TW201733406A - 感應加熱裝置及其相關方法 - Google Patents

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莫哈納德 A 艾默許
布瓊 索爾
馬丁 利格勒
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英屬維京群島沃爾布魯克投資有限公司
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Abstract

本發明揭示一種用於加熱一腔室內部之一腔穴之加熱裝置。該裝置可包含：一第一加熱器，其位於該腔室之底部；一第二加熱器，其位於該腔室之頂部；至少一進氣口，其連接至該腔室；及至少一出氣口，其連接至該腔室。

Description

感應加熱裝置及其相關方法
本發明大體上係關於加熱裝置及方法，且更特定而言，係關於用於氣化可燻製材料之加熱裝置及方法。
水煙袋(亦稱為水管、水煙筒、***管、水烟袋及***水煙)係用以氣化及燻製各種物質(包含煙草、調味煙草、***水煙或煙草團)之儀器。在傳統水煙袋中，物質在位於儀器頂部之一碗中氣化。接著，蒸汽通過一桿行進至一貯水槽且由一使用者使用連接至該貯水槽之一軟管吸入。當使用者吸入蒸汽時，貯水槽中之壓力變化迫使較多蒸汽自該碗通過該桿進入貯水槽以繼續程序。 水煙袋之正規操作要求將燃燒木炭放置成接近碗(通常放置在碗頂部)以轉移氣化吸入之物質所需之熱。然而，使用燃燒木炭作為水煙袋中之熱源具有若干缺點。例如，水不過濾在木炭燃燒期間釋放之許多毒性化學物質，從而使吸煙者曝露於危險化學物質。此等物質可增加疾病之風險且可降低肺功能。燃燒木炭釋放高位準之一氧化碳(CO)、金屬及未由貯槽中之水過濾之各種致癌物質。此外，木炭燃燒增加環境中之CO及二氧化碳(CO2 )之量。高位準之碳增加血液中之一氧化碳血紅素形成、攜氧能力降低及CO中毒之可能性。此外，煤炭燃燒使非吸煙者曝露於二手煙、具有一不良氣味且表示火災危害。 本文所揭示之加熱裝置及方法係關於緩解或克服上文所闡述之問題之一或多者及/或先前技術中之其他問題。
本發明之一態樣係關於一種用於加熱一腔室內部之一腔穴之加熱裝置。該裝置可包含：一第一加熱器，其位於該腔室之底部；一第二加熱器，其位於該腔室之頂部；至少一進氣口，其連接至該腔室；及至少一出氣口，其連接至該腔室。 本發明之另一態樣係關於一種加熱一腔室內部之一材料之方法。該方法可包含：使用該腔室之底部中之一第一加熱器將該材料加熱至一基本溫度；使用一第二加熱器加熱流經連接至該腔室之一進氣口之空氣及使用加熱空氣將該材料加熱至一處理溫度。 本發明之又一態樣係關於一種感應加熱系統。該系統可包含：一腔室，其包括一頂部件及一底部件；一第一加熱器，其與該底部件接觸；及一第二加熱器，其與該頂部件接觸。 本發明之其他態樣係關於一種膠囊，其用於加熱含於該膠囊內之一材料。該膠囊可包含：一頂部件、一底部件及一本體。該頂部件及該底部件可閉合該本體以產生一腔穴。該腔穴尤其可填充可燻製、醫療或芳香材料。 本發明之又一替代態樣係關於一種水煙袋系統。該系統可包含：一貯槽；一軟管，其連接至該貯槽；一桿，其連接至一腔室及該貯槽之內部；一第一加熱器，其位於該腔室之底部；及一第二加熱器，其位於該腔室之頂部。
相關申請案之交叉參考 本申請案主張名稱為「SELF CLEANING BATTERY OPERATED HOOKAH」之2016年3月7日申請之美國臨時專利申請案第62/304,872號(代理人檔案編號第13261.0001-00號)及名稱為「SELF CLEANING BATTERY OPERATED HOOKAH」之2016年9月1日申請之美國臨時申請案第62/382,704號(代理人檔案編號第13261.6002號)之優先權利。上述參考申請案之全部內容以引用的方式併入本文中。 本發明大體上係加熱裝置(諸如一水煙袋)及可促進用於藉由改良儀器之效率且減少相關聯之風險而氣化材料之儀器之操作之方法。本文所揭示之實施例亦係關於使CO散發最小化之水煙袋系統及方法。取代使用電加熱之傳統煤炭燃燒可使水煙袋之毒性氣體之散發減少至小於10%。在一些實施例中，加熱裝置可包含一腔室，其具有配置在該腔室周圍及/或內部之不同位置中之複數個電加熱器。該複數個接取之各者可經獨立供電及控制以實現使加熱程序更高效之加熱協定。在一些實施例中，加熱裝置可使用不同工作原理以使得風險最小化或使功率轉移最佳化。例如，加熱裝置可使用感應加熱以直接加熱待氣化之物質且使健康及火災危害最小化。另外或替代地，腔室可包含用以促進空氣交換之進氣口及出氣口及調整輸送至加熱器之功率之控制器。另外，進氣口可藉由將熱空氣注入該腔室中而使得對流加熱容易且可包含在拖曳循環期間監測溫度之感測器，其中一拖曳循環由腔室中之氣體交換組成。例如，一拖曳循環可由通過一軟管吸入之一使用者觸發，從而迫使腔室中之一氣體交換。一拖曳循環亦可由一泵或馬達誘發。 本發明額外地係關於含有可燻製或可氣化材料。膠囊可經構形以容置於加熱器腔室內部且可經設計以促進加熱器裝置之操作。例如，膠囊可經構形以***腔室中且可包含在裝配時產生一腔穴之多個獨立部分。膠囊可經設計以同時利用腔室內之多個膠囊。另外，膠囊可具有複數個形狀。此外，膠囊可棄或可再使用，且可具金屬性，且含有可使用加熱裝置處理之多種材料。 本發明亦係關於一水煙袋系統。在一些實施例中，除一加熱裝置之外，該水煙袋系統可包含一貯槽、桿及一軟管。該水煙袋系統可額外地併入用於將功率輸送至加熱器之控制器、電池系統及功率連接器。在一些實施例中，該水煙袋系統亦可包含用於促進一吸煙時段、簡化系統之裝配或助於吸煙後例行工作(即清潔方法)。 圖1A係根據本發明之一實施例之一例示性水煙袋之一圖示。水煙袋100可包含頂部、中間及底部部分。水煙袋100之頂部部分可包含一蓋102、一加熱裝置200、一固持器128、一軟管連接器110、一氧化碳偵測器132、LED指示器134及桿112。水煙袋100之中間部分可包含一功率連接器114、水加熱器116、一貯槽118、充電器電纜130及一電池系統120。水煙袋100之底部部分可包含一充電底座122、一口端銜接器124、控制按鈕126及顯示器140。此外，水煙袋100可包含可連接至一口端104之軟管106及一可替換過濾器108。口端104可具磁性，使得其可支撐在固持器128上，固持器128在非操作期間亦可被磁化。充電器電纜130亦可具磁性，因為其可連接至充電底座122。 蓋102可為經塑形以覆蓋加熱裝置200之一固體凹形件。在一些實施例中，蓋102可為多孔以允許氣流。在此等實施例中，蓋102可具有位於(例如)頂面中之氣孔。替代地，蓋102可經形成具有一多孔材料，諸如一網格或一多孔塑膠。在其他實施例中，蓋102可由玻璃、金屬、陶瓷及/或塑膠製成。接著，蓋102可包含用於實現空氣環流之空氣開口(諸如垂直或水平狹槽)。替代地或另外，蓋102可具有防止一完全密封以促進氣流之一幾何形狀。例如，接觸水煙袋100之蓋102之底部可彎曲以產生開口。 軟管連接器110可為具有與過濾器108互補之一形狀之一固體件。在一些實施例中，軟管連接器110可為一公或母螺紋緊固件。替代地，軟管連接器110可為具有與過濾器108互補之一鎖定幾何形狀之一配接器。在替代實施例中，軟管連接器110可包含一魯爾接口(Luer-lok)、一自動密封軟管配接器、一埃及水煙袋軟管配接器、一米雅(Mya)水煙袋軟管配接器或將固持器可替換過濾器108與水煙袋100之本體固定在一起之任何其他適合連接器或緊固件。 桿112可為能夠將空氣自加熱裝置200傳導至貯槽118之一固體材料之任何管。在一些實施例中，桿112可為在水煙袋100之頂部部分與中間部分之間產生一空氣路徑之一剛性空心桿連接。例如，桿112可為具有16 mm之直徑及200 mm之一長度之一空心金屬桿。在其他實施例中，桿112可為在加熱裝置200與貯槽118之間產生一空氣路徑之一撓性管。例如，泰貢(tygon)、丙烯酸、乙烯基、環氧樹脂或聚碳酸酯管可用於桿112。此外，如圖1A中所呈現，桿112可為一單一管或複數個管。再者，在一些實施例中，桿112可在與機械接頭、配件及/或緊固件連接之多個部分中分段。在此等實施例中，桿112可經裝配用於一吸煙時段且分解用於清潔及/或儲存。 一氧化碳偵測器132可為(例如)藉由電池系統120且經構形之以針對一特定臨限值發出一警報之一光化學感測器電源。替代地，一氧化碳偵測器132可為電化學且包含用於使電流與環境中之CO相關之讀取電路。另外，一氧化碳偵測器132可為一固態感測器且可包含多個感測單元。在一些實施例中，一氧化碳偵測器132亦可包含其他空氣污染感測器。例如，一氧化碳偵測器132可包含監測周圍空氣之臭氧、顆粒物質、硫、二氧化物及一氧化氮感測器。另外，一氧化碳偵測器可經構形以偵測諸如氰化氫或硫硝酸之毒性氣體且可包含用於與一使用者通信之使用者介面。 功率連接器114可為用於傳輸電功率之一剛性桿圍封線。功率連接器114可包含將桿固定至(例如)電池系統120之一機械連接器。功率連接器114亦可包含改變點之正及負接點及接點之間的一絕緣體(諸如一介電聚合物)。在一些實施例中，功率連接器114可具有涉及一中心之一同軸構形及由一介電絕緣體隔離之一外接點。在此等實施例中，中心核心、接點絕緣體及金屬屏蔽可覆蓋有一塑膠夾套。在其他實施例中，功率連接器114可塗佈有一絕緣層。例如，功率連接器114可覆蓋僅防止電傳導但亦阻礙可使端子短路之液體洩漏之矽凝膠及/或不可透氣聚合物。在替代或額外實施例中，功率連接器114可為保護內部佈纜之一空心桿。在此等實施例中，電力電纜及/或通信電纜可位於該空心桿內部且連接至水煙袋100之其他組件之端。 如圖1A中所呈現，水煙袋100亦可具有貯槽118內部之水加熱器116。替代地，水加熱器116可與貯槽118熱接觸。水加熱器116可為一電阻加熱器、一帕耳帖(Peltier)加熱器、一線圈、一微波加熱器或能夠增加水之溫度之任何種類之加熱器。水加熱器116可使用一按鈕(例如按鈕126)控制且可根據有一控制器執行之一清潔協定對其供電。在清潔程序中，水加熱器116可加熱水以產生蒸汽，接著，將蒸汽引導至桿112及軟管106以對水煙袋100之元件進行消毒、清潔及/或殺菌。 貯槽118可為能夠固持液體之一空心固體容器。貯槽118可由玻璃、金屬或塑膠製成。其可由將水限制於不同部分中之複數個模組形成或其可為具有不同形狀之一單件。在一些實施例中，貯槽可具有一圓柱形形狀且在最接近容納水煙袋100之其他元件(諸如功率連接器114)之頂部部分之部分中具有一孔。在其他實施例中，貯槽118可為一環形表面、一錐體或其他結構。此外，貯槽118可具有與電池系統120互補之一形狀以促進連接。替代地，貯槽118可附接至電池系統120或電池系統120可嵌入貯槽118中。 電池系統120可包含串聯連接或平行於輸出端子之複數個乾電池。各乾電池可包含一鎳金屬氫化物電池或一鋰離子電池。另外，一電偶層電容器可用於一乾電池之適當位置。在一些實施例中，電池系統120可使所有乾電池連接在一起，但替代實施例可具有含並聯連接之兩個或兩個以上乾電池之電池系統120。 電池系統120可包含在(例如)充電循環期間偵測輸入電壓值且在放電期間偵測輸出值之一監測單元。該監測單元亦可估計乾電池中之電荷之位準且可與一使用者介面通信。在一些實施例中，電池系統120可包含偵測電池系統120之溫度之一溫度感測器，且輸出偵測結果。此外，一電流感測器可偵測電池系統120電流輸出且可控制一電路遮斷器防止較大負載損壞乾電池。 一正線PL可連接至電池系統120之一正端子，且一負線NL連接至電池系統120之一負端子。電池系統120可經由正線PL及負線NL連接至一整流器。另外，一系統主繼電器提供於正線PL中，且一系統主繼電器SMR-G提供於負線NL中。系統主繼電器SMR-B、SMR-G可在操作加熱裝置200時回應於一驅動信號而在開於閉之間切換。 一升壓電路(圖中未展示)可提供於電池系統120與AC/DC轉換器之間的一電流通道中。該升壓電路提升或升高電壓以(例如)增加電荷速率。另外，該升壓電路可降低AC/DC轉換器之輸出電壓，且(例如)在加熱裝置200處於一備用模式中時將具有降低電壓之電力輸送至電池系統120。 電池系統120亦可包含用於固持及保護乾電池之一箱。該箱可經構形以配合及附接至具有一換出機構之充電底座122。在一些實施例中，該換出機構促進電池系統120及充電底座122之裝配。例如，該換出機構在電池系統120中可具有鉤及彈簧且在充電底座122中具有互補孔及受體。接著，當孔對準且鉤固定時，充電底座122連接至電池系統120，從而完成可對水煙袋100之元件供電之一電路。此外，該換出機構可包含在水煙袋100之元件之間產生一密封件之組件。例如，充電底座122及電池系統120之介面可包含產生用於保護乾電池之一防水密封件之一O形環。在其他實施例中，該換出機構可包含將電池系統120與充電底座122固定之滑動或磁性組件。該換出機構亦可包含(例如)可將鉤移動至一非附接位置中、關閉電源以消除磁性組件之力或釋放固定兩個組件之彈簧之一釋放按鈕。電池系統120亦可使用抗水材料製造或包裝於抗水罩殼中。 在替代實施例中，電池系統120嵌入水煙袋100中。例如，其可為貯槽118之基底之部分或其可圍封於水煙袋100之中間部分中。此外，一些實施例可使得充電底座122及電池系統120作為一單一元件且在其他元件之間具有換出機構。例如，一些實施例可在貯槽118與電池系統120之間具有換出機構。 在某些實施例中，針對電池系統120描述之電子元件亦可位於充電底座122中，僅在電池系統120中留下乾電池。此外，充電底座122可與充電器電纜130接觸。充電器電纜130可為一規則AC電力插頭。然而，在其他實施例中，充電器電纜130可為具有感應一充電電壓必需之電子組件之一磁性充電器。在兩個情況中，充電器電纜130將電力傳輸至充電底座122，接著，充電底座122經由(例如)換出機構之連接器將電力輸送至電池系統120。替代實施例可包含直接輸入充電底座122之一電力。例如，充電底座122可包含一DC電力連接器(即Molex、圓柱形或按扣式連接器)或待連接至一配接器或充電器之一AC連接器。圖1A中所呈現之實施例展示位於水煙袋系統100之底部部分中之充電器電纜130。然而，替代實施例可使位於水煙袋系統100之中間或頂部部分中之充電器電纜130附接至水煙袋系統100之其他組件且電連接至具有不同之有線或無線組件之電池系統120。 水煙袋100亦可包含至少一封口件銜接器124，其可為具有與口端104互補之一形狀之一金屬。封口件銜接器124可嵌入水煙袋100或可固定於水煙袋100。 水煙袋100亦可包含至少一軟管106。在一些實施例中，軟管106可為包含撓性可洗橡膠之一聚矽氧軟管或一南陌(Nammor)軟管。此外，軟管106可包含由塑膠或織物製成之一手柄。軟管106可具有64英寸至70英寸之範圍內之一長度且包含一12英寸手柄。 在有些實施例中，水煙袋100亦可包含顯示器140。顯示器140可包含(例如)液晶顯示器(LCD)、發光二極體螢幕(LED)、有機發光二極體螢幕(OLED)、一觸控螢幕及其他已知顯示器器件。顯示器140可將資訊呈現給一使用者或亦展示一圖形使用者介面(GUI)。例如，顯示器140可顯示用於操作加熱裝置200且執行所揭示之方法之某些態樣之一交互式介面。顯示器140可展示一使用者之可觸控或可選擇選項，且可通過一觸控螢幕或I/O器件接收使用者之選項選擇。此外，顯示器140可啟用及/或停用加熱裝置200之操作。例如，顯示器140可顯示具有一親代控制應用之一圖形使用者介面。接著，加熱裝置200之操作可要求一使用者將密碼輸入顯示器140中或進行諸如掃描有效指紋之其他識別程序。替代地，若不使用類似於顯示器140之一顯示器，則該親代控制應用可由一數字鍵盤或掃描器組成。 此外，顯示器140可充當具有連接至水煙袋100之其他元件之一控制器之一使用者介面。例如，在一些實施例中，一控制器可連接至水煙袋100中之揚聲器。在此等實施例中，顯示器140可展示一多媒體播放列表之一GUI。接著，一使用者可藉由與顯示器140相互作用及控制嵌入式、附接或外部連接之揚聲器而選擇且播放音樂或視訊。在某些實施例中，揚聲器可耦合至顯示器140。此外，在一些實施例中，顯示器140可呈現介面以控制與水煙袋100相關聯之其他器件。例如，顯示器140可呈現與電池系統或LED 134相關聯之介面。在此等實施例中，電子器件可經由通信電纜、諸如無線電波、一全國性蜂巢式網路及/或一局部無線網路(例如BluetoothTM 或WiFi)之有線或無線網路或其他通信方法與一控制器通信。接著，該控制器可指示顯示器140呈現收集使用者輸入或展示水煙袋100中之元件之資訊之介面。例如，顯示器140可展示電池系統120之電荷位準或加熱裝置200之溫度或使用時間。顯示器140亦可展示一控制選項單使得使用者可經由該控制器調整諸如溫度之參數。 軟管106可連接至封口件104。封口件104可由不銹鋼、一丙烯酸或壓印於封口件之形狀中之其他塑膠製成。在其他實施例中，封口件104可由一可凍結材料製成。在其他實施例中，口端104可額外地併入可附接至固持器128之含鐵材料。在此等實施例中，固持器128亦可包含具有與固持器口端128中之材料之磁極性相反之含鐵材料。然而，固持器128亦可為其中支撐口端104之一托盤或可包含固定口端104之諸如鉤或夾箝之機械固持器。其他實施例包含具有連接至複數個軟管連接器之複數個軟管之水煙袋100。 軟管106亦可連接至過濾器108。如先前所揭示，過濾器108可與軟管連接器110互補，鏡像螺紋或固定構件。在一些實施例中，過濾器108可包含一活性碳過濾器。替代地，過濾器可包含醋酸纖維素、CO過濾器及/或CO2 過濾器。 圖1B係根據本發明之一實施例之一替代例示性水煙袋之一圖示。圖1B呈現包含蓋102、加熱裝置200、桿112、連接器110、充電底座122及LED 134之水煙袋100。圖1B亦呈現一上密封件162、釋放環164、中密封件166、中釋放環168及連接柱170。 上密封件162及中密封件166可附接至貯槽118。在一些實施例中，上密封件162及中密封件166可包含諸如橡膠及環氧樹脂之密封材料。在其他實施例中，上密封件162及中密封件166亦可包含玻璃對金屬密封件，諸如匹配密封件或壓縮密封件及/或陶瓷對金屬密封件。在其他實施例中，上密封件162及中密封件166可包含在密封件162與釋放環164之間產生一氣密密封之PTFE密封環、O形環、PTFE套筒及/或潤滑劑。 釋放環164及中釋放環168可具有一固定位置及一釋放位置。在固定位置中，環可固定桿112及貯槽118之位置。環亦可與產生一氣密及防水密封件之密封件連接以迫使任何空氣通過桿112轉移。釋放環164及中釋放環168亦可經構形以防止水洩漏。在一些實施例中，釋放環164可與固定位置中之密封件162螺合。然而，在其他實施例中，釋放環可使用其他方法附接至密封件。例如，釋放環可使用一壓力鎖定機構或壓縮配件來附接。釋放環可由金屬、塑膠、環氧樹脂或任何組合製成。釋放環亦可包含用於密封貯槽118之諸如O形環之襯墊。 在一些實施例中，水煙袋100可包含連接柱170，其可接合蓋102及充電底座122。連接柱170可與貯槽118之形狀相符。連接柱170可係剛性且可位於貯槽118之外部上。連接柱170可係空心以使重量最小化。在其他實施例中，連接柱170可係撓性。 連接柱170可藉由在預備步驟期間支撐組件而促進一吸煙時段之水煙袋100之製備。例如，連接柱170可在移除貯槽118時支撐水煙袋100之頂部部分之所有元件。因此，當貯槽118自水煙袋100移除以重新填充或清潔時，蓋102、加熱裝置200、固持器128、一氧化碳偵測器132及LED指示器134可由連接柱170固持。連接柱170可係剛性但包含用於使貯槽118易於釋放之撓性元件。在一些實施例中，連接柱170可包含用於在貯槽118移除期間在水煙袋組件之間產生空間之彈簧或線性滑塊。在其他實施例中，連接柱170可包含將柱分為複數個部分之鉸鏈，從而打開或閉合水煙袋100以釋放或固定貯槽118。在其他實施例中，可使用一多位置鎖定鉸鏈將連接柱170附接至充電底座122。在此實施例中，一第一位置可構形用於一吸煙時段之水煙袋100而一第二位置可用於填充或清潔貯槽。第一位置與第二位置之間的差值可為介於20°與70°之間之一角度。在此等實施例中，一使用者可使貯槽傾斜以在無需完全分解水煙袋100之情況下填充或清潔。例如，貯槽118可向前傾斜45°以補充水同時連接柱170支撐水煙袋100之頂部組件。替代地，貯槽118可經固定但連接柱170可傾斜用於填充及清潔步驟。 圖2A係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱裝置之一圖示。加熱裝置200可位於水煙袋100之頂部部分上且可包含一底部件201及一頂部件203。在裝配時，底部件201及頂部件203形成腔室205，其具有用於容置待加熱之材料或物質之一腔穴。在一些實施例中，底部件201及頂部件203可在裝配時產生一密封件。例如，頂部件及底部件可在兩個件之間包含橡膠以防止空氣洩漏。此外，底部件及頂部件可具有在操作期間用於防止兩個件分離之固定機構(諸如鉤)。底部腔室亦可包含一底部加熱器202、出氣口208、一底部感測器212及一網格222。 在一些實施例中，底部加熱器202可設定在腔室205之底面中，如圖2A中所呈現。替代地或另外，底部加熱器202可位於腔室205之外部上，且附接至底部件201之底部及/或側。在其他實施例中，底部加熱器202可覆蓋或附接至底部件201之側。在此等實施例中，底部加熱器202可附接至腔室壁之一部分。例如，底部加熱器202可覆蓋腔室壁之下10%至15%但亦可覆蓋全部壁。 底部加熱器202可為一感應加熱器且具有一螺旋導體。該螺旋導體可為包覆一心之一導線(諸如一銅捲軸)。該心可為一些介電材料之一固體(諸如一陶瓷或塑膠)但亦可為一鐵磁材料(例如一鐵心)。替代地，該心可為底部件201、腔室205、一膠囊300或加熱裝置200之其他組件。另外，在此等實施例中，底部加熱器202可連接至由能夠產生用於產生感應熱之一交流電之電池系統120供電之一電力電路。底部加熱器202之電力電路可為產生一張力之具有5 kHz與500 kHz之間之一頻率及50 W與500 W之間之一功率之一振盪器。電力電路可連接至控制振幅及/或頻率之一控制器(諸如一微處理器)。圖6中進一步描述此控制器。 額外實施例可具有複數個加熱器類型作為底部加熱器202。例如，底部加熱器202可設定為連接至一直流電電力電路之一帕耳帖加熱器。另外，底部加熱器202可為使用強制對流加熱腔室之一加熱鼓風機。另外，底部加熱器202可使用輻射源(諸如鹵素燈)或可使用感應加熱器(諸如加熱筒及/或電阻加熱器)。替代地，底部加熱器202可使用在射頻中產生電場之微波加熱器且使用介電加熱來加熱腔室205。雖然圖2A呈現一單一底部加熱器202，但其他實施例可包含一單一或多個類型之複數個底部加熱器202，例如一感應加熱器可包圍腔室205而一接觸加熱器可附接至底部件201。 出氣口208可定位於底部件201之複數個位置中。例如，如圖2A中所呈現，出氣口208可位於底部件201之側上，平行於底面。替代實施例可使出氣口208位於腔室之底面中。一單一或複數個出氣口208可位於腔室中。然而，在其他實施例中，底部件201可不具有出氣口且依靠腔室或其他空氣路徑之多孔性以抽空在加熱程序期間產生之蒸汽及/或煙霧。在一些實施例中，出氣口208連接至水煙袋100之其他元件。例如，出氣口可連接至桿112以將氣化煙霧或氣化材料引導至貯槽118。此外，出氣口208可在加熱裝置200與桿112之間包含諸如活性炭之過濾器。 網格222可位於腔室205內部。網格222可具有模擬腔室205之形狀之一形狀且其可為一纖維羊絨或其他多孔材料。另外，網格222可經形成具有如一導電金屬之一單一材料。替代地，網格222可經形成具有一陶瓷或一含鐵材料。在其他實施例中，網格222可經形成具有多個材料。例如，網格222可具有覆蓋有金屬或其他導體之一陶瓷心。此外，網格222可定位於第一加熱器與腔室內部之物質之間或可附接至底部加熱器202。 底部感測器212可位於底部加熱器202附近。當元件之間的距離抵於一臨限值或元件共用一共同區域時元件靠近。例如，底部感測器212及底部加熱器202在其等彼此距離5 mm內時可靠近。替代地，感測器及加熱器可在其等位於一等溫區域中時靠近。此外，若元件彼此實體接觸及/或附接，則其等可靠近。 在一些實施例中，底部感測器212可為一單一熱電偶或熱電偶之一群組(熱電偶可為J、K、E及/或T類型)。在其他實施例中，底部感測器212可為一雙金屬恆溫器、一熱阻器或一電阻溫度偵測器。此外，底部感測器212可包含用於電壓讀取及信號濾波之電子器件。例如，底部感測器212可具有經構形以放大信號且使雜訊最小化之嵌入式操作放大器及電阻器。另外，底部感測器212可具有獨立工作或作為一群組之複數個感測元件。 加熱裝置200具有一頂部件203，其可包含頂部加熱器204、進氣口206、頂部感測器214及標籤閱讀器218。頂部加熱器204可為類似於對於底部加熱器202描述之與頂部件203接觸或固定至頂部件203之元件。頂部加熱器204可為具有自主電力電路之複數個獨立加熱器，如圖2A中所展示。其他實施例可具有由一唯一電路供電之一單一頂部加熱器204。其他實施例可涉及多個頂部加熱器但使用(例如)將電流並聯提供至各加熱器之一單一電路供電。類似於底部加熱器202，輸送至頂部加熱器204之電力可由設定電力電路輸出之電力、頻率或振幅之一控制器或處理器判定。 頂部件203亦可包含使頂部件橫過至腔室205中之進氣口206。進氣口206可具有(例如) 1 mm至50 mm之一直徑。在某些實施例中，頂部加熱器204之位置可由進氣口206所支配。例如，如圖2A中所呈現，頂部加熱器可位於進氣口內部。然而，其他實施例可僅將加熱器附接至頂部件203之內部。其他實施例可將頂部加熱器204定位於頂部件203之頂部且通過頂部件203輸送熱。 頂部加熱器204可具有一大表面且覆蓋大多數進氣口206橫截面。具有一大表面之頂部加熱器204可促進頂部加熱器204與流動至腔室中之空氣之間之熱轉移。在一些實施例中，頂部加熱器204在氣流之相同方向上可係長形。在其他實施例中，頂部加熱器204可係多孔且具有一大表面對體積比。在此等實施例中，頂部加熱器204可塑形為一篩網且具有使空氣流經之孔以使曝露最大化且促進熱轉移。在其他實施例中，頂部加熱器可係撓性且與進入腔室205中之管及空氣導引件之形狀相符。 頂部感測器214可複製底部感測器212但可定位於頂部件203附近。例如，頂部感測器214可位於跨越頂部件203之腔室內部。另外，在一些實施例中，頂部感測器214可嵌入頂部加熱器204。因此，當存在複數個頂部加熱器204時，亦可存在複數個頂部感測器。 與本發明之實施例一致，進氣口感測器216可包含於加熱裝置200中。進氣口感測器216可放置於進氣口206內且可靠近頂部加熱器204之一者。進氣口感測器216可平行於氣流但亦可垂直於氣流。此外，進氣口感測器216可取代頂部感測器214或可電耦合至頂部感測器214。 吾人設想頂部件203可包含標籤閱讀器218。標籤閱讀器218可附接至頂部件203，位於腔室205之外部或內部。標籤閱讀器218可為經構形以與位於(例如)一膠囊中之一RFID標籤相互作用之一RFID閱讀器或經構形以讀取另一類型之識別符之另一類型之掃描器。例如，標籤閱讀器218可為經構形以讀取一條碼或一快速回應碼之一攝影機。基於標籤閱讀器218之讀取，加熱裝置200可選擇不同操作參數。例如，基於由標籤閱讀器218執行之識別，加熱裝置200可選擇底部加熱器202及頂部加熱器204之一指定基本溫度。此外，加熱裝置200可僅當標籤閱讀器218識別存在一膠囊及/或該膠囊係可識別時啟用。此外，標籤閱讀器218可傳輸腔室205之含量之資訊。吾人亦設想一標籤閱讀器218嵌入加熱裝置200之一不同元件中。例如，標籤閱讀器218及頂部感測器214可為具有平行功能之一單一元件。 圖2B係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱裝置之一圖示。圖2B中之加熱裝置200複製圖2A中所描述之元件但不具有網格222且在腔室205之外部上具有底部加熱器202，包圍底部件201之壁。在此等實施例中，底部件201可使用諸如鋁、銅或鐵之一金屬製造。然而，在其他實施例中，底部件201可由諸如石墨、導電聚合物或類金屬之其他導電材料構成。此外，底部件201可為由一導電材料塗佈之一非導電材料(諸如一陶瓷)。圖2B將底部加熱器202展示為包覆腔室205之一螺旋導體。然而，在一些實施例中，底部加熱器202可為使用獨立控制電路供電或連接至一單一控制器及電路之複數個接觸加熱器。在此實施例中，底部加熱器202亦可為先前所揭示之加熱器類型之任何者。 圖2C係與所揭示之一實施例一致之一例示性加熱裝置之一透視圖。圖2C中之加熱裝置200亦複製圖2A之元件但展示進氣口206及出氣口208之一不同配置。圖2C之例示性加熱裝置亦呈現一固持加熱器232及一頂板234。 進氣口206可位於頂部件203之不同位置中。如圖2C中所展示，進氣口206可位於頂部件203之中心或頂部件203之周邊，且亦可自頂部件203之側延伸。另外，在某些實施例中，加熱裝置200可具有含及不含圍封加熱器之進氣口206。此外，出氣口208可位於底部件201之底部且具有比進氣口窄之一直徑以促進腔室205內部之空氣環流且觸發氣化反應。 頂板234可為定位於頂部加熱器204與腔室205之間之一導熱板。其亦可放置於頂部件203與底部件201之間，且可由頂部及底部件之邊緣支撐。另外，頂板234可位於附接至加熱裝置200之元件之一或多者之腔室205之其他位置中。例如，頂板234可具有使其附接至加熱裝置200之塗有聚矽氧或橡膠之部分。 在一些實施例中，頂板234可為由鋁或銅製成之一金屬板。此外，頂板234可較薄以促進熱自頂部加熱器204轉移至腔室中。例如，頂板234可具有小於0.5 mm之一厚度。在其他實施例中，頂板234可為實現熱傳送之足夠熱性質之一隔膜或一塑膠。此外，若頂部加熱器204係感應的，則頂板可具有基於可變磁場產生熱之磁性性質。 與本發明之實施例一致，圖2C亦呈現固持加熱器232。在一些實施例中，固持加熱器可為附接至頂板234之一加熱器。固持加熱器232可獨立於頂部加熱器204或可熱及/或電耦合至頂部加熱器204。另外，在一些實施例中，固持加熱器232可鏡像底部加熱器202之溫度。在此等實施例中，固持加熱器232可經構形以在一初始暖機期間操作且可防止加熱程序期間之熱損耗。 圖2D係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱器配置之一透視圖。如文中所討論，加熱裝置200可包含一或多個頂部加熱器。圖2D呈現其中頂部加熱器分成配置在頂板234上之四個元件之一實施例。另外，圖2D呈現底部加熱器202及腔室205之一簡化視圖。在此實施例中，頂部加熱器204a至204d可經獨立控制且可依一判定序列供電。在操作期間該序列可由一時間週期建立。例如，頂部加熱器204a至204d之各者可個別充電達一秒。依此方式，腔室205中之最熱區域將週期性改變以防止如過度加熱及/或不均勻燃燒之問題。在本發明之其他態樣中，頂部加熱器之供電序列可基於溫度感測器(諸如入口感測器216)。例如，經量測之溫度中之一突然峰值可指示空氣正流動至腔室中。接著，加熱裝置200可識別一循環已結束且藉由將電力自204a至204d切換至一新頂部加熱器來回應。雖然一些實施例可在每個循環中對一單一加熱器供電，但其他實施例可同時對兩個或兩個以上加熱器供電。進一步實施例可允許一使用者手動切換對頂部加熱器之任何者供電之持續時間及時間。例如，一使用者可選擇在一單一時段期間僅對加熱器204a供電或替代地，在手動切換至加熱器204b之功率之前對加熱器204a供電達一長時間週期(例如一小時)。 另外，頂部加熱器204a至204d之各者可依特定功率能量設定。因此，一些加熱器可依一全功率能量設定而其他加熱器可依一部分功率能量設定。例如，頂部加熱器204a可依一半功率能量設定而其他加熱器係依一全功率能量設定以控制燃燒。再者，選定之功率能量可在整個操作期間為恆定的或者其可以係動態的。功率可由使用者手動設定或可由一控制器自動判定。 圖2E係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱器配置之一圖示。圖2E中之加熱裝置200複製先前所呈現之一些元件，包含圍繞底部件201盤繞之底部加熱器202、頂部加熱器204、頂部件203及進氣口206。然而，圖2E之實施例亦呈現附接頂部件203及底部件201之鉸鏈242。在一些實施例中，鉸鏈242可包含閘控、滑動或擺動頂部件203以打開或閉合底部件201之一可移動接頭。圖2E呈現一單一鉸鏈接合頂部件203及底部件201但替代實施例可包含分成複數個板之複數個鉸鏈及頂部件203。在其他實施例中，鉸鏈242可連接底部件201之兩個部分而頂部件203固定於底部件201之一部分。接著，底部件201之部分可閘控、滑動或擺動以打開或閉合腔室205。例如，底部件201之側向表面之一者可與鉸鏈242連接以產生將打開或閉合腔室205之一門開口。鉸鏈242可由塑膠、金屬或玻璃或機械支持頂部及底部件之移動之任何其他適合材料製成。另外，其中使用一滑動機構將頂部件203附接至底部件201之實施例可包含滾輪、軌道及滑動導引件。 圖2F係根據所揭示之一實施例之具有兩個腔室之一例示性加熱裝置之一圖示。圖2F呈現具有兩個獨立腔室(205a及205b)之加熱器200之一實施例。各腔室包含頂部加熱器204及底部加熱器202。圖2F呈現其中複製所有元件以操作該兩個腔室之一對稱加熱裝置。圖2F亦呈現一按鈕膠囊穿孔242、一穿孔單元244、一腔室封口246及一熱交換器248。 按鈕膠囊穿孔242可為機械地迫使穿孔單元244進入一膠囊之蓋102中之一可回縮按鈕。按鈕膠囊穿孔242可包含用於在施加壓力之後返回至一原始位置之一彈簧或一彈性組件。在一些實施例中，按鈕膠囊穿孔242可具有類似於膠囊300之一形狀。 施加於按鈕膠囊穿孔242之壓力可傳輸至穿孔單元244。穿孔單元244可包含可由一控制器或驅動器致動之馬達及彈簧。接著，可在按壓按鈕膠囊穿孔242時致動穿孔單元244。替代地，穿孔單元244可為一衝孔元件，諸如在按壓按鈕膠囊穿孔242時向前移動之一尖銳固體。 腔室封口246可經構形以在加熱裝置200之腔室之各者中防止頂部件203與底部件201之間的煙霧洩漏。腔室封口246可包含諸如橡膠及環氧樹脂之材料。在其他實施例中，腔室封口246亦可包含玻璃對金屬密封件，諸如匹配密封件或壓縮密封件及/或陶瓷對金屬密封件。在其他實施例中，腔室封口246可包含在頂部件203與底部件201之間產生一氣密密封之PTFE密封環、O形環、PTFE套筒及/或潤滑劑。 在一些實施例中，加熱器裝置200可包含熱交換器248。一熱交換器248可用以轉移所產生之熱。熱交換器248可包含(例如)一殼及管、板、板及殼或桿及散熱片熱交換器。在一些實施例中，熱交換器可包含一絕熱輪交換器、一相變交換器、一枕板交換器或一包含固體、液體或氣體介質之直接接觸交換器。熱交換器248可與頂部加熱器202及/或底部加熱器204相鄰，從而允許所產生之熱經由傳導行進至熱交換器。一替代實施例可包含使一冷卻流體流經頂部加熱器202且將過量熱攜帶至可排出其之熱交換器248。 圖3係根據所揭示之實施例之一例示性膠囊之一透視圖。膠囊300可包含具有一內表面306及一外表面308之一本體。內表面306及外表面308之厚度之範圍可在20 um與120 um之間。在一些實施例中，內表面306及外表面308可為由(例如)一金屬支撐之圓柱體。在此等實施例中，內表面306及外表面308可同心(如圖3中所呈現)但亦可設想其他配置。在其他實施例中，內表面及外表面可具有其他形狀且可包含不同模組。例如，內表面及外表面可塑性為一葉且可與自身可塑性為一葉狀以促進***之腔室205相符。在其他實施例中，外表面可具有環形或拱形形狀。外表面亦可具有用於產生腔穴之一或多個壓痕。 膠囊300亦可包含一蓋302及一基底304。蓋302及基底304可匹配內表面及外表面之幾何形狀。此外，蓋302及基底304可對稱。在一些實施例中，蓋302及基底304可包含氣孔370，其可經衝壓及/或鑽孔以促進均勻氣流通過形成於膠囊中之腔穴。在一些實施例中，膠囊可具有互補頂部及底部所以膠囊可彼此堆疊。在其他實施例中，膠囊300可包含由蓋302及基底304圍封之一網格(圖中未展示)。因為該網格可模擬內表面及外表面及互補壓痕之形狀，所以該網格固定至表面。 如圖3中所展示，在一些實施例中，內表面306、外表面308、蓋302及基底304可裝配以形成膠囊300。在此等實施例中，各件可具有至其他件之一連接器。例如，各件可具有用於將件彼此固定之螺紋或具有固定件之壓力配件。在其他實施例中，內表面306、外表面308、蓋302及基底304可使用一熱密封程序裝配。在此等實施例中，一熔化黏著劑可包含於膠囊300中以助於裝配程序。在裝配時，膠囊300在四個元件之間形成一腔穴。該腔穴可填充可燻製材料，諸如煙草、水煙、煙草團、草藥、甜味料或可氣化之其他有機元素(參閱表1)。可燻製材料亦可包含諸如油及萃取物之液體。例如，膠囊300之腔穴可填充諸如用於電子香煙中之濃縮物。此外，膠囊300可包含可燻製材料與匹配或互補氣味之組合。在其他實施例中，膠囊300中之腔穴可為固持醫療、芳香或植物材料。例如，膠囊300可具有用於噴霧器中之沙丁胺醇、沙美特羅(salmeterol)或其他用藥。膠囊300亦可含有固體、非可燻製材料，諸如塗有液體或油之卵石。在其他實施例中，膠囊300之腔穴可含有複數個物質。例如，煙草可與油或醫療物質組合。 膠囊300亦可包含蓋密封件322及基底密封件324。蓋密封件322及基底密封件324可為覆蓋氣孔370之黏著劑或黏合劑。在一些實施例中，密封件可具有抵靠蓋302或基底304固定密封件之一黏性側。在額外或替代實施例中，密封件可由諸如塑膠、輕金屬或其他隔膜一不透性但可穿孔材料製成。一可穿孔材料係具有允許其由(例如)一針或一鍍錫鐵釘穿孔之機械性質。另外，蓋密封件322可包含可允許一使用者移除該密封件之一拉片326。在其他實施例中，蓋密封件322及蓋302可為具有複數個性質之一單一元件。類似地，基底密封件324及基底304亦可為一單一元件。 膠囊300可包含覆蓋內表面306、外表面308、蓋302及/或基底304之一或多個保護塗層。保護塗層亦可安置於膠囊300之不同元件之接面中。例如，保護塗層可覆蓋與外表面308接觸之蓋302之邊緣。保護塗層可包含樹脂、丙烯酸層及硝化纖維層或任何組合。此外，保護塗層可經選定以經受高溫或產生一熱封。例如，保護塗層可包含高溫陶瓷及石墨黏著劑。保護塗層可覆蓋膠囊300之內部分及外部分且具有不同功能。例如，在一些實施例中，一熱封保護塗層可覆蓋膠囊300腔穴之內部以防止熱損耗，而一外部抗刮磨保護塗層可用以防止機械磨損及穿刺。此外，用於膠囊300中之保護塗層可經選定以保護膠囊300之內容。例如，外部保護塗層可用作為一防水層且抗菌保護塗層可用於腔穴之內部以防止降級。 吾人亦可設想膠囊300包含識別標籤328。識別標籤328可包括經構形以提供與膠囊300相關聯之資訊之任何識別元件(諸如硬體或條碼)。識別標籤328可經構形以與標籤閱讀器218及/或其他相關聯之系統通信。在某些實施例中，識別標籤328可包括儲存安全資訊之一近場通信(「NFC」)標籤、一射頻識別(「RFID」)標籤、一通用串列匯流排(「USB」)訊標、一具備Bluetooth®能力(「BLE」)器件及/或其類似者。在進一步實施例中，識別標籤328可經由包含於一相關聯之器件中之硬體實施。應瞭解多種其他類型之標籤可連同識別標籤328及/或本文所揭示之在場驗證程序使用，且任何類型之標籤或條碼可連同本文所揭示之實施例使用。 在某些實施例中，識別標籤328可具有膠囊300中之內容之資訊。該資訊可包括可連同本文所揭示之實施例使用之任何適合資訊及/或值。在某些實施例中，該資訊可包含操作之溫度、材料之類型及/或截止日期。此資訊可由控制器讀取且可用以客製化(例如)加熱器之溫度、輸送至加熱器之功率或操作循環。在其他實施例中，標籤不需要提供膠囊內容之資訊，但可(例如)儲存膠囊製造商之資訊。 圖4係根據所揭示之一實施例之一蓋、一加熱器及一膠囊之一例示性實施例之一圖示。圖4呈現與諸如蓋102及膠囊300之其他元件相互作用之加熱裝置200。 在一些實施例中，蓋102可包含用於促進與加熱裝置200之氣體交換之蓋孔402。另外，蓋102可具有可位於蓋102之底部中且面向加熱裝置200之一穿孔器件404。穿孔器件404可為電子式且包含可由一控制器或驅動器致動之馬達及彈簧。接著，可在將材料放置於加熱裝置200中時啟動穿孔器件404，使得穿孔器件404結合水煙袋100之控制器及感測器操作。 圖4亦展示一時段之不同階段中之膠囊300。新膠囊300a可放置於加熱裝置200之腔室205內部。接著，在將蓋放置於加熱器之頂部上時可藉由穿孔器件404刺穿蓋密封件322及基底密封件324。在一些實施例中，腔室205之底部亦可具有一下穿孔器件406。當膠囊放置於腔室205中且裝配加熱裝置200時，底部加熱器202可觸發氣化程序。在該程序結束時，已使用之膠囊300b可自腔室擷取。 圖5A係根據所揭示之一實施例之一加熱器及膠囊之一例示性實施例之一透視圖。在此替代實施例中，一膠囊杯502及網狀膠囊504整合腔室205及膠囊300。如圖5A中所展示，網狀膠囊504可經形成具有一網狀容器。例如，在一些實施例中，杯502可經形成具有折叠及/或焊接金屬線。此外，網狀膠囊504可堆疊或可包含不同於金屬之材料(諸如塑膠)。網狀膠囊504可固持類似於針對膠囊300描述之內容，且其可具有複數個形狀。此外，網狀膠囊504係可棄或可再使用。 在一些實施例中，膠囊杯502及網狀膠囊504可具有互補形狀。例如，網狀膠囊504可配合於膠囊杯502內部。在此等實施例中，膠囊杯502可具有諸如一圓柱體或稜鏡之一一般形狀。在其他實施例中，膠囊杯502可具有諸如一葉或一環之一特定或唯一形狀。若網狀膠囊504係真實的且具有精確互補形狀，則膠囊杯502可經構形以僅接納網狀膠囊504。此特徵可用以確保網狀膠囊504係針對膠囊杯502製造。此外，在操作水煙袋100之前，可需要膠囊杯502及網狀膠囊504之精確匹配。例如，頂部加熱器508可經構形以僅當網狀膠囊504匹配膠囊杯502時操作。因此，網狀膠囊504可充當用於操作水煙袋100之一「鍵」以確認網狀膠囊504係真實的。除互補形狀之外，亦可使用膠囊杯502中之感測器來判定網狀膠囊504之真實性。例如，定位於膠囊杯502中之重量感測器、條碼閱讀器及/或電容感測器可用以判定網狀膠囊504之真實性。 此外，在圖5A中所呈現之實施例中，膠囊杯502可額外地具有與一開放加熱器裝置510互補之一形狀。開放加熱器裝置510可具有類似於加熱裝置200之組件及功能但可不具有閉合腔室205或頂部及底部件。開放加熱器裝置510可包含開放頂部加熱器506及開放底部加熱器508。此等加熱器可複製頂部加熱器204及底部加熱器202且亦可併入溫度感測器，但不附接至頂部及底部件。另外，開放加熱器可使用鉤或磁性組件來固定膠囊杯。 開放加熱器裝置510可包含膠囊腔穴520。膠囊腔穴520可具有與膠囊杯502互補之一形狀且經構形以判定膠囊杯502之真實性。例如，膠囊腔穴520可具有僅接納一真實膠囊杯502之特定形狀。另外，膠囊腔穴520可包含可用以判定膠囊杯502之真實性之感測器(圖中未展示)。例如，膠囊腔穴520可包含可用以判定膠囊杯502之真實性之重量感測器、條碼閱讀器及/或電容感測器。在此等實施例中，水煙袋100僅可在膠囊杯502判定為真實的且匹配膠囊腔穴520之形狀及大小時操作。 膠囊杯502可包含一膠囊手柄512及一膠囊托盤514。膠囊手柄512可為可附接至膠囊杯502之促進處置之一長形件。例如，膠囊手柄512可由一絕熱材料製成，所以即使膠囊較熱，一使用者亦可操縱膠囊。在一些實施例中，膠囊手柄512可為膠囊杯502之部分但在其他實施例中其可為一單獨可安置或可再使用件。在其他實施例中，膠囊托盤514可用以***或移動膠囊502。在此等實施例中，膠囊托盤514可附接至膠囊杯502及膠囊手柄512兩者。替代地，膠囊托盤514可為具有與膠囊杯502互補之一形狀之一獨立件。在一些實施例中，膠囊托盤514可由具有差導熱性之一材料(諸如一陶瓷或塑膠)製成。在此等實施例中，膠囊手柄512可由如金屬或陶瓷之剛性材料製成。此外，在一些實施例中，膠囊杯502可封裝於袋570中。袋570可經真空密封且可棄。袋570可固持一單一杯502或複數個杯。在其中多個杯位於袋570中之實施例中，多種膠囊杯可配置在袋570中。例如，袋570可為一塑形盒，其中膠囊杯配合於該盒之槽或壓痕內部。 圖5B係根據所揭示之一實施例之一膠囊托盤514之一例示性實施例之一透視圖。膠囊托盤514可附接至膠囊手柄512，其可包含用於促進處置之一槽。膠囊托盤可包含複數個槽550a及550b。吾人亦可設想具有一單一槽及兩個以上槽之膠囊托盤514。在一些實施例中，槽550可具有與膠囊300之一者互補之一形狀使得其配合於膠囊托盤514中。在一些實施例中，為使成本最小化。僅槽550附近可經形成具有一非導電材料554。非導電材料554可包含陶瓷及聚合物。因為膠囊300在一吸煙時段之後將較熱，所以非導電材料554可防止全膠囊托盤514之加熱且因此使燃燒風險最小化。替代地，所有膠囊托盤514可由一非導電材料製成。此外，膠囊托盤514可包含裝載導引件552。裝載導引件552可配合於開放加熱器裝置510上之導引件中以促進膠囊之裝載。在一些實施例中，膠囊托盤514可使用一可棄材料製造單在替代實施例中膠囊托盤514可為水煙袋100之部分。在此等實施例中，膠囊托盤514可附接至水煙袋100且包含一鉸鏈或一緊固件。 圖6係根據所揭示之一實施例之水煙袋系統中之元件之一例示性方塊圖。水煙袋系統可包含一參考設定602。參考設定602可使用其中使用者可設定偏好或參數之一使用者介面。例如，在一些實施例中，參考設定602可為具有啟用一溫度之選擇之按鈕。在其他實施例中，參考設定602可為自動設定參考值之一電路。替代地，參考設定602可為產生或控制一電信號之硬體。例如，參考設定602可為調整一電壓之一示數盤或一電位器。 圖6亦呈現控制器604。控制器604可包含任何適當類型之通用或專用微處理器、數位信號處理器或微控制器。控制器604可經構形以自參考設定602及水煙袋100中之感測器接收一程序資訊。 控制器604可經構形以自諸如加熱器606、溫度感測器608及氣流感測器610接收資料及/或信號且處理資料及/或信號以判定一或多個條件。例如，控制器604可經由(例如)一I/O介面接收由氣流感測器610產生之信號。如下文所更詳細描述，控制器604亦可經由(例如)一通信介面自溫度感測器608接收關於加熱器606之運動及/或操作狀態之資訊。控制器604可進一步產生及傳輸用於致動一或多個組件(諸如加熱器606及/或相關聯之電力電子器件)之一控制信號。 加熱器606可個別或同時表示諸如底部加熱器202、頂部加熱器204及固持加熱器232之元件。此外，溫度感測器608可表示諸如底部感測器212、頂部感測器214及/或進氣口感測器232之元件。圖6額外地呈現氣流感測器610。在一些實施例中，氣流感測器可包含一熱/冷線感測器、一卡曼(Karmax)旋渦感測器及/或一隔膜感測器。在其他實施例中，氣流感測器610可包含層流元件。在其他實施例中，氣流感測器610可為具有用於氣流偵測之構形之特定溫度感測器。 圖7係與本發明之實施例一致之用於加熱一腔室之一例示性程序之一流程圖。加熱程序700描述用於加熱腔室205之步驟且揭示在一時段期間由控制器604實施之步驟。 在步驟702中，控制器604可將一預設功率輸送至底部加熱器202。在其中底部加熱器202係一感應加熱器之實施例中，在步驟702中，控制器604可將電壓振幅及頻率設定為預設值。另外，預設功率可由使用者設定或可儲存在連接至控制器604之一記憶體器件。 在步驟704中，控制器604亦可對頂部加熱器204及/或固持加熱器232供電至一基本溫度。一基本溫度可在腔室205內部之材料之氣化或感應下低數度。例如，一基本溫度可在110°C至250°C之範圍內。基本溫度可取決於腔室205內部之材料之成分；例如，油或糖可具有比煙草葉低之一基本溫度，在與其他可燻製材料、諸如空氣清新劑之芳香物質、醫療物質或其他植物氣化器時將具有一完全不同之基本溫度。 在一些實施例中，基本溫度可為反應溫度之一函數。例如，控制器604可將基本溫度判定為反應溫度之一分數且將基本溫度設定為反應溫度之一百分數。此外，基本溫度可僅選定為低於處理溫度數度以使基本溫度與處理溫度之間的轉變最小化。再者，基本溫度亦可腔室中之物質之數量之一函數。例如，雖然基本溫度可設定較低以在物質體積較小時防止過度加熱，但在物質之體積係較高以促進基本溫度與處理溫度之間的改變時可選擇一較大基本溫度。控制器可藉由讀取識別標籤328或使用判定腔室205中之體積或質量之感測器來識別物質之體積。在其他實施例中，基本溫度可由使用者藉由(例如)在顯示器140中輸入所要溫度或調整按鈕126界定。在其他實施例中，基本溫度可為一拖曳量變曲線之一函數或來自其他感測器之資訊。例如，可取決於一識別拖曳量變曲線基本溫度調整或可基於來自一氧化碳偵測器132之資訊調整。 在其中膠囊300包含複數個物質之一些實施例中，控制器604可基於膠囊中之物質及其相對數量判定基本溫度及反應溫度。例如，當膠囊300含有具有完全不同之處理溫度之元素時控制器604可計算一中間處理溫度。然而，在其他實施例中，控制器604可選擇該複數個物質之最高或最低溫度。 在步驟706中，控制器604可查詢溫度感測器以判定是否已達到基本溫度。例如，控制器604可自底部感測器212獲取讀數以判定溫度是否在基本溫度範圍內。在其他實施例中，控制器604可實施多個量測且計算平均值以估計腔室205溫度。感測器資料之其他計算(諸如中數或模型函數)亦可用以估計腔室205中之溫度。在其他實施例中，控制器604可查詢氣流感測器以判定腔室205中之溫度。例如，控制器604可使氣流與腔室205中之一溫度相關。 當控制器604判定未達到基本溫度時(步驟706：否)，控制器604可繼續至步驟708且調整輸送至底部加熱器之功率。在一些實施例中，其可藉由使用一界定斜率漸增功率來調整功率。在其他實施例中，其可使用增量之預定序列調整功率。例如，其可藉由新增一指數衰變以增加電壓。替代地，控制器604可藉由修改輸送至加熱器之頻率調整功率。 當控制器604判定已達到一基本溫度時(步驟706：是)，其可繼續至步驟710。在步驟710中，控制器604可停止對頂部加熱器204及固持居然232供電以防止過度加熱及非意欲氣化。在腔室之初始加熱期間，(例如)來自高達200℃之室溫，必須使用所有可用之加熱器加熱以使等待時間最小化。然而，一旦達到一基本溫度，額外加熱器會浪費功率且引起非意欲氣化。 在步驟712中，控制器604可利用感測器資訊來維持基本溫度。例如，使用參考設定602設定之一基本溫度了為參考溫度。如圖6中所例示，控制器604可使用來自感測器之資訊且使用開/閉或比例-積分-微分(PID)控制電路將腔室205保持在基本溫度。 在步驟714中，控制器604可判定空氣是否正流入腔室中。控制器604可基於來自(例如)底部感測器212及頂部感測器214之溫度資訊作出此判定。在替代實施例中，控制器604可藉由查詢氣流感測器610來判定氣流。當無空氣正流入腔室中時(步驟714：否)，控制器可起始一反覆查詢程序。其可在特定週期期間詢問感測器，例如其可每100 ms詢問感測器，或其可利用類似於在韌體中觸發一回呼函數之微控制器中所使用之中斷常式，然而，當控制器604判定空氣正流入腔室中時(步驟714：是)，控制器604可繼續至步驟716且對頂部加熱器供電至一處理溫度。處理溫度可為其中發生氣化反應之一溫度，因此其亦可界定為一反應溫度。例如，處理溫度可為介於250°C與350°C之間之一溫度。處理溫度可取決於膠囊300之內容。例如，煙草可具有比草藥或油高之一處理溫度。 表1呈現可在膠囊300中之例示性內容且使其與處理溫度範圍相關聯。在一些實施例中，控制器604可基於膠囊300之內容選擇處理溫度。例如，控制器604可藉由讀取識別標籤328判定膠囊300之內容或經由顯示器140接收指令，且接著，基於膠囊300之內容判定處理溫度。可針對膠囊之特定內容個別選擇處理溫度(例如煙草溫度)，或可針對具有低溫、中間溫度或高溫之內容之一群組選擇處理溫度。例如，控制器604可判定內容係煙草，選擇介於125°C至150°C (257°F至302°F)之間之一特定處理溫度，且計算一基本溫度作為處理溫度之一百分數。替代地，控制器604僅可自溫度之一群組識別膠囊300含有一物質。例如，控制器604可在無需識別具體物質之情況下判定膠囊含有需要介於175°C至200°C (347°F至392°F)之間之一高處理溫度之一物質。在此等實施例中，諸如煙草、馬黛茶或檸檬草之物質全可分類為低處理溫度(介於100°C至125°C之間)，諸如巴西野茶膏及甜旗草之物質可分類為中間處理溫度(150°C至175°C)且諸如鼠尾草及薑之物質可分組於高處理溫度(175°C至200°C之間)中。 表1.處理溫度 在一些實施例中，控制器604僅可在特定時間週期期間對頂部加熱器供電且其可依一序列旋轉多個頂部加熱器之間的功率。該序列可包含時間間隔或基於氣流及溫度判定。例如，該序列可基於一時鐘及其中依每個循環對一獨立頂部加熱器供電之一循環常式。一第二序列方法可基於頂部感測器204。控制器604可在其偵測到一溫度超過一臨限值時改變輸送至加熱器之功率。另外，使用者可使用諸如按鈕126之一手動功率控制及元件觸發功率改變或序列。 在一些實施例中，可使用流經進氣口206之加熱空氣實現反應或處理溫度。在此等實施例中，頂部加熱器204可加熱流動至腔室205之空氣而不是直接加熱腔室205。熱空氣可使腔室中之溫度自基本溫度增加至處理溫度且導致膠囊300中之材料之燃燒。例如，一進氣口206內部之頂部加熱器204可經構形以加熱通過空氣。加熱空氣而不是直接將熱源放置於材料上可導致一較均勻反應，此係因為熱在整個材料而不是局部化之點中均勻分佈。 在步驟716中，控制器604可頻繁監測溫度感測器以判定膠囊300是否正被過度加熱。在此等實施例中，控制器604可能夠在(例如)達到一臨限溫度時減少功率。為防止膠囊300中之內容之過度加熱及非意欲燃燒，控制器604可判定觸發至頂部居然204及底部加熱器202之功率之減少之臨限溫度。例如，若控制器604判定腔室205中之溫度係處理溫度之一120%，則其可判定膠囊正被過度加熱且可減少輸送至加熱器之功率。在其他實施例中，控制器604可基於水煙袋100中之其他感測器作出判定膠囊是否正被過度加熱。例如，控制器604可查詢一氧化碳偵測132以判定一異常讀數是否指示過量加熱。當頂部及底部加熱器使用可快速增加膠囊300之溫度且需要過度加熱防止措施之感應加熱原理時防止過度加熱可係特別重要。 在步驟718中，控制器604可詢問感測器以判定是否已達到處理溫度。在類似於步驟706中完成之判定之一程序中，控制器604可藉由查詢加熱裝置200中之複數個感測器之至少一者來實施此程序。當未達到處理溫度時(步驟718：否)，控制器604可調整至頂部加熱器之功率。然而，但控制器604判定已達到處理溫度時(步驟718：否)，其可繼續至步驟722。步驟722類似於步驟714且包含查詢感測器以判定空氣是否流入腔室205中。若控制器604判定氣流繼續，則其可繼續查詢溫度感測器或其可進入一中斷常式。然而，若控制器604判定氣流已停止(步驟722：否)，則其可行進至步驟724且判定氣流長度及頻率。 在步驟724中，控制器604可基於氣流資訊產生一拖曳量變曲線。該拖曳量變曲線可包含一吸入頻率、一吸入峰值及/或一振幅。該拖曳量變曲線亦可包含一靜止週期且可使用正半間隔及負半間隔來描述。另外，吸入量變曲線可包含上升邊緣、下降邊緣及/或脈衝寬度。圖8係一拖曳量變曲線之一例示性作圖。 在步驟726中，且基於步驟724中判定之拖曳量變曲線，控制器604可調整用於步驟706及718中之基本及處理溫度，因此調整輸送至加熱器之各者之功率。在一些實施例中，控制器604可判定該拖曳量變曲線具有高於通常之一頻率。例如，拖曳週期可為小於2s。在此等實施例中，控制器604可藉由(例如)修改參考設定602減少處理溫度以防止腔室205中之物質之快速燃燒。類似地，若拖曳量變曲線具有長脈衝寬度，則控制器604亦可減少參考設定602，其可過度加熱腔室205。另外，在其中脈衝寬度太短或吸入振幅較低之替代方案中，控制器604可決定增加處理溫度以促進材料之燃燒。 圖8係與本發明一致之吸入循環作為時間函數之一例示性作圖。其呈現可由控制器604在一時段期間記錄之一模型拖曳量變曲線。來自一吸入之資料可記錄在控制器604中之一記憶體器件中且可聚集以產生一拖曳圖案。例如，控制器604可收集60 s之資訊且產生一個一分鐘圖案。在氣流程序期間，諸如快速傅立葉(Fourier)轉換、時間波形及/或外差波分析之資料分析技術可用以判定自感測器收集之資料判定諸如頻率及振幅之變量。資料可在控制器604中之一記憶體器件之收集且可表示振幅對時間，如圖8中所描述。 迄今所討論之實施例及實例已主要描述了腔室205或膠囊300中之材料(諸如煙草或水煙)之燃燒。然而，加熱裝置200、水煙袋100之其他元件及膠囊300可用於不涉及氣化或燃燒之其他加熱程序。例如，可調整基本及處理溫度以使加熱裝置200蒸煮食物。接著，膠囊可具有替代形狀、大小及尺寸或包含用於容納(例如)米或蔬菜之新元件。另外，加熱器裝置200及膠囊300之材料可經選定使得其可用於食物處理設備。此外，加熱裝置200可用於環境加熱。例如，腔室205之體積及出氣口208之大小可經修改以使加熱器裝置200作為一中央加熱系統之熱源。此外，加熱器裝置200可藉由修改材料、加熱器及協定而額外地用於諸如聚合物固化或金屬退火之化學程序中。 本發明之另一態樣係關於一種儲存在執行時使得一或多個處理器執行如上文所討論之方法之指令之非暫時電腦可讀媒體。該電腦可讀媒體可包含揮發性或非揮發性、磁性、半導體、磁帶、光學、可移除、非可移除或其他類型之電腦可讀媒體或電腦可讀儲存器件。例如，該電腦可讀媒體可為具有其上儲存電腦指令之控制器604 (如本文所揭示)之儲存單元或記憶體模組。在一些實施例中，該電腦可讀媒體可為具有儲存於其上之電腦指令之一磁碟或一快閃驅動器。 熟習技術者應明白可對加熱裝置及其相關方法實行各種修改及變動。熟習技術者應自考量所揭示之加熱裝置及其相關方法之說明書及實踐明白其他實施例。其欲表示該說明書及實例僅被視為舉例，本發明之一確實範圍將由以下申請專利範圍及其等效例指示。
100‧‧‧水煙袋/水煙袋系統
102‧‧‧蓋
104‧‧‧口端
106‧‧‧軟管
108‧‧‧過濾器
110‧‧‧軟管連接器
112‧‧‧桿
114‧‧‧功率連接器
116‧‧‧水加熱器
118‧‧‧貯槽
120‧‧‧電池系統
122‧‧‧充電底座
124‧‧‧口端銜接器/封口件銜接器
126‧‧‧控制按鈕
128‧‧‧固持器/固持器口端
130‧‧‧充電器電纜
132‧‧‧一氧化碳偵測器
134‧‧‧發光二極體(LED)指示器
140‧‧‧顯示器
162‧‧‧上密封件
164‧‧‧釋放環
166‧‧‧中密封件
168‧‧‧中釋放環
170‧‧‧連接柱
200‧‧‧加熱裝置/加熱器/加熱器裝置
201‧‧‧底部件
202‧‧‧底部加熱器
203‧‧‧頂部件
204‧‧‧頂部加熱器
204a至204d‧‧‧頂部加熱器
205‧‧‧腔室
205a‧‧‧腔室
205b‧‧‧腔室
206‧‧‧進氣口
208‧‧‧出氣口
212‧‧‧底部感測器
214‧‧‧頂部感測器
216‧‧‧進氣口感測器/入口感測器
218‧‧‧標籤閱讀器
222‧‧‧網格
232‧‧‧固持加熱器
234‧‧‧頂板
242‧‧‧鉸鏈/按鈕膠囊穿孔
244‧‧‧穿孔單元
246‧‧‧腔室封口
248‧‧‧熱交換器
300‧‧‧膠囊
300a‧‧‧新膠囊
300b‧‧‧已使用之膠囊
302‧‧‧蓋
304‧‧‧基底
306‧‧‧內表面
308‧‧‧外表面
322‧‧‧蓋密封件
324‧‧‧基底密封件
326‧‧‧拉片
328‧‧‧識別標籤
370‧‧‧氣孔
402‧‧‧蓋孔
404‧‧‧穿孔器件
406‧‧‧下穿孔器件
502‧‧‧膠囊杯/膠囊
504‧‧‧網狀膠囊
506‧‧‧開放頂部加熱器
508‧‧‧開放底部加熱器
510‧‧‧開放加熱器裝置
512‧‧‧膠囊手柄
514‧‧‧膠囊托盤
520‧‧‧膠囊腔穴
550a‧‧‧槽
550b‧‧‧槽
552‧‧‧裝載導引件
554‧‧‧非導電材料
570‧‧‧袋
602‧‧‧參考設定
604‧‧‧控制器
606‧‧‧加熱器
608‧‧‧溫度感測器
610‧‧‧氣流感測器
702‧‧‧步驟
704‧‧‧步驟
706‧‧‧步驟
708‧‧‧步驟
710‧‧‧步驟
712‧‧‧步驟
714‧‧‧步驟
716‧‧‧步驟
718‧‧‧步驟
720‧‧‧步驟
722‧‧‧步驟
724‧‧‧步驟
726‧‧‧步驟
圖1A係根據本發明之一實施例之一例示性水煙袋之一圖示。 圖1B係根據本發明之一實施例之一替代例示性水煙袋之一圖示。 圖2A係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱裝置之一圖示。 圖2B係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱裝置之一圖示。 圖2C係與所揭示之一實施例一致之一例示性加熱裝置之一透視圖。 圖2D係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱配置之一透視圖。 圖2E係根據所揭示之一實施例之一例示性加熱配置之一圖示。 圖2F係根據所揭示之一實施例之具有兩個腔室之一例示性加熱裝置之一圖示。 圖3係根據所揭示之一實施例之一例示性膠囊之一透視圖。 圖4係根據所揭示之一實施例之一蓋、加熱器及一膠囊之一例示性實施例之一圖示。 圖5A係根據所揭示之一實施例之一加熱器及膠囊之一例示性實施例之一透視圖。 圖5B係根據所揭示之一實施例之一膠囊托盤之一例示性實施例之一透視圖。 圖6係根據所揭示之一實施例之水煙袋系統中之元件之一例示性方塊圖。 圖7係與本發明之實施例一致之用於加熱一腔室之一例示性程序之一流程圖。 圖8係與本發明一致之吸入循環作為時間函數之一例示性作圖。
200‧‧‧加熱裝置/加熱器/加熱器裝置
201‧‧‧底部件
202‧‧‧底部加熱器
203‧‧‧頂部件
204‧‧‧頂部加熱器
206‧‧‧進氣口
208‧‧‧出氣口
222‧‧‧網格
232‧‧‧固持加熱器
234‧‧‧頂板

Claims (23)

  1. 一種加熱裝置，其包括： 一腔室； 一第一加熱器，其位於該腔室之底部； 一第二加熱器，其位於該腔室之頂部； 至少一進氣口，其連接至該腔室；及 至少一出氣口，其連接至該腔室。
  2. 如請求項1之加熱裝置，其進一步包括： 一第一溫度感測器，其位於該第一加熱器附近；及 一第二溫度感測器，其位於該第二加熱器附近。
  3. 如請求項2之加熱裝置，其中該第一加熱器溫度及該第二加熱器溫度係基於來自該第一溫度感測器之資料、來自該第二溫度感測器之資料及一手動功率控制之至少一者獨立調整。
  4. 如請求項1之加熱裝置，其中該第一加熱器係包圍該腔室之內部或外部之一感應加熱器。
  5. 如請求項2之加熱裝置，其進一步包括： 一第三溫度感測器，其位於該至少一進氣口附近；及 一第三加熱器，其經構形以複製該第一加熱器溫度。
  6. 如請求項5之加熱裝置，其中該第一加熱器溫度及該第二加熱器溫度係基於來自該三個溫度感測器之至少一者之資料獨立調整。
  7. 如請求項1之加熱裝置，其中該第二加熱器包括一或多個獨立加熱元件。
  8. 如請求項1之加熱裝置，其中該腔室包括一鉸接或可切割板之至少一者。
  9. 如請求項1之加熱裝置，其中該腔室經構形以容納可燻製材料或一膠囊。
  10. 一種加熱一腔室內部之一材料之方法，該方法包括： 使用該腔室之底部中之一第一加熱器將該材料加熱至一基本溫度； 使用一第二加熱器加熱流經連接至該腔室之一進氣口之空氣；及 使用該經加熱空氣將該材料加熱至一處理溫度。
  11. 如請求項10之方法，其中該第二加熱器包括一或多個獨立加熱元件。
  12. 如請求項11之方法，其中對該一或多個獨立加熱元件依基於一時間週期、一氣流圖案及一手動功率控制之至少一者之一序列供電。
  13. 如請求項10之方法，其中將該材料加熱至一基本溫度進一步包括： 對該第二加熱器供電至該基本溫度；及 當該材料達到該基本溫度時對該第二加熱器斷電。
  14. 如請求項10之方法，其中該第一加熱器係一感應加熱器且包括一螺旋導體。
  15. 如請求項14之方法，其中該第一加熱器包圍該腔室。
  16. 如請求項10之方法，其進一步包括： 判定空氣正流動至該腔室中；及 當空氣正流動至該腔室中時調整該第二加熱器溫度。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包括： 基於至該腔室中之氣流之一頻率及一長度之至少一者調整該基本溫度及該處理溫度。
  18. 一種感應加熱系統，該系統包括： 一腔室，其包括一頂部件及一底部件； 一第一加熱器，其與該底部件接觸； 一第二加熱器，其與該頂部件接觸；及 一控制器，其與該第一加熱器及該第二加熱器相連通，其中該控制器經構形以： 對該第一加熱器供電至一基本溫度；且 當空氣流動至該腔室中時對該第二加熱器供電至一處理溫度。
  19. 如請求項18之感應加熱系統，其進一步包括： 一第一溫度感測器，其位於該第一加熱器附近且與該控制器相連通；及 一第二溫度感測器，其位於該第二加熱器附近且與該控制器相連通。
  20. 如請求項19之感應加熱系統，其中該控制器經進一步構形以基於來自該第一溫度感測器之資料、來自該第二溫度感測器之資料及一手動功率控制之至少一者調整該第一加熱器溫度及該第二加熱器溫度。
  21. 如請求項1之加熱裝置，其中： 該第一加熱器將該腔室加熱至一基本溫度；且 該第二加熱器加熱流經該至少一進氣口之空氣以將該腔室加熱至一處理溫度。
  22. 如請求項21之加熱裝置，其中： 該第二加熱器將該腔室加熱至該基本溫度；且 該第二加熱器在該材料達到該基本溫度時關閉。
  23. 如請求項21之加熱裝置，其中：基於至該腔室中之氣流之一頻率及一長度之至少一者調整該第二加熱器溫度。
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