CN111935998A - 用于水烟装置的通风 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水烟装置(10)，其包括用于接收气溶胶形成基质(12)的气溶胶生成元件(11)。所述水烟装置还包括容器(17)，所述容器与气溶胶生成元件间隔开并且限定用于容纳一定体积的液体的内部。所述容器包括顶部空间出口(15)。所述水烟装置还包括位于气溶胶生成元件与容器的内部之间的气溶胶导管(21)。所述气溶胶导管包括：近端部分，所述近端部分限定定位成从所述气溶胶生成元件接收气流的近侧开口(24)；远端部分，所述远端部分限定定位在所述容器的内部的远侧开口(26)；以及位于所述近端部分与远端部分之间的通风口(30)。通风口的总孔隙面积与接近通风口定位的气溶胶导管的横向横截面积之间的比率为至多1：1000。在顶部空间出口处施加负压引起气流从近侧开口通过气溶胶导管到远侧开口，并且引起气流从通风口通过气溶胶导管到远侧开口。

Description

用于水烟装置的通风

技术领域

本公开涉及水烟装置，并且更具体地涉及在不燃烧气溶胶形成基质的情况下加热该基质并且使用沿着气溶胶导管的通风口增强所生成的气溶胶的特性的水烟装置。

背景技术

常规的水烟装置用于抽烟并且被构造成使得蒸气和烟雾在被消费者吸入之前通过水池。常规的水烟装置可以包括一个出口或多于一个出口，使得装置一次可被多于一个消费者使用。使用常规的水烟装置被许多人视为休闲活动和社交体验。

在常规的水烟装置中使用的烟草可以与其他成分混合以例如增大所产生蒸气和烟雾的体积、改变口味或这两者。木炭颗粒通常用于在常规的水烟装置中加热烟草，这可以造成烟草或其他成分的完全或部分燃烧。此外，炭颗粒可产生有害或可能有害的产物，例如一氧化碳，其可与水烟蒸气和烟雾混合并穿过水池。

一些常规的水烟装置使用电热源来加热或燃烧烟草，以例如避免燃烧木炭产生的副产物或以改进加热或燃烧烟草的一致性。然而，用电加热器代替木炭可能会导致气溶胶产生在可见烟雾或气溶胶、总气溶胶质量(TAM)或可见烟雾或气溶胶和TAM方面不令人满意。

已经提出了使用一个或多个喷嘴来改善气溶胶产生的常规电加热水烟装置。然而，实现最佳性能所必需的小直径可能导致令人不满意的抽吸阻力(RTD)值，这些抽吸阻力值基本上大于常规的炭加热水烟中的值。

期望提供一种水烟装置，该水烟装置产生令人满意的量的具有足够低的抽吸阻力的可见气溶胶和总气溶胶质量中的一者或两者。还期望提供一种水烟装置，该水烟装置以不导致燃烧副产物的方式加热基质。

发明内容

本公开的各个方面涉及一种水烟装置，其包括沿气溶胶导管设置的通风口。通风口的一个或多个通风孔沿着气溶胶导管定位。气溶胶导管可以包括以下当中的任一者或组合：杆管、冷却元件或加速元件。通风口的一个或多个通风孔可以沿着以下当中的任一者定位：杆管、冷却元件、气溶胶导管的加速元件。在一些实施例中，通风口沿着加速元件定位，例如，定位在喷嘴的窄端部分附近。通风口可以用于在电加热水烟装置中或者在使用烟草或其它成分的部分或完全燃烧的传统水烟装置中通过冷却改善气溶胶生成。

在本发明的一个实施例中，水烟装置包括用于接收气溶胶形成基质的气溶胶生成元件和与气溶胶生成元件间隔开的容器。容器限定了用于容纳一定体积的液体的内部。容器包括顶部空间出口。水烟装置还包括位于气溶胶生成元件与容器的内部之间的气溶胶导管。所述气溶胶导管包括：近端部分，该近端部分限定定位成从气溶胶生成元件接收气流的近侧开口；远端部分，该远端部分限定定位在所述容器的内部中的远侧开口；以及位于所述近端部分与所述远端部分之间的通风口。通风口的总孔隙面积与接近通风口定位的气溶胶导管的横向横截面积之间的比率为至多1：1000。在所述顶部空间出口处施加负压导致气流从所述近侧开口通过所述气溶胶导管到所述远侧开口，并导致环境空气从通风口通过所述气溶胶导管流到所述气溶胶导管的远侧开口。有利地，使用此布置，环境空气与含有生成的气溶胶的气流混合，两者都流动通过气溶胶导管。环境空气的混合向含有生成的气溶胶的气流提供冷却效应。

在一个或多个实施例中，通风口包括以下各项中的至少一者：

环境空气孔；以及

通过通风通道与环境空气孔流体连通的一个或多个通风孔。

在一个或多个实施例中，气溶胶导管包括冷却元件，所述冷却元件接近环境空气孔或通风通道定位并且被构造成冷却流过通风通道的气流。冷却元件可以是主动冷却元件、被动冷却元件或采用主动和被动冷却方法的冷却元件。有利的，包括与通风口结合的冷却元件可以对通过气溶胶导管的气流的温度进行控制，并且因此对在广泛的范围条件下的性能进行控制。例如，在天气炎热的国家，要与含有生成的气溶胶的气流混合的环境空气的环境空气温度可以是40℃，这可能不会为气溶胶产生提供所需的冷却效果。可使用主动冷却元件将环境空气冷却到环境空气温度以下，以提供所需的冷却效果。

在一个或多个实施例中，气溶胶导管包括加速元件，该加速元件沿着气溶胶导管定位并且被构造成使流过加速元件的气溶胶加速。

在一个或多个实施例中，加速元件包括通风口的一个或多个通风孔。

在一个或多个实施例中，通风口位于加速元件的相对窄端部分中。有利地，将通风口定位在加速元件的相对窄端部分中可以允许提供气溶胶与进入气溶胶导管的环境空气的受控的稀释比率。

在一个或多个实施例中，加速元件包括锥形部分，并且加速元件的相对窄端部分是锥形部分的相对较窄的部分。

在一个或多个实施例中，通风口包括形成环形开口的一个或多个通风孔。

在一个或多个实施例中，气溶胶导管包括杆管，该杆管包括通风口的一个或多个通风孔。在一个或多个实施例中，杆管的长度可为约0.30米。在一个或多个实施例中，杆管的最大长度可为1米。

在一个或多个实施例中，气溶胶导管包括接近通风口的一个或多个通风孔定位的通风室。

在一个或多个实施例中，通风室包括涡旋元件。在一个或多个实施例中，涡旋元件可以包括螺纹状几何形状。有利地，涡旋元件增加了冷却块的表面积，并通过增加环境空气与冷却块之间的碰撞的可能性增加湍流气流。这有助于在环境空气通过通风口进入气溶胶导管之前冷却环境空气。

在一个或多个实施例中，通风通道包括涡旋元件。涡旋元件可以包括螺纹状几何形状。有利地，涡旋元件增加了冷却块的表面积，并增加了环境空气与冷却块之间的碰撞的可能性。这有助于在环境空气通过通风口进入气溶胶导管之前冷却环境空气。

在一个或多个实施例中，气溶胶导管包括被构造成冷却流过气溶胶导管的气溶胶的冷却元件。在一个或多个实施例中，冷却元件被构造成冷却流过冷却元件的环境空气。在一个或多个实施例中，冷却元件被构造成冷却流过气溶胶导管的气溶胶，并且冷却流过冷却元件的环境空气。

在一个或多个实施例中，冷却元件限定通风口的环境空气孔和与通风口的通风孔邻近的通风室中的至少一者。

在一个或多个实施例中，通风口包括一个或多个通风孔，所述一个或多个通风孔的总孔隙面积在0.2mm²与7mm²之间。

在一个或多个实施例中，横向横截面积定位成与通风口的中心点一致。

在一个或多个实施例中，气溶胶生成元件和通风口的中心间隔不超过30mm。

有利地，本文所述的水烟装置可以通过降低气溶胶生成元件下游和容器内部上游的夹带气溶胶的空气的温度，来提供低抽吸阻力(RTD)，同时仍然实现足够的气溶胶产生。具体地，定位通风口以将某些量的环境空气与夹带气溶胶的空气混合可促进气溶胶的产生。本文所述的水烟装置可以包括冷却元件，以便更进一步增强气溶胶产生。具体地，冷却元件可有利地用于预冷却进入通风口的气流，尤其是在炎热气候中。使用本文所述的水烟装置可以允许加大喷嘴孔的最小直径，这与没有通风口的水烟装置相比可有利于降低RTD。因此，与没有通风口的类似水烟装置相比，本文所述的水烟装置可以产生显著更多的可见气溶胶，递送显著更多的总气溶胶质量(TAM)，或者产生显著更多的可见气溶胶并且递送显著更多的TAM。此类装置的使用者可以体验其中用木炭燃烧气溶胶生成基质的更典型的常规水烟装置，特别是在气溶胶产生和RTD方面，但无木炭的燃烧副产物。另外，如果水烟装置被构造成在不燃烧气溶胶的情况下充分加热气溶胶生成基质以产生气溶胶，则还可以避免气溶胶生成基质的燃烧副产物。

本文中用到的所有科学和技术术语均具有本领域中常用的含义，另有另外指出。本文中提供的定义是为了便于理解本文中频繁使用的某些术语。

术语“气溶胶形成基质”是指在加热时释放挥发性化合物的装置或基质，这些挥发性化合物可以形成气溶胶以被使用者吸入。合适的气溶胶形成基质可以包含植物基材料。例如，气溶胶形成基质可以包含烟草或含有挥发性烟草香精化合物的含烟草材料，这些挥发性烟草香精化合物在加热时从气溶胶形成基质释放。另外或替代地，气溶胶形成基质可以包含非烟草材料。气溶胶形成基质可以包含均质化植物基材料。气溶胶形成基质可以包含至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成基质可以包含其他添加剂和成分，诸如香料。在一些实施例中，气溶胶形成基质在室温下包含液体。例如，气溶胶形成基质可以包含液体溶液、悬浮液、分散液等。在一些实施例中，气溶胶形成基质在室温下包含固体。例如，气溶胶形成基质可以包含烟草或糖。优选地，气溶胶形成基质包含尼古丁。

术语“烟草材料”是指包括烟草的材料或物质，该材料或物质例如包括烟草混合物或带香料的烟草。

如本文中所使用，在讨论气溶胶流量时使用的术语“气溶胶”可以指气溶胶、包含气溶胶或蒸气的空气或气溶胶夹带的空气。例如，在冷却之后或在加速之后，含蒸气的空气可以是含气溶胶的空气的前体。

如本文中所使用，术语“冷却”是指系统中内部能量的减少，这可以通过热传递，但也可以通过系统完成的功来实现。

如本文中所使用，术语“通风孔”是指水烟装置的气溶胶导管上的孔。通风孔与气流通道相邻，并通过气溶胶导管与气流通道流体连通，并且可直接通向气流通道。与气溶胶导管的气流通道的横向横截面积相比，通风孔可相对较小。

如本文中所使用，术语“环境空气孔”是指水烟装置的部件上的孔。环境空气孔与环境空气的外部环境相邻，并且直接通向外部环境。环境空气孔可以远离气溶胶导管。环境空气孔可以与通风孔，例如通过通风通道和通风室中的一者或两者流体连通。

如本文中所使用，术语“通风口”是指水烟装置的用于促进将通风空气引入气溶胶导管的气流通道中的一个或多个结构。通风口可以涵盖通风孔和从通风孔通向环境空气的外部环境的任何辅助通道、腔室或附加孔，例如环境空气孔。

上文中已经定义了某些常用术语，在本文中将更详细地描述本公开的水烟装置。一般来说，水烟装置包括沿气溶胶导管设置的通风口。通风口可以有助于提供增强的气溶胶特性，例如较高的TAM、较低的RTD，或较高的TAM和较低的RTD。抽吸阻力或RTD是迫使空气在22℃和101kPa(760托)下以17.5毫升/秒的速率穿过被测物体的全长所需的压力。RTD通常以mmH20为单位表达并且根据ISO 6565:201 1进行测量。优选地，小于或等于38mmWG以提供类似于常规水烟装置的水烟体验。

水烟装置可以包括气溶胶生成元件。气溶胶生成元件可以与气溶胶形成基质一起使用以产生气溶胶。特别地，气溶胶生成元件可以接收并加热气溶胶形成基质以生成气溶胶。气溶胶形成基质可以被气溶胶生成元件加热，但不燃烧。气溶胶生成元件可以包括加热元件。加热元件可以包括电加热器。

在一些实施例中，气溶胶生成元件可以包括常规水烟装置的特征，诸如以下各项中的任一者：用于接收气溶胶形成基质的碗、用于覆盖碗的覆盖板、用于覆盖碗的箔以及用于加热气溶胶形成基质的至少一个炭球团。

水烟装置可以包括容器。该容器可以限定内部。该容器可以被构造成包含液体。特别地，容器的内部可以包含一定体积的液体。

空气可以流动通过气溶胶生成元件，以通过气溶胶导管从气溶胶生成元件抽吸气溶胶。气溶胶导管可以限定气流通道。可以通过被拉动穿过液体而改变的气溶胶，可以通过容器的顶部空间出口离开水烟装置。通过在顶部空间出口处施加负压，空气可以流动通过气溶胶导管。负压源可以是使用者的吸入或抽吸。作为响应，气溶胶可以被抽吸通过气溶胶导管，通过包含在容器的内部中的液体。使用者可以抽吸与顶部空间出口流体连通的烟嘴，以在顶部空间出口或烟嘴处生成或提供负压。

在使用期间，气溶胶导管可以通过一些液体与顶部空间出口流体连通。气溶胶导管可以接近或临近气溶胶形成基质开始。气溶胶导管可以在容器的内部终止或继续例如至少至顶部空间出口或烟嘴。

气溶胶生成元件与容器的内部流体连通。具体地，气溶胶导管可以包括至少部分地限定从气溶胶生成元件到容器的内部的流体连通的气流通道。可以沿着气流通道或气溶胶导管设置各种部件，以增强流动通过顶部空间出口到使用者的气溶胶的特性。

术语“下游”是指从气溶胶生成元件沿着气溶胶导管朝向容器的内部的方向。术语“上游”是指与下游方向相反的方向，或者是从容器的内部沿着气溶胶导管朝向气溶胶生成元件的方向。

气溶胶导管位于气溶胶生成元件与容器的内部之间。气溶胶导管可以包括沿着气溶胶导管的一个或多个部件。气溶胶导管包括近端部分，该近端部分限定定位成从气溶胶生成元件接收气流的近侧开口。气溶胶导管包括限定位于容器的内部的远侧开口的远端部分。在使用水烟装置期间，气溶胶导管的远端部分可以延伸到容器的内部的一定体积的液体中。

气溶胶导管可描述为限定延伸通过近端部分和远端部分的纵向轴线。侧向方向可以定义为与纵向轴线正交。例如，气溶胶导管的横截面、周长、宽度或直径可以在侧向方向上或与纵向轴线正交的平面中限定。

气溶胶导管包括位于气溶胶导管的近端部分与远端部分之间的通风口。一般来讲，通过气溶胶导管的气流将从气溶胶生成元件流到容器的内部。在顶部空间出口处施加负压引起气流从近侧开口通过气溶胶导管到远侧开口，并且引起气流从通风口通过气溶胶导管到远侧开口。

在一些实施例中，气流可以进入水烟装置的气溶胶形成基质容纳器，沿着气溶胶形成基质的筒前进，接着到筒的底部，然后到容纳器的底部。气流然后可以通过气溶胶形成基质，可以夹带气溶胶。夹带气溶胶的空气可在穿过一个或多个加速元件(例如，喷嘴)时减压。夹带气溶胶的空气可以与通风口的通风气流混合，从而导致夹带气溶胶的空气的温度下降，这可以增强气溶胶化过程。混合的夹带气溶胶的空气(例如，冷却空气)然后可选地通过加速元件，通过杆管进入容器(例如，水池)，并且然后可以被使用者吸入。

水烟装置可以包括加速元件。该加速元件可沿着气溶胶导管定位，例如沿气溶胶导管的气流通道定位。具体地，该加速元件可沿着气溶胶导管定位。该加速元件可以一体地形成气流通道或气溶胶导管的一部分。该加速元件可被构造成使流过加速元件的气溶胶加速。

该加速元件被构造成使沿着气流通道或气溶胶导管流过加速元件的气溶胶加速。该加速元件可以沿着气流通道或气溶胶导管设置在气溶胶生成元件的下游。该加速元件可以设置在气溶胶生成元件与容器之间。使气溶胶加速可以导致压降和喷播效应，这可以通过文丘里效应或伯努利效应来解释，并且可以增加TAM。此外，加速元件可以邻近或尽可能靠近减速室或杆管的减速部分定位，这可促进快速冷却，以用于气溶胶产生。

该加速元件可以具有任何合适的形状以提供气溶胶的加速，诸如喷嘴形状。喷嘴可以从宽端部分到窄端部分成锥形的，以促进通过小直径孔的气溶胶或夹带气溶胶的空气的加速。宽端部分通常在近侧，并且窄端部分通常在远侧。该加速元件可以描述为喷嘴。在一些实施例中，加速元件的仅一部分为锥形的。通风口可以定位在加速元件的锥形部分、非锥形部分，或锥形和非锥形部分上。加速元件可以由能够成形为提供加速的任何合适的材料形成，诸如环氧树脂或铝。环氧树脂可以是高温环氧树脂。

水烟装置可包括冷却元件。该冷却元件可以沿着气流通道或气溶胶导管设置。该冷却元件可以一体地形成气流通道或气溶胶导管的一部分。该冷却元件被构造成冷却气流通道中的气溶胶，特别是流动通过或经过冷却元件的空气。该冷却元件可以沿着空气流动通道设置在气溶胶生成元件的下游。特别地，该冷却元件可以被设置在气溶胶生成元件和空气流动通道的端部之间，或者至少在气溶胶生成元件与容器之间。此外，该冷却元件可以邻近或尽可能靠近减速室或杆管的减速部分定位，这可促进快速冷却，以用于气溶胶产生。该冷却元件可以利用被动冷却、主动冷却或两者。该冷却元件可以包括导热材料的导管。该冷却元件可被构造成冷却流过气溶胶导管的气溶胶。

该冷却元件可被构造成冷却或至少调节流过冷却元件的环境空气，这可促进在各种地理位置和气候季节中的气溶胶产生。被动冷却元件可以提供冷却到环境温度。在某些情况下，主动冷却元件可以提供低于环境温度的冷却。冷却元件可以被构造成冷却流过气溶胶导管的气溶胶，并且冷却流过冷却元件的环境空气。

冷却元件可以与空气加速元件结合使用。空气加速元件可以与冷却元件或腔室中的至少一个一体地形成。腔室可以是用于气溶胶的减速腔室。冷却元件可以至少部分地或全部设置在腔室的上游。

冷却元件被构造成在由加速元件加速之前或期间冷却气溶胶。该加速元件还可以设置在冷却元件的下游。具体地，该加速元件可以设置在冷却元件与容器之间。冷却的气溶胶可以被加速元件接收。

冷却元件和加速元件可以是一体式或整体式零件。然而，冷却元件和加速元件也可以是分开的零件。冷却元件可以可操作地联接到加速元件，以允许气流通道或气溶胶导管中的空气流动通过冷却元件和加速元件。冷却元件和加速元件可以一起形成气溶胶导管的至少一部分。

一般来讲，与使用不结合此类气溶胶冷却的装置相比，对冷却元件的腔或气溶胶导管的气流通道进行冷却可以允许产生更高的气溶胶。冷却可以增强气溶胶的冷凝，以增加可见气溶胶、总气溶胶质量(TAM)或可见气溶胶和TAM。冷却元件可以与沿着气流通道或气溶胶导管设置的加速元件诸如喷嘴一体地形成。冷却和加速气溶胶的组合可以导致可见气溶胶、TAM或可见气溶胶和TAM的大量增加。

腔室可以沿着气流通道或气溶胶导管设置。腔室可以被构造成使空气减速。响应于使气溶胶夹带的空气减速，可以形成气溶胶。腔室可以被设置在气溶胶生成元件的下游。特别地，腔室可以被设置在气溶胶生成元件和容器之间，或者更具体地，被设置在加速元件和容器之间。

腔室可以被设置在冷却元件的下游。腔室还可以被设置在加速元件的下游。加速元件可以至少部分地或全部被设置在腔室内。在一些实施例中，加速元件形成腔室的入口。加速元件可以与腔室一体地形成。冷却元件可以至少部分地或全部设置在腔室的上游。在一些实施例中，冷却元件可以与加速元件一体地形成以形成喷嘴，该喷嘴可以至少部分地延伸到腔室中。

气溶胶导管可以用于降低流过气溶胶导管的夹带气溶胶的空气的空气温度。具体地，在抽吸之间喷嘴腔中的平均温度可以为约40℃。通过气溶胶导管的通风口的通风气流可以用于与夹带气溶胶的空气混合。优选地，通风气流不超过夹带气溶胶的空气的温度，并且可以用于产生夹带气溶胶的空气的温度下降。优选地，通风气流的温度为约20℃或更低。

通风口可以包括一个或多个通风孔。通风口的一个或多个通风孔可以形成于气溶胶导管的侧壁，例如杆管或冷却元件的侧壁中。在设置多于一个孔的情况下，孔可以具有均匀尺寸或不均匀尺寸。在设置多于一个孔的情况下，孔可以具有均匀或不均匀形状。在设置多于一个孔的情况下，孔可以均匀地分布或者不均匀地分布。在设置多于一个孔的情况下，孔可以围绕气溶胶导管的侧壁的圆周或周边布置成环形。气溶胶导管可以包括杆管，所述杆管可以用于延伸到容器内部的液体中。在一些实施例中，通风口可以位于杆管的上游，或者接近杆管。在一些实施例中，通风口可以位于杆管上。杆管的侧壁可以限定一个或多个通风孔。

一个或多个通风孔可以用来形成环形开口。环形开口可围绕气溶胶导管的一些或全部侧向圆周延伸。与不围绕气溶胶导管的侧向圆周延伸的单个孔相比，使用环形开口可提供夹带气溶胶的空气与通风空气的更均匀或均质的混合。在一些实施例中，环形开口可以围绕至少约90度、至少约180度、至少约270度或约360度延伸。

通风口的一个或多个通风孔可以限定总孔隙面积。通风孔的大小可以根据具体应用而变化。一般来说，使用较小的面积可能会随着时间阻塞，从而需要频繁清洁，而较大的面积可能由于过度稀释而影响气溶胶质量。在一些实施例中，总孔隙面积的范围可以从约0.2mm²到约7mm²。在一些实施例中，总孔隙面积的范围从约0.2mm²到1mm²。在一个实施例中，总孔隙面积等于约0.8mm²。

在没有任何通风孔的情况下，夹带气溶胶的空气可以例如约11.6升/分钟的速率流动通过水烟装置。流速可以随通风孔的面积增大而降低。流速减少约20％(从约11.6升/分钟到约9.2升/分钟)可能会由于过度稀释而对气溶胶产生有负面影响。优选地，一个或多个通风孔尺寸被设定成使得流速的降低不超过约20％的降低。在一个实施例中，与约0.8mm²的总孔隙面积对应，流速的降低为约2％(从约11.6升/分钟到约11.4升/分钟)。

各种类型的通风孔可以包括在通风口中。通风口可以包括环境空气孔。环境空气孔可以与环境空气流体连通。具体地，环境空气孔可以邻近周围环境定位。通风口可以包括通过通风通道与环境空气孔流体连通的通风孔。例如，通风通道可以至少部分地从通风孔延伸至环境空气孔。

外部凝结核可以加入通风气流中，例如加入进入通风口的气流中。凝结核可以用于增加蒸汽冷凝。在不意图受理论束缚的情况下，据信，凝结核促进蒸汽冷却以形成气溶胶时的蒸汽的异相成核过程，这增加了可见气溶胶和总气溶胶质量中的一者或两者。

如本文所使用，术语“凝结核”是指可充当种子或成核位点的任何颗粒物质，蒸气粒子可以在种子或成核位点上或周围冷凝以形成气溶胶形式的固体粒子或液滴。凝结核可以是固体颗粒、液滴或固体颗粒和液滴的组合。

尺寸在约0.01微米至约5微米的范围内的凝结核可适用于促进异相成核，并且因此可以生成增加的可见气溶胶和总气溶胶质量中的一者或两者。凝结核的平均尺寸可以在约0.01微米至约5微米之间、在约0.05微米至约2微米之间、在约0.1微米至约0.3微米之间，或为约0.2微米。

凝结核可以包括例如氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、碳粒子或任何其他合适的颗粒物质。

一个或多个通风孔可以位于减少的体积或腔室中。在一些实施例中，气溶胶导管可至少部分地限定接近通风口的一个或多个通风孔定位的通风室。腔室的使用可以用来增大较低温度通风空气与夹带气溶胶的较高温度空气的比率。在一些实施例中，通风室靠近加速元件的窄端部分(例如，喷嘴的出口孔)定位。

通风室可以用于向与杆管或喷嘴取向无关的一个或多个通风孔提供接口。例如，当使用通风室时，杆管上的通风孔不需要径向地定向以匹配冷却块上的通风通道，这可以为杆管提供相对于冷却块的更符合人体工程学的取向。通风室可以围绕通风孔。通风孔可以在杆管或喷嘴上。通风室可以与远离通风孔的环境空气孔流体连通。

替代地，或除了使用通风室之外，冷却元件和加速元件可以被集成。例如，冷却块可以形成喷嘴。喷嘴上的通风孔可以与冷却块上的通风通道预对准。第一杆管可以将冷却块流体连通地连接到气溶胶生成元件。第二杆管可以将冷却块流体连通地连接到容器。第一杆管可以比第二杆管短。冷却块可以包括与每个杆管的空气密封连接器。

在一些情况下，夹带气溶胶的空气可以在气溶胶导管的壁上凝结。以足够均匀的方式通过通风口进入气溶胶导管的空气可有助于防止或减少气溶胶导管的内壁上的凝结。通风口可以用作漏斗导引装置，以沿着气溶胶导管的内壁引导通风气流。通风气流可以缓冲来自内壁的夹带气溶胶的空气。通风口可以包括环形开口或多个孔。这可以帮助通风口作为漏斗导引装置起作用。

加速元件可以限定通风口的一个或多个通风孔。在一个实施例中，通风口的一个或多个通风孔位于加速元件，例如喷嘴上。

在一些实施例中，通风口的一个或多个通风孔位于加速元件的窄端部分中。

在一些实施例中，通风口的总孔隙面积与接近或邻近通风口定位的气溶胶导管的横向横截面积的比率可以为至多约1：1000。与总孔隙面积相比，所使用的气溶胶导管的横向横截面积可以位于例如加速元件或杆管的宽端部分处。横向横截面积可以定位成与通风口的中心点一致。

冷却元件可以限定通风口的一个或多个通风孔。在一个实施例中，通风口的一个或多个通风孔位于冷却元件上。冷却元件可以在加速元件的上游。

进入通风口的通风空气可以由冷却元件预冷却。冷却元件可以包括主动冷却元件，其可有利地改善对通风空气的预冷却的控制。冷却元件可以被定位成接近环境空气孔或通风通道。在一些实施例中，冷却元件可以至少部分地限定通风通道。在一个实施例中，气溶胶导管包括冷却元件，所述冷却元件定位成接近环境空气孔或通风通道并且被构造成冷却流动通过通风通道的气流。具体地，冷却元件可限定通风口的通风孔和与通风口的通风孔邻近的通风室中的至少一者。

冷却元件可以包括被动冷却元件、主动冷却元件，或被动冷却元件和主动冷却元件。在一些实施例中，冷却元件包括由导热材料形成的喷嘴，所述喷嘴限定一个或多个通风孔。在一些实施例中，冷却元件包括限定一个或多个窄空气通道的冷却块。在一些实施例中，冷却元件包括热电装置，例如，用以主动地冷却进入的环境空气的珀耳帖(Peltier)元件。

在一些实施例中，冷却元件可与气溶胶导管相接。密封垫圈可以被定位成将气溶胶导管与冷却元件密封。例如，密封垫圈可以被定位成将杆管与冷却块密封。通风孔可以设置在冷却元件中，该通风孔可以通过通风通道与环境空气孔流体连通。通过在气溶胶导管周围设置与冷却元件的密封垫圈，环境空气可有利地被引导流过通风孔，沿着通风通道到环境空气孔。

通风口可以沿着气溶胶导管靠近气溶胶生成元件定位。例如，气溶胶生成元件和通风口的中心可以间隔不超过30mm。将通风口定位成靠近气溶胶生成元件可增加夹带气溶胶的空气的温度梯度，这可促进增强气溶胶生成。在一些实施例中，通风口被定位为尽可能靠近气溶胶生成元件，以便使夹带气溶胶的空气的冷却速率剧增。

形成气流通道的水烟装置的一个或多个部件可以对水烟装置的抽吸阻力(RTD)产生影响。RTD可以与使用者抽吸气溶胶通过水烟装置的气流通道、通过液体、通过顶部空间出口到达可选的烟嘴的难易程度有关。水烟装置的形成、限定、附加到或拦截气流通道的一个或多个部件可以具有抽吸阻力(RTD)。加速元件的RTD可以至少部分地有助于空气流动通道的RTD。例如与腔室和冷却元件相比，加速元件可以限定通过空气流动通道的更限制性的横截面直径。加速元件可以限定空气流动通道的RTD。特别地，RTD可以小于或等于约45毫米水位计(mmWG)，优选地等于或小于约38毫米水位计。

一般来讲，冷却元件可以通过用对流被气溶胶加热并且将热量从空气中传递出去来操作。冷却元件可以利用各种被动或主动技术来完成气溶胶的冷却。

冷却元件可以定位成接近或邻近通风口。在一些实施例中，冷却元件可围绕通风口。在一些实施例中，冷却元件可以向通风口提供预冷却的通风空气。例如，气流可以被布置成在进入通风口之前穿过冷却元件或从冷却元件附近通过。在一些实施例中，冷却元件可以设置在通风口的上游或下游。在一些实施例中，冷却元件可至少部分地限定通风口。通风口的部分可以形成在冷却元件中，所述通风口的部分是例如通风室、通风通道和环境空气孔中的任何一者。在一些实施例中，可设置多于一个冷却元件。

如本文中所使用，术语“被动冷却”是指没有额外功率消耗或电源的冷却。术语“主动冷却”是指使用额外功率消耗或电源进行冷却。冷却元件可以可操作地联接到电源，诸如电源或电池，以提供主动冷却。冷却(尤其是被动冷却)的有效性可能会受到某些条件，诸如环境温度、温度梯度、热传递能力、湿度，和通风的影响。

冷却元件的部件可以包括以下项中的至少一者：包括导热材料的导管、散热器、热泵、风扇、具有用于液体的设置在空气流动通道外部的内部容积的冷却容纳器、水冷块，以及液体泵。被动部件可以包括导管、散热器、冷却容纳器和水冷块中的至少一者。主动部件可以包括热泵、风扇和液体泵。每个部件都可以被热耦合到流动通过冷却元件的气溶胶。一个以上的这些部件可以一起使用以进一步增强冷却。

冷却元件的导管可以包括被构造成促进流动通过导管的腔的气溶胶的被动冷却的材料。导管可以包括导热材料，该导热材料可以用于从气溶胶吸收热量。导管可以由气溶胶加热。材料的热扩散率可以等于或大于约10^-6m²/s、10^-5m²/s、约5×10^-5m²/s，或甚至约10^{- 4}m²/s。

导热材料的非限制性实例包括铝和铜，铝的热扩散率为9.7×10^-5m²/s。

在一些实施例中，导管的一部分形成加速元件。例如，导管可以是包括冷却元件和加速元件的喷嘴。

流经气溶胶导管的气溶胶导管外部的空气可以从气溶胶导管或气流通道吸走热量。该冷却气流可以通过水烟装置的设计来提供。水烟装置可以包括从环境空气源(例如，周围环境)延伸到冷却元件的冷却空气流动通道。在一个实例中，冷却元件可以加热上升的空气，并且引起环境空气流动通过冷却空气流动通道并且经过冷却元件。水烟装置的适当通风设计可以促进该空气流动并且可以提供被动风扇。在另一个实施例中，冷却气流可以由使用者的抽吸促进。冷却空气流动通道可以被设计成延伸到烟嘴。使用者的抽吸可以促进环境空气流动通过冷却空气流动通道并且流经冷却元件。使用者用以产生冷却气流的相同抽吸还可以将气溶胶抽吸通过气溶胶导管的气流通道。

由冷却元件加热的空气可以用于将预加热的空气提供给气溶胶生成元件，这可以促进气溶胶生成元件的改善的操作。例如，环境空气可以通过冷却空气流动通道与冷却元件流体连通。当冷却气溶胶时，冷却元件可以加热环境空气。加热的空气可以与气溶胶生成元件流体连通。具体地，加热的空气可以被抽吸通过气溶胶生成元件以产生更多气溶胶，所述气溶胶接着可以被吸入气溶胶导管的气流通道中。

通常，加热器从外部到内部使基质的温度升高，这可能需要很长时间，并且可以通过基质产生热梯度。通过使大量的热空气沿基质通过，基质的温度可以更快地升高并且可以使热梯度平坦。

使用导热材料可以不限于冷却元件。例如，加速元件可以由导热材料形成。在一些实施例中，导管和加速元件两者由导热材料形成。例如，导管和加速元件可以一体地在一起形成。

在一些实施例中，冷却元件的导管可以由不导热或具有低导热率的材料形成。例如，导管可以由环氧树脂形成。冷却元件的其他部件可以用于提供冷却效果。

可以使用各种类型的散热器。散热器可以由导热材料形成。散热器可以是条纹状(fringed)散热器。例如，条纹状散热器可以包括多个散热片。一个或多个散热片的表面积为至少225mm²。散热片可以相对较薄。散热片中的一个或多个可以具有至多0.5mm的厚度。气溶胶导管外部的冷却气流可以从散热器吸走热量。散热器可以是热管。该热管可以包括可以经受气化然后冷凝的工作流体。

散热器可以与导管结合使用。特别地，散热器可以通过导管热耦合到气溶胶。散热器可以被设置在导管的外部。例如，散热器可以至少部分地或全部围绕导管的一部分。散热器可以从导管中吸走热量。

可以使用任何合适的热泵。在一个实例中，热泵可以包括可以使用电能来驱动冷却的热电元件。该热电元件可以特别适合与电源一起使用。在一些实施例中，热电元件是珀耳帖元件。热泵可以具有加热侧和冷却侧，并且被构造成沿远离气溶胶的方向将热量从冷却侧传递到加热侧。气溶胶导管外部的冷却气流可以从热泵的加热侧吸走热量。

热泵可以与导管和散热器中的至少一个结合使用。例如，热泵可以被联接到导管、散热器或两者。特别地，热泵的冷却侧可以与散热器相邻设置以冷却环境空气。冷却的空气然后可以使流经过散热器，例如穿过散热片，以提供有效的冷却。

可以使用任何合适的风扇。风扇可以促进气溶胶导管外部的冷却气流的移动。风扇可以由电源供电。除了使用使用者的抽吸来生成冷却气流之外，或作为替代，可以使用风扇。

该风扇可以与导管、散热器和热泵中的至少一者结合使用。在一个实例中，风扇可以引导冷却气流经过散热器，例如穿过联接到导管的多个散热片。在另一个实例中，风扇可以被选择性地启动。水烟装置可以包括温度传感器和控制器。该温度传感器可以热耦合到热泵的加热侧。可以响应于所感测的温度超过温度阈值而启动风扇。风扇的选择性启动可以提供改善的温度。例如，选择性启动可以仅在需要时帮助改善冷却(例如，以节省功率)，或者可以帮助防止气溶胶生成元件过热(例如，防止气溶胶形成基质燃烧)。

可以使用各种类型的冷却容纳器。冷却容纳器的内部容积可以被构造成包含液体。液体可以与气流通道或气溶胶导管相邻设置。特别地，冷却容纳器中的液体可以不被设置在从气溶胶生成元件到顶部空间出口的气溶胶路径中。冷却容纳器的内部容积可以不与容器的内部流体连通。然而，在一个或多个实施例中，内部容积可以与容器的内部流体连通。

冷却容纳器的内部容积可以大于或等于约250ml。冷却容纳器中使用的液体的非限制性实例包括水和乙二醇。

使用者可以将液体手动地设置在内部容积中。还可以使用其他技术来填充内部容积，诸如使用液体泵或通过毛细管作用，使用来自另一个源诸如容器的液体。使用此类技术可以简化水烟装置的操作。使用者可能只需要填充容器，该容器也将向冷却容纳器提供液体。毛细管作用可以允许填充而无需附加的功率消耗。

一般来讲，当气溶胶加热液体时，冷却容纳器可以是气溶胶。然后，冷却容纳器可以以各种方式将热量从液体传递出去。

一种类型的冷却容纳器可以包括一个或多个端口，以允许液体流入或流出内部容积。冷的液体可以从外部源循环到内部容积中。加热的液体可以被循环到内部容积之外。

另一种类型的冷却容纳器可以包括围绕内部容积的导热壁。导热壁可以由导热材料形成。气溶胶导管外部的冷却气流可以从导热壁吸走热量。

另一种类型的冷却容纳器可以是至少部分多孔的。冷却容纳器可以包括允许液体通过壁蒸发的多孔壁。多孔材料的非限制性实例包括多孔粘土和泡沫二氧化硅。

另一种类型的冷却容纳器可以被描述为“罐中罐”冷却容纳器，该冷却容纳器也允许液体蒸发。该罐中罐冷却容纳器可以包括内壁和外壁。外壁可以限定用于容纳液体的内部容积和允许蒸气逸出的开口。内壁可以是多孔的，由多孔材料形成，并且可以被设置在外壁的内部。多孔的第一壁可以允许液体蒸发通过内壁的表面，该液体的蒸发可以作为蒸气通过由外壁限定的开口逸出冷却容纳器。

罐中罐冷却容纳器的有效性可以取决于周围环境的温度和湿度。在一些高温且低湿的环境中，罐中罐冷却容纳器可以将液体冷却至4.5℃。

冷却容纳器可以与导管、散热器、热泵和风扇中的至少一者结合使用。在一个实例中，液体可以围绕导管的一部分。特别地，液体可以完全围绕导管的一部分。在一些实施例中，与不具有冷却元件的装置相比，至少冷却容纳器和热泵的组合可以提供高达约60℃的温度下降。热泵的冷却侧可以被联接到冷却容纳器或与冷却容纳器接触。散热器可以至少部分地设置在冷却容纳器的内部容积中，与冷却容纳器中的液体流体连通。散热器可以被联接到热泵的冷却侧或与之接触。

可以使用被构造成冷却流动通过水冷块的液体的任何类型的水冷块。水冷块可以与任何合适的液体诸如水一起使用。水冷块可以由导热材料形成，该导热材料具有形成在其中的用于使液体流动通过的至少一个内腔。来自气溶胶的热量可以加热液体，然后由导热材料从液体中传递出去。气溶胶导管外部的冷却气流可以从水冷块吸走热量。

水冷块可以与导管、散热器、热泵、风扇和冷却容纳器中的至少一者结合使用。在一个实例中，冷却容纳器可以包括与水冷块的至少一个内腔流体连通的一个或多个端口。包含在冷却容纳器中的液体可以被气溶胶例如通过导管加热。可以响应于加热的液体流动通过水冷块而对其进行冷却。液体可以在回路中连接以允许冷却的液体返回到冷却容纳器。在一些实施例中，热泵的冷却侧可以被联接到水冷块或与水冷块接触，以进一步增强加热的液体的冷却。风扇还可以被定位成促进气流经过热泵的加热侧。

液体泵可以是任何合适的类型。在一个实例中，液体泵可以使用电能来移动或循环液体。在另一个实例中，在抽吸时，液体泵可以使用使用者的吸入或由使用者的吸入支持。在这种情况下，可以使用液体泵的特性来调节RTD。液体泵可能无法自行提供冷却。当与其他部件一起使用时，可以将液体泵视为促进冷却的主动装置。该泵可以与导管、散热器、热泵、风扇、冷却容纳器和水冷块中的至少一者结合使用。在一个实例中，液体泵可以用于使液体流动通过水冷块和储存器。特别地，泵可以使加热的液体从储存器流动到水冷块以进行冷却。

在一些实施例中，至少液体泵和冷却容纳器的组合可以提供比使用没有液体泵的冷却容纳器更好的冷却。液体泵可以减少液体在被冷却之前与导管接触的时间。较高的泵送流量可以为相同量的液体提供更多的冷却。因此，内部容积可以小于没有液体泵的冷却容纳器的内部容积。这可以允许水烟装置的大小与传统水烟装置的大小更为相当。

水烟装置可以包括具有空气加速入口的腔室。该腔室可以在气溶胶生成元件和容器之间在水烟装置的空气流动路径中。从气溶胶生成元件或从气溶胶生成元件近侧的区行进到容器的气溶胶可以经过腔室。该腔室可以包括入口，该入口在气溶胶进入腔室时使其加速。相对于不包括具有空气加速入口的腔室的装置，离开入口的气溶胶可以减速，这可以改善气溶胶成核过程并且导致可见气溶胶的增加。可见气溶胶的量可以在单元的主腔室、容器的顶部空间或主腔室和容器两者中增加。另外或替代地，相对于不包括具有空气加速入口的腔室的装置，可以增加由水烟装置递送的总气溶胶质量。例如，总气溶胶质量可以增加约1.5倍或更大或约2倍或更大，诸如约3倍。

加速元件可以包括或形成为腔室的入口。本文中对入口的描述可以适用于至少部分地由加速元件形成的喷嘴。在一些实施例中，由冷却元件和加速元件形成的喷嘴也用作入口。

空气流动路径可以包括空气流动通道。该空气流动路径可以至少例如从空气入口通道延伸到顶部空间出口。

腔室可以具有与入口流体连通的主腔室。主腔室的大小和形状设计成当气溶胶离开入口并进入主腔室时允许主腔室中的气溶胶减速。主腔室可以具有允许气溶胶减速的任何合适的大小和形状。优选地，主腔室是基本上圆柱形的，但是可以具有任何其他合适的形状。

主腔室可以具有任何合适的直径。为了本公开的目的，除非另有说明，否则“直径”是从对象的第一端部到对象的与第一端部相对的第二端部的最大横向距离。举例来讲，“直径”可以是具有圆形横截面的对象的直径，或者可以是具有矩形横截面的对象的宽度。在一些实例中，主腔室具有至少约10mm的直径。例如，主腔室的直径可以为约10mm至约50mm，诸如约30mm。

主腔室可以具有任何合适的长度。在一些实例中，主腔室具有至少约10mm的长度。例如，主腔室的长度可以为约10mm至约100mm，诸如约40mm。

优选地，入口伸入到主腔室中。例如，入口的第一端可以形成在腔室的壳体的外表面处，并且入口的第二端可以延伸到主腔室中。

可以使用加速携带气溶胶的空气的任何合适的入口。合适的入口可包括限定收缩的空气流动横截面的引导件，该引导件将迫使空气基本沿轴向方向加速。在一些实例中，入口具有靠近气溶胶生成元件的第一孔和靠近主腔室的第二孔。来自气溶胶生成元件的气溶胶通过第一孔流入入口，并且从第二孔流出进入主腔室。第一孔具有大于第二孔的直径。

第一孔可以具有任何合适的尺寸。例如，入口的第一孔可以具有在约1mm至约10mm范围内的直径，诸如在约2mm至约9mm的范围内，或者为约7mm。

入口的第二孔可以具有任何合适的尺寸。例如，第二孔可以具有在约0.5mm至约4mm范围内的直径，诸如在约0.5mm至约2mm的范围内，或者为约1mm。

入口可以具有任何合适的长度。例如，入口的从第一孔到第二孔的长度可以为约1mm至约30mm，诸如约1mm至约20mm或者约5mm至约30mm，诸如约20mm。

优选地，入口具有截头圆锥形的形状。例如，入口可以是喷嘴的形式。具有截头圆锥形形状的入口可以允许在气溶胶被抽吸通过该入口时有效地加速该气溶胶。

腔室可以具有任何合适数量的空气加速入口。例如，腔室可以具有一个或多个空气加速入口。在一些实例中，腔室可以具有2、3、4或5个或更多个空气加速入口。

腔室可以包括一个或多个部分。例如，主腔室和所述一个或多个入口可以由相同部分或由不同部分形成。优选地，主腔室由允许使用者观察腔室内的气溶胶的材料形成。例如，主腔室可以由光学透明或光学不透明的材料形成。

腔室可以被定位在气溶胶生成元件和被构造成包含液体的容器之间的空气流动路径中。导管可以将腔室连接至气溶胶生成元件的出口。替代地，腔室的入口可以是气溶胶生成元件的出口。

水烟装置可以包括从腔室延伸到容器中的导管。优选地，主导管延伸到容器中位于容器的液体液位以下。在一些实例中，腔室的主腔室流体连接至导管。在其他实例中，延伸到容器中的主导管形成腔室的主腔室。

本发明的水烟装置可以具有任何合适的气溶胶生成元件，其用于加热气溶胶形成基质以产生气溶胶。优选地，气溶胶形成基质由电加热元件加热。气溶胶生成元件包含用于包含要由加热元件加热的气溶胶形成基质的容纳器。优选地，当由加热元件加热时，气溶胶形成基质位于筒中，并且因此气溶胶生成元件包括被构造成接收筒的筒容纳器。替代地，可以将不位于筒中的气溶胶形成基质放置在容纳器中。

气溶胶生成元件包括空气入口和气溶胶出口。当使用者在水烟装置上抽吸时，环境空气可以进入空气入口，经过或穿过气溶胶形成基质，并且离开气溶胶出口以进入腔室的入口。在一些实例中，气溶胶生成元件的气溶胶出口是腔室的入口或形成腔室的入口的至少一部分。

优选地，气溶胶生成元件的加热元件限定容纳器的用于保持气溶胶形成基质或筒的至少一个表面。更优选地，该加热元件限定容纳器的至少两个表面。例如，加热元件可形成顶表面、侧表面和底表面中的两者或更多者的至少一部分。优选地，加热元件限定顶表面的至少一部分和侧表面的至少一部分。更优选地，加热元件形成容纳器的整个顶表面和整个侧壁表面。加热元件可设置在容纳器的内表面或外表面上。

可以采用任何合适的加热元件。例如，加热元件可以包括电阻式加热部件和感应式加热部件中的一者或两者。优选地，加热元件具有电阻式加热部件。例如，加热元件可以具有一根或多根电阻丝或其他电阻元件。电阻丝可与导热材料接触以将产生的热量分布在更宽的区域上。合适的导热材料的实例包括铝、铜、锌、镍、银及其组合。出于本公开的目的，如果电阻丝与导热材料接触，则电阻丝和导热材料两者均为加热元件的一部分，该加热元件形成筒容纳器的表面的至少一部分。

在一些实例中，加热元件包括感应式加热元件。例如，加热元件可以具有形成筒容纳器的表面的感受器材料。

如本文中所使用，术语“感受器”是指能够将电磁能量转换成热量的材料。当位于交变电磁场中时，通常感生涡电流并且可能在感受器中发生磁滞损耗，从而引起感受器的加热。在感受器定位成与气溶胶形成基质处于热接触或紧密热邻近时，该基质由感受器加热，使得形成气溶胶。优选地，感受器至少部分地以与气溶胶形成基质直接物理接触的形式进行布置。

感受器可以由能够经电感加热到足以从气溶胶形成基质生成气溶胶的温度的任何材料形成。优选地，感受器包括金属或碳。合适的感受器可以包括铁磁性材料，例如铁磁体铁、铁磁性合金诸如铁磁性钢或不锈钢，以及铁氧体。合适的感受器可以是铝或包括铝。

合适的感受器包括金属感受器，例如不锈钢。然而，感受器材料还可以包括以下各项或由以下各项制成：石墨；钼；碳化硅；铝；铌；因康镍合金(基于奥氏体镍-铬的超合金)；金属化膜；陶瓷诸如氧化锆；过渡金属诸如Fe、Co、Ni或类金属组分诸如B、C、Si、P、Al。

感受器优选地包括大于5％、优选地大于20％、优选地大于50％或90％的铁磁性或顺磁性材料。合适的感受器可以被加热到超过250摄氏度的温度。合适的感受器可以具有非金属芯体，该非金属芯体具有设置在非金属芯体上的金属层，例如形成于陶瓷芯体的表面上的金属迹线。

在根据本发明的系统中，容纳器的至少一个表面或包含用于放置在容纳器中的气溶胶形成基质的筒的至少一个表面可以包括感受器材料。优选地，容纳器的至少两个表面包括感受器材料。例如，容纳器的基部和至少一个侧壁可以包括感受器材料。有利地，筒容纳器的外表面的至少一部分由感受器材料制成。然而，筒容纳器的内侧的至少一部分也可用感受器材料涂布或加衬。优选地，内衬附接或固定到壳以便形成壳的整体部分。

另外或替代地，该筒可以具有感受器材料。

水烟装置还可以包括一个或多个感应线圈，该一个或多个感应线圈被配置成在感受器材料中感应出导致感受器材料加热的涡电流和/或滞后损耗。感受器材料还可以被定位在包含气溶胶形成基质的筒中。包括感受器材料的感受器元件可以具有任何合适的材料，诸如在例如PCT公布的专利申请WO 2014/102092和WO 2015/177255中描述的那些。

水烟装置可以包括可操作地联接到电阻式加热元件或感应线圈的控制电子器件。控制电子器件被配置成控制加热元件的加热。

控制电子器件可以任何合适的形式提供，并且可以例如包含控制器或存储器和控制器。控制电子器件可以包括存储器，该存储器包含使一个或多个部件实施控制电子器件的功能或方面的指令。可归因于本公开中的控制电子设备的功能可以被体现为软件、固件和硬件中的一个或多个。

特别地，本文所述的部件(诸如控制器)中的一个或多个可以包括处理器，诸如中央处理单元(CPU)、计算机、逻辑阵列或能够将数据导入或导出到控制电子器件之外的其他装置。控制器可以包括一个或多个具有存储器、处理和通信硬件的计算设备。控制器可以包括用于将控制器的各种部件耦合在一起或者将控制器的各种部件与可操作地耦合至控制器的其他部件耦合的电路。控制器的功能可以由硬件执行，和/或可以作为非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令来执行。

控制器的处理器可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或等效分立或集成逻辑电路系统中的任何一者或多者。在一些示例中，处理器可以包括多个部件，例如一个或多个微处理器、一个或多个控制器、一个或多个DSP、一个或多个ASIC，和/或一个或多个FPGA，以及其他分立或集成逻辑电路系统的任意组合。本文中归因于控制器或处理器的功能可以体现为软件、固件、硬件或其任何组合。虽然在本文中被描述为基于处理器的系统，但是替代控制器可以单独或与基于微处理器的系统结合使用其他部件(例如继电器和计时器)来实现所需的结果。

在一个或多个实施例中，示例性系统、方法和接口可以通过使用可以包括一个或多个处理器和/或存储器的计算设备，使用一个或多个计算机程序来实现。本文描述的程序代码和/或逻辑可以应用于输入数据/信息以执行本文描述的功能并生成期望的输出数据/信息。可以将输出数据/信息作为输入应用到一个或多个其他装置和/或方法，如本文所述或将以已知方式应用。鉴于以上内容，将显而易见的是，可以以本领域技术人员已知的任何方式来实现本文所述的控制器功能。

在一些实施例中，控制电子器件可以包括微处理器，该微处理器可以是可编程微处理器。电子电路可被配置成调节电力供应。电力可以电流脉冲的形式供应给加热器元件或感应线圈。

如果加热元件是电阻式加热元件，则控制电子器件可被配置成监测加热元件的电阻，并且根据加热元件的电阻控制对加热元件的电力供应。以这种方式，控制电子器件可调节电阻元件的温度。

如果加热部件包括感应线圈并且加热元件包括感受器材料，则控制电子器件可以被配置成监测感应线圈的方面，并且根据线圈的方面控制对感应线圈的电力供应，诸如在例如WO 2015/177255中描述的。以这种方式，控制电子器件可调节感受器材料的温度。

水烟装置可以具有温度传感器，诸如热电偶。温度传感器可以可操作地联接到控制电子器件以控制加热元件的温度。温度传感器可被定位在任何合适的位置。例如，温度传感器可以被配置成插入接收在容纳器内的气溶胶生成基质或筒中，以监测正在被加热的气溶胶形成基质的温度。另外或替代地，温度传感器可以与加热元件接触。另外或替代地，温度传感器可以被定位成检测水烟装置的气溶胶出口，诸如气溶胶生成元件的气溶胶出口处的温度。另外或替代地，温度传感器可以与冷却元件诸如热泵的加热侧接触。传感器可将与感测到的温度有关的信号传输到控制电子器件，该控制电子器件可调节加热元件的加热以在传感器处实现合适的温度。

可以使用任何合适的热电偶，诸如K型热电偶。可以将热电偶放在温度最低的筒中。例如，热电偶可以被放置在筒的中心或中间。在一些水烟装置中，例如通过将热电偶放置在基质容纳器和加热元件(诸如木炭)之间，然后将基质放置在顶部，可以将热电偶放置在气溶胶形成基质(诸如糖蜜)下方。

无论水烟装置是否包括温度传感器，该装置均优选地被构造成将接收在容纳器中的气溶胶形成基质加热到足以生成气溶胶而不会使气溶胶形成基质燃烧的程度。

控制电子器件可以可操作地联接到电源。水烟装置可以包括任何合适的电源。例如，水烟装置的电源可以是电池或电池组(诸如，蓄电池组)。在一些实例中，电池的一个或一个以上的部件，诸如阴极元件和阳极元件，或者甚至整个电池，可以适于匹配将其设置在其中的水烟装置的一部分的几何形状。在一些情况下，电池或电池部件可以通过滚动或组装来适配为匹配几何形状。供电单元的电池可为可充电的，且其可为可移除和可更换的。可使用任何合适的电池。例如，市场上存在重载型或标准电池，例如用于工业重载电动工具的电池。替代地，供电单元可以是任何类型的电源，包括超级(super/hyper)电容器。替代地，装置可以连接至外部电源而被供电，并且出于此类目的进行电和电子设计。无论所采用的电源类型如何，在装置被再充电或需要连接至外部电源之前，电源优选地提供足够的能量来使装置正常起作用，以供装置进行约70分钟的连续操作。

水烟装置包括与用于包含气溶胶形成基质的容纳器流体连接的空气入口通道。在使用水烟装置时，环境空气流动通过空气入口通道到达容纳器和设置在容纳器中的基质，以将由气溶胶形成基质生成的气溶胶运送到气溶胶出口。优选地，空气入口通道的至少一部分由加热元件形成，以在空气进入容纳器之前将其预热。优选地，加热元件的形成容纳器表面的部分形成空气入口通道的一部分。优选地，空气入口通道由容纳器的顶表面和容纳器的由加热元件形成的侧壁中的一者或两者形成。优选地，空气入口通道由容纳器的顶表面和容纳器的由加热元件形成的侧壁两者形成。

优选地，加热元件可以包括被构造成对空气预加热的冷却元件的一部分或由其形成。

空气入口通道的任何合适的部分可由加热元件形成。优选地，空气入口通道的长度的约50％或更多由加热元件形成。在许多实例中，加热元件将形成空气入口通道的长度的95％或更小。

流动通过空气入口通道的空气可以由加热元件加热任何合适的量。在一些实例中，当加热的空气流动通过气溶胶形成基质或包含气溶胶形成基质的筒时，空气将被充分加热以引起气溶胶的形成。在一些实例中，空气本身没有充分受热以引起气溶胶的形成，而是促进加热元件对基质的加热。优选地，当根据本发明对空气进行预加热时，相对于不对空气进行预加热的设计，供应给加热元件以加热基质并且引起气溶胶形成的能量的量减少5％或更多，诸如10％或更多、或15％或更多。通常，能量节省将小于75％。

优选地通过预加热的空气和来自加热元件的加热的组合将基质加热至约150℃至约250℃、更优选地约180℃至约230℃、或约200℃至约230℃范围内的温度。

优选地，空气流动路径的至少一部分在加热元件和隔热罩之间形成。优选地，由空气入口通道形成的空气入口通道的基本上整个部分也由隔热罩形成。隔热罩和加热元件可以形成空气入口通道的相对表面，使得空气在隔热罩与加热元件之间流动。优选地，隔热罩被定位在由容纳器形成的内部的外部。

可以采用任何合适的隔热罩材料。优选地，隔热罩材料具有热反射表面。热反射表面可背衬有绝缘材料。在一些实例中，热反射材料包括铝金属化膜或其他合适的热反射材料。在一些实例中，绝缘材料包括陶瓷材料。在一些实例中，隔热罩包括铝金属化膜和陶瓷材料背衬。

空气入口通道可以包括穿过容纳器的一个或多个孔，使得环境空气可以从水烟装置外部流动通过空气入口通道并且通过孔进入容纳器中。如果空气入口通道包括一个以上的孔，则该空气入口通道可以包括歧管以将流动通过空气入口通道的空气引导至每个孔。优选地，水烟装置包括两个或更多个空气入口通道。

容纳器可以包括与一个或多个空气入口通道连通的任何合适数量的孔。例如，容纳器可以包括1至1000个孔，诸如10至500个孔。孔可具有均匀的大小或不均匀的大小。孔可具有均匀或不均匀的形状。孔可均匀分布或不均匀分布。孔可形成在筒容纳器中的任何合适位置处。例如，孔可形成在容纳器的顶部或侧壁中的一者或两者中。优选地，孔形成在容纳器的顶部中。

容纳器的形状和大小优选地被设计成当基质或筒被容纳器接收时允许容纳器的一个或多个壁或顶板与气溶胶形成基质或包含气溶胶形成基质的筒之间的接触，以促进形成容纳器表面的加热元件对气溶胶形成基质的传导加热。在一些实例中，可以在包含气溶胶形成基质的筒的至少一部分与容纳器的表面之间形成气隙，此处该气隙用作空气入口通道的一部分。

优选地，容纳器的内部和包含气溶胶形成基质的筒的外部具有类似的大小和尺寸。优选地，容纳器的内部和筒的外部的高度与基部宽度(或直径)之比大于约1.5比1。此类比例可以通过允许来自加热元件的热量渗透到筒的中间而允许在使用期间筒内的气溶胶形成基质更有效的消耗。例如，容纳器和筒的底部直径(或宽度)可为高度的约1.5倍至约5倍、或高度的约1.5倍至约4倍、或高度的约1.5倍至约3倍。类似地，容纳器和筒的高度可为底部直径(或宽度)的约1.5倍至约5倍、或底部直径(或宽度)的约1.5倍至约4倍、或底部直径(或宽度)的约1.5倍至约3倍。优选地，容纳器和筒的高度与底部直径比或底部直径与高度比为约1.5比1至约2.5比1。

在一些实例中，容纳器的内部和筒的外部具有在约15mm至约25mm范围内的高度和在约40mm至约60mm范围内的底部直径。

容纳器可由一个或多个部分形成。优选地，容纳器由两个或更多个部分形成。优选地，容纳器的至少一个部分可相对于另一部分移动，以允许进入容纳器的内部以将筒插入到容纳器中。例如，一个部分可以可移除地附接到另一个部分，以允许在这些部分被分开时插入气溶胶形成基质或包含气溶胶形成基质的筒。这些部分可以任何合适的方式附接，诸如通过螺纹接合、过盈配合、卡扣配合等。在一些实例中，这些部分经由铰链彼此附接。当这些部分经由铰链附接时，这些部分还可包括锁定机构以在容纳器处于关闭位置时将这些部分相对于彼此固定。在一些实例中，容纳器包括抽屉，该抽屉可以滑动打开以允许将气溶胶形成基质或筒放置到抽屉中并且可以滑动闭合以允许使用水烟装置。

任何合适的气溶胶形成筒可以与如本文所述的水烟装置一起使用。优选地，筒包括导热壳体。例如，壳体可由铝、铜、锌、镍、银及其组合形成。优选地，壳体由铝形成。在一些实例中，筒由导热性比铝低的一种或多种材料形成。例如，壳体可由任何合适的热稳定聚合材料形成。如果材料足够薄，则尽管壳体由不是特别导热的材料形成，但仍然可通过壳体传递足够的热量。

筒可以包括形成在壳体的顶部和底部中的一个或多个孔，以在使用时允许空气流动通过筒。如果容纳器的顶部包括一个或多个孔，则筒顶部中的至少一些孔可与容纳器顶部中的孔对准。筒可以包括对准特征结构，该对准特征结构被构造成与容纳器的互补对准特征结构匹配，以在将筒插入到容纳器中时将筒的孔与容纳器的孔对准。在储存期间，筒壳体中的孔可以被覆盖以防止储存在筒中的气溶胶形成基质从筒中溢出。另外或替代地，壳体中的孔的尺寸可以足够小以防止或抑制气溶胶形成基质离开筒。如果孔被覆盖，则消费者可在将筒插入容纳器之前移除盖。在一些实例中，容纳器被构造成刺穿筒以在筒中形成孔。优选地，容纳器被构造成刺穿筒的顶部。

筒可以是任何合适的形状。优选地，筒具有截头圆锥形或圆柱形的形状。

可以将任何合适的气溶胶形成基质放置在筒中以与本发明的水烟装置一起使用，或者可以放置在气溶胶生成单元的容纳器中。气溶胶形成基质优选的是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基质来释放挥发性化合物。气溶胶形成基质可以是固体或液体，或包括固体和液体组分。优选地，气溶胶形成基质是固体。

气溶胶形成基质可以包括尼古丁。含尼古丁的气溶胶形成基质可以包括尼古丁盐基质。气溶胶形成基质可以包括植物基材料。气溶胶形成基质可以包括烟草，并且优选地，含烟草材料包含挥发性烟草香味化合物，该挥发性烟草香味化合物在被加热时从气溶胶形成基质释放。

气溶胶形成基质可以包括均质化的烟草材料。均质烟草材料可以通过凝结颗粒烟草形成。当存在时，均质化烟草材料可具有以干重计等于或大于5％并且优选地以干重计大于30重量％的气溶胶形成剂含量。以干重计，气溶胶形成剂含量可小于约95％。

替代地或另外，气溶胶形成基质可以包括不含烟草的材料。气溶胶形成基质可以包含均质化植物基材料。

气溶胶形成基质可以包括例如以下各项中的一种或多种：粉末、细粒、球粒、碎片、细条、条带或片材，该条带或片材包含以下项中的一种或多种：草本植物叶、烟草叶、烟草叶脉片段、复原烟草、均质化烟草、挤出烟草，以及膨胀烟草。

气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可以为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在气溶胶生成元件的操作温度下的热降解有基本抵抗力。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。特别优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三甘醇，1,3-丁二醇和最优选的甘油。气溶胶形成基质可以包括其他添加剂和成分，诸如香料。气溶胶形成基质优选包含尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。在一个特别优选的实施例中，气溶胶形成剂是甘油。

固体气溶胶形成基质可提供于热稳定载体上或嵌入其中。载体可以包括薄层，在该薄层上固体基质沉积于第一主表面、第二主外表面或第一主表面和第二主表面两者。载体可以由例如纸或纸样材料、非织造碳纤维垫、低质量开网金属丝网(low mass open meshmetallic screen)或穿孔金属箔或任何其他热稳定聚合物基质形成。替代地，载体可呈粉末、细粒、球粒、碎片、细条、条带或片材形式。载体可以是其中已并有烟草组分的非织造织物或纤维束。非织造织物或纤维束可以包括例如碳纤维、天然纤维素纤维或纤维素衍生型纤维。

在一些实例中，气溶胶形成基质呈悬浮液的形式。例如，气溶胶形成基质可以呈浓稠的糖蜜状悬浮液的形式。

进入筒的空气流过气溶胶形成基质、夹带气溶胶并且经由气溶胶出口离开筒和容纳器。携带气溶胶的空气从气溶胶出口进入容器。

水烟装置可以包括任何合适的容器，该容器限定被构造成包含液体的内部容积并且限定液体液位上方的顶部空间中的出口。容器可以包括光学透明或光学不透明壳体，以允许消费者观察容器中包含的内容物。容器可以包括液体填充界限，诸如液体填充线。容器壳体可由任何合适的材料形成。例如，容器壳体可以包括玻璃或合适的刚性塑料材料。优选地，容器可以从水烟装置的具有气溶胶生成元件的部分移除，以允许消费者填充或清洁容器。

消费者可将容器填充至液体液位。液体优选地包括水，水可以任选地与一种或多种着色剂、香料或着色剂和香料一起注入。例如，水可与植物冲剂或草本冲剂中的一种或两种一起注入。

夹带在离开腔室的空气中的气溶胶可以行进穿过定位在容器中的主导管。该主导管可以具有低于容器的液体液位的开口，使得流动通过容器的气溶胶流动通过主导管的开口，然后穿过液体进入容器的顶部空间并且离开顶部空间出口以被递送至消费者。

顶部空间出口可联接到软管，该软管包括用于将气溶胶递送至消费者的烟嘴。该烟嘴可以包括可以由使用者启动的开关或可操作地联接到水烟装置的控制电子器件的抽吸传感器。优选地，开关或抽吸传感器无线地联接到控制电子器件。开关或抽吸传感器的启动可使得控制电子器件启动加热元件，而不是不断地向加热元件供应能量。因此，相对于不采用此类元件来提供按需加热而不是恒定加热的装置，使用开关或抽吸传感器可起到节省能量的作用。

出于实例的目的，在下文按时间顺序提供一种使用如本文中所描述的水烟装置的方法。可将容器与水烟装置的其他部件分离，并用水填充。可以将天然水果果汁、植物性药材和草本冲剂中的一种或多种添加到水中以用于调味。所添加的液体量应覆盖主导管的一部分但不应超过可任选地存在于容器上的液位标记。接着将容器再组装到水烟装置。气溶胶生成元件的一部分可以被移除或打开，以允许气溶胶形成基质或筒被插入到容纳器中。然后再组装或闭合气溶胶生成元件。然后可接通装置。使用者可以从烟嘴抽吸，直到产生期望体积的气溶胶以填充具有空气加速入口的腔室。使用者可视需要抽吸烟嘴。使用者可继续使用所述装置直到腔室中不可见较多气溶胶。优选地，当筒或基质中的可用气溶胶形成基质被耗尽时，该装置将自动关闭。替代地或另外，在例如从装置接收到耗材被耗尽或几乎被耗尽的提示之后，消费者可以用新鲜的气溶胶形成基质或新鲜的筒再填充装置。如果用新鲜基质或新鲜筒再填充，那么可继续使用装置。优选地，使用者可在任何时间通过例如切断装置来关断水烟装置。

在一些实例中，使用者可通过在例如烟嘴上使用启动元件来启动一个或多个加热元件。启动元件可例如与控制电子器件无线通信且可向控制电子器件发信号以将加热元件从待用模式启动至完全加热模式。优选地，仅在使用者抽吸烟嘴时才启用此类手动启动，以防止筒中的气溶胶形成基质过热或不必要的加热。

在一些实例中，烟嘴包括与控制电子器件无线通信的抽吸传感器，并且消费者在烟嘴上的抽吸引起加热元件从待用模式启动成充分加热。

本发明的水烟装置可具有任何合适的空气管理。在一个实例中，使用者的抽吸动作将产生吸入效应，从而引起装置内部的低压，这将导致外部空气流动通过装置的空气入口、进入空气入口通道并且进入气溶胶生成元件的容纳器中。空气然后可以流动通过气溶胶形成基质或在容纳器中包含基质的筒，以携带气溶胶通过容纳器的气溶胶出口。然后，气溶胶可以流入腔室的空气加速入口的第一孔中(除非气溶胶生成元件的出口也用作腔室的空气加速入口)。当空气流动通过腔室的入口时，空气被加速。加速的空气通过第二孔离开入口进入腔室的主腔室，在主腔室中空气被减速。主腔室中的减速可以改善成核，从而导致腔室内增强的可见气溶胶。然后，雾化的空气可以离开腔室并且流动通过主导管(除非主导管是腔室的主腔室)至容器内部的液体。然后，气溶胶将涌出液体并进入容器中的液体水位上方的顶部空间，从顶部空间出口流出并通过软管和烟嘴递送至消费者。水烟装置内部的外部空气的流动和气溶胶的流动可由使用者的抽吸动作来驱动。

优选地，本发明的水烟装置的所有主要部分的组装确保装置起密闭式作用。密闭式功能应确保进行恰当的气流管理。可以任何合适方式实现密闭式作用。例如，可能使用密封件诸如密封环和垫圈来确保密闭式密封。

密封环和密封垫圈或其他密封元件可由一种或多种任何合适的材料制成。例如，密封件可以包括石墨烯化合物和硅化合物中的一种或多种。优选地，所述材料被美国食品和药物管理局批准用于人类。

主要部分，诸如腔室、腔室的主导管、容纳器的盖壳体以及容器，可以由任何合适的一种或多种材料制成。例如，这些部分可以各自由玻璃、玻璃基化合物、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)或聚苯砜(PPSU)制成。优选地，所述部分由适用于标准洗碗机的材料形成。

在一些实例中，本发明的烟嘴并有快速联接凸(male)/凹(female)特征，以连接到软管单元。

总体而言，电子水烟装置可以如下操作。填充有气溶胶形成基质的筒可以被电加热。加热元件的与筒接触的内表面可以用于加热气溶胶生成物质。加热元件可以被构造成使得所提供的温度足以生成气溶胶而不燃烧(burning/combusting)气溶胶形成基质。使用者可以从电动水烟中抽吸空气，空气可以经由空气入口通道进入，经过冷却元件，沿筒行进，然后朝向筒的底部，再到达容纳器的底部。所生成的气溶胶可以在经过加速元件时被加速。在加速之前或在加速期间，所生成的气溶胶可以由冷却元件冷却以增加气溶胶中的冷凝。气溶胶在进入腔室时可以经历压力变化，并且在腔室内部膨胀，这可以使气溶胶在经过主导管或茎管之前减速，该主导管或茎管部分浸没在容器的下部容积中的水中。所生成的气溶胶在由软管抽出之前，先经过水并且在容器的上部容积中膨胀。

虽然本公开内容不限于此，但是通过对以下提供的例示性实施例、附图和具体实例的讨论，将获得对本公开内容的各个方面的理解，这些例示性实施例、附图和具体实例使用水烟装置的气体流动路径中的冷却元件为水烟装置提供增强的气溶胶特性。对于本领域技术人员而言，本公开的各种修改以及其他实施例将变得显而易见。

当参考附图时，应理解，附图中未描绘的其他方面落入本公开内容的范围和精神内。图中所用的相似编号指代相似部件、步骤等。然而，应理解，编号在每个图中用于指代部件的使用并不意图对另一图中标注有相同编号的部件进行限制。另外，使用不同编号在不同图中指代部件不旨在指示不同编号的部件不能与其他编号的部件相同或类似。图式是出于说明而非限制的目的来呈现。图式中呈现的示意图未必按比例绘制。

在一个例示性实施例中，水烟装置除了在至少一个空气入口通道与顶部空间出口之间形成空气流动路径的一个或多个其他部件之外，还包括由导热材料(铝)形成的冷却元件。特别地，冷却元件的至少一个导管由导热材料形成。冷却元件可以包括联接到导管的散热器(多个散热片)。散热器可以围绕导管。冷却元件还可以包括热泵(珀耳帖元件)，该热泵可以被联接到散热器并且可以可操作地联接到电源。水烟装置可以利用通风设计向冷却元件的部件中的一个或多个提供适当的冷却气流。冷却元件可以包括风扇以促进冷却气流。来自冷却气流的空气可以被冷却元件加热。可以通过水烟装置的通风设计将该预加热的空气引向气溶胶生成元件，以促进气溶胶的生成。

在一个或多个实施例中，冷却元件的整体大小可以足够小以适配在水烟装置内。在一些实施例中，冷却元件可以具有约100mm的高度，可以包括加速元件。可以沿导管的侧面设置热泵。热泵的加热或冷却的表面可以在与气流通道或气溶胶导管的方向相同的方向上延伸。每个表面可以具有约30mm乘约30mm的表面积。

在另一例示性实施例中，水烟装置包括由冷却容纳器形成的冷却元件。特别地，冷却容纳器可以围绕冷却元件的导管。导管可以由导热材料形成。冷却容纳器可以由多孔材料形成，并且可以利用罐中罐设计。水烟装置可以利用通风设计向冷却容纳器，特别是冷却容纳器的外部提供适当的冷却气流。冷却元件可以包括风扇以促进冷却气流。来自冷却气流的空气可以被冷却元件加热。可以通过水烟装置的通风设计将该预加热的空气引向气溶胶生成元件，以促进气溶胶的生成。

在又一个例示性实施例中，水烟装置包括由冷却容纳器、散热器和热泵形成的冷却元件。特别地，冷却容纳器可以围绕冷却元件的导管。导管可以由导热材料形成。散热器至少部分地在冷却容纳器的内部空间中。散热器可以被联接到冷却容纳器。优选地，散热器与容纳器内部的液体接触。热泵与容纳器或散热器联接或接触。特别地，热泵的冷却侧可以与容纳器或散热器接触。水烟装置可以利用通风设计向冷却容纳器，特别是热泵的加热侧提供适当的冷却气流。冷却元件可以包括风扇以促进冷却气流。来自冷却气流的空气可以被冷却元件加热。可以通过水烟装置的通风设计将该预加热的空气引向气溶胶生成元件，以促进气溶胶的生成。

在又一个例示性实施例中，水烟装置包括由冷却容纳器、水冷块、液体泵和热泵形成的冷却元件。特别地，冷却容纳器可以围绕冷却元件的导管。导管可以由导热材料形成。水冷块可以与冷却容纳器内部的液体流体连通。液体泵可以与水冷块和冷却容纳器两者的液体流体连通，以使水从冷却容纳器循环到待冷却的水冷块，然后循环回到冷却容纳器以冷却导管。热泵可以被联接到水冷块或与水冷块接触。特别地，热泵的冷却侧可以与水冷块接触。水烟装置可以利用通风设计向冷却容纳器，特别是热泵的加热侧提供适当的冷却气流。冷却元件可以包括风扇以促进冷却气流。来自冷却气流的空气可以被冷却元件加热。可以通过水烟装置的通风设计将该预加热的空气引向气溶胶生成元件，以促进气溶胶的生成。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的水烟装置的示意图。

图2为用于与图1的水烟装置一起使用的替代气溶胶导管的示意图。

图3为根据本发明的另一实施例的水烟装置的示意图。

图4为用于与图3的水烟装置一起使用的加速元件的示意图。

图5为用于与图3的水烟装置一起使用的替代加速元件的示意图。

图6为用于与图3的水烟装置一起使用的气溶胶导管和通风室的示意图。

图7为示出了具有通风口的水烟装置相比没有通风口的水烟装置的总气溶胶质量的图表。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的水烟装置10。水烟装置10包括被构造成接收气溶胶形成基质12的气溶胶生成元件11。气溶胶生成元件11可以例如借助于电加热器(未示出)来加热气溶胶形成基质12，以生成气溶胶。在使用中，生成的气溶胶流过气溶胶导管21，该气溶胶导管包括在杆管中的通风口30。气溶胶导管21包括：近端部分，所述近端部分限定定位成从气溶胶生成元件11接收气流的近侧开口24；以及远端部分，所述远端部分限定定位在容器17的内部中的远侧开口26。通风口30位于气溶胶导管21的近端部分与远端部分之间。

气溶胶导管21与容器17流体连通。在气溶胶生成元件11与容器17的内部之间限定气流通道。具体地，气溶胶生成元件11通过至少部分地限定气流通道的气溶胶导管21与容器17流体连通。容器17的内部包括用于顶部空间的上部容积18和用于液体的下部容积19。软管20通过顶部空间出口15与上部容积18流体连通，该顶部空间出口在容器17的一侧在液线上方形成。烟嘴22联接到软管20，以供装置10的使用者使用。

生成的气溶胶可以流动通过气溶胶生成元件11，经由气溶胶导管21通过气流通道进入到下部容积19中。气溶胶可以经过下部容积19中的液体，然后升入上部容积18中。使用者在软管20的烟嘴上抽吸可以将上部容积18中的气溶胶通过顶部空间出口15抽吸到软管20中以供吸入。具体地，烟嘴22处的负压可以转换成顶部空间出口15处的负压，从而导致气流通过气溶胶生成元件11和气溶胶导管21。另外，负压导致气流从通风口30通过气溶胶导管21到气溶胶导管的远侧开口。

通风口30向来自气溶胶生成元件11的夹带气溶胶的空气提供通风空气。通风空气可能来自周围环境。通风空气冷却夹带气溶胶的空气以促进增强气溶胶产生。如图所示，通风口30可以是邻近周围空气环境定位的环境空气孔。

图2示出了用于与水烟装置10一起使用的替代气溶胶导管31，所述气溶胶导管从限定近侧开口25的近端部分和限定远侧开口27的远端部分延伸。气溶胶导管31包括通风口32，该通风口包括形成环形开口的通风孔。环形开口可以提供通风空气与夹带气溶胶的空气的更均匀的混合。环形开口可以包括多个较小的开口，诸如狭缝，如图2中所示。每个狭缝可以具有任何几何形状，例如，矩形、方形、圆形或卵形。通风口32可以包括多于一个环形开口，例如如图2所示的两个环形开口。

图3示出了根据本发明的另一实施例的水烟装置100。水烟装置100类似于图1的水烟装置10，并且包括气溶胶生成元件11和气溶胶形成基质12以及示出但在此未再讨论的其它元件。水烟装置100与水烟装置10的不同之处在于气溶胶导管121包括加速元件114。气溶胶导管121从限定近侧开口124的近端部分延伸到限定远侧开口126的远端部分。气溶胶导管121的杆管部分不包括所示实施例中的通风口。替代地，加速元件114包括通风口130。具体地，加速元件114为喷嘴。软管120与气溶胶导管121流体连通。烟嘴122联接到软管120，以供装置100的使用者使用。

图4示出了用于与水烟装置100一起使用的加速元件200。具体地，加速元件200可沿气溶胶导管121定位。加速元件200被构造成使流动通过加速元件的气溶胶加速。加速元件200包括通风口206的一个或多个通风孔。加速元件200从加速元件200的近端部分202的近侧开口延伸到加速元件200的远端部分204的远侧开口。通风口206位于近端部分202与远端部分204之间。在一些实施例，例如，图4中所示的实施例中，通风口206相对更靠近加速元件200的近侧开口定位，在安装加速元件200时，该近侧开口接近水烟装置100的气溶胶生成元件11定位。替代性地，加速元件200可以设置在不同位置208。位置208可以是相对更靠近加速元件200的远侧开口的位置。位置208可以是加速元件200的相对窄端区域。在所示的实施例中，加速元件200为锥形的。在一些实施例中，通风口206、208的总孔隙面积与通过加速元件在通风口206、208的孔隙面积的中心点处截取的横向横截面积之间的比率为至多约1：1000。

图5示出了用于与水烟装置100一起使用的替代加速元件300。加速元件300从加速元件300的近端部分302的近侧开口延伸到加速元件300的远端部分304的远侧开口。通风口306位于近端部分202与远端部分204之间。加速元件300与图4的加速元件200的不同之处在于加速元件300仅一部分为锥形的。加速元件300包括非锥形部分320和位于非锥形部分远侧的锥形部分322。通风口306位于加速元件300的非锥形部分320上。加速元件300的非锥形部分320可在通风口306的孔隙面积的中心点处限定水烟装置100的气溶胶导管121的横向横截面积310。在一个实施例中，通风口306的总孔隙面积与横向横截面积310之间的比率为至多约1：1000。

图6示出了可与水烟装置100一起使用的气溶胶导管400和冷却元件413的一部分。气溶胶导管400包括加速元件414。加速元件414包括非锥形部分450和非锥形部分远侧的锥形部分452。非锥形部分450可被称为杆管或杆管的至少近侧部分。在非锥形部分450中气溶胶导管400的内径可以在约10mm与约11mm之间的范围内。锥形部分452的最窄部分的内径可以为约3mm。通风孔430沿着加速元件414的非锥形部分450设置。通风孔430经由通风室424和通风通道434与环境空气孔432流体连通。环境空气可进入环境空气孔432，行进通过通风通道434并进入通风室424。通风孔430的直径可以为约1mm。

从水烟装置100的气溶胶生成元件进入气溶胶导管400的气溶胶的温度可以为约160℃至约200℃。冷却元件413可以用来冷却气溶胶以促进气溶胶化过程。此外，可以使用冷却元件413调节抽吸通过通风孔430的通风空气的温度。预冷却通风空气可进一步促进气溶胶化过程。预冷却通风空气另外提供对进入的通风空气的温度的增强控制，并且因此提供对气溶胶性能的可再现性的控制。

冷却元件413包括被动冷却元件420和主动冷却元件422。被动冷却元件420包括冷却块，例如铝冷却块。主动冷却元件422包括热泵(珀耳帖元件)。珀耳帖元件各自包括热侧442和冷侧444。热侧442热联接到包括多个散热片460的散热器。冷侧444热联接到被动冷却元件420。珀耳帖元件被构造成在远离冷却块的方向上将热量从冷侧444传递到热侧442。经过散热器的环境空气被加热，从而从冷却元件413吸走热量。预加热的环境空气可通过入口进入水烟装置100的气溶胶生成元件11。经由环境空气孔432在首先进入冷却元件413之后进入通风孔430的环境气流可以提供流过气溶胶导管400的气溶胶的有效冷却。冷却元件413可被构造成使用珀耳帖元件以约1℃每瓦冷却通过环境空气孔进入的环境空气。另外，一对风扇(未示出)可以附接到散热器以更进一步进行冷却。

此外，使用珀耳帖元件预冷却通风空气可将通风气流的温度降低到低于约20℃的值，同时仍保持约10W的功耗，这有利于水烟装置100与电池电源的兼容性。可以通过使用散热器耗散来降低珀耳帖元件的热侧442的高温。

如图所示，两个密封垫圈440围绕杆管450延伸。密封垫圈440位于加速元件414的非锥形部分450(例如，杆管)与冷却元件413之间。具体地，密封垫圈440设置在冷却块的近侧部分和远侧部分处，以密封冷却块环绕的非锥形部分450(或杆管)，以防止生成的气溶胶被稀释。

被动冷却元件420限定通风室424和通风通道434。通风孔430经由通风室424和通风通道434与环境空气孔432流体连通。通风室424可充当温度调节型空气室。通风室424围绕通风孔430延伸。在此实施例中，通风口由通风孔430、通风室424、通风通道434和环境空气孔432限定。环境空气通过环境空气孔432进入通风通道434，并朝通风室424流动。环境空气可以在前往所述室的途中被冷却元件413的一个或多个部件冷却。例如，环境空气可以被冷却块冷却。通风通道424和通风通道434中的一者或两者可以包括螺纹状几何形状。螺纹状几何形状进一步促进环境空气的冷却。可以冷却到约15℃的环境空气例如在抽吸之间保持滞留在通风室424中。当使用者在水烟装置100的烟嘴122上抽吸时，通风通道434中的环境空气从通风室424通过通风孔430抽吸到气溶胶导管。同时，使用者在水烟装置的烟嘴122上抽吸产生的负压会导致在气溶胶生成元件11处生成的气溶胶通过近侧开口124流动到气溶胶导管的远侧开口126。通风空气可以在穿过加速元件414之前与气溶胶导管400中的夹带气溶胶的空气混合。这使气溶胶冷却，促进了气溶胶化过程。

使用温度调节型通风室424可有利地帮助补偿水烟装置周围的较热环境空气，例如，高达约45℃(例如，在可能使用水烟装置的较暖气候中)。在一些实施例中，使用气溶胶导管400的水烟装置100可以在约15℃与约45℃之间的范围内的环境温度下使用。

制作具有通风口的水烟装置的实例，并测试气溶胶产生，并与不具有通风口的水烟装置进行比较。使用设置在200摄氏度恒定温度下的卷绕线加热元件加热填充有10克商购Al-Fakher糖蜜的筒。卷绕线元件包括陶瓷圆柱体，该陶瓷圆柱体的内径为27.99±0.01mm，长度为41.5mm，陶瓷厚度为3mm。陶瓷是从德国威斯巴登市的Corning GmbH公司以商品名“MACOR”获得的。由高温环氧树脂制成的出口孔Φ为约3mm的喷嘴设置在距加热引擎约55mm处。该环氧树脂是从德国柏林的Formlabs公司获得的高温环氧树脂。使用总共五个剑桥垫(直径为92mm)收集产生的气溶胶，在吸烟经历前后对其进行记录。实验的总持续时间对应于模拟105次抽吸。为了实现所需的抽吸体验，同时使用由Pomac BV(Tolbert,Groninen,Netherlands)制造的四个可编程双注射器泵(PDSP)来创建以下抽吸方案：

-抽吸体积：530mL

-抽吸持续时间：2600ms

-抽吸之间的持续时间：17s

由一个直径为1mm的单个孔组成的通风孔的总孔隙面积为约0.8mm²。在距加热引擎的底部约40mm的距离处设置孔。

实验装置被布置成使得在给定时刻五个剑桥垫中仅有一个收集生成的气溶胶。每21次抽吸，使用止回阀将气溶胶转移到正确的剑桥垫。因此，可以根据时间监测气溶胶的产生。

图7示出了具有通风口602的水烟装置的TAM相比没有通风口604的水烟装置的TAM的图形600。使用通风口将可见烟雾量从1250毫克的总TAM显著增加至1700毫克的总TAM。

上文描述的具体实施例意在说明本发明。然而，可以在不脱离如权利要求所限定的本发明的范围的情况下制备其他实施例，并且应理解，上文描述的特定实施例不旨在进行限制。

如本文中所使用，除非内容另外明确指示，否则单数形式“一个/种”和“该/所述”涵盖具有复数指代物的实施例。

如本文中所使用，除非内容另外明确指示，否则“或”一般以其包含“和/或”的意义采用。术语“和/或”意指所列出的要素的一个或全部或者所列出的要素中的任何两个或更多个的组合。

如本文中所使用，“具有”、“包含”、“包括”等等以其开放的意义使用，并且一般意味着“包含(但不限于)”。应理解，“基本由……组成”、“由……组成”等归入“包含”等中。

单词“优选的”和“优选地”指在某些环境下可提供某些益处的本发明的实施例。然而，其他实施例在相同或其他情况下也可以是优选的。此外，一个或多个优选的实施例的叙述不意味着其他实施例是无用的，并且不旨在从包括权利要求在内的本公开的范围内排除其他实施例。

Claims (15)

1.一种水烟装置，包括：

用于接收气溶胶形成基质的气溶胶生成元件；

容器，所述容器与所述气溶胶生成元件间隔开并且限定用于容纳一定体积的液体的内部，所述容器包括顶部空间出口；以及

气溶胶导管，所述气溶胶导管位于所述气溶胶生成元件与所述容器的内部之间，所述气溶胶导管包括：

近端部分，所述近端部分限定近侧开口，所述近侧开口定位成从所述气溶胶生成元件接收气流；

远端部分，所述远端部分限定远侧开口，所述远侧开口位于所述容器的内部中；和

位于所述近端部分与所述远端部分之间的通风口，其中，所述通风口的总孔隙面积与接近所述通风口定位的气溶胶导管的横向横截面积之间的比率为至多1：1000；

其中在所述顶部空间出口处施加负压引起气流从所述近侧开口通过所述气溶胶导管到所述远侧开口，并且引起环境空气从所述通风口通过所述气溶胶导管流到所述气溶胶导管的远侧开口。

2.根据权利要求1所述的水烟装置，其中所述通风口包括以下各项中的至少一者：

环境空气孔；以及

一个或多个通风孔，所述一个或多个通风孔通过通风通道与所述环境空气孔流体连通。

3.根据权利要求2所述的水烟装置，其中所述气溶胶导管包括冷却元件，所述冷却元件接近所述环境空气孔或所述通风通道定位并且被构造成冷却流动通过所述通风通道的气流。

4.根据权利要求3所述的水烟装置，其中所述冷却元件包括主动冷却元件。

5.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述气溶胶导管包括加速元件，所述加速元件沿着所述气溶胶导管定位并且被构造成使流动通过所述加速元件的气溶胶加速。

6.根据权利要求5所述的水烟装置，其中所述加速元件包括所述通风口的一个或多个通风孔。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的水烟装置，其中所述加速元件包括锥形部分，并且所述通风口位于所述加速元件的锥形部分的相对较窄的端部中。

8.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述通风口包括形成环形开口的一个或多个通风孔。

9.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述通风口包括与所述通风口的一个或多个通风孔流体连通的通风室。

10.根据权利要求9所述的水烟装置，其中所述通风室包括涡旋元件。

11.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述气溶胶导管包括冷却元件，所述冷却元件被构造成冷却流动通过所述冷却元件的气溶胶。

12.根据权利要求11所述的水烟装置，其中所述冷却元件限定所述通风口的环境空气孔和与所述通风口的通风孔邻近的通风室中的至少一者。

13.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述通风口包括一个或多个通风孔，所述一个或多个通风孔具有在0.2mm²与7mm²之间的总孔隙面积。

14.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述横向横截面积定位成与所述通风口的中心点一致。

15.根据任一前述权利要求所述的水烟装置，其中所述气溶胶生成元件和所述通风口的中心相隔不超过30mm。

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