RU2796401C2 - Картридж для кальяна с гелем - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к картриджу для кальяна. Картридж для кальяна содержит корпус, образующий полость и внутреннюю поверхность полости. Картридж содержит образующий аэрозоль субстрат, размещенный в указанной полости, и слой геля, размещенный в указанной полости смежно с внутренней поверхностью полости. По мере нагрева картриджа гель обеспечивает возможность улучшения образования аэрозоля. Изобретение позволяет создать картридж, в котором качество и целостность субстрата сохранялись бы без необходимости в съемной заглушке, крышке или наклейке, при этом сохранение свежести субстрата осуществляется более экономичным способом. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к кальянным устройствам и к картриджам, содержащим образующий аэрозоль субстрат и предназначенным для использования в кальянных устройствах, более конкретно к гелю, который предназначен для использования в таких картриджах и улучшает образование аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата без сжигания субстрата.

Традиционные кальянные устройства используются для курения табака и выполнены таким образом, что пар и дым проходят через колбу с водой перед тем, как их вдыхает потребитель. Кальянные устройства могут содержать один выход или более чем один выход, так что обеспечивается возможность использования устройства более чем одним потребителем одновременно. Многие рассматривают использование кальянных устройств как способ проведения досуга и социальный опыт.

Табак, используемый в кальянных устройствах, можно смешивать с другими ингредиентами, например, для увеличения объема создаваемых пара и дыма и/или для изменения аромата. Для нагрева табака в традиционном кальянном устройстве обычно используют гранулы из древесного угля, что может приводить к полному или частичному сжиганию табака или других ингредиентов. В дополнение к этому, гранулы из древесного угля могут генерировать вредные или потенциально вредные продукты, такие как монооксид углерода, которые могут смешиваться с паром кальяна и проходить через колбу с водой.

Были предложены некоторые кальянные устройства, которые используют электрические источники тепла для потребления табака, например, чтобы исключить образование побочных продуктов горения древесного угля или чтобы улучшить стабильность, с которой нагревается табак. Были предложены другие кальянные устройства, которые используют жидкости для электронных сигарет, а не табак. Кальянные устройства, которые используют жидкости для электронных сигарет, исключают образование побочных продуктов горения, однако лишают потребителей кальяна ощущений, обусловленных табаком.

Были предложены другие кальянные устройства, в которых используются электрические нагреватели для нагрева, но не сжигания табака. Такие кальянные устройства «с нагревом без сжигания» уменьшают или исключают образование побочных продуктов, связанных с горением табака, однако они могут производить меньшее количество аэрозоля, чем традиционные кальянные устройства на основе древесного угля, и, таким образом они могут не соответствовать ожиданиям пользователя в отношении традиционных ощущений от кальяна. Пониженное образование аэрозоля может быть более выраженным во время начальных затяжек, и оно может быть обусловлено недостаточной теплопроводностью между нагревателем и субстратом на основе табака.

Некоторые устройства с нагревом без сжигания используются в комбинации с субстратом, который существенно отличается от традиционной мелассы на основе табака. Например, субстрат для электронных кальянов может содержать сухие гранулы или жидкость для электронных сигарет. Эти субстраты обычно имеют более однородную морфологию и более высокую теплопроводность, чем меласса. Меласса, как правило, является сравнительно более неоднородной, что затрудняет равномерный нагрев. Однако пользователи могут воспринимать субстраты, не являющиеся мелассой, как нарушающие типовые ритуалы и ощущения.

Предложенные электрически нагреваемые кальянные устройства для использования с генерирующими аэрозоль субстратами на основе табака, такими как меласса, обычно используют капсулу или картридж для размещения генерирующего аэрозоль субстрата. Картридж может содержать открытую верхнюю сторону и множество отверстий в нижней стороне. Тем не менее, указанные открытая верхняя сторона и множество отверстий, если они оставлены негерметизированными, могут приводить к потере свежести (например, снижению влажности) или загрязнению субстрата, а также к проблемам с утечками. Для сохранения свежести и предотвращения утечки субстрата и сохранения качества и целостности субстрата во время хранения, желательно герметизировать проемы и/или отверстия картриджа перед использованием. Например, верхняя сторона и нижняя сторона могут быть закрыты съемной заглушкой, крышкой или наклейкой во время хранения.

Использование наклеек или крышек для герметизации отверстий включает дополнительные производственные этапы для изготовления крышек и затем их прикрепления к картриджу, например, с помощью сварки, клея или обжатия. Кроме того, наклейки обычно являются одноразовыми, что создает больше отходов и, следовательно, является менее экономичным. Кроме того, рабочие характеристики некоторых известных крышек или наклеек являются не вполне оптимальными. Например, в более теплых погодных условиях клеи, используемые для выполнения влагонепроницаемого уплотнения и закрепления заглушки или крышки, могут плавиться и разрывать указанное влагонепроницаемое уплотнение, что может приводить к потере свежести, ухудшению качества и целостности субстрата и тому подобному.

Было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему для электрически нагреваемых кальянных устройств, которая улучшала бы образование аэрозоля. Также было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему для электрически нагреваемых кальянных устройств, которая увеличивала бы общую массу аэрозоля (total aerosol mass, TAM). Было бы также желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему для электрически нагреваемых кальянных устройств, которая сокращала бы время до осуществления пользователем первой затяжки (время до первой затяжки, также именуемое TT1P). Было бы также желательно создать такую капсулу или картридж, в которых качество и целостность субстрата сохранялись бы без необходимости в съемной заглушке, крышке или наклейке. Было бы также желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, которая обеспечивала бы возможность использования традиционных субстратов (например, мелассы) при одновременном обеспечении одного или более из следующего: улучшения образования аэрозоля, увеличения TAM и сокращения TT1P. Было бы также желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, которая содействовала бы сохранению свежести субстрата более экономичным способом.

Различные аспекты настоящего изобретения относятся к кальянному картриджу, содержащему корпус, образующий полость и внутреннюю поверхность полости. Картридж содержит образующий аэрозоль субстрат, расположенный в указанной полости. Картридж содержит гель, размещенный в указанной полости смежно с внутренней поверхностью полости. Гель может также быть расположен смежно с образующим аэрозоль субстратом (например, между внутренней поверхностью полости и образующим аэрозоль субстратом). Гель может представлять собой слой геля.

Гель и образующий аэрозоль субстрат представляют собой отдельные отличные друг от друга компоненты. Образующий аэрозоль субстрат и гель не объединены в единый компонент. Вместо этого образующий аэрозоль субстрат и гель могут быть обеспечены в виде отдельных слоев. Сохранение образующего аэрозоль субстрата и слоя геля в виде отдельных компонентов обеспечивает возможность упрощения производства и заправки картриджей, поскольку не требуется дополнительное приготовление композиции, содержащей смесь геля и образующего аэрозоль субстрата.

Гель и образующий аэрозоль субстрат могут быть размещены в картридже в виде отдельных и отличных друг от друга слоев.

Согласно аспекту настоящего изобретения, гель или гелифицированный раствор помещают внутрь капсулы для улучшения образования аэрозоля и выделения сенсорно активных соединений. Гель может содержать одно или более веществ для образования аэрозоля, сенсорно активных соединений или их предшественников. Вещество для образования аэрозоля представляет собой соединение, которое при использовании облегчает образование аэрозоля. Такие соединения включают, без ограничения, воду, глицерин и пропиленгликоль. Сенсорно активное соединение представляет собой соединение, которое обеспечивает возможность инициирования сенсорного ответа, например, ароматизатор. Гель может быть получен с помощью гелеобразующего вещества, выбранного таким образом, чтобы оно утрачивало свое гелеобразное состояние по мере нагрева содержащего гель картриджа во время предварительного нагрева электрического кальянного устройства.

Гель может быть размещен на нижней стороне полости картриджа, вдоль верхней стороны полости картриджа или вдоль стенок полости картриджа. В предпочтительном варианте осуществления гель вступает в непосредственный контакт с нагреваемой поверхностью при использовании картриджа.

При нагреве картриджа и геля внутри картриджа во время использования, соединения геля частично или полностью испаряются. Испаренные соединения способствуют образованию аэрозоля. Гель обеспечивает возможность улучшения образования аэрозоля путем увеличения общего количества аэрозолизированного вещества, генерируемого кальянным устройством, особенно во время первых нескольких затяжек. Таким образом обеспечивается возможность того, что образование аэрозоля будет в большей степени схоже с тем, которое имеет место в кальянных устройствах на основе древесного угля, при использовании кальянных устройств с нагревом без сжигания, использующих гель в картридже вместе с традиционным субстратом (мелассой), и в результате, насколько это возможно, обеспечивается сохранение вкусов, ароматов и ритуалов, связанных с традиционными кальянными устройствами и субстратами. Без геля традиционные субстраты из мелассы могут обеспечивать на выходе низкую величину общей массы аэрозоля в устройствах с нагревом без сжигания, в частности, во время первых нескольких затяжек.

Термин «аэрозоль» используется в данном документе для обозначения суспензии мелких твердых частиц или капель жидкости в газе, таком как воздух, которая может содержать летучие ароматические соединения.

В некоторых вариантах осуществления гель реагирует на повышение температуры во время использования с электрическим кальянным устройством и не требует дополнительных этапов для активации или использования пользователем. Использование геля в картридже обеспечивает возможность сокращения времени до первой затяжки и/или увеличения общего количества аэрозольного вещества (total aerosol matter, TAM). Предпочтительно, особое увеличение ТАМ происходит в течение первых нескольких затяжек, поскольку обычно именно первые несколько затяжек характеризуются низким уровнем TAM при использовании электрически нагреваемых кальянных устройств.

В некоторых вариантах осуществления гель может использоваться в качестве герметизирующего механизма для одного или более вентиляционных отверстий в картридже. Картридж может содержать отрывную или съемную пленку или крышку, используемые для защиты содержимого во время хранения. Если картридж содержит гелеобразный слой, покрывающий вентиляционные отверстия, то обеспечивается возможность удаления указанной пленки или крышки без утечки содержимого в то время, когда пользователь манипулирует картриджем и размещает его в кальянном устройстве.

Картридж может иметь любую подходящую форму, обеспечивающую возможность размещения в кальянном устройстве. Кальянное устройство выполнено с возможностью нагрева геля и образующего аэрозоль субстрата в картридже. Кальянное устройство может быть выполнено с возможностью нагрева геля и образующего аэрозоль субстрата в картридже за счет проводимости. Картридж предпочтительно выполнен с формой и размерами, обеспечивающими возможность контакта с нагревательным элементом кальянного устройства или минимизации расстояния до него для обеспечения эффективной передачи тепла от нагревателя кальяна на генерирующий аэрозоль субстрат в картридже. Тепло может генерироваться с помощью любого подходящего механизма, например, путем резистивного нагрева или за счет индукции. С целью облегчения индукционного нагрева картридж может быть оснащен токоприемником. Например, корпус картриджа может быть выполнен из материала (например, алюминия), который способен действовать в качестве токоприемника, или токоприемный материал может быть обеспечен внутри полости картриджа.

Картридж может иметь по существу кубическую форму, цилиндрическую форму, форму усеченного конуса или любую другую подходящую форму. Предпочтительно, картридж имеет в целом цилиндрическую форму или форму усеченного конуса.

Картридж может содержать любой подходящий корпус, образующий полость, в которой размещается образующий аэрозоль субстрат. Корпус предпочтительно выполнен из одного или более теплостойких материалов, таких как теплостойкий полимер или металл. Предпочтительно, корпус содержит теплопроводный материал. Например, корпус может содержать любое из следующего: алюминий, медь, цинк, никель, серебро, любые их сплавы и их комбинации. Предпочтительно, корпус содержит алюминий.

Корпус может содержать верхнюю сторону, нижнюю сторону и боковую стенку. Корпус может содержать одну или более частей. Например, боковая стенка и нижняя сторона могут представлять собой единую часть или две части, выполненных с возможностью взаимодействия друг с другом любым подходящим образом, таким как взаимодействие посредством резьбы или посадка с натягом. Верхняя сторона и боковая стенка могут представлять собой единую часть или две части, выполненных с возможностью взаимодействия друг с другом любым подходящим образом, таким как взаимодействие посредством резьбы или посадка с натягом.

Корпус образует полость, в которой могут быть размещены образующий аэрозоль субстрат и гель. Часть корпуса, образующая указанную полость, может иметь нагреваемую стенку или поверхность. В контексте данного документа термины «нагреваемая стенка» и «нагреваемая поверхность» обозначают область стенки или поверхности, к которым прикладывается тепло либо непосредственно, либо косвенно. Например, нагреваемая стенка или поверхность той части корпуса, которая образует указанную полость, представляет собой поверхность, через которую возможна передача тепла снаружи указанной полости через корпус на стенку или поверхность корпуса, образующую указанную полость.

Образующий аэрозоль субстрат может занимать любой подходящий объем указанной полости. Объем образующего аэрозоль субстрата в картридже может варьироваться путем изменения количества, состава, формы, плотности упаковки или формата образующего аэрозоль субстрата, размещенного в картридже.

В полости, образованной корпусом картриджа, может быть обеспечен любой подходящий образующий аэрозоль субстрат. Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат представляет собой кальянный субстрат. Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат представляет собой субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат может быть твердым или жидким, или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат содержит твердое вещество.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Содержащий никотин образующий аэрозоль субстрат может содержать матрицу из никотиновой соли. Образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит табак, причем материал, содержащий табак, предпочтительно содержит летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть получен в результате агломерации частиц табака. В качестве альтернативы или дополнительно, образующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, зерна, кусочки, 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.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и которые являются по существу стойкими к термическому разложению при рабочей температуре кальянного устройства. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерола; 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. Образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин или смесь глицерина и одного или более других подходящих веществ для образования аэрозоля, таких как вышеперечисленные вещества.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать любое подходящее количество вещества для образования аэрозоля. Например, содержание вещества для образования аэрозоля может быть равно или больше 5% в пересчете на сухой вес, предпочтительно до более чем 30% по весу в пересчете на сухой вес. Содержание вещества для образования аэрозоля может составлять менее чем приблизительно 95% в пересчете на сухой вес. Предпочтительно, содержание вещества для образования аэрозоля составляет до приблизительно 55%.

Образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен на термически стабильном носителе или встроен в него. Термин «термически стабильный» используется в данном документе для обозначения материала, который по существу не портится при температурах, до которых обычно нагревают субстрат (например, от приблизительно 150°C до приблизительно 300°C). Носитель может содержать тонкий слой, на первую основную поверхность и/или на вторую основную поверхность которого нанесен субстрат. Носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, перфорированной металлической фольги или любой другой термически стабильной полимерной матрицы. В качестве альтернативы, носитель может присутствовать в форме порошка, гранул, зерен, кусочков, 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 тех вариантах осуществления, где гель действует как барьер, носитель может отсутствовать.

В некоторых примерах образующий аэрозоль субстрат содержит один или более сахаров в любом подходящем количестве. Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат содержит инвертированный сахар, который представляет собой смесь глюкозы и фруктозы, полученную путем расщепления сахарозы. Предпочтительно, образующий аэрозоль субстрат содержит от приблизительно 1% до приблизительно 40% по весу сахара, такого как инвертированный сахар. В некоторых примерах один или более сахаров могут быть смешаны с подходящим носителем, таким как кукурузный крахмал или мальтодекстрин.

Образующий аэрозоль субстрат может содержать табак и мелассу.

В некоторых примерах образующий аэрозоль субстрат содержит одно или более веществ для улучшения органолептических свойств. Подходящие вещества для улучшения органолептических свойств включают ароматизаторы и сенсорные вещества, такие как охлаждающие вещества. Подходящие ароматизаторы включают натуральный или синтетический ментол, мяту перечную, мяту курчавую, кофе, чай, специи (такие как корица, гвоздика и имбирь), какао, ваниль, фруктовые ароматы, шоколад, эвкалипт, герань, эвгенол, агаву, можжевельник, анетол и линалоол и любые их комбинации.

В некоторых примерах образующий аэрозоль субстрат присутствует в форме суспензии. Например, генерирующий аэрозоль субстрат может содержать мелассу. В контексте данного документа термин «меласса» означает состав образующего аэрозоль субстрата, содержащий приблизительно 20% или более сахара. Например, меласса может содержать по меньшей мере приблизительно 25% по весу сахара, например, по меньшей мере приблизительно 35% по весу сахара. Как правило, меласса будет содержать менее чем приблизительно 60% по весу сахара, например, менее чем приблизительно 50% по весу сахара.

Образующие аэрозоль субстраты для использования с традиционными кальянными устройствами имеют форму мелассы, которая может быть неоднородной и содержать комки и пустоты. Такие пустоты предотвращают прямой тепловой контакт между субстратом и нагреваемой поверхностью, делая теплопроводность особенно неэффективной. Вследствие этого в электрически нагреваемых кальянных устройствах имеет место тенденция к уходу от традиционной мелассы путем использования, например, жидкостей для электронных сигарет или сухих гранул. Благодаря использованию геля в картридже, описанном в настоящей заявке, обеспечивается возможность использования более традиционной образующей аэрозоль мелассы для сохранения типовых ритуалов и ощущений от кальяна при использовании электрического нагрева.

В указанной полости может быть размещено любое подходящее количество образующего аэрозоль субстрата (например, мелассы или табачного субстрата). В некоторых предпочтительных вариантах осуществления в указанной полости размещено от приблизительно 3 г до приблизительно 25 г образующего аэрозоль субстрата. Картридж может содержать по меньшей мере 6 г, по меньшей мере 7 г, по меньшей мере 8 г или по меньшей мере 9 г образующего аэрозоль субстрата. Картридж может содержать до 15 г, до 12 г, до 11 г или до 10 г образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительно, в указанной полости размещено от приблизительно 7 г до приблизительно 13 г образующего аэрозоль субстрата. Более предпочтительно, в указанной полости размещено приблизительно 10 г образующего аэрозоль субстрата.

Предпочтительно, корпус картриджа имеет длину приблизительно 15 см или менее, внутренний диаметр приблизительно 1 см или более и площадь нагреваемой поверхности в указанной полости от приблизительно 30 см² до приблизительно 100 см², например от приблизительно 70 см² до приблизительно 100 см², и объем указанной полости составляет от приблизительно 10 см³ до приблизительно 50 см³, предпочтительно от приблизительно 25 см³ до приблизительно 40 см³. Более предпочтительно, корпус имеет длину приблизительно 10 см или менее, внутренний диаметр приблизительно 1,75 см или более и площадь нагреваемой поверхности в указанной полости от приблизительно 30 см² до приблизительно 100 см², например от приблизительно 70 см² до приблизительно 100 см², и объем указанной полости составляет от приблизительно 10 см³ до приблизительно 50 см³, например от приблизительно 25 см³ до приблизительно 40 см³. Еще более предпочтительно, корпус имеет длину в диапазоне от приблизительно 3,5 см до приблизительно 7 см, внутренний диаметр в диапазоне от приблизительно 1,5 см до приблизительно 4 см и площадь нагреваемой поверхности в указанной полости от приблизительно 30 см² до приблизительно 100 см², например от приблизительно 70 см² до приблизительно 100 см², и объем указанной полости составляет от приблизительно 10 см³ до приблизительно 50 см³, предпочтительно от приблизительно 25 см³ до приблизительно 40 см³. Предпочтительно, корпус является цилиндрическим или усеченно-коническим.

Предпочтительно, картридж содержит такое количество образующего аэрозоль субстрата, которое обеспечивает достаточное количество аэрозоля для сеанса курения кальяна, длящегося от приблизительно 10 минут до приблизительно 60 минут, предпочтительно от приблизительно 20 минут до приблизительно 50 минут, еще более предпочтительно от приблизительно 30 минут до приблизительно 40 минут.

В некоторых вариантах осуществления картридж содержит одно или более вентиляционных отверстий. Вентиляционные отверстия могут представлять собой входы или выходы, и они могут быть расположены в нижней стороне, верхней стороне и/или боковых сторонах картриджа. В некоторых вариантах осуществления картридж содержит один или более входов и один или более выходов для обеспечения возможности протекания воздуха через образующий аэрозоль субстрат при использовании картриджа с кальянным устройством. В некоторых вариантах осуществления верхняя сторона картриджа может иметь одно или более отверстий для образования указанных одного или более входов картриджа. В некоторых вариантах осуществления нижняя сторона картриджа может иметь одно или более отверстий для образования указанных одного или более выходов картриджа. Предпочтительно, указанные один или более входов и выходов выполнены по размеру и форме с возможностью обеспечения надлежащего сопротивления затяжке (RTD) через картридж. В некоторых примерах RTD через картридж от входа или входов до выхода или выходов может составлять от приблизительно 10 мм H₂O до приблизительно 50 мм H₂O, предпочтительно от приблизительно 20 мм H₂O до приблизительно 40 мм H₂O. RTD образца относится к разности статических давлений между двумя концами образца во время протекания через него потока воздуха в стабильных условиях, при которых объемный расход составляет 17,5 миллилитра в секунду на выходном конце. RTD образца может измеряться способом, изложенным в стандарте ISO 6565:2002, при блокировании любой вентиляции.

Согласно аспекту настоящего изобретения, картридж содержит гель или гелифицированный раствор, размещенный внутри картриджа. Гель может содержать гелеобразующее вещество. Гелеобразующее вещество может быть выбрано таким образом, чтобы оно сохраняло свою морфологию (например, форму или гелеобразное состояния) вплоть до минимальной температуры. Сохранение своей морфологии означает, что гель не вытекает из картриджа через вентиляционные отверстия, а в случае использования в качестве уплотнения - что гель по-прежнему способен функционировать в качестве уплотнения для указанных отверстий. Например, гелеобразующее вещество может сохранять свою морфологию вплоть до температуры по меньшей мере 40°C, по меньшей мере 45°C, по меньшей мере 50°C, по меньшей мере 60°C или по меньшей мере 70°C. Гелеобразующее вещество может сохранять свою морфологическую форму при температуре вплоть до 150°C, до 120°C, до 100°C, до 80°C или до 70°C. Температура, при которой гелеобразующее вещество утрачивает свою морфологию, может регулироваться, например, путем модификации состава геля, в частности путем изменения концентрации геля или путем выбора другого гелеобразующего вещества или смеси гелеобразующих веществ. Например, низкоацилированный геллан обеспечивает повышенную теплостойкость по сравнению с агаром. Гелеобразующее вещество может утрачивать свое гелеобразное состояние. В контексте данного документа фраза «утрачивает свое гелеобразное состояние» относится к гелю, претерпевающему морфологическое изменение. Морфологическое изменение может представлять собой изменение состояния с твердого на жидкое или газообразное. Морфологическое изменение может представлять собой изменение вязкости, например, снижение вязкости. Снижение вязкости может представлять собой снижение по меньшей мере на 20% от начальной вязкости геля при комнатной температуре перед нагревом, снижение по меньшей мере 40% от начальной вязкости геля при комнатной температуре перед нагревом, снижение вязкости по меньшей мере на 60% от начальной вязкости геля при комнатной температуре перед нагревом, или, более предпочтительно, снижение по меньшей мере на 85% от начальной вязкости геля при комнатной температуре перед нагревом. Морфологическое изменение может представлять собой утрату гелем своего поперечно сшитого состояния. Утрата поперечно сшитого состояния может означать утрату по меньшей мере 18% поперечных связей, утрату по меньшей мере 20% поперечных связей, утрату по меньшей мере 40% поперечных связей, утрату по меньшей мере 50% поперечных связей или, более предпочтительно, утрату по меньшей мере 80% поперечных связей. Морфологическое изменение может включать одно или более из следующего: изменение состояния с твердого на жидкое или газообразное, изменение вязкости и утрату поперечно сшитого состояния.

Гель может быть выполнен с возможностью утраты своего гелеобразного состояние во время предварительного нагрева электрического кальяна. Например, гелеобразующее вещество может утрачивать свое гелеобразное состояние за приблизительно 4 минуты при 200 °C, или не более чем 1 минуту, не более чем 2 минуты, не более чем 3 минуты, не более чем 4 минуты, не более чем 5 минут, не более чем 6 минут или не более чем 8 минут. Не существует требуемого нижнего предела в отношении того, насколько быстро гелеобразующее вещество утрачивает свое гелеобразное состояние во время фазы предварительного нагрева, при условии, что гелеобразующее вещество остается гелем при комнатной температуре и во время хранения (например, при температурах в диапазоне от по меньшей мере 10°C до 50°C). Гелеобразующее вещество может утрачивать свое гелеобразное состояние при нагреве кальяна (например, картриджа) до температуры 150°C или выше, 180°C или выше, или 190°C или выше. Гелеобразующее вещество может утрачивать свое гелеобразное состояние при температуре до 200°C, до 210°C, до 220°C или до 250°C.

Согласно одному варианту осуществления, гель содержит одно или более соединений для образования аэрозоля, которые могут содействовать образованию аэрозолей по мере нагрева геля. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны в данной области техники и включают, без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, пропиленгликоль, 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 предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, пропиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Гель может содержать любое подходящее количество одного или более веществ для образования аэрозоля. Например, гель может содержать 10 вес.% или более, 20 вес.% или более, 30 вес.% или более, 35 вес.% или более, 40 вес.% или больше, или 45 вес.% или более одного или более веществ для образования аэрозоля. Гель может содержать до 80 вес.%, до 75 вес.%, до 70 вес.%, до 65 вес.%, до 60 вес.%, до 55 вес.% или до 50 вес.% одного или более веществ для образования аэрозоля. В одном варианте осуществления гель содержит от 40 до 70 вес.% одного или более веществ для образования аэрозоля. В одном варианте осуществления гель не содержит летучих соединений.

Может использоваться любое подходящее нетоксичное гелеобразующее вещество. Например, гелеобразующее вещество может содержать агар, каррагинан, ксантановую камедь, геллановую камедь (низкоацилированную геллановую камедь, высокоацилированную геллановую камедь), альгинаты (альгиновую кислоту), гуаровую камедь, желатин, пектин или их комбинацию. Содержание гелеобразующего вещества может регулироваться, исходя из вида гелеобразующего вещества и времени, необходимого для того, чтобы гель утратил свое гелеобразное состояние. Гель может содержать по меньшей мере 0,2 вес.%, по меньшей мере 0,4 вес.%, по меньшей мере 0,5 вес.%, по меньшей мере 0,7 вес.%, по меньшей мере 1 вес.% или по меньшей мере 1,5 вес.% гелеобразующего вещества. Гель может содержать до 10 вес.%, до 8 вес.%, до 6 вес.%, до 5 вес.%, до 4 вес.% или до 3 вес.% гелеобразующего вещества. В одном варианте осуществления гель содержит от 0,5 вес.% до 3 вес.% гелеобразующего вещества.

При нахождении геля в его гелеобразном состоянии (например, перед нагревом до температуры, при которой гель утрачивает свое гелеобразное состояние), гель может действовать как уплотнение на нижней стороне (или верхней стороне) картриджа.

При нагреве геля до вышеуказанных температур и утрате им своего гелеобразного состояния, значительная часть соединений геля (например, летучих соединений) переходит в газовую фазу. Испарение соединений геля обеспечивает открытие вентиляционных отверстий картриджа для потока воздуха при использовании кальяна. Например, в газовую фазу переходит по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95% летучих соединений. В газовую фазу при нагреве переходит до 100%, до 99%, до 98%, до 95% или до 90% летучих соединений.

Гель может содержать воду или другие подходящие растворители, или он может не содержать растворителей. Гель может содержать 0 вес.% или более, по меньшей мере 1 вес.%, по меньшей мере 5 вес.%, по меньшей мере 10 вес.%, по меньшей мере 20 вес.% или по меньшей мере 30 вес.% воды или другого растворителя. Гель может содержать до 75 вес.%, до 60 вес.%, до 50 вес.%, до 40 вес.%, до 30 вес.%, до 20 вес.% или до 10 вес.% воды или другого растворителя. В одном варианте осуществления гель содержит от 10 вес.% до 60 вес.% воды или другого растворителя.

Гель может дополнительно содержать никотин. Никотин может быть добавлен в гель виде свободного основания или в виде соли. Гель может содержать от приблизительно 1 до приблизительно 3 вес.%, или от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,5 вес.%, или от приблизительно 2 вес.% никотина. В тех вариантах осуществления, в которых гель содержит никотин, никотиновый компонент может представлять собой наиболее летучий компонент геля.

Гель может быть размещен в непосредственном контакте с нагреваемой поверхностью картриджа. Например, гель может находиться в непосредственном контакте с внутренней поверхностью капсулы, такой как нижняя сторона, боковая стенка, верхняя сторона или их комбинация. Слой геля может покрывать изнутри по меньшей мере часть полости картриджа. Размещение геля вокруг периферии субстрата в картридже (например, вокруг субстрата на одной или более сторонах) обеспечивает возможность ориентирования аэрозольного эффекта на первые несколько затяжках. Гель может генерировать образующий аэрозоль пар при нагреве и/или увеличивать количество ядер конденсации, доступных в начале сеанса курения, приводя к более быстрому началу генерирования аэрозоля и к генерированию большего количества аэрозоля, особенно во время первых нескольких затяжек. Например, гель обеспечивает возможность увеличения количества аэрозоля, генерируемого в течение первых 5, первых 10, первых 15, первых 20 или первых 30 затяжек.

Использование геля также обеспечивает возможность сокращения времени, необходимого для подготовки кальянного устройства к первой затяжке (т.е. время до первой затяжки или TT1P). Как правило, TT1P составляет приблизительно 4 минуты. Тем не менее, с помощью геля для увеличения количества аэрозоля, доступного во время первых нескольких затяжек, обеспечивается возможность сокращения TT1P на величину от приблизительно 0,1 минуты до приблизительно 1,5 минуты. В некоторых вариантах осуществления TT1P составляет от приблизительно 2,5 минуты до приблизительно 4 минут.

Количество геля в картридже и компоновка геля (например, толщина и размещение слоя геля) могут быть выбраны с таким расчетом, чтобы достигался требуемый эффект (например, требуемое увеличение количества аэрозоля, требуемое количество начальных затяжек, подвергаемых воздействию, требуемое TT1P и т.д.). Картридж может содержать по меньшей мере 0,4 г, по меньшей мере 0,5 г или по меньшей мере 0,6 г геля. Картридж может содержать до 1,3 г, до 1,2 г, до 1,1 г, до 1,0 г, до 0,9 г или до 0,8 г геля. В некоторых вариантах осуществления картридж содержит приблизительно 0,7 г геля. Гель может иметь толщину по меньшей мере 0,1 мм, по меньшей мере 0,2 мм, по меньшей мере 0,3 мм, по меньшей мере 0,5 мм или по меньшей мере 1 мм. Гель может иметь толщину до 5 мм, до 4 мм, до 3 мм, до 2 мм или до 1 мм. В одном варианте осуществления гель имеет толщину от 0,1 мм до 3 мм. Толщина геля может покрывать всю поверхность нижней стороны, верхней стороны и/или боковых стенок картриджа. Гель может иметь площадь поверхности (верхней и нижней поверхностей вместе взятых) по меньшей мере 1 см², по меньшей мере 1,5 см², по меньшей мере 2 см², по меньшей мере 4 см² или по меньшей мере 6 см². Гель может иметь площадь поверхности до 25 см², до 20 см², до 15 см² или до 10 см². В одном варианте осуществления гель имеет площадь поверхности от 2 см² до 20 см².

Образующий аэрозоль субстрат может характеризоваться первым временем до первой затяжки, и гель может характеризоваться вторым временем до первой затяжки. Предпочтительно, второе время до первой затяжки короче, чем первое время до первой затяжки.

Согласно одному варианту осуществления, картридж содержит корпус, образующий полость и внутреннюю поверхность, и картридж вмещает субстрат и гель внутри указанной полости, причем гель размещен на нижней стороне, верхней стороне и/или вдоль боковых стенок картриджа. Гель может быть размещен ниже субстрата и/или вокруг субстрата. До нагрева гель может покрывать по меньшей мере некоторые из вентиляционных отверстий картриджа.

Гель (например, слой геля) может быть размещен между внутренней поверхностью полости и образующим аэрозоль субстратом.

Картридж может содержать первое съемное уплотнение, покрывающее один или более входов, и второе съемное уплотнение, покрывающее один или более выходов. Первое и второе уплотнения предпочтительно являются достаточными для предотвращения протекания воздуха через входы и выходы для предотвращения утечки содержимого картриджа и для продления срока годности хранения. Уплотнение может содержать съемную этикетку, наклейку, фольгу или тому подобное. Указанные этикетка, наклейка или фольга могут быть прикреплены к картриджу любым подходящим способом, например, с помощью клея, обжатия, сварки, или присоединены к емкости иным образом. Уплотнение может содержать язычок, который может быть захвачен для отрыва или съема указанных этикетки, наклейки или фольги с картриджа.

Картридж для кальяна согласно настоящему изобретению может использоваться с любым подходящим кальянным устройством. Предпочтительно, кальянное устройство выполнено с возможностью достаточного нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в картридже для того, чтобы обеспечить образование аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата, но не сжечь образующий аэрозоль субстрат. Например, кальянное устройство может быть выполнено с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, до температуры в диапазоне от приблизительно 150ºC до приблизительно 300ºC, более предпочтительно от приблизительно 180ºC до приблизительно 250ºC или от приблизительно 200ºC до приблизительно 230ºC.

Кальянное устройство может содержать приемник для вмещения картриджа. Кальянное устройство содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нахождения в контакте с корпусом картриджа или в непосредственной близости к нему при размещении картриджа в приемнике. Нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть приемника. Нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть поверхности приемника. Картридж для кальяна может быть выполнен с возможностью передачи тепла от нагревательного элемента на образующий аэрозоль субстрат в указанной полости за счет проводимости. В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент представляет собой электрический нагревательный элемент. В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент представляет собой резистивный нагревательный компонент. Например, нагревательный элемент может содержать одну или более резистивных проволок или других резистивных элементов. Резистивные проволоки могут находиться в контакте с теплопроводным материалом для распределения производимого тепла по большей площади. Примеры подходящих проводящих материалов включают алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. Для целей настоящего изобретения, если резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, то как резистивные проволоки, так и теплопроводный материал представляют собой часть нагревательного элемента. Нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть поверхности приемника.

Кальянное устройство может содержать электронную схему управления, функционально связанную с нагревательным элементом для управления нагревом нагревательного элемента и, таким образом, регулирования температуры, до которой нагревается образующий аэрозоль субстрат в картридже. Электронная схема управления может быть обеспечена в любом подходящем виде, и она может, например, содержать контроллер или память и контроллер. Контроллер может содержать одно или более из следующего: машину состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифровой сигнальный процессор, вентильную матрицу, микропроцессор или эквивалентную дискретную или интегральную логическую схему. Электронная схема управления может содержать память, которая хранит инструкции, инициирующие выполнение одним или более компонентами указанной схемы функции или аспекта электронной схемы управления. Функции, назначаемые электронной схеме управления в настоящем изобретении, могут быть реализованы в виде одного или более из программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения и аппаратного обеспечения.

Электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности. Мощность может подаваться на нагревательный элемент в виде импульсов электрического тока.

В некоторых примерах электронная схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и с возможностью управления подачей мощности на нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента. Таким образом, электронная схема управления имеет возможность регулирования температуры резистивного элемента.

Кальянное устройство может содержать датчик температуры, такой как термопара, функционально связанный с электронной схемой управления для регулирования температуры нагревательного элемента. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью вставки в картридж при размещении внутрь указанного приемника для отслеживания температуры нагреваемого образующего аэрозоль субстрата. В дополнение или в качестве альтернативы, датчик температуры может находиться в контакте с нагревательным элементом. В дополнение или в качестве альтернативы, датчик температуры может быть расположен с возможностью определения температуры на выходе аэрозоля кальянного устройства или его части. Датчик может передавать сигналы, относящиеся к измеренной температуре, на электронную схему управления, которая может регулировать нагрев нагревательных элементов для достижения надлежащей температуры на датчике.

Кальянное устройство или картридж могут содержать индикатор для указания на то, что капсула готова к использованию. Например, кальянное устройство или картридж могут содержать индикатор, который указывает пользователю на то, что картридж и гель внутри картриджа нагреты до достаточной температуры (и/или в течение достаточного периода времени), так что кальян готов к использованию.

Электронная схема управления может быть функционально соединена с источником питания. Кальянное устройство может содержать любой подходящий источник питания. Например, источник питания кальянного устройства может представлять собой батарею или комплект батарей. Батареи источника питания могут быть перезаряжаемыми, съемными и сменными. Может использоваться любая подходящая батарея. Например, батареи для тяжелых условий работы или стандартные батареи, имеющиеся в продаже, такие как используемые в промышленных электрических мощных инструментах для тяжелых условий работы. В качестве альтернативы источник питания может представлять собой электрический источник питания любого типа, включая супер- или гиперконденсатор. В качестве альтернативы, узел может быть подключен к внешнему электрическому источнику питания и быть спроектированным для этой цели в электрическом и электронном аспекте. Независимо от типа используемого источника питания, этот источник питания предпочтительно обеспечивает достаточно энергии для нормального функционирования узла в течение по меньшей мере одного сеанса курения кальяна до тех пор, пока не будет израсходован аэрозоль из образующего аэрозоль субстрата в картридже, до перезарядки или до того, как возникнет необходимость в подключении к внешнему электрическому источнику питания. Предпочтительно, источник питания обеспечивает достаточно энергии для нормального функционирования узла в течение по меньшей мере приблизительно 70 минут непрерывной работы устройства до перезарядки или до необходимости в подключении к внешнему электрическому источнику питания.

В одном примере кальянное устройство содержит генерирующий аэрозоль элемент, который содержит приемник для картриджа, нагревательный элемент, выход для аэрозоля и вход для свежего воздуха. Приемник для картриджа выполнен с возможностью вмещения картриджа, хранящего образующий аэрозоль субстрат и гель. Картридж может быть таким, как описано выше. Нагревательный элемент может образовывать по меньшей мере часть поверхности приемника.

Кальянное устройство содержит вход для свежего воздуха, сообщающийся по текучей среде с указанным приемником. Первоначально, гель может запирать вентиляционные отверстия картриджа (например, впускные отверстия и/или выпускные отверстия). При использовании, когда гель нагревается, этот гель или компоненты в геле плавятся и/или испаряются, открывая проход в геле для воздуха и потока аэрозоля, что обеспечивает возможность протекания свежего воздуха через впускной канал для свежего воздуха в указанный приемник и через картридж, размещенный в указанном приемнике. Свежий воздух, протекающий через картридж, вовлекается аэрозолем, генерируемым из образующего аэрозоль субстрата в картридже. Свежий воздух, вовлеченный в аэрозоль, протекает к гелю и/или аэрозолю.

Впускной канал для свежего воздуха может содержать одно или более отверстий, проходящих через приемник для картриджа, так что свежий воздух извне кальянного устройства имеет возможность протекания через указанный канал в приемник для картриджа через указанные одно или более отверстий. Если канал содержит более чем одно отверстие, то этот канал может содержать коллектор для направления воздуха, протекающего через канал, к каждому отверстию. Предпочтительно, кальянное устройство содержит два или более впускных каналов для свежего воздуха.

Как описано выше, картридж содержит один или более входов, выполненных в кожухе для обеспечения возможности протекания воздуха через камеры картриджа при использовании. Если приемник содержит одно или более впускных отверстий, то по меньшей мере некоторые из входов в картридже могут быть выровнены с отверстиями в верхней стороне приемника. Картридж может содержать выравнивающий элемент, выполненный с возможностью совмещения с комплементарным выравнивающим элементом приемника для выравнивания входов картриджа с отверстиями приемника при вставке картриджа в приемник.

Воздух, который поступает в картридж, протекает через образующий аэрозоль субстрат, вовлекает аэрозоль и выходит из картриджа и приемника через выход для аэрозоля. Воздух, несущий аэрозоль, поступает в колбу кальянного устройства через выход для аэрозоля.

Кальянное устройство может содержать любую подходящую колбу, образующую внутренний объем, выполненный с возможностью вмещения жидкости и имеющий выход в свободном пространстве над уровнем заполнения жидкостью. Колба может содержать оптически прозрачный или непрозрачный корпус для того, чтобы потребитель имел возможность наблюдения за содержимым, находящимся в колбе. Колба может содержать обозначение заполнения жидкостью, такое как линия заполнения жидкостью. Корпус колбы может быть выполнен из любого подходящего материала. Например, корпус колбы может содержать стекло или подходящий твердый пластмассовый материал. Предпочтительно, колба выполнена с возможностью съема с части кальянного узла, содержащей генерирующий аэрозоль элемент, чтобы потребитель имел возможность заполнения, опорожнения или очистки колбы.

Колба может быть заполнена пользователем до уровня заполнения жидкостью. Жидкость предпочтительно содержит воду, в которую при необходимости могут быть добавлены один или более красителей и/или ароматизаторов. Например, в воду могут быть добавлены одно или оба из растительных или травяных настоев.

Аэрозоль, вовлеченный в воздух, выходящий через выход для аэрозоля приемника, может проходить через шахту, расположенную в колбе. Шахта может быть соединена с выходом для аэрозоля генерирующего аэрозоль элемента кальянного узла, и она может иметь отверстие ниже уровня заполнения жидкостью колбы, так что аэрозоль, протекающий через колбу, протекает через указанное отверстие шахты, затем через жидкость в указанное свободное пространство колбы и выходит через выход указанного свободного пространства для доставки потребителю.

Выход указанного свободного пространства может быть соединен со шлангом, содержащим мундштук, для доставки аэрозоля потребителю. Мундштук может содержать переключатель, активируемый пользователем или датчиком затяжки, функционально связанным с электронной схемой управления кальянного устройства. Предпочтительно, переключатель или датчик затяжки связаны с электронной схемой управления с помощью беспроводной связи. Активация переключателя или датчика затяжки обеспечивает возможность инициирования активации нагревательного элемента электронной схемой управления вместо постоянной подачи энергии на нагревательный элемент. Соответственно, использование переключателя или датчика затяжки обеспечивает возможность содействия экономии энергии по сравнению с устройствами, не использующими таких элементов для обеспечения нагрева по запросу вместо постоянного нагрева.

В качестве примера, ниже в хронологическом порядке представлен один способ использования кальянного устройства, описанного в данном документе. Колба может быть отделена от других компонентов кальянного устройства и заполнена водой. В воду для ароматизации могут быть добавлены одно или более из натуральных фруктовых соков, растительных добавок и травяных настоев. Количество добавляемой жидкости должно заполнять часть шахты, но не должно превышать отметку уровня заполнения, которая при необходимости может присутствовать на колбе. Затем снова присоединяют колбу к кальянному устройству. Часть генерирующего аэрозоль элемента может быть снята или открыта для обеспечения возможности вставки картриджа в приемник. Затем снова устанавливают или закрывают генерирующий аэрозоль элемент. Затем устройство может быть включено. Включение устройства обеспечивает возможность инициирования нагрева нагревательного элемента с профилем нагрева, обеспечивающим нагрев геля и образующего аэрозоль субстрата до температуры, которая равна или выше температуры испарения геля (или компонентов геля) и образующего аэрозоль субстрата, но ниже температуры сжигания образующего аэрозоль субстрата. Гель или компоненты в геле плавятся и/или испаряются, открывая проход в геле для протекания воздуха и аэрозоля. Пользователь может осуществлять затяжки на мундштуке по своему желанию. Пользователь может продолжать использовать устройство до тех пор, пока аэрозоль не перестанет быть виден или не прекратится его доставка. В некоторых вариантах осуществления устройство будет автоматически выключаться при израсходовании используемого генерирующего аэрозоль субстрата в картридже. В некоторых вариантах осуществления потребитель может вставлять в устройство новый картридж, например, после получения от устройства сигнала о том, что образующий аэрозоль субстрат в картридже израсходован или по существу израсходован. После вставки нового картриджа можно продолжать пользоваться устройством. Предпочтительно, кальянное устройство может быть выключено потребителем в любое время, например, путем выключения питания устройства.

Кальянное устройство может иметь любые подходящие средства управлением прохождением воздуха. В одном примере осуществление пользователем затяжки создает эффект всасывания, приводящий к низкому давлению внутри устройства, что заставляет наружный воздух протекать через вход для воздуха устройства во впускной канал для свежего воздуха и в указанный приемник. Затем воздух может протекать через картридж в приемник для переноса аэрозоля, выделяющегося из образующего аэрозоль субстрата. Затем воздух с вовлеченным аэрозолем выходит через выход для аэрозоля указанного приемника и протекает через шахту в жидкость внутри колбы. Затем аэрозоль выходит из жидкости в виде пузырьков в свободное пространство в колбе над уровнем жидкости, выходит через выход указанного свободного пространства и проходит через шланг и мундштук для доставки потребителю. Поток наружного воздуха и поток аэрозоля внутри кальянного устройства могут создаваться под действием затяжки, осуществляемой пользователем.

Далее последует ссылка на чертежи, которые изображают один или более аспектов, описанных в настоящем изобретении. Тем не менее, следует понимать, что и другие аспекты, не изображенные на чертежах, находятся в рамках объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам. Тем не менее, следует понимать, что использование номера для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером. В дополнение, использование разных номеров для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с другими номерами не могут быть такими же или схожими с компонентами, пронумерованными иным образом. Фигуры представлены с целью иллюстрации, а не ограничения. Схематические изображения, представленные на фигурах, не обязательно выполнены в масштабе.

На ФИГ.1 показан схематический вид в разрезе кальянного устройства.

На ФИГ.2A и 2B показаны схематические виды в разрезе картриджа с образующим аэрозоль субстратом и гелем.

На ФИГ.3A и 3B показаны схематические виды в разрезе картриджа с образующим аэрозоль субстратом и гелем.

На ФИГ.4A и 4B показаны схематические виды снизу и сверху картриджа.

На ФИГ.5 показан схематический вид в перспективе картриджа.

На ФИГ.6 показано графическое представление результатов испытания из примера 1.

На ФИГ.1 представлен схематический вид в сечении примера кальянного устройства 100. Устройство 100 содержит колбу 17, образующую внутренний объем, способный вмещать жидкость 19 и имеющий выход 15 указанного свободного пространства, расположенный выше уровня заполнения жидкостью 19. Жидкость 19 предпочтительно содержит воду, в которую при необходимости могут быть добавлены один или более красителей и/или один или более ароматизаторов. Например, в воду могут быть добавлены одно или оба из растительных настоев или травяных настоев.

Устройство 100 также содержит генерирующий аэрозоль элемент 130. Генерирующий аэрозоль элемент 130 содержит приемник 140, выполненный с возможностью вмещения картриджа 200, содержащего генерирующий аэрозоль субстрат и, по меньшей мере вначале, гель. Генерирующий аэрозоль элемент 130 также содержит нагревательный элемент 160, который образует по меньшей мере одну поверхность приемника 140. В изображенном на фигуре варианте осуществления нагревательный элемент 160 образует верхнюю и боковые поверхности приемного элемента 140. Генерирующий аэрозоль элемент 130 также содержит впускной канал 170 для свежего воздуха, который втягивает свежий воздух в устройство 100. Участок впускного канала 170 для свежего воздуха образован нагревательным элементом 160 для нагрева воздуха перед поступлением воздуха в приемник 140. Затем предварительно нагретый воздух поступает в картридж 200 (или субстрат, который не является картриджем), который также нагревается с помощью нагревательного элемента 160, для переноса аэрозоля, генерируемого генерирующим аэрозоль субстратом. Воздух выходит из выпускного отверстия генерирующего аэрозоль элемента 130 и поступает в шахту 190.

Шахта 190 переносит воздух и аэрозоль в колбу 17 ниже уровня жидкости 19. Воздух и аэрозоль могут проходить в виде пузырьков через жидкость 19 и выходить через выход 15 указанного свободного пространства колбы 17. Шланг 20 может быть прикреплен к выходу 15 указанного свободного пространства для переноса аэрозоля в рот пользователя. Мундштук 25 может быть прикреплен к шлангу 20 или образовывать его часть.

Примерный путь воздушного потока в устройстве при использовании изображен жирными стрелками на ФИГ.1.

Мундштук 25 может содержать активирующий элемент 27. Активирующий элемент 27 может представлять собой переключатель, кнопку или тому подобное, или он может представлять собой датчик затяжки или тому подобное. Активирующий элемент 27 может быть размещен в любом другом подходящем месте устройства 100. Активирующий элемент 27 может иметь беспроводную связь с электронной схемой 30 управления для приведения устройства 100 в состояние готовности к использованию или для инициирования активации нагревательного элемента 160 электронной схемой управления, например, путем инициирования подачи мощности от источника 35 питания на нагревательный элемент 140.

Электронная схема 30 управления и источник 35 питания могут быть расположены в любом подходящем месте генерирующего аэрозоль элемента 130, за исключением нижней части элемента 130, как показано на ФИГ.1.

Как показано на ФИГ.2A и 2B, картридж 200 имеет корпус 210, образующий полость 218, в которой могут быть размещены образующий аэрозоль субстрат 300 и гель 310. Корпус 210 содержит верхнюю сторону 215, нижнюю сторону 213 и боковую стенку 212. Корпус 210 может быть выполнен из одной или более частей. Например, верхняя сторона 215 или нижняя сторона 213 может быть съемно прикреплена к боковой стенке 212 для обеспечения возможности размещения образующего аэрозоль субстрата 300 и геля 310 в полости 218. Гель 310 может быть размещен вдоль нижней стороны 213 полости 218, как показано на ФИГ.2, или вдоль боковой стенки 212, как показано на ФИГ.3. Гель 310 также может быть размещен вдоль верхней стороны 215 или вдоль любой комбинации нижней стороны 213, верхней стороны 215 или боковой стенки 212, и/или он может частично покрывать любую из этих поверхностей.

Картридж 200 имеет площадь нагреваемой поверхности внутри полости 218, представляющую собой площадь поверхности, способную передавать тепло, прикладываемое к наружной стороне корпуса, например, с помощью нагревательного элемента кальянного устройства, на гель 310 и образующий аэрозоль субстрат 300 в полости 218.

На ФИГ.3A и 3В показан картридж 200, имеющий отверстия 217и 216, проходящие через верхнюю сторону 215 и нижнюю сторону 213 корпуса 210. Во время предварительного нагрева электрического кальянного устройства гель внутри картриджа нагревается. Гель утрачивает свое гелеобразное состояние, что приводит к разгерметизации указанных отверстий и открытию путей воздушного потока через картридж, показанных стрелками на ФИГ.3A и 3В.

Обратимся теперь к ФИГ.4A и 4B, согласно которым верхняя сторона 215 и нижняя сторона 213 корпуса могут иметь множество отверстий 217, 216 для обеспечения возможности протекания воздуха через картридж при использовании картриджа. Отверстия 216, 217 верхней стороны 215 и нижней стороны 213 могут быть выровнены. Картридж 200, в дополнение или в качестве альтернативы, может содержать отверстия вдоль боковой стенки 212. Гель 310 может быть размещен вдоль нижней стороны 213, верхней стороны 215 и/или боковой стенки 212, закрывает некоторые или все из указанных отверстий. Отверстия 217, 216 могут быть дополнительно закрыты с помощью съемного уплотнения или пленки во время хранения картриджа перед использованием.

На ФИГ.5 показан схематический вид в перспективе иллюстративного картриджа 200. Боковая стенка 212 имеет форму усеченного конуса. Нижняя сторона 213 имеет множество отверстий. Верхняя сторона содержит фланец 219, который проходит от боковой стенки 212. Фланец 219 может опираться на заплечик приемника кальянного устройства, так что обеспечивается возможность легкого извлечения картриджа 200 из приемника после использования путем захвата указанного фланца.

Конкретные варианты осуществления, описанные выше, предназначены для иллюстрирования изобретения. Тем не менее, без выхода за рамки объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения, могут быть предложены другие варианты осуществления, и следует понимать, что описанные выше конкретные варианты осуществления не предназначены для ограничения.

В контексте данного документа формы единственного числа включают варианты осуществления со ссылками на множественное число, если из содержания явно не следует иное.

В контексте данного документа союз «или» обычно используется в своем значении, включающем «и/или», если из содержания явно не следует иное. Союз «и/или» обозначает один или все из перечисленных элементов или комбинацию любых двух или более из перечисленных элементов.

В контексте данного документа слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» или тому подобные используются в своем широком смысле и, как правило, означают «включающий, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий» и т. п.

Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к вариантам осуществления настоящего изобретения, которые могут обеспечивать определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же или других условиях. Кроме того, раскрытие одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.

Любое направление, упоминаемое в данном документе, такое как «верх», «низ», «левый», «правый», «верхний», «нижний», и другие направления или ориентации описаны в данном документе для ясности и краткости и не предназначены для ограничения фактического устройства или системы. Устройства и системы, описанные в данном документе, могут использоваться с разными направлениями и ориентациями.

ПРИМЕРЫ

Пример 1:

Было оценено влияние геля на образование аэрозоля. Слой геля был размещен на нижней стороне картриджа, и этот картридж был заполнен 10 г имеющейся в продаже мелассы (Al-Fakher). Гелеобразный слой имел толщину 1 мм и покрывал площадь приблизительно 5 см². Гель был приготовлен в следующем составе: 30 вес.% воды, 1 вес.% агара (гелеобразующего вещества) и 69 вес.% растительного глицерина (вещества для образования аэрозоля). Контрольный образец был приготовлен без гелеобразного слоя.

Картридж был вставлен в испытательное кальянное устройство, где картридж был нагрет с использованием проволочного нагревательного элемента с установочной температурой 200°C. Установочная температура нагревателя была выбрана таким образом, чтобы довести мелассу (между затяжками) до температуры, схожей с той, которая имеет место в кальяне на древесном угле.

С целью улучшения процесса образования аэрозоля, на расстоянии приблизительно 55 мм от нагревателя было размещено сопло, изготовленное из высокотемпературной эпоксидной смолы и имеющее выходное отверстие диаметром 3 мм. Сопло было окружено охлаждающей рубашкой из сухого льда.

Сбор генерируемого аэрозоля осуществлялся с помощью в общей сложности пяти прокладок Cambridge, вес которых регистрировался до и после испытания. В любой заданный момент времени сбор генерируемого аэрозоля осуществляла лишь одна из указанных прокладок.

Общая продолжительность курительного испытания соответствовала 105 затяжкам. С целью достижения требуемых ощущений от затяжек, одновременно использовались четыре программируемых двойных шприцевых насоса (programmable dual syringe pumps (PDSP), поставляются на рынок компанией Pomac B.V., Толберт, Нидерланды) для обеспечения нужного режима осуществления затяжек. Режим осуществления затяжек был следующим: испытуемый и контрольный образцы испытывались на протяжении 105 затяжек. Общее количество затяжек было разделено на пять следующих друг за другом интервалов по 21 затяжке в каждом, причем сбор аэрозоля в каждом интервале производился в отдельную прокладку Cambridge. После каждой 21 затяжки обратный клапан обеспечивал, чтобы аэрозоль поступал к соответствующей прокладке Cambridge. Благодаря этому, обеспечивалась возможность отслеживания выработки аэрозоля как функции времени.

Результаты по общей массе аэрозоля (TAM), собранные в течение первой 21 затяжки и в течение всех 105 затяжек для контрольного и испытуемого образцов, показаны в ТАБЛИЦЕ 1 ниже и на ФИГ.6. Результаты для первой 21 затяжки были вычислены в мг за затяжку, и результаты для общей продолжительности испытания (105 затяжек) приведены в виде накопленной общей массы в мг.

ТАБЛИЦА 1 Результаты по TAM
	Контрольный образец (без геля)	Испытуемый образец (с гелем)
TAM (мг за затяжку), первая 21 затяжка	10,4 ± 0,6 мг за затяжку	12,1 ± 1,7 мг за затяжку
TAM (мг), 105 затяжек	1858 ± 90 мг	2155 ± 143 мг

Было обнаружено, что благодаря использованию геля достигнуто значительное увеличение генерирования аэрозоля на протяжении первой 21 затяжки, а также в течение всего эксперимента. Общая накопленная величина TAM в ходе испытания также оказалась больше благодаря гелю.

Итак, выше были описаны картриджи для кальянных устройств. Различные модификации и варианты настоящего изобретения должны быть очевидны специалистам в данной области техники без выхода за рамки объема и сущности настоящего изобретения. Несмотря на то что настоящее изобретение было описано применительно к конкретным предпочтительным вариантам осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно неправомерно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Наоборот, различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые очевидны специалистам в областях механики, химии и производства генерирующего аэрозоль изделия или в смежных областях, должны быть включены в объем нижеследующей формулы изобретения.

Claims (31)

1. Картридж для кальяна, содержащий:

корпус, образующий полость и внутреннюю поверхность полости;

образующий аэрозоль субстрат, размещенный в указанной полости; и

слой геля, размещенный в полости смежно с внутренней поверхностью полости и смежно с образующим аэрозоль субстратом.

2. Картридж для кальяна по п.1, в котором гель содержит вещество для образования аэрозоля.

3. Картридж для кальяна по п.2, в котором вещество для образования аэрозоля содержит глицерин, пропиленгликоль или их комбинацию.

4. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель содержит от 10 до 80 вес.% вещества для образования аэрозоля.

5. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель содержит от 0,2 до 10 вес.% гелеобразующего вещества.

6. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель выполнен с возможностью сохранения своей гелеобразной морфологии вплоть до температуры по меньшей мере 50°C.

7. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель выполнен таким образом, что при достижении гелем температуры, при которой он утрачивает свою гелеобразную морфологию, по меньшей мере некоторые из соединений геля испаряются с образованием аэрозоля.

8. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель содержит гелеобразующее вещество, содержащее агар, каррагинан или их комбинацию.

9. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель содержит до 75 вес.% воды.

10. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель размещен вдоль внутренней поверхности боковой стенки указанной полости, нижней стороны полости, верхней стороны полости или их комбинации.

11. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором внутренняя поверхность полости, смежно с которой размещен гель, содержит вентиляционное отверстие.

12. Картридж для кальяна по п.11, в котором гель размещен смежно с нижней стороной указанной полости, и вентиляционное отверстие представляет собой выход.

13. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель имеет площадь поверхности от 1 до 25 см².

14. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором гель имеет толщину от 0,1 до 10 мм.

15. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором слой геля покрывает изнутри по меньшей мере часть полости.

16. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором образующий аэрозоль субстрат представляет собой кальянный субстрат.

17. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором образующий аэрозоль субстрат содержит табак.

18. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором образующий аэрозоль субстрат содержит табак и мелассу.

19. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором образующий аэрозоль субстрат характеризуется первым временем до первой затяжки, и гель характеризуется вторым временем до первой затяжки, причем второе время до первой затяжки меньше, чем первое время до первой затяжки.

20. Картридж для кальяна по любому из предыдущих пунктов, в котором слой геля размещен между внутренней поверхностью полости и образующим аэрозоль субстратом.

21. Кальянная система, содержащая:

картридж для кальяна по любому из пп.1-20; и

кальянное устройство, содержащее:

приемник для размещения картриджа;

нагревательный элемент для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата при размещении картриджа в приемнике кальянного устройства;

колбу, имеющую уровень заполнения жидкостью и образующую свободное пространство над уровнем заполнения жидкостью;

аэрозольную шахту для переноса аэрозоля из приемника к месту, находящемуся ниже уровня заполнения жидкостью в колбе; и

выход, сообщающийся с указанным свободным пространством.

Images