тех пор, пока аэрозоль не будет израсходован из субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже, до перезарядки или необходимости подключения к внешнему источнику электропитания. Предпочтительно блок питания обеспечивает достаточно энергии для нормального функционирования устройства в сборе в течение по меньшей мере приблизительно 70 минут непрерывной работы устройства, до перезарядки или необходимости подключения к внешнему источнику электропитания.
В одном примере кальян в сборе содержит элемент, генерирующий аэрозоль, который содержит резервуар для картриджа, нагревательный элемент, выпускное отверстие для аэрозоля и впускное отверстие для свежего воздуха. Резервуар для картриджа выполнен с возможностью размещения в нем картриджа, содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. Нагревательный элемент образует по меньшей мере две поверхности резервуара. Например, нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть двух или более из верхней поверхности, боковой поверхности и нижней поверхности. Предпочтительно нагревательный элемент образует по меньшей мере часть верхней поверхности и по меньшей мере часть боковой поверхности. Более предпочтительно нагревательный элемент образует всю верхнюю поверхность и всю поверхность боковой стенки резервуара. Нагревательный элемент может быть размещен на внутренней поверхности или наружной поверхности резервуара.
Кальянное устройство содержит впускной канал для свежего воздуха, находящийся в связи по текучей среде с резервуаром. Свежий воздух проходит через канал в резервуар и камеры в картридже, расположенном в резервуаре, для переноса аэрозоля, генерируемого из субстрата, генерирующего аэрозоль, в камерах картриджа к выпускному отверстию для аэрозоля при использовании кальянного устройства. Предпочтительно по меньшей мере часть канала образована нагревательным элементом для предварительного нагревания воздуха перед вхождением в резервуар или картридж. Предпочтительно часть нагревательного элемента, которая образует поверхность резервуара для картриджа, образует часть впускного канала для свежего воздуха. Предпочтительно впускной канал для свежего воздуха образован из одной или обеих из верхней поверхности резервуара для картриджа и боковой стенки резервуара для картриджа, которая образована нагревательным элементом. Предпочтительно впускной канал для воздуха образован как верхней поверхностью резервуара для картриджа, так и боковой стенкой резервуара для картриджа, которая образована нагревательным элементом.
Любая подходящая часть впускного канала для воздуха может быть образована нагревательным элементом. Предпочтительно приблизительно 50% или более длины впускного канала для воздуха образованы нагревательным элементом. Во многих примерах нагревательный элемент будет образовывать 95% или менее длины впускного канала для свежего воздуха.
Воздух, проходящий через впускной канал для свежего воздуха, может нагреваться нагревательным элементом до любого подходящего уровня. В некоторых примерах воздух будет достаточно нагрет для того, чтобы вызывать образования аэрозоля, когда нагретый воздух проходит через картридж, содержащий субстрат, генерирующий аэрозоль. В некоторых примерах воздух сам недостаточно нагревается для того, чтобы вызывать образование аэрозоля, но способствует нагреванию субстрата нагревательными элементами. Предпочтительно количество энергии, подаваемой на нагревательные элементы для нагрева субстрата и инициирования образования аэрозоля, уменьшается на 5% или более, например на 10% или более или на 15% или более, при предварительном нагревании воздуха в соответствии с настоящим изобретением, по сравнению с конструкциями, в которых воздух не нагревают предварительно. Как правило, экономия энергии составляет менее 75%.
Предпочтительно по меньшей мере часть канала для потока воздуха образована между нагревательным элементом и тепловым экраном. Предпочтительно по существу вся часть впускного канала для свежего воздуха, которая образована впускным каналом для свежего воздуха, также образована тепловым экраном. Тепловой экран и нагревательный элемент могут образовывать противоположные поверхности впускного канала для свежего воздуха так, что воздух проходит между тепловым экраном и нагревательным элементом. Предпочтительно тепловой экран расположен снаружи относительно внутреннего пространства, образованного резервуаром для картриджа.
Может быть использован любой подходящий тепловой экран. Предпочтительно материал теплового экрана содержит поверхность, которая является теплоотражающей. Теплоотражающая поверхность может быть оснащена изоляционным материалом. В некоторых примерах теплоотражающий материал содержит покрытую алюминием пленку или другой подходящий теплоотражающий материал. В некоторых примерах изоляционный материал содержит керамический материал. В некоторых примерах тепловой экран содержит покрытую алюминием пленку и подложку из керамического материала.
Впускной канал для свежего воздуха может содержать одно или более отверстий, проходящих через резервуар для картриджа, так, что свежий воздух извне кальянного устройства может проходить через канал и в резервуар для картриджа через отверстия. Если канал содержит более одного отверстия, канал может содержать коллектор для направления воздуха, проходящего через канал, в каждое отверстие. Кальянное устройство предпочтительно содержит два или более впускных каналов для свежего воздуха.
В некоторых примерах воздушный зазор может быть образован между по меньшей мере частью картриджа и поверхностью резервуара, при этом воздушные зазоры служат в качестве части впускного канала для свежего воздуха.
Резервуар кальяна в сборе может быть образован из одной или более частей. Предпочтительно резервуар образован двумя или более частями. Предпочтительно по меньшей мере одна часть резервуара выполнена с возможностью перемещения относительно другой части так, чтобы обеспечивать возможность доступа к внутреннему пространству резервуара для установки картриджа в резервуар. Например, одна часть может быть выполнена с возможностью разъемного прикрепления к другой части с обеспечением возможности установки картриджа, когда части разъединены. Указанные части могут быть выполнены с возможностью соединения любым подходящим образом, например посредством резьбового соединения, посадки с натягом, соединения с защелкиванием или т. п. В некоторых примерах части соединены друг с другом посредством шарнира. Когда части соединены посредством шарнира, части могут также содержать блокирующий механизм для закрепления частей относительно друг друга, когда резервуар находится в закрытом положении. В некоторых примерах резервуар для картриджа содержит выдвижную секцию, которую можно открыть так, чтобы обеспечить возможность размещения картриджа в выдвижную секцию, и можно закрыть так, чтобы обеспечить возможность использования кальянного устройства.
Как описано выше, картридж содержит одно или более впускных отверстий, образованных в корпусе для обеспечения возможности прохождения воздуха через камеры картриджа при использовании. Если резервуар содержит одно или более впускных отверстий, по меньшей мере некоторые из впускных отверстий в картридже могут выравниваться с отверстиями в верхней части резервуара. Картридж может содержать выравнивающий элемент, выполненный с возможностью состыковки с дополняющим выравнивающим элементом резервуара, чтобы выравнивать впускные отверстия картриджа с отверстиями резервуара, когда картридж установлен в резервуар.
Воздух, поступающий в камеры картриджа, проходит через субстрат, генерирующий аэрозоль, захватывает аэрозоль и выходит из камер, картриджа и резервуара через выпускное отверстие для аэрозоля. Из выпускного отверстия для аэрозоля воздух, переносящий аэрозоль, поступает в сосуд кальяна в сборе.
Кальян в сборе может содержать любой подходящий сосуд, образующий внутренний объем, приспособленный для размещения жидкости и образующий выпускное отверстие в верхнем пространстве над уровнем наполнения жидкостью. Сосуд может содержать оптически прозрачный или непрозрачный корпус с обеспечением возможности для потребителя наблюдать содержимое, содержащееся в сосуде. Сосуд может содержать ограничение для наполнения жидкостью, такое как линия наполнения жидкостью. Корпус сосуда может быть выполнен из любого подходящего материала. Например, корпус сосуда может содержать стекло или подходящий жесткий пластмассовый материал. Предпочтительно сосуд выполнен с возможностью отделения от части кальяна в сборе, содержащей элемент, генерирующий аэрозоль, позволяя потребителю наполнять или очищать сосуд.
Потребитель может наполнять сосуд до уровня наполнения жидкостью. Жидкость предпочтительно содержит воду, к которой могут необязательно быть добавлены один или более красителей, ароматизаторов или краситель и ароматизаторы. Например, к воде могут быть добавлены одна или обе из растительных или травяных добавок.
Аэрозоль, захваченный в воздухе, выходящем из выпускного отверстия для аэрозоля резервуара, может проходить через канал, расположенный в сосуде. Канал может быть соединен с выпускным отверстием для аэрозоля элемента, генерирующего аэрозоль, кальяна в сборе и может иметь отверстие ниже уровня наполнения жидкостью сосуда, так, что аэрозоль, проходящий через сосуд, проходит через отверстие канала, затем через жидкость, в верхнее пространство сосуда и выходит из выпускного отверстия верхнего пространства для доставки потребителю.
Выпускное отверстие верхнего пространства может быть соединено с шлангом, содержащим мундштук для доставки аэрозоля потребителю. Мундштук может содержать переключатель, активируемый пользователем или датчиком затяжки, функционально соединенным с электронной схемой управления кальянного устройства. Предпочтительно переключатель или датчик затяжки беспроводным образом соединен с электронной схемой управления. Активация переключателя или датчика затяжки может приводить к активации электронной схемой управления нагревательного элемента, вместо постоянной подачи энергии на нагревательный элемент. Соответственно, использование переключателя или датчика затяжки может служить для экономии энергии по сравнению с устройствами, не использующими таких элементов, для обеспечения нагревания по необходимости, вместо постоянного нагревания.
В качестве примера, один способ применения кальянного устройства согласно настоящему документу представлен ниже в хронологическом порядке. Сосуд может быть отсоединен от других компонентов кальянного устройства и наполнен водой. Одно или более 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 уровня наполнения, которая необязательно может присутствовать на сосуде. Сосуд затем снова прикрепляют к кальянному устройству. Часть элемента, генерирующего аэрозоль, может быть снята или открыта для обеспечения возможности установки картриджа в резервуар. Затем повторно устанавливают или закрывают элемент, генерирующий аэрозоль. Затем устройство может быть включено. Пользователь может делать затяжку через мундштук по мере необходимости. Пользователь может продолжать использовать устройство до тех пор, пока аэрозоль не перестанет быть виден или не перестанет доставляться. Предпочтительно устройство будет автоматически выключаться, когда в картридже израсходован используемый субстрат, генерирующий аэрозоль. Альтернативно или дополнительно потребитель может пополнять устройство новым картриджем, например, после получения сигнала от устройства о том, что расходные материалы полностью или почти полностью израсходованы. При пополнении новым картриджем устройство можно продолжать использовать. Предпочтительно кальянное устройство может быть выключено потребителем в любое время, например посредством отключения устройства.
В некоторых примерах пользователь может активировать один или более нагревательных элементов, используя элемент активации, например, на мундштуке. Элемент активации может быть, например, в беспроводной связи с электронной схемой управления и может подавать сигнал электронной схеме управления для активации нагревательного элемента из режима ожидания в режим полного нагревания. Предпочтительно такая ручная активация реализуется только тогда, когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке для предотвращения перегревания или излишнего нагревания субстрата, генерирующего аэрозоль, в картридже.
В некоторых примерах мундштук содержит датчик затяжки в беспроводной связи с электронной схемой управления, и осуществление затяжки потребителем через мундштук приводит к активации нагревательных элементов из режима ожидания в режим полного нагревания.
Кальянное устройство согласно настоящему изобретению может иметь любое подходящее управление воздушным потоком. В одном примере выполнение пользователем затяжки создает эффект всасывания, приводящий к низкому давлению внутри устройства, что заставляет наружный воздух проходить через впускное отверстие для воздуха устройства во впускной канал для свежего воздуха и в резервуар. Затем воздух может проходить через камеры картриджа в резервуаре, чтобы переносить аэрозоль, полученный из субстрата, генерирующего аэрозоль, в камерах. Воздух с захваченным аэрозолем затем выходит из выпускного отверстия для аэрозоля резервуара, проходит через канал в жидкость внутри сосуда. Аэрозоль затем будет подниматься пузырями из жидкости и в верхнее пространство в сосуде выше уровня жидкости, из выпускного отверстия верхнего пространства и через шланг и мундштук для доставки потребителю. Поток наружного воздуха и поток аэрозоля внутри кальянного устройства могут быть приведены в действие затяжкой от пользователя.
Предпочтительно сборка всех основных частей кальянного устройства согласно настоящему изобретению обеспечивает герметичное функционирование устройства. Герметичная работа должна гарантировать, что происходит надлежащее управление воздушным потоком. Герметичное функционирование может быть достигнуто любым подходящим образом. Например, уплотнители, такие как уплотняющие кольца и шайбы, могут применяться для обеспечения герметичного уплотнения.
Уплотнительные кольца и уплотнительные шайбы или другие уплотнительные элементы могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, уплотнители могут содержать одно или более из соединений графена и соединений кремния. Предпочтительно материалы одобрены для использования людьми Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (США).
Основные части, такие как канал из резервуара, покровный корпус резервуара и сосуд могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, эти части могут быть независимо выполнены из стекла, соединений на основе стекла, полисульфона (PSU), полиэфирсульфона (PES) или полифенилсульфона (PPSU). Предпочтительно части выполнены из материалов, подходящих для использования в стандартных посудомоечных машинах.
В некоторых примерах мундштук согласно настоящему изобретению включает в себя охватываемый/охватывающий элемент быстроразъемного соединения для соединения с блоком шланга.
Далее будет сделана ссылка на графические материалы, на которых изображены один или более аспектов, описанных в настоящем изобретении. Однако будет понятно, что другие аспекты, не изображенные на графических материалах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Однако будет понятно, что использование номера для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, отмеченного тем же номером. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания того, что компоненты с разными номерами ссылочных позиций не могут быть одинаковыми с компонентам с другими номерами ссылочных позиций или подобными им. Фигуры представлены с целью иллюстрации, а не ограничения. Схематические изображения, представленные на фигурах, не обязательно выполнены в масштабе.
фиг. 1–2
150
фиг. 1
150
фиг. 2
150
150
210
220
210
210
220
220
110
210
220
На  показан схематический вид в перспективе примера картриджа с расходным материалом для кальяна () и схематический вид в перспективе, в продольном разрезе, картриджа с расходным материалом для кальяна (). Картридж  выполнен с возможностью размещения в кальяне в сборе. Картридж содержит корпус , образующий внешнюю поверхность, имеющую размер и форму, подходящие для размещения в кальяне в сборе. Множество камер  расположены в корпусе . Корпус и камеры  могут быть образованы из одной или более частей. В некоторых примерах все камеры  образованы из одной части, которая установлена в корпус . В некоторых примерах по меньшей мере часть корпуса  и камеры  образованы из одной и той же части.
230
220
230
фиг. 2
220
220
Субстрат , генерирующий аэрозоль, расположен внутри двух или более камер . Стрелки, проходящие от субстрата , генерирующего аэрозоль, на  иллюстрируют поток воздуха через камеры . Соответственно, стрелки проходят от выпускных отверстий для аэрозоля камер .
210
240
250
250
255
150
255
220
220
210
250
255
230
255
Корпус  может содержать фланец , выполненный с возможностью сцепления с крышкой . Крышка  содержит отверстия  которые образуют выпускные отверстия картриджа . Отверстия  предпочтительно выровнены с камерами , чтобы направлять поток из камер  из корпуса через крышку . Отверстия  предпочтительно достаточно малы, чтобы предотвращать высыпание субстрата , генерирующего аэрозоль, из отверстий .
210
фиг. 1–2
260
220
220
Картридж , изображенный на , содержит уплотнение  для предотвращения прохождения потока воздуха вокруг камер  и для направления потока воздуха через камеры .
фиг. 3
150
фиг. 1–2
270
1–2
275
275
275
275
275
На  показан схематический вид сверху примера нижней стенки картриджа , изображенного на . Нижняя стенка (нижняя относительно фиг. ) корпуса образует множество отверстий , которые могут служить в качестве впускных отверстий картриджа. Отверстия  предпочтительно выровнены с камерами в корпусе, чтобы направлять поток воздуха из отверстий  в камеры корпуса. Отверстия  предпочтительно достаточно малы, чтобы предотвращать высыпание сыпучего субстрата, генерирующего аэрозоль, из отверстий .
фиг. 4
225
220
220
221
221
220
На  показан схематический вид в поперечном сечении примера массива  камер . Заштрихованные камеры  иллюстрируют камеры, которые содержат субстрат, генерирующий аэрозоль, а незаштрихованная камера  иллюстрирует пустую камеру. Пустая камера может служить в качестве радиатора или может переносить избыточное тепло из камер , содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль, (если находится в связи по текучей среде с впускным отверстием и выпускным отверстием корпуса) для предотвращения перегревания и горения субстрата, генерирующего аэрозоль, во время работы.
220
221
фиг. 4
227
220
220
221
Камеры , , изображенные , представляют собой плотно расположенные шестиугольные пирамиды. Боковая стенка  одной камеры  образует боковую стенку другой камеры. Благодаря конструкции с плотным расположением и смежным боковым стенкам облегчается кондуктивная передача тепла между камерами , .
фиг. 5
225
220
220
221
225
220
221
221
220
На  показан схематический вид в поперечном сечении альтернативного примера массива  камер . Заштрихованные камеры  иллюстрируют камеры, которые содержат субстрат, генерирующий аэрозоль, а незаштрихованная камера  иллюстрирует пустую камеру. Массив  представляет собой массив плотно расположенных цилиндров, образующих камеры , содержащие субстрат, генерирующий аэрозоль. Между цилиндрами образованы пустые камеры  приблизительно треугольной формы. Пустая камера может служить в качестве радиатора или может переносить избыточное тепло из камер , содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль, (если находится в связи по текучей среде с впускным отверстием и выпускным отверстием корпуса) для предотвращения перегревания и горения субстрата, генерирующего аэрозоль, во время работы.
220
225
фиг. 5
фиг. 4
220
225
фиг. 5
220
фиг. 5
Передача тепла между камерами , содержащим субстрат, генерирующий аэрозоль, в массиве , показанном на , как правило, является менее эффективной, чем передача между камерами, например, в массиве, изображенном на , вследствие меньшего контакта или совместного использования боковых стенок камер , содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль, в массиве , изображенном на . Тем не менее, благодаря своей форме, камеры , изображенные на , могут особенно хорошо подходит для индуктивного нагревания из–за ограниченной площади поверхности, которая может быть параллельна индукционному магнитному полю.
фиг. 6
225
220
225
220
220
На  показан схематический вид в поперечном сечении альтернативного примера массива  камер . Массив  представляет собой массив плотно расположенных квадратных пирамид. Одна или более камер могут быть пустыми (не показано) и служить в качестве радиатора или могут переносить избыточное тепло из камер , содержащих субстрат, генерирующий аэрозоль, (если находится в связи по текучей среде с впускным отверстием и выпускным отверстием корпуса) для предотвращения перегревания и горения субстрата, генерирующего аэрозоль, во время работы.
220
225
фиг. 6
227
Передача тепла между камерами , содержащим субстрат, генерирующий аэрозоль, в массиве , изображенном на , является эффективной из–за меньшего контакта или совместного использования боковых стенок .
фиг. 4–6
Будет понятно, что примеры массивов камер, изображенных на , показаны исключительно в иллюстративных целях и что могут быть использованы другие массивы и формы камер.
фиг. 7
150
На показан схематический вид в перспективе примера картриджа , имеющего форму усеченного конуса. Разумеется, картридж может иметь любую подходящую форму.
фиг. 8
100
100
17
19
15
19
19
На  показано схематическое изображение в разрезе примера кальяна  в сборе. Кальян  в сборе содержит сосуд , образующий внутренний объем, приспособленный для размещения жидкости  и определяющий выпускное отверстие  верхнего пространства выше уровня наполнения жидкости . Жидкость  предпочтительно содержит воду, к которой при необходимости могут быть добавлены один или более красителей, один или более ароматизаторов или один или более красителей и один или более ароматизаторов. Например, к воде могут быть добавлены одна или обе из растительных добавок или травяных добавок.
100
130
130
140
150
130
160
140
160
140
130
170
100
170
160
140
150
160
150
180
130
Устройство также содержит элемент , генерирующий аэрозоль. Элемент , генерирующий аэрозоль, содержит резервуар  для картриджа, выполненный с возможностью размещения картриджа , содержащего субстрат, генерирующий аэрозоль. Элемент , генерирующий аэрозоль, также содержит нагревательный элемент , образующий по меньшей мере две поверхности резервуара . В изображенном варианте осуществления нагревательный элемент  образует верхнюю и боковую поверхности резервуара . Элемент , генерирующий аэрозоль, также содержит впускной канал  для свежего воздуха, который втягивает свежий воздух в устройство . Часть впускного канала  для свежего воздуха образована нагревательным элементом  для нагревания воздуха перед вхождением воздуха в резервуар . Затем предварительно нагретый воздух поступает в картридж , который нагревается нагревательным элементом , чтобы переносить аэрозоль, генерируемый субстратом, генерирующим аэрозоль, в таре . Воздух выходит из выпускного отверстия для аэрозоля элемента , генерирующего аэрозоль.
190
180
17
19
19
15
13017
130
20
15
25
20
Канал  переносит воздух и аэрозоль от выпускного отверстия  для аэрозоля в сосуд  ниже уровня жидкости . Воздух и аэрозоль могут подниматься пузырями через жидкость  и выходить из выпускного отверстия  верхнего пространства элемента , генерирующего аэрозоль, элемента , генерирующего аэрозоль, сосуда. Шланг  может быть прикреплен к выпускному отверстию  верхнего пространства, чтобы переносить аэрозоль в рот пользователя. Мундштук  может быть прикреплен к шлангу  или образовывать его часть.
фиг. 8
Путь воздушного потока устройства при использовании изображен жирными стрелками на .
25
27
27
27
100
27
30
100
160
35
140
Мундштук  может содержать элемент  активации. Элемент  активации может представлять собой переключатель, кнопку или тому подобное, или может представлять собой датчик затяжки или тому подобное. Элемент активации может быть расположен в любом другом подходящем месте устройства . Элемент  активации может быть связан беспроводной связью с электронной схемой управления для приведения устройства в состояние использования или для обеспечения активации нагревательного элемента  посредством электронной схемы управления, например, посредством подачи блоком  питания энергии на нагревательный элемент .
30
35
130
130
фиг. 8
Электронная схема  управления и блок  питания могут быть расположены в любом подходящем месте элемента , генерирующего аэрозоль, за исключением нижней части элемента , как показано на .
фиг. 9
130
171
131
130
165
160
160
150
155
133
180
160
160
На  показан схематический вид в разрезе примера элемента , генерирующего аэрозоль. Для краткости и ясности показаны не все компоненты. В проиллюстрированном варианте осуществления воздух (стрелки) поступает во впускные отверстия  для воздуха в верхней части  элемента , генерирующего аэрозоль, затем проходит через тепловой экран , затем следует вдоль внешней поверхности нагревательного элемента  и достигает верхней стенки нагревательного элемента . Затем нагретый воздух проходит через верхнюю поверхность корпуса картриджа , через субстрат , генерирующий аэрозоль, и через пустоту в нижней части  вниз к выпускному отверстию  для аэрозоля. В изображенном варианте осуществления воздух проходит вдоль наружной поверхности нагревательного элемента и затем через нагревательный элемент .
фиг. 9
131
133
150
160
131
В примере, изображенном на , верхнюю часть можно снять с нижней части  для обеспечения возможности установки или извлечения картриджа  в резервуар или из него, где резервуар образован нагревательным элементом  и верхней поверхностью нижней части .
фиг. 10
130
171
131
130
165
160
160
150
150
150
155
133
180
160
160
На  показан схематический вид в разрезе примера элемента , генерирующего аэрозоль. Для краткости и ясности показаны не все компоненты. В проиллюстрированном варианте осуществления воздух (стрелки) поступает во впускные отверстия  для воздуха в верхней части  элемента , генерирующего аэрозоль, затем проходит через тепловой экран и нагревательный элемент . Затем воздух следует вдоль внутренней поверхности нагревательного элемента  и внешней поверхности корпуса картриджа  и достигает верхней стенки корпуса картриджа . Затем нагретый воздух проходит через верхнюю поверхность корпуса картриджа , через субстрат , генерирующий аэрозоль, и через пустоту в нижней части  вниз к выпускному отверстию  для аэрозоля. В изображенном варианте осуществления воздух проходит через нагревательный элемент и вдоль внутренней поверхности нагревательного элемента .
фиг. 10
131
133
150
160
131
В примере, изображенном на , верхнюю часть можно снять с нижней части  для обеспечения возможности установки или извлечения картриджа  в резервуар или из него, где резервуар образован нагревательным элементом  и верхней поверхностью нижней части .
фиг. 9–10
131
В примерах, изображенных на , корпусы верхней части  могут быть образованы из теплоизоляционного материала.
фиг. 11
130
199
фиг. 11
199
150
155
199
150
150
133
131
131
199
160
180
В варианте осуществления, изображенном в схематическом виде в разрезе на , элемент , генерирующий аэрозоль, содержит термопару , функционально соединенную с электронной схемой управления (не показана ). В изображенном примере термопара  проникает в картридж  и субстрат , генерирующий аэрозоль. Термопара  может проникать в картридж , когда картридж  расположен на нижней части  и верхняя часть  размещена над нижней частью . Термопара  может контактировать с нагревательным элементом  вблизи выпускного отверстия  или в любом другом подходящем месте с обеспечением обратной связи соответствующей температуры при использовании кальянного устройства.
Признаки, описанные выше относительно одного аспекта настоящего изобретения, могут быть также применимы и к другому аспекту настоящего изобретения.
Все научные и технические термины, используемые в настоящем документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в настоящем документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в настоящем документе.
Используемые в данном описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа охватывают варианты осуществления, содержащие обозначаемые объекты в множественном числе, если в содержании явно не указано иное.
Используемый в данном описании и прилагаемой формуле изобретения термин «или», как правило, применяется в значении, включающем «и/или», если в содержании явно не указано иное.
Используемые в данном документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или т. п. используются в своем широком смысле и, как правило, означают «включающий без ограничения». Будет понятно, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут дать определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Тем не менее, другие варианты осуществления могут также быть предпочтительными при тех же или других обстоятельствах. Кроме того, перечисление одного или более предпочтительных вариантов осуществления не подразумевает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.
Любое направление, упомянутое в данном документе, такое как «верх», «низ», «лево», «право», «верхний», «нижний» и другие направления или ориентации описаны в данном документе для ясности и краткости и не предназначены для ограничения фактического устройства или системы. Устройства и системы, описанные в настоящем документе, могут быть использованы в разных направлениях и ориентациях.
Варианты осуществления, приведенные в качестве примера выше, не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным вариантам осуществления.