ВЕНТИЛЯЦИЯ ДЛЯ КАЛЬЯННОГО УСТРОЙСТВА
VENTILATION FOR HOOKAH DEVICE

Настоящее изобретение относится к кальянным устройствам и, более конкретно, к кальянным устройствам, которые нагревают субстрат, образующий аэрозоль, без сгорания субстрата и которые улучшают характеристики генерируемого аэрозоля, используя вентиляционный проем вдоль трубки для аэрозоля.
Традиционные кальянные устройства используются для курения табака и выполнены так, что пар и дым проходят через емкость с водой перед тем, как их вдыхает потребитель. Традиционные кальянные устройства могут содержать один выпускной элемент или более чем один выпускной элемент, вследствие чего устройство может быть использовано более чем одним потребителем одновременно. Многие рассматривают использование традиционных кальянных устройств как способ проведения досуга и социальный опыт.
Табак, используемый в традиционных кальянных устройствах, можно смешивать с другими ингредиентами, например, для увеличения объема вырабатываемых пара и дыма, для изменения аромата или как для того, так и для другого. Для нагревания табака в традиционном кальянном устройстве обычно используют древесный уголь в виде пеллет, что может вызвать полное или частичное сгорание табака или других ингредиентов. Дополнительно, древесный уголь в виде пеллет может генерировать вредные или потенциально вредные продукты, такие как монооксид углерода, которые может смешиваться с паром и дымом кальяна и проходить через емкость с водой.
Некоторые традиционные кальянные устройства используют электрические источники тепла для нагрева или сгорания табака для того, чтобы, например, избежать появления побочных продуктов горения древесного угля или для улучшения постоянства, с которым табак нагревается или сгорает. Однако замена древесного угля электрическим нагревателем может привести к неудовлетворительному вырабатыванию аэрозоля в отношении видимого дыма или аэрозоля, общей массы аэрозоля (TAM) или видимого дыма или аэрозоля и TAM.
Были предложены традиционные электрически нагреваемые кальянные устройства, которые используют одно или более сопл для улучшения выработки аэрозоля. Однако небольшие диаметры, необходимые для достижения оптимальной эффективности, могут привести к неудовлетворительным значениям сопротивления затяжке (RTD), которые существенно больше, чем в традиционных нагреваемых древесным углем кальянах.
Необходимо предоставить кальянное устройство, которое вырабатывает в удовлетворительном количестве одно или оба из видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля при достаточно низком сопротивлении затяжке. Также необходимо предоставить кальянное устройство, которое нагревает субстрат так, что не возникает побочных продуктов сгорания.
Различные аспекты изобретения относятся к кальянному устройству, которое содержит вентиляционный проем, расположенный вдоль трубки для аэрозоля. Одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема расположены вдоль трубки для аэрозоля. Трубка для аэрозоля может содержать любое из или комбинацию: трубки мундштука, охлаждающего элемента или ускоряющего элемента. Одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема могут быть расположены вдоль любого из: трубки мундштука, охлаждающего элемента, ускоряющего элемента трубки для аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления вентиляционный проем расположен вдоль ускоряющего элемента, например, возле узкой концевой части сопла. Вентиляционный проем может быть использован для улучшения генерирования аэрозоля посредством охлаждения в электрически нагреваемых кальянных устройствах или в традиционных кальянных устройствах, которые используют частичное или полное сгорание табака или других ингредиентов.
В одном варианте осуществления изобретения кальянное устройство содержит элемент, генерирующий аэрозоль, для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, и сосуд, расположенный на расстоянии от элемента, генерирующего аэрозоль. Сосуд определяет внутреннюю часть для вмещения объема жидкости. Сосуд содержит выпускной элемент свободного пространства. Кальянное устройство также содержит трубку для аэрозоля, расположенную между элементом, генерирующим аэрозоль, и внутренней частью сосуда. Трубка для аэрозоля содержит ближнюю концевую часть, определяющую ближнее отверстие, расположенное для приема потока воздуха от элемента, генерирующего аэрозоль, дальнюю концевую часть, определяющую дальнее отверстие, расположенное во внутренней части сосуда, и вентиляционный проем, расположенный между ближней и дальней концевыми частями. Соотношение между общей площадью отверстия вентиляционного проема и площадью поперечного сечения трубки для аэрозоля, расположенной вблизи вентиляционного проема, составляет не более 1:1000. Приложение отрицательного давления к выпускному элементу свободного пространства вызывает поток воздуха через трубку для аэрозоля от ближнего отверстия к дальнему отверстию и заставляет окружающий воздух течь от вентиляционного проема через трубку для аэрозоля к дальнему отверстию трубки для аэрозоля. Преимущественно, при использовании этой компоновки окружающий воздух смешивается с потоком воздуха, содержащим генерируемый аэрозоль, поскольку и то и другое течет через трубку для аэрозоля. Смешивание окружающего воздуха обеспечивает эффект охлаждения для потока воздуха, содержащего генерируемый аэрозоль.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционный проем содержит по меньшей мере одно из:
отверстия для окружающего воздуха; и
одного или более вентиляционных отверстий, находящихся в сообщении по текучей среде с отверстием для окружающего воздуха посредством вентиляционного канала.
В одном или более вариантах осуществления трубка для аэрозоля содержит охлаждающий элемент, расположенный вблизи отверстия для окружающего воздуха или вентиляционного канала и выполненный с возможностью охлаждения потока воздуха, который течет через вентиляционный канал. Охлаждающий элемент может быть активным охлаждающим элементом, пассивным охлаждающим элементом или охлаждающим элементом, использующим как активный, так и пассивный способы охлаждения. Преимущественно, включение охлаждающего элемента в комбинации с вентиляционным проемом может обеспечить регулирование температуры потока воздуха через трубку для аэрозоля и, таким образом, эффективности при условиях широкого диапазона. Например, в стране с жаркой погодой температура окружающего воздуха, который смешивается с потоком воздуха, содержащим генерируемый аэрозоль, может составлять 40 °C, что может не обеспечивать желаемый эффект охлаждения для выработки аэрозоля. Активный охлаждающий элемент может быть использован для охлаждения окружающего воздуха до температуры ниже температуры окружающего воздуха для обеспечения желаемого эффекта охлаждения.
В одном или более вариантах осуществления трубка для аэрозоля содержит ускоряющий элемент, расположенный вдоль трубки для аэрозоля и выполненный с возможностью ускорения аэрозоля, который течет через ускоряющий элемент.
В одном или более вариантах осуществления ускоряющий элемент содержит одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционный проем расположен в относительно узкой концевой части ускоряющего элемента. Преимущественно, расположение вентиляционного отверстия в относительно узкой концевой части ускоряющего элемента может позволить обеспечить регулируемую степень разбавления аэрозоля окружающим воздухом, поступающим в трубку для аэрозоля.
В одном или более вариантах осуществления ускоряющий элемент содержит сужающуюся часть, и относительно узкая концевая часть ускоряющего элемента является относительно более узкой частью сужающейся части.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционный проем содержит одно или более вентиляционных отверстий, образующих кольцеобразный проем.
В одном или более вариантах осуществления трубка для аэрозоля содержит трубку мундштука, содержащую одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема. В одном или более вариантах осуществления трубка мундштука может иметь длину приблизительно 0,30 метра. В одном или более вариантах осуществления трубка мундштука может иметь максимальную длину 1 метр.
В одном или более вариантах осуществления трубка для аэрозоля содержит вентиляционную камеру, расположенную вблизи одного или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционная камера содержит вихревой элемент. В одном или более вариантах осуществления вихревой элемент может иметь нитевидную геометрическую форму. Преимущественно, вихревой элемент увеличивает площадь поверхности блока охлаждения и увеличивает турбулентный поток воздуха посредством увеличения вероятности столкновений между окружающим воздухом и блоком охлаждения. Это способствует охлаждению окружающего воздуха перед поступлением его в трубку для аэрозоля через вентиляционный проем.
В одном или более вариантах осуществления вентиляционный канал содержит вихревой элемент. Вихревой элемент может иметь нитевидную геометрическую форму. Преимущественно, вихревой элемент увеличивает площадь поверхности блока охлаждения и увеличивает вероятность столкновений между окружающим воздухом и блоком охлаждения. Это способствует охлаждению окружающего воздуха перед поступлением его в трубку для аэрозоля через вентиляционный проем.
В одном или более вариантах осуществления трубка для аэрозоля содержит охлаждающий элемент, выполненный с возможностью охлаждения аэрозоля, который течет через трубку для аэрозоля. В одном или более вариантах осуществления охлаждающий элемент выполнен с возможностью охлаждения окружающего воздуха, который течет через охлаждающий элемент. В одном или более вариантах осуществления охлаждающий элемент выполнен с возможностью как охлаждения аэрозоля, который течет через трубку для аэрозоля, так и охлаждения окружающего воздуха, который течет через охлаждающий элемент.
В одном или более вариантах осуществления охлаждающий элемент определяет по меньшей мере одно из отверстия для окружающего воздуха вентиляционного проема и вентиляционной камеры, смежной вентиляционному отверстию вентиляционного проема.
2
2
В одном или более вариантах осуществления вентиляционный проем содержит одно или более вентиляционных отверстий, имеющих общую площадь отверстия от 0,2 мм до 7 мм.
В одном или более вариантах осуществления, площадь поперечного сечения расположена на одной линии с центральной точкой вентиляционного проема.
В одном или более вариантах осуществления элемент, генерирующий аэрозоль, и центр вентиляционного проема разделены расстоянием не более чем 30 мм.
Преимущественно, кальянные устройства, описанные в этом документе, могут обеспечивать низкое сопротивление затяжке (RTD), при этом одновременно достигая достаточной выработки аэрозоля посредством снижения температуры несущего аэрозоль воздуха по ходу потока относительно элемента, генерирующего аэрозоль, и против потока относительно внутренней части сосуда. В частности, расположение вентиляционного проема для смешивания некоторого количества окружающего воздуха с несущим аэрозоль воздухом может облегчить выработку аэрозоля. Кальянные устройства, описанные в этом документе, могут содержать охлаждающий элемент для еще большего улучшения выработки аэрозоля. В частности, охлаждающий элемент может преимущественно быть использован для предварительного охлаждения потока воздуха, поступающего в вентиляционный проем, особенно в местах с жарким климатом. Использование кальянного устройства, описанного в этом документе, может позволить увеличить минимальный диаметр отверстия сопла, что может способствовать получению более низкого RTD по сравнению с кальянным устройством без вентиляционного проема. В результате кальянные устройства, описанные в этом документе, могут вырабатывать существенно больше видимого аэрозоля, доставлять существенно больше общей массы аэрозоля (TAM) или вырабатывать существенно больше видимого аэрозоля и доставлять существенно больше TAM, чем подобные кальянные устройства без вентиляционного проема. Пользователи таких устройств могут иметь ощущения, более похожие на ощущения от традиционного кальянного устройства, в котором субстрат, генерирующий аэрозоль, сгорает с использованием древесного угля, особенно в отношении выработки аэрозоля и RTD, но без сгорания побочных продуктов древесного угля. Дополнительно, если кальянное устройство выполнено с возможностью достаточного нагрева субстрата, генерирующего аэрозоль, для выработки аэрозоля без сгорания аэрозоля, можно также избежать сгорания побочных продуктов субстрата, генерирующего аэрозоль.
Все научные и технические термины, используемые в этом документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в этом документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в этом документе.
Термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к устройству или субстрату, которые при нагревании выделяют летучие соединения, способные образовывать аэрозоль, вдыхаемый пользователем. Подходящие субстраты, образующие аэрозоль, могут содержать материал на основе растений. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак или табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматные соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Дополнительно или в качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал на основе растений. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит жидкость комнатной температуры. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может содержать жидкий раствор, суспензию, дисперсию или т. п. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит твердое вещество комнатной температуры. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак или сахар. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит никотин.
Термин «табачный материал» относится к материалу или веществу, содержащему табак, который содержит табачные смеси или ароматизированный табак, например.
В контексте этого документа термин «аэрозоль», используемый при рассмотрении потока аэрозоля, может относиться к аэрозолю, воздуху, содержащему аэрозоль или пар, или к несущему аэрозоль воздуху. Воздух, содержащий пар, может быть основой для воздуха, содержащего аэрозоль, например, после его охлаждения или после его ускорения.
В контексте этого документа термин «охлаждение» относится к уменьшению внутренней энергии в системе, которое может быть достигнуто за счет теплопередачи, а также за счет работы, выполняемой системой.
В контексте этого документа термин «вентиляционное отверстие» относится к отверстию в трубке для аэрозоля кальянного устройства. Вентиляционное отверстие смежно каналу для потока воздуха и находится в сообщении по текучей среде с ним через трубку для аэрозоля, и может непосредственно выходить в канал для потока воздуха. Вентиляционное отверстие может быть относительно небольшим по сравнению с площадью поперечного сечения канала для потока воздуха трубки для аэрозоля.
В контексте этого документа термин «отверстие для окружающего воздуха» относится к отверстию в компоненте кальянного устройства. Отверстие для окружающего воздуха смежно внешней среде окружающего воздуха и непосредственно выходит во внешнюю среду. Отверстие для окружающего воздуха может быть удалено от трубки для аэрозоля. Отверстие для окружающего воздуха может находиться в сообщении по текучей среде с вентиляционным отверстием, например, посредством одного или обоих из вентиляционного канала и вентиляционной камеры.
В контексте этого документа термин «вентиляционный проем» относится к одной или более конструкциям кальянного устройства, используемым для облегчения поступления вентиляционного воздуха в канал для потока воздуха трубки для аэрозоля. Вентиляционный проем может содержать вентиляционное отверстие и любые вспомогательные каналы, камеры или дополнительные отверстия, такие как отверстие для окружающего воздуха, ведущее от вентиляционного отверстия к внешней среде окружающего воздуха.
После объяснения выше некоторых часто употребляемых терминов кальянное устройство согласно настоящему изобретению будет описано в этом документе более подробно. В целом, кальянное устройство содержит вентиляционный проем, расположенный вдоль трубки для аэрозоля. Вентиляционный проем может способствовать обеспечению улучшенных характеристик аэрозоля, таких как более высокая TAM, более низкое RTD или как более высокая TAM, так и более низкое RTD. Сопротивление затяжке или RTD является давлением, требуемым для принудительного прохождения воздуха по всей длине испытуемого объекта со скоростью 17,5 мл/с при температуре 22 °C и давлении 101 кПа (760 торр). RTD обычно выражено в единицах мм вод. ст. и измеряется в соответствии с ISO 6565:201 1. Предпочтительно менее чем или равно 38 мм вод. ст. для обеспечения ощущений от кальяна, подобных ощущениям от традиционного кальянного устройства.
Кальянное устройство может содержать элемент, генерирующий аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может быть использован с субстратом, образующим аэрозоль, для выработки аэрозоля. В частности, элемент, генерирующий аэрозоль, может вмещать и нагревать субстрат, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Субстрат, образующий аэрозоль, может нагреваться, но не сжигаться от воздействия элемента, генерирующего аэрозоль. Элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать электрический нагреватель.
В некоторых вариантах осуществления элемент, генерирующий аэрозоль, может содержать элементы традиционного кальянного устройства, такие как любое из: чаши для вмещения субстрата, образующего аэрозоль, покрывающей пластины для покрытия чаши, фольги для покрытия чаши и по меньшей мере одной пеллеты древесного угля для нагрева субстрата, образующего аэрозоль.
Кальянное устройство может содержать сосуд. Сосуд может определять внутреннюю часть. Сосуд может быть выполнен с возможностью содержания жидкости. В частности, внутренняя часть сосуда может содержать объем жидкости.
Воздух может течь через элемент, генерирующий аэрозоль, для втягивания аэрозоля из элемента, генерирующего аэрозоль, через трубку для аэрозоля. Трубка для аэрозоля может определять канал для потока воздуха. Аэрозоль, который может изменяться при его втягивании через жидкость, может выходить из кальянного устройства через выпускной элемент свободного пространства сосуда. Воздух может течь через трубку для аэрозоля посредством приложения отрицательного давления на выпускном элементе свободного пространства. Источником отрицательного давления могут быть всасывание или затяжка, осуществляемые пользователем. В результате этого аэрозоль может быть втянут через трубку для аэрозоля, через жидкость, содержащуюся во внутренней части сосуда. Пользователь может осуществлять всасывание через мундштук, находящийся в сообщении по текучей среде с выпускным элементом свободного пространства, для генерирования или обеспечения отрицательного давления на выпускном элементе свободного пространства или мундштуке.
Во время использования трубка для аэрозоля может находиться в сообщении по текучей среде с выпускным элементом свободного пространства через некоторое количество жидкости. Трубка для аэрозоля может начинаться вблизи субстрата, образующего аэрозоль, или смежно ему. Трубка для аэрозоля может заканчиваться во внутренней части сосуда или продолжаться, например, по меньшей мере до выпускного элемента свободного пространства или мундштука.
Элемент, генерирующий аэрозоль, находится в сообщении по текучей среде с внутренней частью сосуда. В частности, трубка для аэрозоля может содержать канал для потока воздуха, который по меньшей мере частично определяет сообщение по текучей среде от элемента, генерирующего аэрозоль, до внутренней части сосуда. Различные компоненты могут быть расположены вдоль канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля для улучшения характеристик аэрозоля, текущего через выпускной элемент свободного пространства к пользователю.
Термин «по ходу потока» относится к направлению вдоль трубки для аэрозоля во внутреннюю часть сосуда от элемента, генерирующего аэрозоль. Термин «против потока» относится к направлению, противоположному направлению по ходу потока или направлению вдоль трубки для аэрозоля в элемент, генерирующий аэрозоль, от внутренней части сосуда.
Трубка для аэрозоля расположена между элементом, генерирующим аэрозоль, и внутренней частью сосуда. Трубка для аэрозоля может содержать один или более компонентов вдоль трубки для аэрозоля. Трубка для аэрозоля содержит ближнюю концевую часть, определяющую ближнее отверстие, расположенное для приема потока воздуха от элемента, генерирующего аэрозоль. Трубка для аэрозоля содержит дальнюю концевую часть, определяющую дальнее отверстие, расположенное во внутренней части сосуда. Дальняя концевая часть трубки для аэрозоля может проходить в объем жидкости во внутренней части сосуда во время использования кальянного устройства.
Трубка для аэрозоля может быть описана как определяющая продольную ось, проходящую через ближнюю концевую часть и дальнюю концевую часть. Поперечное направление может быть определено как ортогональное продольной оси. Например, поперечное сечение, окружность, ширина, или диаметр трубки для аэрозоля могут быть определены в поперечном направлении или в плоскости, ортогональной продольной оси.
Трубка для аэрозоля содержит вентиляционный проем, расположенный между ближней и дальней концевыми частями трубки для аэрозоля. В целом поток воздуха через трубку для аэрозоля будет течь от элемента, генерирующего аэрозоль, к внутренней части сосуда. Приложение отрицательного давления к выпускному элементу свободного пространства вызывает поток воздуха через трубку для аэрозоля от ближнего отверстия к дальнему отверстию и вызывает поток воздуха через трубку для аэрозоля от вентиляционного проема к дальнему отверстию.
В некоторых вариантах осуществления поток воздуха может поступать в приемный элемент субстрата, образующего аэрозоль, кальянного устройства, проходить вдоль картриджа субстрата, образующего аэрозоль, затем к нижней части картриджа, затем к нижней части приемного элемента. Поток воздуха может затем проходить через субстрат, образующий аэрозоль, может становиться несущим аэрозоль. Давление несущего аэрозоль воздуха может снижаться при прохождении через один или более ускоряющих элементов (например, сопл). Несущий аэрозоль воздух может смешиваться с вентиляционным потоком воздуха из вентиляционного проема, в результате чего происходит падение температуры несущего аэрозоль воздуха, что может улучшить процесс образования аэрозоля. Смешанный несущий аэрозоль воздух (например, охлажденный воздух) затем при необходимости движется через ускоряющий элемент, через трубку мундштука в сосуд (например, емкость с водой) и затем может вдыхаться пользователем.
Кальянное устройство может содержать ускоряющий элемент. Ускоряющий элемент может быть расположен вдоль трубки для аэрозоля, например, вдоль канала для потока воздуха трубки для аэрозоля. В частности, ускоряющий элемент может быть расположен вдоль трубки для аэрозоля. Ускоряющий элемент может образовывать единое целое с частью канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Ускоряющий элемент может быть выполнен с возможностью ускорения аэрозоля, который течет через ускоряющий элемент.
Ускоряющий элемент выполнен с возможностью ускорения аэрозоля, который течет через ускоряющий элемент вдоль канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Ускоряющий элемент может быть расположен по ходу потока относительно элемента, генерирующего аэрозоль, вдоль канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Ускоряющий элемент может быть расположен между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом. Ускорение аэрозоля может привести к падению давления и распылению, что может быть объяснено эффектом Вентури или эффектом Бернулли, и это может увеличить TAM. Дополнительно, ускоряющий элемент может быть расположен смежно или как можно ближе к камере замедления или ускоряющей части трубки мундштука, которая может способствовать быстрому охлаждению для выработки аэрозоля.
Ускоряющий элемент может быть любой подходящей формы, обеспечивающей ускорение аэрозоля, например, формы сопла. Сопло может быть сужающимся от широкой концевой части к узкой концевой части для облегчения ускорения аэрозоля или несущего аэрозоль воздуха через отверстие небольшого диаметра. Широкая концевая часть является обычно ближней, и узкая концевая часть является обычно дальней. Ускоряющий элемент может быть описан как сопло. В некоторых вариантах осуществления только часть ускоряющего элемента является сужающейся. Вентиляционное отверстие может быть расположено на сужающейся части, не сужающейся части или как сужающейся, так и не сужающейся частях ускоряющего элемента. Ускоряющий элемент может быть образован из любого подходящего материала, который можно формовать для обеспечения ускорения, например, из эпоксидного полимера или алюминия. Эпоксидный полимер может быть высокотемпературным эпоксидным полимером.
Кальянное устройство может содержать охлаждающий элемент. Охлаждающий элемент может быть расположен вдоль канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Охлаждающий элемент может образовывать единое целое с частью канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Охлаждающий элемент выполнен с возможностью охлаждения аэрозоля в канале для потока воздуха, особенно воздуха, который течет через охлаждающий элемент или мимо него. Охлаждающий элемент может быть расположен по ходу потока относительно элемента, генерирующего аэрозоль, вдоль канала для потока воздуха. В частности, охлаждающий элемент может быть расположен между элементом, генерирующим аэрозоль, и концом канала для потока воздуха или по меньшей мере между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом. Дополнительно, охлаждающий элемент может быть расположен смежно или как можно ближе к камере замедления или ускоряющей части трубки мундштука, которая может способствовать быстрому охлаждению для выработки аэрозоля. В охлаждающем элементе может применяться пассивное охлаждение, активное охлаждение или и то, и другое. Охлаждающий элемент может содержать трубку из теплопроводного материала. Охлаждающий элемент может быть выполнен с возможностью охлаждения аэрозоля, который течет через трубку для аэрозоля.
Охлаждающий элемент может быть выполнен с возможностью охлаждения или по меньшей мере регулирования окружающего воздуха, который течет через охлаждающий элемент, что может способствовать выработке аэрозоля в различных географических местоположениях и климатических сезонах. Пассивный охлаждающий элемент может обеспечить охлаждение до температуры окружающего воздуха. Активный охлаждающий элемент может обеспечить охлаждение, в некоторых случаях, до температуры, которая ниже температуры окружающего воздуха. Охлаждающий элемент может быть выполнен с возможностью как охлаждения аэрозоля, который течет через трубку для аэрозоля, так и охлаждения окружающего воздуха, который течет через охлаждающий элемент.
Охлаждающий элемент может быть использован в сочетании с ускоряющим воздух элементом. Ускоряющий воздух элемент может быть образован как единое целое с по меньшей мере одним из охлаждающего элемента или камеры. Камера может быть камерой замедления для аэрозоля. Охлаждающий элемент может быть по меньшей мере частично или полностью расположен против потока относительно камеры.
Охлаждающий элемент может быть выполнен с возможностью охлаждения аэрозоля перед ускорением посредством ускоряющего элемента или во время него. Ускоряющий элемент может быть расположен по ходу потока относительно охлаждающего элемента. В частности, ускоряющий элемент может быть расположен между охлаждающим элементом и сосудом. Ускоряющий элемент может вмещать охлажденный аэрозоль.
Охлаждающий элемент и ускоряющий элемент могут быть единой или нераздельной деталью. Тем не менее охлаждающий элемент и ускоряющий элемент также могут быть отдельными деталями. Охлаждающий элемент может быть функционально связан с ускоряющим элементом, чтобы позволить воздуху в канале для потока воздуха или трубке для аэрозоля течь через как охлаждающий элемент, так и ускоряющий элемент. Охлаждающий элемент и ускоряющий элемент могут вместе образовывать по меньшей мере часть трубки для аэрозоля.
В целом, охлаждение полости охлаждающего элемента или канала для потока воздуха трубки для аэрозоля может обеспечить большую выработку аэрозоля по сравнению с использованием устройства, в котором такое охлаждение аэрозоля не предусмотрено. Охлаждение может повысить конденсацию аэрозоля для увеличения количества видимого аэрозоля, общей массы аэрозоля (TAM) или как количества видимого аэрозоля, так и TAM. Охлаждающий элемент может быть образован как единое целое с ускоряющим элементом, таким как сопло, расположенным вдоль канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Сочетание охлаждения и ускорения аэрозоля может обеспечивать значительное увеличение в количестве видимого аэрозоля, TAM или как в количестве видимого аэрозоля, так и в TAM.
Камера может быть расположена вдоль канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Камера может быть выполнена с возможностью замедления воздуха. Аэрозоль может быть образован в результате замедления несущего аэрозоль воздуха. Камера может быть расположена по ходу потока относительно элемента, генерирующего аэрозоль. В частности, камера может быть расположена между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом или более конкретно между ускоряющим элементом и сосудом.
Камера может быть расположена по ходу потока относительно охлаждающего элемента. Камера также может быть расположена по ходу потока относительно ускоряющего элемента. Ускоряющий элемент может быть по меньшей мере частично или полностью расположен в камере. В некоторых вариантах осуществления ускоряющий элемент образует впускной элемент камеры. Ускоряющий элемент может быть образован как единое целое с камерой. Охлаждающий элемент может быть по меньшей мере частично или полностью расположен против потока относительно камеры. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может быть образован как единое целое с ускоряющим элементом с образованием сопла, которое может проходить по меньшей мере частично в камеру.
Трубка для аэрозоля может быть использована для уменьшения температуры воздуха несущего аэрозоль воздуха, текущего через трубку для аэрозоля. В частности, средняя температура в полости сопла между затяжками может составлять приблизительно 40 °C. Вентиляционный поток воздуха через вентиляционный проем трубки для аэрозоля может быть использован для смешивания с несущим аэрозоль воздухом. Предпочтительно температура вентиляционного потока воздуха не превышает температуру несущего аэрозоль воздуха, и он может быть использован для создания падения температуры несущего аэрозоль воздуха. Предпочтительно температура вентиляционного потока воздуха составляет приблизительно 20 °C или меньше.
Вентиляционный проем может содержать одно или более вентиляционных отверстий. Одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема могут быть образованы в боковой стенке трубки для аэрозоля, такой как боковая стенка трубки мундштука или охлаждающего элемента. Если предусмотрено более чем одно отверстие, отверстия могут быть одинакового размера или неодинакового размера. Если предусмотрено более чем одно отверстие, отверстия могут быть одинаковой или неодинаковой формы. Если предусмотрено более чем одно отверстие, отверстия могут быть равномерно распределены или неравномерно распределены. Если предусмотрено более чем одно отверстие, отверстия могут быть расположены в форме кольца по окружности или периметру боковой стенки трубки для аэрозоля. Трубка для аэрозоля может содержать трубку мундштука, которая может быть использована, чтобы проходить в жидкость во внутренней части сосуда. В некоторых вариантах осуществления вентиляционный проем может быть расположен против потока относительно трубки мундштука или близко к ней. В некоторых вариантах осуществления вентиляционное отверстие может быть расположено на трубке мундштука. Боковая стенка трубки мундштука может определять одно или более вентиляционных отверстий.
Одно или более вентиляционных отверстий могут быть использованы для образования кольцеобразного проема. Кольцеобразный проем может проходить вокруг некоторой части или всей поперечной окружности трубки для аэрозоля. Использование кольцеобразного проема может обеспечить более равномерное или однородное смешивание несущего аэрозоль воздуха с вентиляционным воздухом по сравнению с одним отверстием, которое не проходит по поперечной окружности трубки для аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления кольцеобразный проем может проходить вокруг на по меньшей мере приблизительно 90 градусов, по меньшей мере приблизительно 180 градусов, по меньшей мере приблизительно 270 градусов или приблизительно 360 градусов.
2
2
2
2
2
Одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема могут определять общую площадь отверстия. Размер вентиляционных отверстий может изменяться в зависимости от конкретного применения. В целом использование меньших площадей может приводить к блокированию с течением времени, что требует частой очистки, тогда как большие площади могут влиять на качество аэрозоля вследствие чрезмерного разбавления. В некоторых вариантах осуществления общая площадь отверстия может находиться в диапазоне от приблизительно 0,2 мм до приблизительно 7 мм. В некоторых вариантах осуществления общая площадь отверстия находится в диапазоне от приблизительно 0,2 мм до приблизительно 1 мм. В одном варианте осуществления общая площадь отверстия равна приблизительно 0,8 мм.
2
Без каких-либо вентиляционных отверстий несущий аэрозоль воздух может течь со скоростью, например, приблизительно 11,6 л/мин через кальянное устройство. Скорость потока может уменьшаться с увеличением площади вентиляционного отверстия. Уменьшение скорости потока на приблизительно 20% (от приблизительно 11,6 л/мин до приблизительно 9,2 л/мин) может отрицательно повлиять на выработку аэрозоля вследствие чрезмерного разбавления. Предпочтительно одно или более вентиляционных отверстий имеют такой размер, что уменьшение скорости потока не превышает приблизительно 20% уменьшения. В одном варианте осуществления уменьшение скорости потока составляет приблизительно 2% (от приблизительно 11,6 л/мин до приблизительно 11,4 л/мин), что соответствует общей площади отверстия приблизительно 0,8 мм.
Различные типы вентиляционных отверстий могут содержаться в вентиляционном проеме. Вентиляционный проем может содержать отверстие для окружающего воздуха. Отверстие для окружающего воздуха может находиться в сообщении по текучей среде с окружающим воздухом. В частности, отверстие для окружающего воздуха может быть расположено смежно внешней среде. Вентиляционный проем может содержать вентиляционное отверстие, находящееся в сообщении по текучей среде с отверстием для окружающего воздуха посредством вентиляционного канала. Например, вентиляционный канал может проходить по меньшей мере частично от вентиляционного отверстия к отверстию для окружающего воздуха.
Внешние ядра конденсации могут быть добавлены в вентиляционный поток воздуха, например, в поток воздуха, поступающий в вентиляционное отверстие. Ядра конденсации могут быть использованы для увеличения конденсации пара. Не ограничиваясь теорией, считается, что ядра конденсации способствуют процессу гетерогенной нуклеации пара по мере охлаждения пара с образованием аэрозоля, что увеличивает одно или оба из видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля.
В контексте этого документа термин «ядра конденсации» относится к любым взвешенным частицам, которые могут служить в качестве ядра или центра нуклеации, на котором или вокруг которого частицы пара могут конденсироваться с образованием твердых частиц или капель жидкости в виде аэрозоля. Ядра конденсации могут быть твердыми частицами, каплями жидкости или комбинацией твердых частиц и капель жидкости.
Ядра конденсации, имеющие размер в диапазоне от приблизительно 0,01 микрометра до приблизительно 5 микрометров, могут подходить для того, чтобы способствовать гетерогенной нуклеации, и, таким образом, могут генерировать одно или оба из увеличенного количества видимого аэрозоля и общей массы аэрозоля. Ядра конденсации 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.
Ядра конденсации могут содержать, например, хлорид натрия (NaCl), хлорид калия (KCl), частицу углерода или любые другие подходящие взвешенные частицы.
Одно или более вентиляционных отверстий могут быть расположены в уменьшенном пространстве или камере. В некоторых вариантах осуществления трубка для аэрозоля может по меньшей мере частично определять вентиляционную камеру, расположенную вблизи одного или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема. Применение камеры может быть использовано для увеличения соотношения вентиляционного воздуха с более низкой температурой и несущего аэрозоль воздуха с более высокой температурой. В некоторых вариантах осуществления вентиляционная камера расположена близко к узкой концевой части ускоряющего элемента (например, выходному отверстию сопла).
Вентиляционная камера может быть использована для обеспечения сопряжения одного или более вентиляционных отверстий, которое не зависит от ориентации трубки мундштука или сопла. Например, при использовании вентиляционной камеры вентиляционное отверстие в трубке мундштука необязательно должно быть радиально ориентировано для соответствия вентиляционному каналу в блоке охлаждения, что может обеспечить более эргономичную ориентацию для трубки мундштука относительно блока охлаждения. Вентиляционная камера может окружать вентиляционное отверстие. Вентиляционное отверстие может быть на трубке мундштука или сопле. Вентиляционная камера может находиться в сообщении по текучей среде с отверстием для окружающего воздуха, удаленным от вентиляционного отверстия.
В качестве альтернативы или дополнительно к использованию вентиляционной камеры охлаждающий элемент и ускоряющий элемент могут составлять единое целое. Например, блок охлаждения может образовывать сопло. Вентиляционное отверстие в сопле может быть предварительно выровнено с вентиляционным каналом в блоке охлаждения. Первая трубка мундштука может соединять по текучей среде блок охлаждения с элементом, генерирующим аэрозоль. Вторая трубка мундштука может соединять по текучей среде блок охлаждения с сосудом. Первая трубка мундштука может быть короче, чем вторая трубка мундштука. Блок охлаждения может содержать герметичные для воздуха соединители для каждой из трубок мундштука.
В некоторых случаях несущий аэрозоль воздух может конденсироваться на стенках трубки для аэрозоля. Воздух, поступающий в трубку для аэрозоля через вентиляционный проем достаточно однородным образом, может способствовать предотвращению или уменьшению конденсации на внутренних стенках трубки для аэрозоля. Вентиляционный проем может функционировать в качестве питающей воронки, чтобы направлять поток вентиляционного воздуха вдоль внутренних стенок трубки для аэрозоля. Поток вентиляционного воздуха может отделять несущий аэрозоль воздух от внутренних стенок. Вентиляционный проем может содержать кольцеобразный проем или несколько отверстий. Это может способствовать функционированию вентиляционного отверстия в качестве питающей воронки.
Ускоряющий элемент может определять одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема. В одном варианте осуществления одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема расположены в ускоряющем элементе, таком как сопло.
В некоторых вариантах осуществления одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема расположены в узкой концевой части ускоряющего элемента.
В некоторых вариантах осуществления соотношение между общей площадью отверстия вентиляционного проема и площадью поперечного сечения трубки для аэрозоля, расположенной вблизи вентиляционного проема или смежно ему, может составлять не более приблизительно 1:1000. Площадь поперечного сечения трубки для аэрозоля, используемая в сравнении с общей площадью отверстия, может быть расположена, например, в широкой концевой части ускоряющего элемента или трубке мундштука. Площадь поперечного сечения может быть расположена на одной линии с центральной точкой вентиляционного проема.
Охлаждающий элемент может определять одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема. В одном варианте осуществления одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема расположены на охлаждающем элементе. Охлаждающий элемент может быть против потока относительно ускоряющего элемента.
Вентиляционный воздух, поступающий в вентиляционный проем, может быть предварительно охлажден охлаждающим элементом. Охлаждающий элемент может содержать активный охлаждающий элемент, который может преимущественно улучшать регулирование предварительного охлаждения вентиляционного воздуха. Охлаждающий элемент может быть расположен вблизи отверстия для окружающего воздуха или вентиляционного канала. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может по меньшей мере частично определять вентиляционный канал. В одном варианте осуществления трубка для аэрозоля содержит охлаждающий элемент, расположенный вблизи отверстия для окружающего воздуха или вентиляционного канала и выполненный с возможностью охлаждения потока воздуха, который течет через вентиляционный канал. В частности, охлаждающий элемент может определять по меньшей мере одно из вентиляционного отверстия вентиляционного проема и вентиляционной камеры, смежной вентиляционному отверстию вентиляционного проема.
Охлаждающий элемент может содержать пассивный охлаждающий элемент, активный охлаждающий элемент или пассивный охлаждающий элемент и активный охлаждающий элемент. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент содержит сопло, образованное из теплопроводного материала, которое определяет одно или более вентиляционных отверстий. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент содержит блок охлаждения, определяющий один или более узких воздушных каналов. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент содержит термоэлектрическое устройство, такое как элемент Пельтье, для активного охлаждения входящего окружающего воздуха.
В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может соединяться с трубкой для аэрозоля. Уплотнительная прокладка может быть расположена для уплотнения трубки для аэрозоля от охлаждающего элемента. Например, уплотнительная прокладка может быть расположена для уплотнения трубки мундштука от блока охлаждения. Вентиляционное отверстие может быть предусмотрено в охлаждающем элементе, это вентиляционное отверстие может находиться в сообщении по текучей среде с отверстием для окружающего воздуха посредством вентиляционного канала. Посредством обеспечения уплотнительной прокладки вокруг трубки для аэрозоля от охлаждающего элемента окружающий воздух может преимущественно быть направлен, чтобы течь через вентиляционное отверстие вдоль вентиляционного канала к отверстию для окружающего воздуха.
Вентиляционное отверстие может быть расположено близко к элементу, генерирующему аэрозоль, вдоль трубки для аэрозоля. Например, элемент, генерирующий аэрозоль, и центр вентиляционного проема могут быть разделены расстоянием не более чем 30 мм. Расположение вентиляционного проема близко к элементу, генерирующему аэрозоль, может увеличить температурный градиент несущего аэрозоль воздуха, что может способствовать улучшенной выработке аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления вентиляционное отверстие расположено как можно ближе к элементу, генерирующему аэрозоль, для резкого увеличения скорости охлаждения несущего аэрозоль воздуха.
Один или более компонентов кальянного устройства, образующих канал для потока воздуха, могут влиять на сопротивление затяжке (RTD) кальянного устройства. RTD может быть отнесено к тому, как легко пользователь может втягивать аэрозоль через канал для потока воздуха кальянного устройства, через жидкость, через выпускной элемент свободного пространства к необязательному мундштуку. Один или более компонентов кальянного устройства образующих, определяющих канал для потока воздуха, присоединенных к нему или пересекающихся с ним, могут иметь сопротивление затяжке (RTD). RTD ускоряющего элемента может по меньшей мере частично способствовать RTD канала для потока воздуха. Ускоряющий элемент по сравнению, например, с камерой и охлаждающим элементом может определять более ограничительный диаметр поперечного сечения в канале для потока воздуха. Ускоряющий элемент может определять RTD канала для потока воздуха. В частности, RTD может быть меньше или равно приблизительно 45 миллиметрам водяного столба (мм вод. ст.), предпочтительно равно приблизительно 38 миллиметрам водяного столба или меньше.
В целом, работа охлаждающего элемента может быть основана на его нагревании аэрозолем за счет конвекции и передаче тепла в сторону от воздуха. В охлаждающем элементе могут применяться различные пассивные или активные средства для обеспечения охлаждения аэрозоля.
Охлаждающий элемент может быть расположен вблизи вентиляционного проема или смежно ему. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может окружать вентиляционный проем. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может обеспечивать предварительно охлажденный вентиляционный воздух для вентиляционного проема. Например, поток воздуха может быть организован так, чтобы проходить через охлаждающий элемент или смежно ему перед поступлением в вентиляционный проем. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может быть предусмотрен против потока или по ходу потока относительно вентиляционного проема. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может по меньшей мере частично определять вентиляционный проем. Части вентиляционного проема могут быть образованы в охлаждающем элементе, например, любое из: вентиляционной камеры, вентиляционного канала и отверстия для окружающего воздуха. В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрен более чем один охлаждающий элемент.
В контексте этого документа термин «пассивное охлаждение» относится к охлаждению без дополнительного потребления энергии или источника питания. Термин «активное охлаждение» относится к охлаждению, при котором используется дополнительное потребление энергии или источник питания. Охлаждающий элемент для обеспечения активного охлаждения может быть функционально связан с источником питания, таким как блок питания или батарея. На эффективность охлаждения, особенно пассивного охлаждения, могут влиять определенные факторы, такие как температура окружающего воздуха, температурный градиент, теплопередача, влажность и вентиляция.
Компоненты охлаждающего элемента могут содержать по меньшей мере одно из: трубки, содержащей теплопроводный материал, теплоотвода, теплового насоса, вентилятора, охлаждающего резервуара, имеющего внутреннее пространство для жидкости, расположенной снаружи канала для потока воздуха, водного блока и жидкостного насоса. Пассивные компоненты могут содержать по меньшей мере одно из трубки, теплоотвода, охлаждающего резервуара и водного блока. Активные компоненты могут содержать тепловой насос, вентилятор и жидкостный насос. Каждый компонент может быть термически связан с аэрозолем, который течет через охлаждающий элемент. Для дополнительного улучшения охлаждения можно использовать совместно больше одного из этих компонентов.
-6
2
-5
2
-5
2
-4
2
Трубка охлаждающего элемента может содержать материал, который может способствовать пассивному охлаждению аэрозоля, который течет через полость трубки. Трубка может содержать теплопроводный материал, который может быть использован, чтобы отводить тепло от аэрозоля. Трубка может быть нагрета аэрозолем. Температуропроводность материала может быть больше или равна приблизительно 10 м/с, 10 м/с, приблизительно 5×10 м/с или даже приблизительно 10 м/с.
-5
2
К неисчерпывающим примерам теплопроводного материала относятся алюминий, у которого температуропроводность составляет 9,7×10 м/с, и медь.
В некоторых вариантах осуществления часть трубки образует ускоряющий элемент. Например, трубка может быть соплом, содержащим охлаждающий элемент и ускоряющий элемент.
Воздух снаружи трубки для аэрозоля, текущий мимо трубки для аэрозоля, может отводить тепло от трубки для аэрозоля или канала для потока воздуха. Этот поток охлаждающего воздуха может обеспечиваться конструкцией кальянного устройства. Кальянное устройство может содержать канал для потока охлаждающего воздуха, простирающийся от источника окружающего воздуха (например, внешней среды) к охлаждающему элементу. В одном примере охлаждающий элемент может нагревать воздух, который поднимается вверх и вызывает поток окружающего воздуха, проходящий по каналу для потока охлаждающего воздуха и мимо охлаждающего элемента. Надлежащая конструкция вентиляции кальянного устройства может способствовать возникновению этого потока воздуха и может предусматривать пассивный вентилятор. В другом варианте осуществления возникновению потока охлаждающего воздуха может способствовать осуществление пользователем затяжки. Канал для потока охлаждающего воздуха может быть спроектирован простирающимся в мундштук. Осуществление пользователем затяжки может способствовать течению окружающего воздуха по каналу для потока охлаждающего воздуха и мимо охлаждающего элемента. Одно и то же осуществление пользователем затяжки для генерирования потока охлаждающего воздуха может также втягивать аэрозоль через канал для потока воздуха трубки для аэрозоля.
Воздух, нагретый охлаждающим элементом, может быть использован для обеспечения предварительно нагретым воздухом элемента, генерирующего аэрозоль, что может способствовать улучшенной работе элемента, генерирующего аэрозоль. Например, окружающий воздух может находиться в сообщении по текучей среде с охлаждающим элементом посредством канала для потока охлаждающего воздуха. Охлаждающий элемент может нагревать окружающий воздух при охлаждении аэрозоля. Нагретый воздух может находиться в сообщении по текучей среде с элементом, генерирующим аэрозоль. В частности нагретый воздух может быть втянут через элемент, генерирующий аэрозоль, для выработки большего количества аэрозоля, который может затем быть втянут в канал для потока воздуха трубки для аэрозоля.
Обычно, нагреватели увеличивают температуру субстрата снаружи внутрь, что может требовать продолжительного времени и может создавать в субстрате термоградиент. За счет прохождения массы горячего воздуха вдоль субстрата температура субстрата может увеличиваться быстрее, что может выравнивать термоградиент.
Применение теплопроводного материала может не ограничиваться охлаждающим элементом. Например, из теплопроводного материала может быть образован ускоряющий элемент. В некоторых вариантах осуществления как трубка, так и ускоряющий элемент образованы из теплопроводного материала. Например, трубка и ускоряющий элемент могут быть вместе образованы как единое целое.
В некоторых вариантах осуществления трубка охлаждающего элемента может быть образована из материала, который не является теплопроводным или обладает низкой теплопроводностью. Например, трубка может быть образована из эпоксидного полимера. Для обеспечения эффекта охлаждения могут быть использованы другие компоненты охлаждающего элемента.
2
Могут быть использованы различные типы теплоотводов. Теплоотвод может быть образован из теплопроводного материала. Теплоотвод может быть пластинчатым теплоотводом. Например, пластинчатый теплоотвод может содержать несколько пластин. Одна или более пластин могут иметь площадь поверхности по меньшей мере 225 мм. Пластины могут быть относительно тонкими. Одна или более из пластин могут иметь толщину не более 0,5 мм. Поток охлаждающего воздуха снаружи трубки для аэрозоля может отводить тепло от теплоотвода. Теплоотвод может быть тепловой трубой. Тепловая труба может содержать рабочую текучую среду, которая может подвергаться выпариванию, а затем конденсации.
Теплоотвод может быть использован в сочетании с трубкой. В частности, теплоотвод может быть термически связан с аэрозолем через трубку. Теплоотвод может быть расположен снаружи трубки. Например, теплоотвод может по меньшей мере частично или полностью окружать часть трубки. Теплоотвод может отводить тепло от трубки.
Может быть использован любой подходящий тепловой насос. В одном примере тепловой насос может содержать термоэлектрический элемент, в котором может использоваться электрическая энергия для осуществления охлаждения. Термоэлектрический элемент может особенно подходить для использования с источником электропитания. В некоторых вариантах осуществления термоэлектрический элемент представляет собой элемент Пельтье. Тепловой насос может иметь нагреваемую сторону и охлаждаемую сторону и быть выполнен с возможностью передачи тепла от охлаждаемой стороны к нагреваемой стороне в направлении от аэрозоля. Поток охлаждающего воздуха снаружи трубки для аэрозоля может отводить тепло от нагреваемой стороны теплового насоса.
Тепловой насос может быть использован в сочетании с по меньшей мере одной трубкой и теплоотводом. Например, тепловой насос может быть связан с трубкой, теплоотводом или с обоими. В частности, охлаждаемая сторона теплового насоса может быть расположена смежно с теплоотводом для охлаждения окружающего воздуха. Охлажденный воздух может затем протекать мимо теплоотвода, например, через пластины для обеспечения эффективного охлаждения.
Может быть использован любой подходящий вентилятор. Вентилятор может способствовать перемещению потока охлаждающего воздуха снаружи трубки для аэрозоля. Вентилятор может получать питание от источника электропитания. Вентилятор может быть использован для создания потока охлаждающего воздуха в дополнение к или в качестве альтернативы осуществлению пользователем затяжки.
Вентилятор может быть использован в сочетании с по меньшей мере одним из трубки, теплоотвода и теплового насоса. В одном примере вентилятор может направлять поток охлаждающего воздуха мимо теплоотвода, например, посредством нескольких пластин, связанных с трубкой. В другом примере вентилятор можно активировать по желанию. Кальянное устройство может содержать датчик температуры и контроллер. Датчик температуры может быть термически связан с нагреваемой стороной теплового насоса. Вентилятор может быть активирован в ответ на то, что измеренная температура превышает пороговую температуру. Активация вентилятора по желанию может обеспечить лучшую температуру. Например, активация по желанию может способствовать оптимизации охлаждения только при необходимости (например, для экономии питания) или может способствовать предотвращению перегревания элемента, генерирующего аэрозоль (например, для предотвращения сжигания субстрата, образующего аэрозоль).
Могут быть использованы различные типы охлаждающих резервуаров. Внутреннее пространство охлаждающего резервуара может быть предназначено для содержания жидкости. Жидкость может быть расположена смежно каналу для потока воздуха или трубке для аэрозоля. В частности, жидкость в охлаждающем резервуаре может не быть расположена на пути аэрозоля от элемента, генерирующего аэрозоль, в выпускной элемент свободного пространства. Внутреннее пространство охлаждающего резервуара может не находиться в сообщении по текучей среде с внутренней частью сосуда. Тем не менее, в одном или более вариантах осуществления внутреннее пространство может находиться в сообщении по текучей среде с внутренней частью сосуда.
Внутреннее пространство охлаждающего резервуара может быть больше или равно приблизительно 250 мл. К неисчерпывающим примерам жидкости, используемой в охлаждающем резервуаре, относится вода и этиленгликоль.
Пользователь может вручную поместить жидкость во внутреннее пространство. Внутреннее пространство также можно заполнять другими способами, например, посредством жидкостного насоса или за счет капиллярного эффекта, с использованием жидкости из другого источника, такого как сосуд. Применение таких способов может упростить работу кальянного устройства. Пользователю может потребоваться наполнить только сосуд, который будет также обеспечивать жидкостью охлаждающий резервуар. Капиллярный эффект может обеспечить наполнение без дополнительного потребления энергии.
В целом, охлаждающий резервуар может аэрозоль, когда аэрозоль нагревает жидкость. Охлаждающий резервуар может затем передавать тепло от жидкости различными способами.
Один тип охлаждающего резервуара может содержать один или более патрубков, чтобы жидкость могла течь во внутреннее пространство или из него. Холодная жидкость может направляться во внутреннее пространство из внешнего источника. Нагретая жидкость может направляться из внутреннего пространства.
Другой тип охлаждающего резервуара может содержать теплопроводную стенку вокруг внутреннего пространства. Теплопроводная стенка может быть образована из теплопроводного материала. Поток охлаждающего воздуха снаружи трубки для аэрозоля может отводить тепло от теплопроводной стенки.
Еще один тип охлаждающего резервуара может быть по меньшей мере частично пористым. Охлаждающий резервуар может содержать пористую стенку, которая позволяет жидкости превращаться в пар с прохождением сквозь стенку. К неисчерпывающим примерам пористого материала относятся пористая глина и вспененный кремнезем.
Еще один тип охлаждающего резервуара может быть описан как охлаждающий резервуар типа «горшок в горшке», который также позволяет жидкости превращаться в пар. Охлаждающий резервуар типа «горшок в горшке» может содержать внутреннюю стенку и внешнюю стенку. Внешняя стенка может определять внутреннее пространство для содержания жидкости и отверстие, сквозь которое может выходить пар. Внутренняя стенка может быть пористой, образованной из пористого материала, и быть расположенной внутри внешней стенки. Пористая первая стенка может обеспечивать возможность превращения в пар с прохождением сквозь поверхность внутренней стенки жидкости, которая может выходить из охлаждающего резервуара в виде пара сквозь отверстие, определяемое внешней стенкой.
Эффективность охлаждающего резервуара типа «горшок в горшке» может зависеть от температуры и влажности внешней среды. В некоторых средах с высокими температурами и низкой влажностью охлаждающий резервуар типа «горшок в горшке» может охлаждать жидкость до 4,5 °C.
Охлаждающий резервуар может быть использован в сочетании с по меньшей мере одним из трубки, теплоотвода, теплового насоса и вентилятора. В одном примере жидкость может окружать часть трубки. В частности, жидкость может полностью окружать часть трубки. В некоторых вариантах осуществления сочетание по меньшей мере охлаждающего резервуара и теплового насоса может обеспечивать падение температуры до приблизительно 60 °C по сравнению с устройством без охлаждающего элемента. Охлаждаемая сторона теплового насоса может быть связана, или контактировать, с охлаждающим резервуаром. Теплоотвод может быть по меньшей мере частично расположен во внутреннем пространстве охлаждающего резервуара в сообщении по текучей среде с жидкостью в охлаждающем резервуаре. Теплоотвод может быть связан, или контактировать, с охлаждаемой стороной теплового насоса.
Может быть использован любой тип водного блока, который выполнен с возможностью охлаждения жидкости, которая течет через водный блок. Водный блок может быть использован с любой подходящей жидкостью, такой как вода. Водный блок может быть образован из теплопроводного материала, имеющего по меньшей мере один просвет, образованный в нем, чтобы жидкость текла сквозь него. Тепло от аэрозоля может нагревать жидкость и затем передаваться от жидкости посредством теплопроводного материала. Поток охлаждающего воздуха снаружи трубки для аэрозоля может отводить тепло от водного блока.
Водный блок может быть использован в сочетании с по меньшей мере одним из трубки, теплоотвода, теплового насоса, вентилятора и охлаждающего резервуара. В одном примере охлаждающий резервуар может содержать один или более патрубков в сообщении по текучей среде с по меньшей мере одним просветом водного блока. Жидкость, содержащаяся в охлаждающем резервуаре, может быть нагрета аэрозолем, например, через трубку. Нагретая жидкость может быть охлаждена в результате течения через водный блок. Жидкость может направляться по контуру, чтобы охлажденная жидкость могла возвратиться в охлаждающий резервуар. В некоторых вариантах осуществления охлаждаемая сторона теплового насоса может быть связана, или контактировать, с водным блоком для более эффективного охлаждения нагретой жидкости. Для способствования течению потока воздуха мимо нагреваемой стороны теплового насоса также может быть предусмотрен вентилятор.
Жидкостный насос может быть любого подходящего типа. В одном примере жидкостный насос может использовать электрическую энергию для перемещения, или циркуляции, жидкости. В другом примере жидкостный насос может использовать всасывание, осуществляемое пользователем при осуществлении затяжки, или основываться на нем. В этом случае характеристики жидкостного насоса могут быть использованы для корректировки RTD. Жидкостный насос может не обеспечивать охлаждение сам по себе. При использовании с другими компонентами жидкостный насос может рассматриваться как активное устройство, которое способствует охлаждению. Насос может быть использован в сочетании с по меньшей мере одним из трубки, теплоотвода, теплового насоса, вентилятора, охлаждающего резервуара и водного блока. В одном примере жидкостный насос может быть использован для обеспечения течения жидкости через водный блок и резервуар. В частности, насос может обеспечивать течение нагретой жидкости из резервуара в водный блок для охлаждения.
В некоторых вариантах осуществления сочетание по меньшей мере жидкостного насоса и охлаждающего резервуара может обеспечивать лучшее охлаждение по сравнению с применением охлаждающего резервуара без жидкостного насоса. Жидкостный насос может уменьшать количество времени, которое жидкость находится в контакте с трубкой перед ее охлаждением. Больший перекачиваемый поток может обеспечивать большее охлаждение при одном и том же количестве жидкости. В результате внутреннее пространство может быть меньше, чем внутреннее пространство у охлаждающего резервуара без жидкостного насоса. Благодаря этому размер кальянного устройства согласно настоящему изобретению может быть более сопоставимым с размером традиционного кальянного устройства.
Кальянное устройство может содержать камеру, содержащую ускоряющий воздух впускной элемент. Камера может находиться между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом на пути потока воздуха в кальянном устройстве. Аэрозоль, движущийся от элемента, генерирующего аэрозоль, или от области, близкой к элементу, генерирующему аэрозоль, в сосуд, может проходить через камеру. Камера может содержать впускной элемент, который ускоряет аэрозоль, когда тот поступает в камеру. Аэрозоль, выходящий из впускного элемента, может замедляться, что может улучшать процесс нуклеации аэрозоля и обеспечивать увеличение количества видимого аэрозоля по сравнению с устройствами, которые не содержат камеру, содержащую ускоряющий воздух впускной элемент. Количество видимого аэрозоля может быть увеличено в основной камере блока, в свободном пространстве сосуда или как в основной камере, так и в сосуде. Дополнительно или в качестве альтернативы общая масса аэрозоля, доставляемая кальянным устройством, может быть увеличена по сравнению с устройствами, которые не содержат камеру, содержащую ускоряющий воздух впускной элемент. Например, общая масса аэрозоля может увеличиваться приблизительно в 1,5 раза или более или приблизительно в 2 раза или более, например, приблизительно в 3 раза.
Ускоряющий элемент может содержать впускной элемент камеры или быть образован в виде него. Описание в этом документе впускного элемента может быть применимо к соплу, которое по меньшей мере частично образовано ускоряющим элементом. В некоторых вариантах осуществления сопло, образованное охлаждающим элементом и ускоряющим элементом, также служит впускным элементом.
Путь потока воздуха может включать канал для потока воздуха. Путь потока воздуха может простираться по меньшей мере от, например, канала для впуска воздуха до выпускного элемента свободного пространства.
Камера может содержать основную камеру в сообщении по текучей среде с впускным элементом. Основная камера имеет такие размеры и форму, чтобы обеспечивать замедление аэрозоля в основной камере, когда аэрозоль выходит из впускного элемента и поступает в основную камеру. Основная камера может иметь любые подходящие размеры и форму, которые обеспечивают замедление аэрозоля. Предпочтительно основная камера является по существу цилиндрической, но может иметь любую другую подходящую форму.
Основная камера может иметь любой подходящий диаметр. Для целей настоящего изобретения, если не указано иное, «диаметр» представляет собой максимальное поперечное расстояние от первого конца объекта до второго конца объекта, противоположного первому концу. Например, «диаметр» может быть диаметром объекта, имеющего круглое поперечное сечение, или может быть шириной объекта, имеющего прямоугольное поперечное сечение. В некоторых примерах основная камера имеет диаметр по меньшей мере приблизительно 10 мм. Например, диаметр основной камеры может составлять от приблизительно 10 мм до приблизительно 50 мм, например, приблизительно 30 мм.
Основная камера может иметь любую подходящую длину. В некоторых примерах основная камера имеет длину по меньшей мере приблизительно 10 мм. Например, длина основной камеры может составлять от приблизительно 10 мм до приблизительно 100 мм, например, приблизительно 40 мм.
Предпочтительно впускной элемент выступает в основную камеру. Например, первый конец впускного элемента может быть образован на наружной поверхности корпуса камеры, а второй конец впускного элемента может простираться внутрь основной камеры.
Может быть использован любой подходящий впускной элемент, ускоряющий воздух, переносящий аэрозоль. Подходящий впускной элемент может содержать направляющие, определяющие суженное поперечное сечение воздушного потока, что будет заставлять воздух ускоряться по существу в осевом направлении. В некоторых примерах впускной элемент содержит первое отверстие рядом с элементом, генерирующим аэрозоль, и второе отверстие рядом с основной камерой. Аэрозоль от элемента, генерирующего аэрозоль, течет во впускной элемент через первое отверстие и из второго отверстия в основную камеру. Первое отверстие имеет диаметр, больший, чем диаметр второго отверстия.
Первое отверстие может иметь любые подходящие размеры. Например, первое отверстие впускного элемента может иметь диаметр в диапазоне от приблизительно 1 мм до приблизительно 10 мм, например, от приблизительно 2 мм до приблизительно 9 мм или приблизительно 7 мм.
Второе отверстие впускного элемента может иметь любые подходящие размеры. Например, второе отверстие может иметь диаметр в диапазоне от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 4 мм, например, от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 2 мм или приблизительно 1 мм.
Впускной элемент может иметь любую подходящую длину. Например, длина впускного элемента от первого отверстия до второго отверстия может составлять от приблизительно 1 мм до приблизительно 30 мм, например, от приблизительно 1 мм до приблизительно 20 мм или от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм, например, приблизительно 20 мм.
Предпочтительно впускной элемент имеет форму усеченного конуса. Например, впускной элемент может быть выполнен в форме сопла. Впускной элемент, имеющий форму усеченного конуса, может обеспечивать эффективное ускорение аэрозоля, когда аэрозоль втягивается через впускной элемент.
Камера может содержать любое подходящее количество ускоряющих воздух впускных элементов. Например, камера может содержать один ускоряющий воздух впускной элемент или более. В некотором примере камера может иметь 2, 3, 4, 5 или более ускоряющих воздух впускных элементов.
Камера может содержать одну или более частей. Например, основная камера и один или более впускных элементов могут быть образованы из одной и той же части или из разных частей. Предпочтительно основная камера образована из материала, который позволяет пользователю видеть аэрозоль внутри камеры. Например, основная камера может быть образована из оптически прозрачного или непрозрачного материала.
Камера может быть расположена на пути потока воздуха между элементом, генерирующим аэрозоль, и сосудом, выполненным с возможностью содержания жидкости. Камеру с выпускным элементом элемента, генерирующего аэрозоль, может соединять трубка. В качестве альтернативы впускной элемент камеры может представлять собой выпускной элемент элемента, генерирующего аэрозоль.
Кальянное устройство может содержать шахту, которая простирается от камеры в сосуд. Предпочтительно шахта простирается в сосуд ниже уровня заполнения жидкостью сосуда. В некоторых примерах основная камера камеры находится в соединении по текучей среде с шахтой. В других примерах шахта, простирающаяся в сосуд, образует основную камеру камеры.
Кальянное устройство согласно настоящему изобретению может содержать любой подходящий элемент, генерирующий аэрозоль, для нагревания субстрата, образующего аэрозоль, для выработки аэрозоля. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, нагревается электрическим нагревательным элементом. Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит приемный элемент для содержания субстрата, образующего аэрозоль, подлежащего нагреванию нагревательным элементом. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, находится в картридже при его нагревании нагревательным элементом, и, таким образом, элемент, генерирующий аэрозоль, содержит приемный элемент для картриджа, выполненный с возможностью вмещения картриджа. В качестве альтернативы в приемном элементе может быть размещен субстрат, образующий аэрозоль, который не находится в картридже.
Элемент, генерирующий аэрозоль, содержит впускное отверстие для воздуха и выпускной элемент для аэрозоля. Когда пользователь осуществляет затяжку с помощью кальянного устройства, окружающий воздух может поступать во впускное отверстие для воздуха, проходить по субстрату, образующему аэрозоль, или через него и выходить из выпускного элемента для аэрозоля с поступлением во впускной элемент камеры. В некоторых примерах выпускной элемент для аэрозоля элемента, генерирующего аэрозоль, представляет собой или образует по меньшей мере часть впускного элемента камеры.
Предпочтительно нагревательный элемент элемента, генерирующего аэрозоль, определяет по меньшей мере одну поверхность приемного элемента для удерживания субстрата, образующего аэрозоль, или картриджа. Более предпочтительно нагревательный элемент определяет по меньшей мере две поверхности приемного элемента. Например, нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть двух или более из верхней поверхности, боковой поверхности и нижней поверхности. Предпочтительно нагревательный элемент определяет 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 приемного элемента. Нагревательный элемент может быть размещен на внутренней поверхности или внешней поверхности приемного элемента.
Может быть использован любой подходящий нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может содержать один или оба из электрически резистивных и индукционных нагревательных компонентов. Предпочтительно нагревательный элемент содержит электрически резистивный нагревательный компонент. Например, нагревательный элемент может содержать одну или более электрически резистивных проволок или других резистивных элементов. Резистивные проволоки могут находиться в контакте с теплопроводным материалом для распределения вырабатываемого тепла по более широкой площади. Примеры подходящих теплопроводных материалов включают в себя алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их сочетания. Для целей настоящего изобретения, если электрически резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, то как электрически резистивные проволоки, так и теплопроводный материал являются частью нагревательного элемента, который образует по меньшей мере часть поверхности приемного элемента для картриджа.
В некоторых примерах нагревательный элемент содержит индукционный нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может содержать материал, представляющий собой токоприемник, который образует поверхность приемного элемента для картриджа.
В контексте этого документа термин «токоприемник» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. Когда токоприемник помещен в переменное электромагнитное поле, в токоприемнике обычно возбуждаются вихревые токи, и могут происходить потери на гистерезис, что приводит к нагреванию токоприемника. Поскольку токоприемник расположен в тепловом контакте или в непосредственной тепловой близости относительно субстрата, образующего 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 индукционно нагрет до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Предпочтительно токоприемник содержит металл или уголь. Подходящий токоприемник может содержать ферромагнитный материал, например, ферритный чугун, ферромагнитный сплав, такой как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, и феррит. Подходящий токоприемник может быть алюминием или содержать его.
Подходящие токоприемники включают токоприемники из металла, например, нержавеющей стали. Тем не менее материалы, представляющие собой токоприемники, 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. Подходящие токоприемники могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов Цельсия. Подходящие токоприемники могут содержать неметаллический сердечник, при этом на неметаллическом сердечнике расположен металлический слой, например, металлические дорожки, образованные на поверхности керамического сердечника.
В системе согласно настоящему изобретению по меньшей мере одна поверхность приемного элемента или картриджа, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, для размещения в приемном элементе, может содержать материал, представляющий собой токоприемник. Предпочтительно материал, представляющий собой токоприемник, содержат по меньшей мере две поверхности приемного элемента. Например, материал, представляющий собой токоприемник, могут содержать основание и по меньшей мере одна боковая стенка приемного элемента. Предпочтительно из материала, представляющего собой токоприемник, изготовлены по меньшей мере части внешней поверхности приемного элемента для картриджа. Тем не менее также по меньшей мере части внутренней стороны приемного элемента для картриджа могут быть покрыты или облицованы материалом, представляющим собой токоприемник. Предпочтительно облицовка прикреплена или присоединена к оболочке таким образом, чтобы образовывать единую часть оболочки.
Дополнительно или в качестве альтернативы картридж может содержать материал, представляющий собой токоприемник.
Кальянное устройство также может содержать одну или более катушек индуктивности, выполненных с возможностью возбуждения вихревых токов и/или потерь на гистерезис в материале, представляющем собой токоприемник, что приводит к нагреванию материала, представляющего собой токоприемник. Материал, представляющий собой токоприемник, также может быть расположен в картридже, содержащем субстрат, образующий аэрозоль. Элемент в виде токоприемника, содержащий материал, представляющий собой токоприемник, может содержать любой подходящий материал, такой как описанные, например, в опубликованных заявках на патенты WO 2014/102092 и WO 2015/177255, поданных согласно PCT.
Кальянное устройство может содержать управляющую электронику, функционально связанную с резистивным нагревательным элементом или катушкой индуктивности. Управляющая электроника выполнена с возможностью управления нагреванием нагревательного элемента.
Управляющая электроника может быть предусмотрена в любом подходящем виде и может содержать, например, контроллер или запоминающее устройство и контроллер. Управляющая электроника может содержать запоминающее устройство, которое содержит команды, на основании которых один или более компонентов выполняют функцию или аспект управляющей электроники. Функции, свойственные управляющей электронике, в настоящем изобретении могут быть осуществлены как одно или более из программных средств, программно-аппаратных средств и аппаратных средств.
В частности, один или более из компонентов, описанных в этом документе, таких как контроллеры, могут содержать процессор, такой как центральный процессор (CPU), компьютер, логическую матрицу или другое устройство, способное направлять данные, поступающие в управляющую электронику или из нее. Контроллер может содержать одно или более вычислительных устройств, содержащих аппаратные средства для запоминания, обработки и передачи данных. Контроллер может содержать схему, предназначенную для связи различных компонентов контроллера друг с другом или с другими компонентами, функционально связанными с контроллером. Функции контроллера могут выполняться аппаратными средствами и/или в качестве компьютерных команд на постоянном машиночитаемом носителе данных.
Процессор контроллера может содержать любое одно или более из микропроцессора, микроконтроллера, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной интегральной схемы (ASIC), программируемой логической интегральной схемы (FPGA) и/или эквивалентной дискретной или интегральной логической схемы. В некоторых примерах процессор может содержать несколько компонентов, таких как любое сочетание одного или более микропроцессоров, одного или более контроллеров, одного или более DSP, одной или более ASIC и/или одной или более FPGA, а также других дискретных или интегральных логических схем. Функции, отнесенные к контроллеру или процессору в этом документе, могут быть реализованы в виде программных средств, программно-аппаратных средств, аппаратных средств или любого их сочетания. Хотя в этом документе контроллер описан как система на основе процессора, для достижения требуемых результатов в альтернативном контроллере, как по отдельности, так и в сочетании с системой на основе микропроцессора, могут использоваться другие компоненты, такие как реле и таймеры.
В одном или более вариантах осуществления примеры систем, способов и интерфейсов могут быть реализованы с помощью одной или более компьютерных программ с помощью вычислительного устройства, которое может содержать один или более процессоров и/или запоминающих устройств. Программный код и/или логика, описанные в этом документе, могут быть применены к входным данным/информации для осуществления функциональных возможностей, описанных в этом документе, и генерирования требуемых выходных данных/информации. Выходные данные/информация могут применяться в качестве входных данных в отношении одного или более других устройств и/или способов, как описано в этом документе, или они могут применяться известным способом. Из вышеизложенного со всей очевидностью следует, что функциональные возможности контроллера, описанные в этом документе, могут быть реализованы любым способом, известным специалистам в данной области техники.
В некоторых вариантах осуществления управляющая электроника может содержать микропроцессор, который может быть программируемым микропроцессором. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания. Питание может подаваться на нагревательный элемент или катушку индуктивности в виде импульсов электрического тока.
Если нагревательный элемент является резистивным нагревательным элементом, управляющая электроника может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента. Таким образом, управляющая электроника может регулировать температуру резистивного элемента.
Если нагревательные компоненты содержат катушку индуктивности, а нагревательный элемент содержит материал, представляющий собой токоприемник, то управляющая электроника может быть выполнена с возможностью отслеживания аспекта катушки индуктивности и с возможностью управления подачей питания на катушку индуктивности в зависимости от аспектов катушки, как, например, описано в WO 2015/177255. Таким образом, управляющая электроника может регулировать температуру материала, представляющего собой токоприемник.
Кальянное устройство может содержать датчик температуры, такой как термопара. Датчик температуры может быть функционально связан с управляющей электроникой для управления температурой нагревательных элементов. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью вставки в субстрат, образующий аэрозоль, или картридж, который вмещается внутри приемного элемента, для отслеживания температуры нагреваемого субстрата, образующего аэрозоль. Дополнительно или в качестве альтернативы датчик температуры может находиться в контакте с нагревательным элементом. Дополнительно или в качестве альтернативы датчик температуры может быть расположен так, чтобы определять температуру в области выпускного элемента для аэрозоля кальянного устройства, такого как выпускной элемент для аэрозоля элемента, генерирующего аэрозоль. Дополнительно или в качестве альтернативы датчик температуры может находиться в контакте с охлаждающим элементом, таким как нагреваемая сторона теплового насоса. Датчик может передавать сигналы относительно измеренной температуры в управляющую электронику, которая может корректировать нагревание нагревательных элементов для достижения подходящей температуры на датчике.
Может быть использована любая подходящая термопара, такая как термопара типа K. Термопара может быть размещена в картридже там, где температура самая низкая. Например, термопара может быть размещена в центре, или середине, картриджа. В некоторых кальянных устройствах термопара может быть размещена под субстратом, образующим аэрозоль, (таким как меласса), например, путем размещения термопары между приемным элементом для субстрата и нагревательным элементом (таким как древесный уголь) с последующим размещением субстрата сверху.
Независимо от того, содержит ли кальянное устройство датчик температуры или нет, устройство предпочтительно выполнено с возможностью такого нагревания помещенного в приемном элементе субстрата, образующего аэрозоль, которого будет достаточно для генерирования аэрозоля без сгорания субстрата, образующего аэрозоль.
Управляющая электроника может быть функционально связана с блоком питания. Кальянное устройство может содержать любой подходящий блок питания. Например, блок питания кальянного устройства может быть батареей или набором батарей (таким как комплект батарей). В некоторых примерах один или более одного компонента батареи, например, катодные и анодные элементы, или даже вся батарея могут быть выполнены соответствующими геометрическим характеристикам части кальянного устройства, в которой они расположены. В некоторых случаях такое соответствие батареи или компонента батареи геометрическим характеристикам может быть обеспечено калибровкой или сборкой. Батареи блока источника питания могут быть перезаряжаемыми, а также они 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. В качестве альтернативы блок источника питания может быть любым типом электрического блока питания, содержащего супер- или гиперконденсатор. В качестве альтернативы устройство может получать питание, будучи соединенным с внешним источником электропитания, и для этого содержать соответствующие электрические и электронные средства. Независимо от типа используемого блока питания блок питания предпочтительно обеспечивает достаточное количество энергии для нормального функционирования устройства в течение приблизительно 70 минут непрерывной работы устройства перед перезарядкой или необходимостью подключения к внешнему источнику электропитания.
Кальянное устройство содержит канал для впуска воздуха в сообщении по текучей среде с приемным элементом для содержания субстрата, образующего аэрозоль. Окружающий воздух течет по каналу для впуска воздуха в приемный элемент и субстрат, расположенный в приемном элементе, с перемещением аэрозоля, генерируемого из субстрата, образующего аэрозоль, в выпускной элемент для аэрозоля во время использования кальянного устройства. Предпочтительно по меньшей мере часть канала для впуска воздуха образована нагревательным элементом для предварительного нагревания воздуха перед его поступлением в приемный элемент. Предпочтительно часть нагревательного элемента, которая образует поверхность приемного элемента, образует часть канала для впуска воздуха. Предпочтительно канал для впуска воздуха образован одним или обоими из верхней поверхности приемного элемента и боковой стенки приемного элемента, образованной нагревательным элементом. Предпочтительно канал для впуска воздуха образован как верхней поверхностью приемного элемента, так и боковой стенкой приемного элемента, образованной нагревательным элементом.
Предпочтительно нагревательный элемент может содержать часть охлаждающего элемента, выполненную с возможностью предварительного нагревания воздуха, или быть ею образованным.
Нагревательным элементом может быть образована любая подходящая часть канала для впуска воздуха. Предпочтительно нагревательный элемент образует приблизительно 50% или более длины канала для впуска воздуха. Во многих примерах нагревательный элемент будет образовывать 95% или менее длины канала для впуска воздуха.
Воздух, который течет по каналу для впуска воздуха, может нагреваться нагревательным элементом на любую подходящую величину. В некоторых примерах воздух будет достаточно нагреваться, чтобы образовывался аэрозоль, когда нагретый воздух будет течь через субстрат, образующий аэрозоль, или картридж, содержащий субстрат, образующий аэрозоль. В некоторых примерах воздух недостаточно нагрет для обеспечения самостоятельного образования аэрозоля, но способствует нагреванию субстрата нагревательным элементом. Предпочтительно, когда воздух предварительно нагревается в соответствии с настоящим изобретением, количество энергии, подаваемое на нагревательный элемент для нагревания субстрата и обеспечения образования аэрозоля, уменьшается на 5% или более, например, на 10% или более либо на 15% или более, по сравнению с конструкциями, в которых воздух предварительно не нагревается. Как правило, экономия энергии составляет менее 75%.
За счет сочетания предварительно нагретого воздуха и нагревания нагревательными элементами субстрат предпочтительно нагревается 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.
Предпочтительно между нагревательным элементом и теплозащитным экраном образована по меньшей мере часть пути потока воздуха. Предпочтительно по существу вся часть канала для впуска воздуха, которая образована каналом для впуска воздуха, также образована теплозащитным экраном. Теплозащитный экран и нагревательный элемент могут образовывать противоположные поверхности канала для впуска воздуха, так что воздух течет между теплозащитным экраном и нагревательным элементом. Предпочтительно теплозащитный экран расположен снаружи внутренней части, образованной приемным элементом.
Может быть использован любой подходящий материал теплозащитного экрана. Предпочтительно материал теплозащитного экрана имеет поверхность, которая является теплоотражающей. Теплоотражающая поверхность может быть снабжена 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 теплозащитный экран содержит покрытую алюминием пленку и подложку из керамического материала.
Канал для впуска воздуха может содержать одно или более отверстий через приемный элемент так, что окружающий воздух снаружи кальянного устройства может течь через канал для впуска воздуха и в приемный элемент через отверстия. Если канал для впуска воздуха содержит более одного отверстия, канал для впуска воздуха может содержать коллектор для направления воздуха, который течет по каналу для впуска воздуха, в каждое отверстие. Предпочтительно кальянное устройство содержит два или более каналов для впуска воздуха.
Приемный элемент может содержать любое подходящее количество отверстий, находящихся в сообщении с одним или более каналами для впуска воздуха. Например, приемный элемент может содержать от 1 до 1000 отверстий, например, от 10 до 500 отверстий. Отверстия могут быть выполнены одинакового размера или разного размера. Отверстия могут быть одинаковой или разной формы. Отверстия могут быть равномерно распределены или неравномерно распределены. Отверстия могут быть образованы в приемном элементе для картриджа в любом подходящем месте. Например, отверстия могут быть образованы в одной или обеих из верхней части или боковой стенки приемного элемента. Предпочтительно отверстия образованы в верхней части приемного элемента.
Размеры и форма приемного элемента предпочтительно являются такими, которые обеспечивают возможность контакта одной или более стенок или верхней части приемного элемента с субстратом, образующим аэрозоль, или с картриджем, содержащим субстрат, образующий аэрозоль, когда субстрат или картридж помещены внутрь приемного элемента, что способствует кондуктивному нагреванию субстрата, образующего аэрозоль, нагревательным элементом, образующим поверхность приемного элемента. В некоторых примерах между по меньшей мере частью картриджа, содержащего субстрата, образующий аэрозоль, и поверхностью приемного элемента может быть образован зазор для воздуха, при этом зазоры для воздуха служат частью канала для впуска воздуха.
Предпочтительно внутренняя часть приемного элемента и внешняя часть картриджа, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, выполнены подобных размеров и габаритов. Предпочтительно у внутренней части приемного элемента и внешней части картриджа отношение высоты к ширине (или диаметру) нижней части составляет больше чем приблизительно 1,5 к 1. Такие отношения могут обеспечивать более эффективное расходование субстрата, образующего аэрозоль, в картридже во время использования за счет обеспечения возможности проникания тепла от нагревательных элементов в середину картриджа. Например, приемный элемент и картридж могут иметь диаметр (или ширину) нижней части от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз больше высоты, или приблизительно от 1,5 до приблизительно 4 раз больше высоты, или приблизительно от 1,5 до приблизительно 3 раз больше высоты. Аналогично приемный элемент и картридж могут иметь высоту от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 раз больше диаметра (или ширины) нижней части, или от приблизительно 1,5 до приблизительно 4 раз больше диаметра (или ширины) нижней части, или от приблизительно 1,5 до приблизительно 3 раз больше диаметра (или ширины) нижней части. Предпочтительно отношение высоты к диаметру нижней части или отношение диаметра нижней части к высоте приемного элемента и картриджа составляет от приблизительно 1,5 к 1 до приблизительно 2,5 к 1.
В некоторых примерах внутренняя часть приемного элемента и внешняя часть картриджа имеют высоту в диапазоне от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм и диаметр нижней части в диапазоне от приблизительно 40 мм до приблизительно 60 мм.
Приемный элемент может быть образован из одной или более частей. Предпочтительно приемный элемент образован из двух или более частей. Предпочтительно по меньшей мере одна часть приемного элемента выполнена с возможностью движения относительно другой части, чтобы обеспечивался доступ к внутренней части приемного элемента для вставки картриджа в приемный элемент. Например, одна часть может быть прикрепляемой с возможностью отсоединения к другой части, что делает возможной вставку субстрата, образующего аэрозоль, или картриджа, содержащего субстрат, образующий аэрозоль, когда части разъединены. Части могут быть прикрепляемыми любым подходящим способом, например, с помощью резьбового зацепления, фрикционной посадки, соединения защелкиванием или т. п. В некоторых примерах части прикреплены друг к другу посредством шарнира. Когда части скреплены посредством шарнира, части могут также содержать блокирующий механизм для закрепления частей относительно друг друга, когда приемный элемент находится в закрытом положении. В некоторых примерах приемный элемент содержит выдвижную секцию, которая может быть выдвинута для обеспечения размещения субстрата или картриджа, генерирующего аэрозоль, в выдвижной секции и может быть задвинута для обеспечения использования кальянного устройства.
С кальянным устройством, описанным в этом документе, может быть использован любой подходящий картридж, образующий аэрозоль. Предпочтительно картридж содержит теплопроводный корпус. Например, корпус может быть образован из алюминия, меди, цинка, никеля, серебра и их сочетаний. Предпочтительно корпус образован из алюминия. В некоторых примерах картридж образован из одного или более материалов, которые являются менее теплопроводными, чем алюминий. Например, корпус может быть образован из любого подходящего термостабильного полимерного материала. Если материал является достаточно тонким, то через корпус может быть передано достаточное количество тепла, несмотря на то, что корпус образован из материала, который не является особенно теплопроводным.
Картридж может содержать одно или более отверстий, образованных в верхней части и нижней части корпуса, чтобы при использовании воздух мог течь через картридж. Если верхняя часть приемного элемента содержит одно или более отверстий, по меньшей мере некоторые из отверстий в верхней части картриджа могут быть выровнены с отверстиями в верхней части приемного элемента. Картридж может содержать средство выравнивания, выполненное с возможностью состыковки с соответствующим ему средством выравнивания приемного элемента для выравнивания отверстий картриджа с отверстиями приемного элемента, когда картридж вставлен в приемный элемент. Отверстия в корпусе картриджа могут быть закрыты в период хранения для предотвращения вытекания хранящегося в картридже субстрата, образующего аэрозоль, из картриджа. Дополнительно или в качестве альтернативы отверстия в корпусе могут быть выполнены достаточно небольших размеров для предотвращения или недопущения выхода субстрата, образующего аэрозоль, из картриджа. Если отверстия закрыты, потребитель может снять крышку перед вставкой картриджа в приемный элемент. В некоторых примерах приемный элемент выполнен с возможностью прокалывания картриджа для образования в картридже отверстий. Предпочтительно приемный элемент выполнен с возможностью прокалывания верхней части картриджа.
Картридж может иметь любую подходящую форму. Предпочтительно картридж имеет форму усеченного конуса или цилиндра.
Любой подходящий субстрат, образующий аэрозоль, может быть размещен в картридже, подходящем для использования с кальянными устройствами согласно настоящему изобретению, или может быть размещен в приемном элементе блока, генерирующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой предпочтительно субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, является твердым.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Содержащий никотин субстрат, образующий аэрозоль, может содержать матрицу из никотиновой соли. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал на основе растений. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак, и предпочтительно табакосодержащий материал содержит летучие ароматные соединения табака, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть образован путем агломерирования табака в виде частиц. 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% по весу в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля может составлять меньше чем приблизительно 95% в пересчете на сухой вес.
Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы или дополнительно может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал на основе растений.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, пеллеты, крупицы, тонкие трубочки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяной лист, табачный лист, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак и расширенный табак.
Субстрат, образующий 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 которые являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре элемента, 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, образующий аэрозоль, предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особенно предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может содержать тонкий слой, на котором твердый субстрат нанесен на первой основной поверхности, на второй основной внешней поверхности или как на первой, так и на второй основных поверхностях. Носитель может быть образован, например, из бумаги или бумагоподобного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. В качестве альтернативы носитель может иметь форму порошка, гранул, пеллет, 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, образующий аэрозоль, образован в виде суспензии. Например, субстрат, образующий аэрозоль, может быть образован в виде густой суспензии, напоминающей мелассу.
Воздух, который поступает в картридж, течет по субстрату, образующему аэрозоль, захватывает аэрозоль и выходит из картриджа и приемного элемента через выпускной элемент для аэрозоля. От выпускного элемента для аэрозоля воздух, переносящий аэрозоль, поступает в сосуд.
Кальянное устройство может содержать любой подходящий сосуд, определяющий внутреннее пространство, предназначенное для содержания жидкости, и определяющий выпускной элемент в свободном пространстве над уровнем заполнения жидкостью. Сосуд может содержать оптически прозрачный или непрозрачный корпус, чтобы потребителю было видно содержимое, которое содержится в сосуде. Сосуд может содержать элемент ограничения наполнения жидкостью, такой как линия наполнения жидкостью. Корпус сосуда может быть образован из любого подходящего материала. Например, корпус сосуда может содержать стекло или подходящий жесткий пластиковый материал. Предпочтительно сосуд выполнен с возможностью отсоединения от части кальянного устройства, содержащей элемент, генерирующий аэрозоль, чтобы потребитель мог наполнять или чистить сосуд.
Потребитель может наполнять сосуд до уровня заполнения жидкостью. Жидкость предпочтительно включает воду, в которую при необходимости можно добавлять один или более красителей, ароматизаторов или красителей и ароматизаторов. Например, в воду можно добавлять одно или оба из растительных или травяных добавок.
Аэрозоль, захватываемый воздухом, выходящим из камеры, может двигаться по шахте, расположенной в сосуде. Шахта может содержать отверстие ниже уровня заполнения жидкостью сосуда, так что аэрозоль, который течет через сосуд, течет через отверстие шахты, затем через жидкость в свободное пространство сосуда и выходит из выпускного элемента свободного пространства с доставкой потребителю.
Выпускной элемент свободного пространства может быть связан со шлангом, содержащим мундштук, для доставки аэрозоля потребителю. Мундштук может содержать переключатель, активируемый пользователем, или датчик затяжки, функционально связанный с управляющей электроникой кальянного устройства. Предпочтительно переключатель или датчик затяжки связан с управляющей электроникой с помощью беспроводной связи. Активация переключателя или датчика затяжки может обеспечивать активирование нагревательного элемента управляющей электроникой вместо постоянной подачи энергии на нагревательный элемент. Соответственно, использование переключателя или датчика затяжки может способствовать экономии энергии по сравнению с устройствами, в которых такие элементы не используются для обеспечения нагревания по необходимости вместо постоянного нагревания.
В качестве примера ниже в хронологическом порядке представлен один способ применения кальянного устройства, описанного в этом документе. Сосуд может быть откреплен от других компонентов кальянного устройства и наполнен водой. В воду для придания вкуса и аромата можно добавлять одно или более из натуральных фруктовых соков, растительных и травяных добавок. Количество добавляемой жидкости должно покрывать часть шахты, но не должно переходить отметку уровня наполнения, которая при необходимости может быть предусмотрена на сосуде. Сосуд затем снова прикрепляют к кальянному устройству. Часть элемента, генерирующего аэрозоль, может быть отделена или открыта, чтобы субстрат или картридж, образующий аэрозоль, можно было вставить в приемный элемент. Элемент, генерирующий аэрозоль, затем снова прикрепляется или закрывается. Затем устройство может быть включено. Пользователь может осуществлять затяжку из мундштука до тех пор, пока не будет выработан необходимый объем аэрозоля для заполнения камеры, содержащей ускоряющий воздух впускной элемент. Пользователь может осуществлять затяжку через мундштук по мере необходимости. Пользователь может продолжать использовать устройство до тех пор, пока в камере больше не будет видно аэрозоля. Предпочтительно устройство будет автоматически выключаться, когда в картридже или субстрате израсходован используемый субстрат, образующий аэрозоль. В качестве альтернативы или дополнительно потребитель может устанавливать в устройстве новый субстрат, образующий аэрозоль, или новый картридж после получения от устройства, например, сигнала о том, что расходуемые материалы израсходованы или почти израсходованы. После установки нового субстрата или нового картриджа устройство можно продолжать использовать. Предпочтительно кальянное устройство может быть выключено потребителем в любое время, например, путем отключения устройства.
В некоторых примерах пользователь может активировать один или более нагревательных элементов, используя элемент активации, например, на мундштуке. Элемент активации может быть связан с управляющей электроникой, например, с помощью беспроводной связи и может отправлять управляющей электронике сигнал для активации нагревательного элемента путем его перевода из режима ожидания в режим полного нагревания. Предпочтительно для предотвращения перегревания или ненужного нагревания субстрата, образующего аэрозоль, в картридже такая активация вручную возможна только при осуществлении пользователем затяжек через мундштук.
В некоторых примерах мундштук содержит датчик затяжки, который посредством беспроводной связи связан с управляющей электроникой, и осуществление потребителем затяжки через мундштук приводит к активации нагревательных элементов путем их перевода из режима ожидания в режим полного нагревания.
Кальянное устройство согласно настоящему изобретению может характеризоваться любым подходящим управлением движением воздуха. В одном примере осуществление затяжки пользователем будет создавать эффект всасывания, из-за чего внутри устройства возникнет низкое давление, что заставит внешний воздух течь сквозь впускное отверстие для воздуха устройства, в канал для впуска воздуха и в приемный элемент элемента, генерирующего аэрозоль. Затем воздух может течь через субстрат, образующий аэрозоль, или картридж, содержащий субстрат, в приемном элементе для переноса аэрозоля через выпускной элемент для аэрозоля в приемном элементе. Затем аэрозоль может течь в первое отверстие ускоряющего воздух впускного элемента камеры (если только выпускной элемент элемента, генерирующего аэрозоль, не служит также ускоряющим воздух впускным элементом камеры). По мере того как воздух течет через впускной элемент камеры, воздух ускоряется. Ускоренный воздух выходит из впускного элемента сквозь второе отверстие, чтобы поступать в основную камеру камеры, где воздух замедляется. Замедление в основной камере может улучшить нуклеацию, что приводит к увеличению количества видимого аэрозоля в камере. Воздух, превращенный в аэрозоль, затем может выходить из камеры и течь по шахте (если только шахта не является основной камерой камеры) в жидкость внутри сосуда. Затем аэрозоль в виде пузырьков будет выходить из жидкости и в свободное пространство в сосуде над уровнем жидкости, из выпускного элемента свободного пространства и по шлангу и мундштуку для доставки потребителю. Поток внешнего воздуха и поток аэрозоля внутри кальянного устройства могут перемещаться за счет осуществления пользователем затяжки.
Предпочтительно сборка всех основных частей кальянного устройства согласно настоящему изобретению обеспечивает герметичное функционирование устройства. Герметичное функционирование должно обеспечивать то, что происходит надлежащее управление потоком воздуха. Герметичное функционирование может быть обеспечено любым подходящим способом. Например, для обеспечения герметичного уплотнения могут использоваться уплотнители, такие как уплотнительные кольца и шайбы.
Уплотнительные кольца и уплотнительные шайбы или другие уплотнительные элементы могут быть выполнены из любого подходящего материала или материалов. Например, уплотнения могут содержать одно или более из соединений графена и соединений кремния. Предпочтительно использование материалов в изделиях, потребляемых людьми, одобрено Управлением США по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.
Основные части, такие как камера, шахта, идущая от камеры, покрывающий корпус приемного элемента и сосуд, могут быть изготовлены 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 образованы из материалов, подходящих для использования в стандартных посудомоечных машинах.
В некоторых примерах мундштук согласно настоящему изобретению для соединения с блоком шланга содержит охватываемый/охватывающий элемент быстроразъемного соединения.
В целом, электрическое кальянное устройство может работать следующим образом. Картридж, в котором установлен субстрат, образующий аэрозоль, может быть электрически нагрет. Внутренняя поверхность нагревательного элемента, находящаяся в контакте с картриджем, может быть использована для нагревания вещества, генерирующего аэрозоль. Нагревательный элемент может быть выполнен так, что обеспечиваемой температуры достаточно для генерирования аэрозоля без сгорания, или сжигания, субстрата, образующего аэрозоль. Пользователь может втягивать воздух из электрического кальянного устройства, воздух может поступать внутрь через канал для впуска воздуха, проходить охлаждающий элемент, двигаться вдоль картриджа, затем к нижней части картриджа, а потом к нижней части приемного элемента. Генерируемый аэрозоль может ускоряться при прохождении через ускоряющий элемент. До или во время ускорения генерируемый аэрозоль может быть охлажден охлаждающим элементом для увеличения конденсации в аэрозоле. Аэрозоль может повергаться действию изменения давления при поступлении в камеру и расширяться внутри камеры, что может замедлять аэрозоль, перед прохождением по шахте, или трубке мундштука, которая частично погружена в воду в нижнем пространстве сосуда. Генерируемый аэрозоль проходит через воду и расширяется в верхнем пространстве сосуда перед выведением по шлангу.
Без какого-либо ограничения настоящего изобретения понимание различных аспектов настоящего изобретения будет обеспечено с помощью приведенного ниже описания представленных в качестве примера вариантов осуществления, графических материалов и конкретных примеров, в которых представлены кальянные устройства с улучшенными характеристиками аэрозоля, в которых на пути потока воздуха в кальянном устройстве предусмотрен охлаждающий элемент. Специалисту в данной области техники из этого документа станут очевидны различные модификации, а также дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения.
При рассмотрении графических материалов будет понятно, что объем и идея настоящего изобретения охватывают и другие аспекты, не представленные в графических материалах. Одинаковые номера ссылочных позиций, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Тем не менее следует понимать, что использование определенного номера ссылочной позиции для обозначения компонента на каждой фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного таким же номером ссылочной позиции. Кроме того, использование разных номеров ссылочных позиций для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания того, что компоненты под разными номерами ссылочных позиций не могут быть одинаковыми с компонентами, обозначенными 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.
В одном представленном в качестве примера варианте осуществления кальянное устройство содержит охлаждающий элемент, образованный из теплопроводного материала (алюминия), в дополнение к одному или более другим компонентам, которые образуют путь потока воздуха между по меньшей мере одним каналом для впуска воздуха и выпускным элементом свободного пространства. В частности, из теплопроводного материала образована по меньшей мере трубка охлаждающего элемента. Охлаждающий элемент может содержать теплоотвод (несколько пластин), связанный с трубкой. Теплоотвод может окружать трубку. Охлаждающий элемент также может содержать тепловой насос (элемент Пельтье), который может быть связан с теплоотводом и может быть функционально связан с источником электропитания. В кальянном устройстве надлежащий поток охлаждающего воздуха в один или более из компонентов охлаждающего элемента может обеспечиваться с помощью конструкции вентиляции. Охлаждающий элемент может содержать вентилятор, что способствует созданию потока охлаждающего воздуха. Воздух из потока охлаждающего воздуха может быть нагрет охлаждающим элементом. Этот предварительно нагретый воздух может быть направлен конструкцией вентиляции кальянного устройства в элемент, генерирующий аэрозоль, что способствует генерированию аэрозоля.
В одном или более вариантах осуществления общий размер охлаждающего элемента для размещения в кальянном устройстве может быть достаточно небольшим. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий элемент может иметь высоту приблизительно 100 мм, что может быть с учетом ускоряющего элемента. Тепловые насосы могут быть расположены вдоль стороны трубки. Нагреваемая или охлаждаемая поверхность теплового насоса может проходить в том же направлении, что и направление канала для потока воздуха или трубки для аэрозоля. Каждая поверхность может иметь площадь поверхности приблизительно 30 мм на приблизительно 30 мм.
В другом представленном в качестве примера варианте осуществления кальянное устройство содержит охлаждающий элемент, образуемый охлаждающим резервуаром. В частности, охлаждающий резервуар может окружать трубку охлаждающего элемента. Трубка может быть образована из теплопроводного материала. Охлаждающий резервуар может быть образован из пористого материала, при этом может применяться конструкция «горшок в горшке». Кальянное устройство может обеспечивать надлежащий поток охлаждающего воздуха в направлении охлаждающего резервуара, в частности, снаружи охлаждающего резервуара, с помощью конструкции вентиляции. Охлаждающий элемент может содержать вентилятор, что способствует созданию потока охлаждающего воздуха. Воздух из потока охлаждающего воздуха может быть нагрет охлаждающим элементом. Этот предварительно нагретый воздух может быть направлен конструкцией вентиляции кальянного устройства в элемент, генерирующий аэрозоль, что способствует генерированию аэрозоля.
В еще одном представленном в качестве примера варианте осуществления кальянное устройство содержит охлаждающий элемент, образуемый охлаждающим резервуаром, теплоотвод и тепловой насос. В частности, охлаждающий резервуар может окружать трубку охлаждающего элемента. Трубка может быть образована из теплопроводного материала. Теплоотвод расположен по меньшей мере частично во внутреннем пространстве охлаждающего резервуара. Теплоотвод может быть связан с охлаждающим резервуаром. Предпочтительно теплоотвод находится в контакте с жидкостью внутри резервуара. Тепловой насос связан, или находится в контакте, с резервуаром или теплоотводом. В частности, в контакте с резервуаром или теплоотводом может находиться охлаждаемая сторона теплового насоса. Кальянное устройство может обеспечивать надлежащий поток охлаждающего воздуха в направлении охлаждающего резервуара, в частности, нагреваемой стороны теплового насоса, с помощью конструкции вентиляции. Охлаждающий элемент может содержать вентилятор, что способствует созданию потока охлаждающего воздуха. Воздух из потока охлаждающего воздуха может быть нагрет охлаждающим элементом. Этот предварительно нагретый воздух может быть направлен конструкцией вентиляции кальянного устройства в элемент, генерирующий аэрозоль, что способствует генерированию аэрозоля.
В еще одном представленном в качестве примера варианте осуществления кальянное устройство содержит охлаждающий элемент, образуемый охлаждающим резервуаром, водный блок, жидкостный насос и тепловой насос. В частности, охлаждающий резервуар может окружать трубку охлаждающего элемента. Трубка может быть образована из теплопроводного материала. Водный блок может находиться в сообщении по текучей среде с жидкостью внутри охлаждающего резервуара. Жидкостный насос может находиться в сообщении по текучей среде с жидкостью как в водном блоке, так и в охлаждающем резервуаре для циркуляции воды из охлаждающего резервуара в водный блок для его охлаждения и обратно в охлаждающий резервуар для охлаждения трубки. Тепловой насос может быть связан, или контактировать, с водным блоком. В частности, в контакте с водным блоком может находиться охлаждаемая сторона теплового насоса. Кальянное устройство может обеспечивать надлежащий поток охлаждающего воздуха в направлении охлаждающего резервуара, в частности, нагреваемой стороны теплового насоса, с помощью конструкции вентиляции. Охлаждающий элемент может содержать вентилятор, что способствует созданию потока охлаждающего воздуха. Воздух из потока охлаждающего воздуха может быть нагрет охлаждающим элементом. Этот предварительно нагретый воздух может быть направлен конструкцией вентиляции кальянного устройства в элемент, генерирующий аэрозоль, что способствует генерированию аэрозоля.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение кальянного устройства согласно варианту осуществления изобретения.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение альтернативной трубки для аэрозоля для использования с кальянным устройством, изображенным на фиг. 1.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение кальянного устройства согласно другому варианту осуществления изобретения.
На фиг. 4 представлено схематическое изображение ускоряющего элемента для использования с кальянным устройством, изображенным на фиг. 3.
На фиг. 5 представлено схематическое изображение альтернативного ускоряющего элемента для использования с кальянным устройством, изображенным на фиг. 3.
На фиг. 6 представлено схематическое изображение трубки для аэрозоля и вентиляционной камеры для использования с кальянным устройством, изображенным на фиг. 3.
На фиг. 7 представлен график, показывающий общую массу аэрозоля для кальянного устройства, имеющего вентиляционный проем, по сравнению с кальянным устройством без вентиляционного проема.
На фиг. 1 показано кальянное устройство 10 согласно варианту осуществления изобретения. Кальянное устройство 10 содержит элемент 11, генерирующий аэрозоль, выполненный с возможностью вмещения субстрата 12, образующего аэрозоль. Элемент 11, генерирующий аэрозоль, может нагревать субстрат 12, образующий аэрозоль, например, посредством электрического нагревателя (не показан), для генерирования аэрозоля. При использовании генерируемый аэрозоль течет через трубку 21 для аэрозоля, которая содержит вентиляционный проем 30 в трубке мундштука. Трубка 21 для аэрозоля содержит ближнюю концевую часть, определяющую ближнее отверстие 24, расположенное для приема потока воздуха от элемента 11, генерирующего аэрозоль, и дальнюю концевую часть, определяющую дальнее отверстие 26, расположенное во внутренней части сосуда 17. Вентиляционный проем 30 расположен между ближней и дальней концевыми частями трубки 21 для аэрозоля.
Трубка 21 для аэрозоля находится в сообщении по текучей среде с сосудом 17. Канал для потока воздуха определен между элементом 11, генерирующим аэрозоль, и внутренней частью сосуда 17. В частности, элемент 11, генерирующий аэрозоль, находится в сообщении по текучей среде с сосудом 17 посредством трубки 21 для аэрозоля, по меньшей мере частично определяющей канал для потока воздуха. Внутренняя часть сосуда 17 содержит верхнее пространство 18 для свободного пространства и нижнее пространство 19 для жидкости. Шланг 20 находится в сообщении по текучей среде с верхним пространством 18 через выпускной элемент 15 свободного пространства, образованный в стороне сосуда 17 над уровнем жидкости. Мундштук 22 связан со шлангом 20 для пользователя устройства 10.
Генерируемый аэрозоль может течь через элемент 11, генерирующий аэрозоль, через канал для потока воздуха посредством трубки 21 для аэрозоля в нижнее пространство 19. Аэрозоль может проходить через жидкость в нижнем пространстве 19 и подниматься в верхнее пространство 18. Осуществление пользователем затяжки через мундштук шланга 20 может втягивать аэрозоль в верхнее пространство 18, через выпускной элемент 15 свободного пространства, в шланг 20 для вдыхания. В частности, отрицательное давление на мундштуке 22 может преобразовываться в отрицательное давление на выпускном элементе 15 свободного пространства, вызывая поток воздуха через элемент 11, генерирующий аэрозоль, и трубку 21 для аэрозоля. Дополнительно отрицательное давление вызывает поток воздуха через трубку 21 для аэрозоля от вентиляционного проема 30 к дальнему отверстию трубки для аэрозоля.
Вентиляционный проем 30 обеспечивает вентиляционный воздух для несущего аэрозоль воздуха из элемента 11, генерирующего аэрозоль. Вентиляционный воздух может поступать из внешней среды. Вентиляционный воздух охлаждает несущий аэрозоль воздух, чтобы способствовать улучшенной выработке аэрозоля. Как проиллюстрировано, вентиляционный проем 30 может быть отверстием для окружающего воздуха, расположенным смежно среде окружающего воздуха.
На фиг. 2 показана альтернативная трубка 31 для аэрозоля для использования с кальянным устройством 10, проходящая от ближней концевой части, определяющей ближнее отверстие 25, и дальней концевой части, определяющей дальнее отверстие 27. Трубка 31 для аэрозоля содержит вентиляционный проем 32, который содержит вентиляционное отверстие, образующее кольцеобразный проем. Кольцеобразный проем может обеспечивать более однородную смесь вентиляционного воздуха с несущим аэрозоль воздухом. Кольцеобразный проем может содержать несколько меньших отверстий, таких как прорези, как показано на фиг. 2. Каждая из прорезей может иметь любую геометрическую форму, такую как, например, прямоугольная, квадратная, круглая или яйцевидная. Вентиляционный проем 32 может содержать более чем одно кольцеобразное отверстие, например, два кольцеобразных отверстия, как показано на фиг. 2.
На фиг. 3 показано кальянное устройство 100 согласно другому варианту осуществления изобретения. Кальянное устройство 100 подобно кальянному устройству 10, изображенному на фиг. 1, и содержит элемент 11, генерирующий аэрозоль, и субстрат 12, образующий аэрозоль, среди других элементов, показанных, но не описанных снова в этом документе. Кальянное устройство 100 отличается от кальянного устройства 10 тем, что трубка 121 для аэрозоля содержит ускоряющий элемент 114. Трубка 121 для аэрозоля проходит от ближней концевой части, определяющей ближнее отверстие 124, к дальней концевой части, определяющей дальнее отверстие 126. Часть трубки мундштука трубки 121 для аэрозоля не содержит вентиляционный проем в проиллюстрированном варианте осуществления. Вместо этого ускоряющий элемент 114 содержит вентиляционный проем 130. В частности, ускоряющий элемент 114 является соплом. Шланг 120 находится в сообщении по текучей среде с трубкой 121 для аэрозоля. Мундштук 122 связан со шлангом 120 для пользователя устройства 100.
На фиг. 4 показан ускоряющий элемент 200 для использования с кальянным устройством 100. В частности, ускоряющий элемент 200 может быть расположен вдоль трубки 121 для аэрозоля. Ускоряющий элемент 200 выполнен с возможностью ускорения аэрозоля, который течет через ускоряющий элемент. Ускоряющий элемент 200 одержит одно или более вентиляционных отверстий вентиляционного проема 206. Ускоряющий элемент 200 проходит от ближнего отверстия ближней концевой части 202 ускоряющего элемента 200 к дальнему отверстию дальней концевой части 204 ускоряющего элемента 200. Вентиляционный проем 206 расположен между ближней и дальней концевыми частями 202, 204. В некоторых вариантах осуществления, например, варианте осуществления, показанном на фиг. 4, вентиляционный проем 206 расположен относительно ближе к ближнему отверстию ускоряющего элемента 200, которое расположено вблизи элемента 11, генерирующего аэрозоль, кальянного устройства 100, когда ускоряющий элемент 200 установлен. В качестве альтернативы, ускоряющий элемент 200 может быть предусмотрен в другом месте 208. Место 208 может быть местом, относительно более близким к дальнему отверстию ускоряющего элемента 200. Место 208 может быть относительно узким концевым участком ускоряющего элемента 200. В проиллюстрированном варианте осуществления ускоряющий элемент 200 является сужающимся. В некоторых вариантах осуществления соотношение между общей площадью отверстия вентиляционного проема 206, 208 и площадью поперечного сечения, проходящего через ускоряющий элемент в центральной точке площади отверстия вентиляционного проема 206, 208 составляет не более приблизительно 1:1000.
На фиг. 5 показан альтернативный ускоряющий элемент 300 для использования с кальянным устройством 100. Ускоряющий элемент 300 проходит от ближнего отверстия ближней концевой части 302 ускоряющего элемента 300 к дальнему отверстию дальней концевой части 304 ускоряющего элемента 300. Вентиляционный проем 306 расположен между ближней и дальней концевыми частями 202, 204. Ускоряющий элемент 300 отличается от ускоряющего элемента 200, изображенного на фиг. 4, тем, что только часть ускоряющего элемента 300 является сужающейся. Ускоряющий элемент 300 содержит не сужающуюся часть 320 и сужающуюся часть 322, расположенную на удалении от не сужающейся части. Вентиляционное отверстие 306 расположено в не сужающейся части 320 ускоряющего элемента 300. Не сужающаяся часть 320 ускоряющего элемента 300 может определять площадь 310 поперечного сечения трубки 121 для аэрозоля кальянного устройства 100, проходящего в центральной точке площади отверстия вентиляционного проема 306. В одном варианте осуществления соотношение между общей площадью отверстия вентиляционного проема 306 и площадью 310 поперечного сечения составляет не более приблизительно 1:1000.
На фиг. 6 показана часть трубки 400 для аэрозоля и охлаждающий элемент 413, который может быть использован с кальянным устройством 100. Трубка 400 для аэрозоля содержит ускоряющий элемент 414. Ускоряющий элемент 414 содержит не сужающуюся часть 450 и сужающуюся часть 452 на удалении от не сужающейся части. Не сужающаяся часть 450 может быть названа трубкой мундштука или по меньшей мере ближней частью трубки мундштука. Внутренний диаметр трубки 400 для аэрозоля в не сужающейся части 450 может находиться в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 11 мм. Внутренний диаметр самой узкой части сужающейся части 452 может составлять приблизительно 3 мм. Вентиляционное отверстие 430 предусмотрено вдоль не сужающейся части 450 ускоряющего элемента 414. Вентиляционное отверстие 430 находится в сообщении по текучей среде с отверстием 432 для окружающего воздуха посредством вентиляционной камеры 424 и вентиляционного канала 434. Окружающий воздух может поступать в отверстие 432 для окружающего воздуха, двигаться через вентиляционный канал 434 и поступать в вентиляционную камеру 424. Диаметр вентиляционного отверстия 430 может составлять приблизительно 1 мм.
Температура аэрозоля, поступающего в трубку 400 для аэрозоля из элемента, генерирующего аэрозоль, кальянного устройства 100, может составлять от приблизительно 160 °C до приблизительно 200 °C. Охлаждающий элемент 413 может быть использован для охлаждения аэрозоля, чтобы способствовать процессу образования аэрозоля. Дополнительно, температуру вентиляционного воздуха, втягиваемого через вентиляционное отверстие 430, можно регулировать, используя охлаждающий элемент 413. Предварительное охлаждение вентиляционного воздуха может дополнительно способствовать процессу образования аэрозоля. Предварительное охлаждение вентиляционного воздуха дополнительно обеспечивает улучшенное регулирование температуры входящего вентиляционного воздуха и, таким образом, воспроизводимости эффективности образования аэрозоля.
Охлаждающий элемент 413 содержит пассивный охлаждающий элемент 420 и активный охлаждающий элемент 422. Пассивный охлаждающий элемент 420 содержит блок охлаждения, такой как алюминиевый блок охлаждения. Активный охлаждающий элемент 422 содержит тепловые насосы (элементы Пельтье). Каждый элемент Пельтье содержит горячую сторону 442 и холодную сторону 444. Горячая сторона 442 термически связана с теплоотводом, содержащим несколько пластин 460. Холодная сторона 444 термически связана с пассивным охлаждающим элементом 420. Элемент Пельтье выполнен с возможностью передачи тепла от холодной стороны 444 к горячей стороне 442 в направлении от блока охлаждения. Окружающий воздух, проходящий теплоотвод, нагревается, отводя тепло от охлаждающего элемента 413. Предварительно нагретый окружающий воздух может поступать в элемент 11, генерирующий аэрозоль, кальянного устройства 100 посредством впускного элемента. Поток окружающего воздуха, поступающий в вентиляционное отверстие 430 после первого поступления в охлаждающий элемент 413 через отверстие 432 для окружающего воздуха, может обеспечивать эффективное охлаждение аэрозоля, текущего через трубку 400 для аэрозоля. Охлаждающий элемент 413 может быть выполнен с возможностью охлаждения окружающего воздуха, поступающего через отверстие для окружающего воздуха, при тепловом сопротивлении приблизительно 1 °C на ватт, используя элементы Пельтье. Дополнительно, пара вентиляторов (не показана) может быть прикреплена к теплоотводам для еще большего охлаждения.
Дополнительно, использование элементов Пельтье для предварительного охлаждения вентиляционного воздуха может уменьшить температуру потока вентиляционного воздуха до значений ниже приблизительно 20 °C, в тоже время, по-прежнему поддерживая потребление энергии на уровне приблизительно 10 Вт, что способствует совместимости кальянного устройства 100 с источником питания в виде батареи. Высокая температура горячей стороны 442 элемента Пельтье может быть уменьшена рассеиванием, используя теплоотвод.
Как проиллюстрировано, две уплотнительные прокладки 440 проходят вокруг трубки 450 мундштука. Уплотнительные прокладки 440 расположены между не сужающейся частью 450 ускоряющего элемента 414 (например, трубкой мундштука) и охлаждающим элементом 413. В частности, уплотнительные прокладки 440 размещены на ближней и дальней частях блока охлаждения для уплотнения не сужающейся части 450 (или трубки мундштука), окруженной блоком охлаждения, для предотвращения разбавления генерируемого аэрозоля.
Пассивный охлаждающий элемент 420 определяет вентиляционную камеру 424 и вентиляционный канал 434. Вентиляционное отверстие 430 находится в сообщении по текучей среде с отверстием 432 для окружающего воздуха посредством вентиляционной камеры 424 и вентиляционного канала 434. Вентиляционная камера 424 может служить в качестве воздушной камеры с регулируемой температурой. Вентиляционная камера 424 проходит вокруг вентиляционного отверстия 430. В этом варианте осуществления вентиляционное отверстие определено вентиляционным отверстием 430, вентиляционной камерой 424, вентиляционным каналом 434 и отверстием 432 для окружающего воздуха. Окружающий воздух поступает в вентиляционный канал 434 через отверстие 432 для окружающего воздуха и течет в направлении вентиляционной камеры 424. Окружающий воздух может быть охлажден на пути к камере одним или более компонентами охлаждающего элемента 413. Например, окружающий воздух может быть охлажден блоком охлаждения. Один или оба из вентиляционного канала 424 и вентиляционного канала 434 могут иметь нитевидную геометрическую форму. Нитевидная геометрическая форма дополнительно способствует охлаждению окружающего воздуха. Окружающий воздух, который может быть охлажден до температуры приблизительно 15 °C, например, остается неподвижным в вентиляционной камере 424 между затяжками. Когда пользователь осуществляет затяжку на мундштуке 122 кальянного устройства 100, окружающий воздух в вентиляционном канале 434 втягивается из вентиляционной камеры 424 через вентиляционное отверстие 430 в трубку для аэрозоля. В то же время отрицательное давление, создаваемое пользователем, осуществляющим затяжку на мундштуке 122 кальянного устройства, заставляет аэрозоль, генерируемый на элементе 11, генерирующим аэрозоль, течь через ближнее отверстие 124 к дальнему отверстию 126 трубки для аэрозоля. Вентиляционный воздух может смешиваться с несущим аэрозоль воздухом в трубке 400 для аэрозоля перед прохождением через ускоряющий элемент 414. Это охлаждает аэрозоль, способствуя процессу образования аэрозоля.
Использование вентиляционной камеры 424 с регулируемой температурой может преимущественно способствовать компенсации более горячего окружающего воздуха вокруг кальянного устройства, например, до приблизительно 45 °C (например, в более теплом климате, где кальянное устройство вероятно будут использовать). В некоторых вариантах осуществления кальянное устройство 100, в котором используют трубку 400 для аэрозоля, может быть использовано при температурах окружающего воздуха в диапазоне от приблизительно 15 °C до приблизительно 45 °C.
Примеры кальянного устройства с вентиляционным проемом были изготовлены и испытаны в отношении выработки аэрозоля и подвергнуты сравнению с кальянным устройством без вентиляционного проема. Картридж, наполненный 10 г доступной для приобретения мелассой Al-Fakher, нагревали, используя нагревательный элемент с намотанной проволокой с установленной постоянной температурой 200 градусов Цельсия. Элемент с намотанной проволокой содержал керамический цилиндр, имеющий внутренний диаметр 27,99 ± 0,01 мм, длину 41,5 мм и толщину керамики 3 мм. Керамику приобрели у компании Corning GmbH, Висбаден, Германия, под торговым названием «MACOR». Сопло, выполненное из высокотемпературного эпоксидного полимера, с диаметром выходного отверстия, составляющим приблизительно 3 мм, было размещено на расстоянии приблизительно 55 мм от нагревательной установки. Эпоксидный полимер представлял собой высокотемпературный эпоксидный полимер, приобретенный у компании Formlabs, Берлин, Германия. Созданный аэрозоль собирали, используя всего пять прокладок Cambridge (диаметром 92 мм), чей был записан до и после сеанса курения. Общая длительность эксперимента соответствовала моделированию 105 затяжек. Для достижения желаемого процесса осуществления затяжек четыре программируемых двойных шприцевых насоса (PDSP), изготовленных Pomac BV (Толберт, Гронинген, Нидерланды), применяли одновременно для обеспечения следующего режима осуществления затяжек:
Объем затяжки: 530 мл
Продолжительность затяжки: 2600 мс
Длительность между затяжками: 17 с
2
Вентиляционное отверстие состояло из одного отверстия с диаметром 1 мм, имеющего общую площадь отверстия приблизительно 0,8 мм. Отверстие было размещено на расстоянии приблизительно 40 мм от нижней части нагревательной установки.
Экспериментальная установка была расположена таким образом, что только одна из пяти прокладок Cambridge собирала генерируемый аэрозоль в определенный момент времени. Через каждую 21 затяжку использовали обратный клапан, чтобы направить аэрозоль к соответствующей прокладке Cambridge. Вследствие этого выработку аэрозоля можно отслеживать как функцию от времени.
На фиг. 7 показан график 600 TAM для кальянного устройства, имеющего вентиляционный проем 602, по сравнению с TAM для кальянного устройства без вентиляционного проема 604. Использование вентиляционного проема значительно увеличило количество видимого дыма от общей TAM, составляющей от 1250 мг до 1700 мг.
Конкретные варианты осуществления, описанные выше, предназначены для описания настоящего изобретения. Однако без отступления от объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения, могут быть предложены другие варианты осуществления, и следует понимать, что вышеописанные конкретные варианты осуществления не предназначены для ограничения.
Используемые в этом документе формы единственного числа включают в себя варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.
Используемый в этом документе союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Термин «и/или» обозначает один или все из перечисленных элементов или сочетание любых двух или более из перечисленных элементов.
Используемые в этом документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или т. п. используются в своем широком смысле и, как правило, означают «включающий, но 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 обеспечить определенные преимущества при определенных обстоятельствах. Однако при тех же или других обстоятельствах также могут быть предпочтительными другие варианты осуществления. Кроме того, описание одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает, что другие варианты осуществления не являются применимыми, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема изобретения, включая формулу изобретения.