CN107231790A - 电动水烟设备、与其一起使用的可燃材料的器皿及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明允许简化水烟设备的操作和维护。按照本发明的第一方面，提供了一种电动水烟设备。水烟设备包括容器和壳体。壳体包括第一区段和第二区段。第一区段可移除地安装在容器上，第二区段包括具有电子器件单元的燃烧单元。燃烧单元包括器皿架和加热单元，器皿架被构造成保持可燃材料的器皿，加热单元被构造成加热所述器皿。电子器件单元包括电力单元和与其连接的可编程控制器，控制器被构造为可控地为加热单元供电。按照本发明的第二方面，提供了一种可燃材料的器皿。按照本发明的第三方面，提供了一种操作电动水烟设备的方法。

Description

电动水烟设备、与其一起使用的可燃材料的器皿及其控制 方法
技术领域
本发明涉及水管领域，更具体地说，涉及电操作的水烟装置。
背景技术
水烟(hookah)，也称为水烟袋(narghile)、argileh、阿拉伯水烟(shisha)，水烟筒(hubble-bubble)和goza，是水管吸烟的流行设备。传统水烟使用木炭点燃可燃材料并产生烟。可燃材料被放置在烟壶中，用穿孔的铝覆盖，木炭砖被点燃并放置在其上。通过软管进行吸气而将空气吸入到烟壶中，加热可燃材料并产生烟。烟由管吸入水中，最后通过软管排出。
传统水烟存在若干问题。例如，准备、操作和维护水烟可能是乏味的任务。需要许多不同的工具，包括磨砂、尖头、刷子等。制备用于吸烟的水烟的过程是耗时、麻烦的且需要一定水平的技能。为了制备水烟用于吸烟，人们必须处理松散的烟草或其它可燃材料，将其放入烟壶中并以适当的方式覆盖它，使得其能够最佳地产生烟。操作水烟同样很复杂。人们必须操纵或更换木炭，以便在最佳温度下加热可燃材料，并且确保可燃材料最终被全部消耗。最后，维护水烟是一个同样艰巨的任务。清洁烟壶需要去除消耗掉的可燃材料及由此产生的汁液。另外，可能需要进行多个部件的复杂拆卸和手动清洁或更换。
还存在与传统水烟相关的若干健康和安全问题。例如，木炭的使用产生有毒的化学品，例如一氧化碳或金属，其最终被用户吸入。此外，在操作期间，木炭可能变得危险。没有什么保护措施来阻止用户不慎触及木炭和被烧。此外，传统水烟很容易倾翻，并且木炭不固定于烟壶。存在木炭落在水烟周围的区域的潜在风险，造成损坏或身体伤害。
申请人已知的是美国专利8,550,091(YOMTOV等人)和美国专利申请2006/0086365(LIU)和2010/0212679(BISHARA)。LIU、YOMTOV和BISHARA各自公开了用电加热部件代替木炭来修改水烟的方法。缺点是，这些电加热部件在电力上没有效率。另外，他们没有公开在简化水烟制备用于吸烟上的改进。此外，他们公开的是使用外部电气部件和布线，有可能使水烟不太稳定且更难以运输和操作。
申请人还已知国际专利申请WO2013/001272(JALLOUL等人)。JALLOUL公开了一种预包装的可发烟材料器皿。缺点是，在JALLOUL中公开的器皿被设计成与传统的水烟设备一起使用，因此不适于与电热水烟一起使用。此外，该器皿需要在传统的水烟壶周围使用专门保持设备以便正常工作。
鉴于上述情况，需要一种改进的电动水烟设备及其操作方法，以克服现有技术中的至少一些问题。还需要一种适于与电动水烟一起使用的改进器皿。
发明内容
根据本发明一方面，提供了一种电动水烟设备。该设备包括用于容纳液体且设有孔口的容器。设备也包括具有第一区段和第二区段的壳体，以及导管。第一区段可移除地安装在容器的孔口上，并与容器一起形成排烟室。排烟室设有烟出口，烟出口可连接到软管。第二区段包括燃烧单元和电子器件单元。燃烧单元包括器皿架和加热单元，器皿架被构造成保持可燃材料的器皿，加热单元被构造成加热器皿并且从可燃材料产生烟。电子器件单元包括电气电力单元和连接到电力单元的可编程控制器，所述可编程控制器被构造成以可控方式对加热单元供电。最后，导管形成从燃烧单元到烟出口的烟路径的一部分。导管具有第一末端和第二末端。第一末端在燃烧单元中延伸，第二末端在容器中延伸。第二末端的尺寸和构造被设定为用于在设备的操作期间浸入在液体中。
根据本发明另一方面，提供了一种用于控制电动水烟设备的方法。所述方法首先包括步骤：提供诸如上述的电动水烟。接着，该方法包括步骤：通过将电力从电气电力单元提供给加热单元，对器皿加热。最后，该方法包括步骤：使用可编程控制器控制加热单元的温度。
根据本发明的再一方面，提供了一种可燃材料的器皿。器皿包括具有顶表面和底表面的器皿主体，所述顶表面是凹形的并且在其外缘处由凸缘定界。器皿的顶表面包括突起，所述突起具有在由所述凸缘限定的平面下方的突起最高点。在突起的侧壁中设有多个孔，所述孔穿透器皿主体的顶表面和底表面。最后，器皿包括由顶表面支撑的可燃材料。
附图说明
图1是根据一个实施例的水烟设备的透视图。
图2是图1的水烟设备的分解透视图。
图2A是根据一个实施例，图1的水烟设备中的可编程控制器的示意图。
图3是图1的水烟设备的侧视横截面图。
图4是根据一个可能实施例，图1的水烟设备中的壳体的横截面图。
图5是根据一个可能实施例，图1的水烟设备中的加热板的俯视图。
图6是根据一个可能实施例，图1的水烟设备中的器皿架的透视图。
图7是根据一个实施例的器皿的透视图。
图8A是图7的器皿的附视图。
图8B是图8A的器皿沿着线B-B截取的横截面图。
图8C是图8B沿着线C截取的详图。
图9是流程图，举例说明根据一个实施例，用于将器皿插入到水烟设备中的过程。
图10是流程图，举例说明根据一个实施例，用于控制水烟设备中的加热单元的过程。
图11是流程图，举例说明根据一个实施例，在图10的过程中用于单独地控制加热元件的过程。
具体实施方式
在下面的描述中，相同的附图标记指代相似的元件。如果在某些附图中更清楚地标识了某些元件，则在其它附图中可以不标识这些元件。本说明书中描述的实施例只是优选实施例；它们仅是为了示例目的给出的。
此外，应当理解，除非另有说明，诸如“顶”、“底”、“侧”、“下”、“上”等位置描述是在附图的情境中进行的，不应被认为是限制性的或暗示在使用期间所采取的方位。
一、概述
参考图1、图2和图3，根据一个可能实施例提供了一种电动水烟设备1。水烟1主要由壳体6安装在容器2上方构成，其中导管28在两者之间延伸。
容器2是被构造成用以容纳液体31的罐子。所述容器可以由任何液体不可渗透的材料制成，例如塑料或玻璃。容器2设置有在基部3和孔口4之间延伸的侧壁5。在所示的实施例中，容器2基本上是圆柱形的，但是其它构造也是可能的。基部3允许容器稳定地搁置。在本实施例中，基部3是平坦表面，但是其它构造也是可能的。例如，基部3可以包括腿，或者其尺寸和形状可以被设定成安装在标准汽车杯架内。在本实施例中，在基部3上设置有台座7。台座7可以由例如硅酮或橡胶制成，有助于防止水烟1的横向移动，同时还增加了其稳定性。在一些实施例中，基部3可以设置有适配器，用以安装在标准汽车杯架等中。孔口4是允许液体31注入容器2中的开口，并且其尺寸和形状被设定为使壳体6安装在其上。在本实施例中，容器2经由螺纹连接35装配到壳体6。优选的是，容器2和壳体6之间的连接是气密的，例如使用安装在罐上的垫圈实现。当然，其它类型的连接也是可以的，例如卡扣连接、磁性连接或压配合连接，这些连接也可以提供气密密封。
壳体6包括第一区段8和第二区段9。第一区段8安装在容器2的孔口4上方，并与容器2一起形成排烟室12。排烟室12是被隔离的空间，烟能够积聚在该空间中，同时被用户吸入。排烟室12设置有允许烟离开排烟室的烟出口14。烟出口14可以是能够连接到软管15的，优选的是通过气密连接，例如经由固定于软管15端部的密封件进行连接。在操作中，用户通过软管15吸入，将烟抽吸到排烟室12中，并最终通过烟出口14排出。
排烟室12还设置有单向阀34。单向阀34是当正压力、即大于环境大气压力的压力施加在排烟室12内时允许气体离开排烟室12的通道。当施加零或负压力时，单向阀34用作屏障，以有效地阻止气体通过，并保持施加在排烟室12内的任何真空。这种构造使得当用户通过烟出口14吸气时，单向阀34关闭，因此用户能够像没有阀一样从排烟室12吸入烟。然而，当存在过量的烟时，或者如果在排烟室中存在陈旧的烟，则用户可以代之以经过烟出口14吹气，导致单向阀34打开，因此使得烟被排出排烟室。在图示的实施例中，单向阀34是设置在壳体6的第一区段8下侧附近的伞形阀。阀34的主体可以位于壳体6的外侧，通过与壳体6的内侧相连的管接头安装。其它阀位置和构造当然是可能的。本发明还允许使用其它类型的单向阀，例如球阀。可以提供一些没有单向阀的实施例。
在一些实施例中，排烟室12可包括用于与多个软管15连接的多个烟出口14。在这样的实施例中，烟出口14还可以包括单向阀34。在该构造中，用户将能够沿着软管15中的一个吸气，而不会通过其它烟出口14损失任何抽吸力，因为其它烟出口14将被它们各自的单向阀34阻塞。
壳体的第二区段9容纳燃烧单元16和电子器件单元22。燃烧单元16是可燃材料(例如烟草)被加热以产生烟的地方。燃烧单元16包括器皿架18和加热单元20。器皿架18是尺寸和形状被设定为用于支撑器皿100的承座。器皿100可以填充有可燃材料。在一些实施例中，器皿100是预包装的，意味着它们能够在被放置在器皿架18中之前被填充和密封。加热单元20是能够将可燃材料加热到发烟温度的电动装置。电子器件单元22包含操作水烟1所需的大量电子器件。其可以包括为加热单元20供电的电气电力单元24，以及可控地为加热单元20供电的可编程控制器26。
导管28用于将烟从燃烧单元16引导到排烟室12中。它包括伸进燃烧单元16内的第一末端29和伸进容器2内的第二末端30。在操作中，第二末端30优选的是浸没在液体31中。在该构造中，导管28形成从燃烧单元到烟出口14的烟路径32的一部分。烟路径32开始于最初产生烟的燃烧单元16中，通过导管28，然后进入容器2中，到达液体31下面，向上通过液体31进入排烟室12，最后通过烟出口14出去。用户通过烟出口14吸气导致烟沿着烟路径32行进，之后到达用户的口部。在一个优选实施例中，沿着烟路径32连接的每个部件都包括气密密封。以这种方式，从烟出口14吸气产生吸力，该吸力唯一地从燃烧单元16抽吸烟。利用密封件，在部件之间没有可以吸入空气而导致吸力损失的间隙。当然，只要导管完成其作为烟路径32的作用，其它构造也是可能的。
在所示的实施例中，导管28是由玻璃制成的直的竖杆。在该构造中，导管28可经由燃烧单元16移除以便于维护。第一末端29还是扩口的，这确保了导管28只能以一个可能的取向插入，并且还有助于在导管28和燃烧单元16之间形成密封。当然，其它导管28构造和材料也是可能的。例如，导管28能够由不与水反应的任何材料制成。导管28还可以是例如由塑料或橡胶等制成的可弯曲管。在一个优选实施例中，导管28沿其长度密封。这意味着当烟从燃烧单元16行进直到其被浸没在容器2中的液体31下方时没有损失。在一些实施例中，导管28的每个末端29、30都可以设有引入孔或扩散孔33。在替代实施例中，导管可以由几个子区段连接在一起制成。
二、壳体
在本实施例中，壳体6是与容器互补的圆柱形形状。它可以由金属或任何其它耐热材料制成，例如塑料或陶瓷。壳体6设有用于覆盖燃烧单元16的移除式盖42。移除式盖42设有进气孔46，当通过导管28施加吸力时，允许环境空气进入燃烧单元16。在所示的实施例中，进气孔46是固定的，然而在其它实施例中，盖42可以设置有调节机构，例如可旋转盘，其允许控制进气孔的尺寸和/或数量。在该构造中，用户能够根据他或她的吸烟偏好来控制点燃的可燃材料可获得多少空气。优选的是，盖42可包括绝热材料，例如硅酮或陶瓷，以便保护性地防护外部用户以免被燃烧单元16灼烧。
进一步参考图4，移除式盖42经由铰链44被附接到壳体6。在这一方式中，盖能够从一侧升起以允许接近器皿架18。盖设置有用于保持盖关闭的闩锁机构43。在本实施例中，闩锁机构包括盖42中的舌部和壳体6中的相应凹槽。其它类型的闭锁机构也是可能的。例如，盖可以利用磁性保持闭合。在本实施例中，通过以足够的力提起盖，能够使闩脱离。在其它实施例中，闩能够通过按钮或通过电控制而脱离。闩锁机构43还可以设置有可控制的锁定机构。在这种情况下，当水烟操作时，闩锁机构能够被锁定，以防止在加热机构处于危险温度时用户打开盖42。
在所示实施例中，壳体6设置有将第一和第二区段8、9分离开的分隔件38，在本实施例中是板。当将壳体6组装在容器上时，板38通过盖住容器2的孔口4而完成排烟室12。板38用于将第二区段8与第一区段9隔离，并且阻挡排烟室12中的烟或液体进入第二区段8。壳体6还在第二区段9的上部附近设置有器皿架18。器皿架18和板38间隔开，从而限定了用于容纳电子器件单元22的电子器件室23。
板38可以设置有通道，允许排烟室12与第二区段9中的部件之间流体连通。在本实施例中，存在将燃烧单元16连接到排烟室12的导管通道40。在所示的实施例中，导管通道40是从板38延伸到燃烧单元16中的器皿架18的底部的中空管。中空管40的尺寸和形状被设定为接收导管28。可以理解，中空管40允许燃烧单元16和排烟室12之间经由导管28连通，同时维持电子器件室23和排烟室12之间的隔离，从而保护安放在电子器件室23内的电气部件免受排烟室12中的液体31或烟的影响。如果水烟设备1倾斜或倒置，则通过导管通道40行进的液体31将在管40的界限内行进，直到到达器皿架18。因此，液体31不具有进入电子器件室23的路径。在该构造中，在排烟室12和电子器件室23之间存在独立于导管28的永久密封。因此，导管28可以容易地移除，而不影响所述密封。在一些实施例中，导管通道40可以用于完成烟路径32。例如，导管28可以被构造成使得第一末端29密封地连接到板38中围绕导管通道40的下侧。在该构造中，导管通道40用于将来自燃烧单元16的烟向下引导到板38，而导管28完成烟路径32并将烟从板38引导到容器6中。在其它实施例中，导管通道40可以是板38中的简单的孔，导管28可以穿过该孔。然而，液体31会有可能通过导管和通道孔40之间的区域进入电子器件室23。因此，在导管28和围绕孔40的板38之间需要额外的密封。该密封将受到导管28的位置和构造的影响，难以确保特别好的密封，并且难以移除导管28。
板38可以设有附加的通道，以允许一些电子器件，例如专门的传感器，与排烟室12连通。在所示的实施例中，存在传感器通道41。传感器通道41将电子器件室23中的传感器17与排烟室12连接。在所示的实施例中，传感器通道41是位于板38上且正好在烟出口14上方的、具有圆柱形壁的小孔。圆柱形壁被构造成用于经由例如柔性管附接到压力传感器17的输入端，同时使传感器17的主体位于电子器件室23中。压力传感器17可以检测排烟室12内的压力变化，以确定用户何时通过烟出口14吸气。所感测的信息可以用于控制水烟。优选的是，在传感器通道41周围存在永久密封，使得没有烟或液体31可以进入电子器件室23。在其它实施例中，可以使用其它类型的传感器来检测排烟室内的气体流动，例如涡轮、运动传感器或烟探测器。一些实施例允许使用多个传感器，每个传感器均具有它们自己的通道。另外，通道可以用于允许传感器的探测部分进入排烟室12。
更详细地说，电子器件室23被构造成安放多个电子部件。在电子器件室23内是电子支撑件27，电子支撑件27被构造为接收和支撑电力单元24和可编程控制器26。壳体6还在电子器件室23中设有气孔25，以帮助冷却电子部件。它还可以设有一个或多个输入/输出(I/O)出口58，用于允许诸如灯或按钮等的I/O元件56被看见，并且/或者与壳体6的外部相互作用。在一些实施例中，I/O元件56中的一个可以是一LED或者是一系列LED。LED可以是用以指示电力单元24的电力水平的电力水平指示器。LED还可以是用以指示加热单元的电力状态的电力状态指示器灯，例如用以指示加热单元是否是在全电力下操作，以低电力模式操作，或者用以指示加热单元是否处在开/热或者关/安全以进行处理。其它实施例还可以具有装饰性的LED，或者用以明亮诸如加热单元20、器皿架18或者容器2等不同功能的部件的LED。例如，壳体6可以设有朝向容器向下发光的圆形形式的LED，并且这些LED还可以用以指示加热单元的电力状态或者水烟的其它功能状态。
在所示的实施例中，电力单元24是包括可再充电电池的直流(DC)电力单元。但是，在其它实施例中，电力单元24可以是交流(AC)电力单元。电力单元24可以包括保护电路模块(PCM)，用以保护电池免于过充电、过放电或者漏液。它还可以包括用于监测电池温度的温度传感器，诸如热电偶。电力单元24还可以包括AC-DC转换器，以允许通过外部AC电力对电池进行充电。该装置可以仅由电力单元24供电，或者也可以由外部电力供电，该外部电力可以是AC或DC。外部电力可以由壳体6的侧面上的电力入口58接收。来自电力单元24的DC电力用于对可编程控制器26供电。加热单元20也可以由DC电力供电，或者由AC电力供电。
进一步参考图2A，在本实施例中，可编程控制器26是包括处理器261和可编程存储器262的印刷电路板(PCB)。在一些实施例中，PCB 26还可以包括无线通信装置263，诸如蓝牙或Wi-Fi芯片等。PCB 26与加热单元20、I/O元件56和传感器17电连通。响应于来自传感器17、I/O元件56和/或无线通信装置263的输入信号，控制器26根据其程序指令操作加热单元20。关于程序指令的细节将在本公开中稍后给出。
电子部件在电子器件室23内的布置可以根据不同的实施例而变化。优选的是，电子器件围绕公共中心轴线、即导管28均匀地布置，以确保具有均匀的重量分布，以利于水烟设备1的总体稳定和对中平衡。
三、加热单元
更详细地说，如图2中最佳所示，加热单元20包括加热板21。加热板21是平坦盘状的加热元件，其可以被供给电力以将器皿100中的可燃材料加热至发烟温度。在本实施例中，加热板21由加热板支撑件19支撑在器皿架18上方。在该构造中，加热板21不与器皿100直接接触。加热板21和支撑件19也可集成在移除式盖42内。在该构造中，当打开盖42时，加热元件21与盖42一起移动。其它构造当然是可能的。例如，加热板21可以设置在器皿架下方，或者可以集成到器皿架18中。
在一个优选实施例中，加热板21被构造为使得其温度和热分布可以被控制。进一步参考图5，加热板21可以包括单独的加热区段60a、60b和60c。每个加热区段包括单独可控的电阻元件62a、62b和62c。在该构造中，加热板21的特定区段可以由电子器件单元22启动，以便仅加热容纳在器皿中的可燃材料的相应部分。这允许可燃材料在期望的温度下燃烧，同时还有利于来自器皿的最佳产出。其它变型也是可能的。例如，一个加热区段60a的电阻元件62a的各部分可以与另一区段60b的电阻元件62b交织在一起。当然，加热板可以设有比图5中所示更多或更少的加热区段。
加热单元20还可以包括用于监测燃烧单元16的温度的温度传感器，例如热电偶63。在本实施例中，热电偶集成在加热板21中，并测量加热板21的温度。来自热电偶的信号可以由可编程控制器26解释，以便控制加热单元20的操作。在其它实施例中，温度传感器可以布置在其它地方。例如，温度传感器可以集成到器皿架18中或移除式盖42中。
加热单元20中的电阻元件62a、62b、62c中的每一个经由连接线64a、64b和64c电连接到电子器件单元22。每个电阻元件62a、62b、62c具有用以从电力单元24向其提供电流的专用连接。从电力单元24流出的电流由可编程控制器26控制。当然，在其它实施例中，加热单元20可以通过与电力单元24的不同类型连接来供电。例如，其可以通过磁感应被加热。在本实施例中，热电偶63经由连接线64d直接连接到可编程控制器26。在其它实施例中，例如可以以无线方式连接。
四、器皿架
仍然参考图1至图3，器皿架18是尺寸和形状被设定为用于接收器皿100的承座。器皿架18在形状上与器皿100互补，使得器皿100可以稳定地配合在器皿架18内，并且使得在器皿架18和器皿100之间存在气密密封。在本实施例中，器皿架18坐落在壳体6内的唇缘上，并且靠在导管通道管40顶部上且密封连接到导管通过管40。另外，器皿架18的尺寸还设定为用作电子器件室23顶部的帽，以将电子器件室与燃烧单元16密封分离。
进一步参考图6，器皿架18包括凹形部分51和围绕其周边用于与壳体连接的凸缘47。在本实施例中，凹形部分51是倒置的圆顶，用于接收器皿100的相应部分，但是在其它构造中，凹形部分51可以有不同的形状，用于适应不同的器皿设计。器皿架18还设有中心孔口48，以允许导管28穿过并进入导管通道40。在本实施例中，中心孔口48被构造为当导管28插入时支撑导管28。特别是，中心孔口48包括抵靠部分49，抵靠部分49是在圆顶51的下部附近的平坦区域。抵靠部分49用于提供抵抗导管28的第一末端29扩张的法向力，从而阻止导管28完全穿过中心孔口48。
更详细地说，器皿架18可以包括用于容易地从其移除器皿100的机构。在本实施例中，移除机构为凹口52。凹口52是器皿架18中的小切口或凹部，靠近凸缘47与圆顶51相接的位置。凹口52设置成使得当器皿装配在器皿架18内时，凹口52靠在器皿100的外边缘下方。凹口52的尺寸被设定为用于容纳用户的手指或指甲，以允许用户在器皿100下方实现杠杆作用，以易于移除器皿100。其它类型的移除机构也是可能的。例如，移除机构可以是杠杆、致动杆或可控的压缩空气射流。
器皿架18也可以被构造成容纳移除式盖42的构造。在本实施例中，器皿架18设有用于容纳盖42中的铰链机构44的切口或者凹部54。
在一个优选实施例中，在器皿架18和器皿100存在气密密封。器皿架18因此可以设有凹槽50，用于紧密地接收器皿100的一部分，并且也可以在器皿架18与器皿100接合的位置处设有O形圈55或者垫圈。例如，O形圈或者垫圈可以设置在圆顶51中。优选的是，在器皿架18和导管28之间也存在气密密封。因此，O形圈或者垫圈也可以设置在导管28与器皿架18接合的位置处。例如，O形圈或者垫圈可以沿着导管28的扩张部提供，或者沿着器皿架18的抵靠部分49提供。
在一些实施例中，器皿架18可以设有传感器，用以为可编程控制器26提供关于器皿100的信息。例如，器皿架18可以设有用以检测器皿100是否是新的或用过的扫描传感器53，诸如光学扫描器、射频标识符(RFID)扫描器等等。类似的扫描传感器53也可以用以检测器皿是否是认证的或者是否是仿制品，例如通过扫描器皿100上呈现的条型码或者其它的视觉或者RFID。在替代实施例中，扫描传感器53可以布置在其它地方，诸如布置在盖42中。
从目前所述实施例可以理解，各个容器2、电子器件室23和燃烧单元16沿着共用的竖向轴线，即沿着导管/杆28的轴线，一个堆叠在另一个之上，其中以容器2形成基部，水烟设备1被支撑在该基部的顶部上。在这一构造下，重量是均匀分布的，以允许稳定地支撑水烟设备1，即使当容器2为空时也是如此，并且不需要围绕基部的附加支撑部件。当容器2被填充液体31时，由液体31提供的额外重量位于水烟设备1的基部附近，从而为其提供了较低的重心，从而提供了稳定性。该稳定构造与密封隔室、使用包装器皿100和不存在热炭的组合使得水烟设备1不太可能溢出液体31或热材料。
五、器皿
参考图7，示出了可燃材料的器皿100的一个实施例的单个视图。器皿100具有凹形区段103，凹形区段103的外边缘由凸缘104限定，并且凹形区段103的内边缘由突起105限定。凹形区段103支撑可燃材料101，例如烟草。该突起包括朝向突起最高点113向上延伸的侧壁106。侧壁106包含若干孔108，这些孔108优选的是略高于该突起的中间高度，这些孔的尺寸被设定为允许来自器皿的烟通过而阻挡可燃材料的通过。
进一步参考图8A、8B和8C，本实施例中的突起的形状被设定为用于与水烟器设备中的导管接触。该突起是中空的，以允许烟通过孔108被吸入导管。突起105的高度优选的是处于与凸缘104相同的高度，或者刚好低于凸缘104的高度。换句话说，凸缘104限定延伸过器皿100的顶部的平面114，并且该突起在平面114下方。
器皿包括顶表面109和底表面110。顶表面109被构造成用于支撑可燃材料101，而底侧110被构造成靠在器皿架上。顶表面109可以衬有防水材料，以阻止来自可燃材料的液体逸出器皿。底表面110可以设有例如密封元件118，诸如塑料或橡胶O形圈，以确保与器皿架和/或导管的气密密封。凸缘104设有卷绕区段112，用于装配在器皿架的相应区段内，提供更紧密密封。
在本实施方式中，凹形区段103是具有平坦下部107的圆顶状。其它形状也是可能的，例如圆柱体。在所示的实施例中，来自可燃材料的液体可以在圆顶103的底部附近积聚，并且将被集中到突起105周围的小的区域。在这种构造中，液体只会润湿少量的可燃材料，而不是如器皿是圆柱形那样扩散开并覆盖较大区域。
在本实施例中，孔108布置在较高的高度，使得液体不能容易地进入，从而有效地阻止液体进入导管且由此使清洁更容易。孔108可以布置在突起105的顶部，但是在本实施例中，它们被布置为略高于突起105的半高，以获得最佳的烟流。在这一构造中，孔有效地布置在可用的可燃材料的高度的中间点处。当器皿100填充有可燃材料时，材料将堆积高于孔108。因此，当可燃材料燃烧时，烟可以容易地被向下吸入一小段距离而进入到孔中。当燃烧时，可燃材料最终将下降至低于孔。此时，烟可以容易地被向上吸入一小段距离直到孔。由于液体聚积在圆顶103的底部，孔位于液体聚积的高度的上方。
器皿100可以由任何耐热材料制成，例如铝。它还可以设有透气膜115或盖，以用于容纳可燃物101材料和/或用于保护器皿，同时在使用时允许空气通过。例如，穿孔的铝箔114可以沿着由凸缘114限定的平面永久设置。在这一实施例中，器皿100可以说是预先包装的。预先包装的器皿100还可以设有可剥离或可移除的塑料或铝罩119，所述塑料或铝罩119可以覆盖穿孔铝箔114的顶部，并且还延伸以覆盖中空突起105的下侧。优选的是，凸缘104设有台阶111。这允许将可移除的罩119结合到凸缘104，而不结合到渗透膜115。在该构造中，可移除的罩119可以由用户剥离，而不会意外地移除渗透膜115。在一些实施例中，器皿可以设有标识符标签116。标识符标签116可以是RFID或者光学标签，包含例如允许水烟设备中的扫描器检测器皿是新的或者是用过的、或者是经认证的或是仿制品的信息。光学标签可以是激光蚀刻或者是物理标记。当器皿100已被使用时，标签可以改变。例如，可以在使用时将数字信息写入到RFID标签，或者光学标签可以用在达到预定温度时改变外观的材料制成。标签116也可以包含只有认证制造商才知道的唯一密钥或者代码，以允许水烟设备识别器皿100的制造来源。当然，关于器皿的任何其它信息也可以包含在标签116中，诸如加热指令、有效日期等等。在所示的实施例中，标签116邻近凸缘104布置。当然，在其它实施例中，标签可以布置在其它地方，诸如沿着顶表面109、底表面110的任何地方，或者甚至例如布置在透气膜115中。六、可编程控制器和操作方法
如前所述，水烟设备的操作由可编程控制器控制，可编程控制器在本示例中是至少包含处理器和可编程序存储器的PCB。控制器取得来自各种传感器产生的反馈信号的输入，诸如压力传感器或者烟流传感器，并且根据存储在可编程序存储器中的指令，响应控制输出元件，诸如加热单元或者LED。
参考图9和10，示出了一种用于控制电动水烟设备的方法。该方法包括提供一种电动水烟，诸如上文所述的电动水烟；通过对水烟的加热单元提供电力来加热器皿；和使用水烟的可编程控制器控制水烟的加热单元的温度。
该方法以图9开始，其中示出了用于将器皿插入到水烟设备中/替代水烟设备中的器皿的过程。该过程可以以多种方式启动。例如，当用户尝试通过推压按钮来打开盖时，可以启动该过程。按钮产生反馈信号，控制器接收到该反馈信号。
首先，在步骤901中，控制器使用来自温度传感器的反馈信号，确定加热单元是否处于安全温度。如果加热单元过热，则控制器将会把盖锁定在闭合位置，并且将等待加热单元冷却到安全温度902。一旦控制器已经确定加热单元处于安全温度，它将会允许盖打开903。例如，控制器可以解锁盖，以允许用户手动地打开盖，或者电气控制致动器以自动地打开盖。接着，用户将器皿904插入并闭合盖905。盖可以由控制器自动地闭合，例如在用户推压按钮之后或者在使用传感器检测到存在器皿之后使用致动器闭合盖。最后，控制器将使用传感器，诸如光学传感器或者RFID传感器，来检测器皿是否是新的或者是用过的906。如果器皿不是新的，则控制器会拒斥该器皿，例如通过重新打开盖，或者阻挡水烟设备的进一步操作。也可以执行类似步骤，用以通过扫描条型码或者RFID检测器皿的认证，以避免使用假冒器皿。
进一步参考图10，示出了用下载操作水烟设备的过程。这一过程包括响应于用户吸气而加热器皿。例如，可以通过闭合盖并且通过推压按钮而对系统上电，来启动这一过程。例如根据前述的过程，如果安装了新的可用器皿且该器皿被接受，则可以启动图10的过程。
该过程通过使用来自电气电力单元的电力给加热单元供电至也称为满电力模式的第一水平而开始(步骤1001)。第一水平是温度足够高以引燃容纳在器皿中的可燃材料的预定状态，该温度例如在150℃和500℃之间。可以通过对加热单元提供预定量的电力和/或通过使用反馈信号监测温度并且调制电力以实现所需温度，对加热单元进行供电。如果没有足够电力使加热单元达到温度，则控制器可以对单元断电，而不是继续。
一旦加热单元已经达到期望的第一温度，则水烟准备用于抽烟。只要水烟保持工作，则加热单元保持在第一温度。为确定水烟是否工作，可使用定时器结合吸气传感器，诸如排烟室中的压力传感器或者移动传感器。在步骤1002中，控制器将定时器设定为第一预定时间。接着，控制器等待一小段时间(步骤1003)，诸如在5秒和120秒之间。如果用户在所述一小段时间期间进行了吸气，则定时器复位至第一预定时间，并再次从步骤1002继续。如果用户在该时段期间尚未吸气，则处理器使定时器递减(步骤1005)。每一次定时器被递减，处理器检查定时器是否已经期满，即定时器已被递减至零(步骤1006)。如果在定时器仍保留有时间，则处理器再次等待并且继续从步骤1003开始。如果定时器已经期满，则处理器会将系统置于低电力模式。
在低电力模式中，加热单元的供电被减小至第二低电力水平(步骤1007)。第二电力水平是加热单元保持在预定低电力温度下的预定状态，所述预定低电力温度低至刚好保持可燃材料不会燃烧，而又高到增加少量的热就将允许其燃烧。例如，在150℃和500℃之间。在这一方式中，设备可以节省电力，同时可以在需要时快速退出低电力模式。
一旦加热单元已经冷却至第二电力水平，则处理器会将定时器设定至第二预定时间(步骤1008)。第二预定时间是这样的一段时间，在该时间后设备如果不工作将关掉。一旦已经设定定时器，则控制器将等待一小段时间(步骤1009)，之后检查看是否用户已经在该时段期间吸气。如果用户已经吸气，则给加热单元供电回到第一电力水平，并且过程从步骤1001以满电力模式继续。如果用户尚未吸气，则定时器递减(步骤1011)。如果定时器尚未期满，则处理器将再次等待并且从步骤1009继续。但是，如果定时器已经达到零，则加热单元被断电(步骤1013)。当断电时，设备可以进入例如低电力睡眠模式，其中只有一些部件保持工作以检测用户何时开始再次使用该设备。一旦加热单元已被断电，则用户将需要通过例如按压按钮或者通过经由软管吸气而重新启动该过程，
上述过程是用于操作电动水烟设备的方法的示例性实施例。其它的变化或添加也是可能的。例如，处理器一次只能加热加热元件的一部分。在一个实施例中，步骤1001和1002可以被组合。进一步参考图11，步骤1001和1002可以包括首先复位定时器1101，然后确定多个加热元件中的哪个加热元件加热(步骤1102)，最后单独地将多个加热元件加热到第一电力水平(步骤1103)。在某个实施例中，处理器可以包含其它的定时器或者计数器以在步骤1002中进行确定，以便对加热元件的一部分单独供电预定时间量或者用于预定次数吸气，之后，可以对加热元件的不同部分供电。
进一步的变型也是可能的。例如，在步骤1104中，可编程控制器可以控制LED，例如通过改变LED的强度、颜色或者开/关状态，以指示设备是否处于满电力模式、低电力模式，或者是否在睡眠或供电减少。还可以控制LED以指示加热单元是否处于安全温度，盖是否已被锁定，或者器皿被拒斥。
如前所述，可编程控制器的一些实施例可以包括无线通信装置。在这样的实施例中，经由无线通信装置接收的信息可以用于对可编程控制器编程以便定制其行为。例如，无线远程或移动装置(诸如，运行应用程序的智能电话或平板)可以经由无线通信装置与可编程控制器通信，以便设置在步骤1001和1007中在第一和第二状态中使用的温度、在步骤1003和1008中的不工作时间，或者在步骤1104中的LED的强度、颜色或开/关状态。在一些实施例中，可以经由无线通信装置接收音乐数据，在这种情况下，可以响应于音乐数据来控制步骤1104中的LED的参数，即LED参数的改变可以与音乐同步。

Claims (46)

1.一种电动水烟设备，包括：
-容器，所述容器被构造成容纳液体，并且设有孔口；
-壳体，所述壳体包括：
-第一区段，所述第一区段以可移除方式安装在所述容器的所述孔口上，并与所述容器一起形成排烟室，所述排烟室设有能够连接到软管的烟出口；和
-第二区段，所述第二区段包括：
-燃烧单元，所述燃烧单元包括被构造成保持可燃材料的器皿的器皿架，和被构造成对所述器皿加热并从可燃材料产生烟的加热单元；和
-电子器件单元，所述电子器件单元包括电气电力单元和可编程控制器，所述可编程控制器连接到所述电力单元并且被构造成以可控方式对所述加热单元供电；和
-导管，所述导管具有伸进所述燃烧单元中的第一末端和伸进所述容器中的第二末端，所述第二末端的尺寸和构造被设定为用于在所述设备的操作期间浸没在液体中，所述导管形成从所述燃烧单元到所述烟出口的烟路径的一部分。
2.根据权利要求1所述的电动水烟设备，其中，所述容器、燃烧单元和电子器件单元沿着共用的竖向轴线堆叠。
3.根据权利要求1或2所述的电动水烟设备，其中，所述可编程控制器包括存储器，所述存储器包含用以在多个预定状态之间调制所述加热单元的温度的指令。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述加热单元包括多个单独可控的加热元件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述加热单元包括加热板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动水烟设备，包括与所述排烟室流体连通并且与所述可编程控制器通信的传感器，所述传感器被构造成检测所述排烟室内的气体流动。
7.根据权利要求6所述的电动水烟设备，其中，所述传感器包括被构造成检测所述排烟室内的压力的压力传感器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动水烟设备，包括与所述燃烧单元流体连通并且与所述可编程控制器通信的温度传感器，所述温度传感器被构造成检测所述燃烧单元内的温度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述温度传感器被集成在所述加热单元中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电动水烟设备，其中，提供有与所述排烟室连通的单向阀，所述单向阀是当在所述排烟室中施加正压时允许气体排出所述排烟室的通道，并且是当在所述排烟室中施加负压时阻挡气体进入或者离开所述排烟室的屏障。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述壳体包括设置在所述第一区段和所述第二区段之间的分隔件。
12.根据权利要求11所述的电动水烟设备，其中，所述分隔件和所述器皿架是间隔开的，限定了用于容纳所述电子器件单元的电子器件室。
13.根据权利要求12所述的电动水烟设备，其中，所述分隔件设置有在第二侧中延伸的中空管，所述中空管被构造成接收所述导管并产生用于使所述导管穿过所述板的路径。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述壳体设有覆盖所述燃烧单元的移除式盖。
15.根据权利要求14所述的电动水烟设备，其中，所述壳体包括被构造成附接所述盖的铰链。
16.根据权利要求15所述的电动水烟设备，其中，所述加热单元被容纳在所述盖内。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述盖设有被构造成控制空气进入的孔。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述器皿架设有与所述可燃材料的器皿的周边邻近的凹口。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述电气电力单元包括直流电力单元和交流电力单元中的一种。
20.根据权利要求19所述的电动水烟设备，其中，所述直流电力单元包括电池和功率供给器中的一种。
21.根据权利要求20所述的电动水烟设备，其中，所述可编程控制器设有电力水平指示器，所述电力水平指示器被构造成指示所述电力单元的电力水平。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述可编程控制器设有电力状态指示器灯，所述电力状态指示器灯被构造成指示所述加热单元的电力状态。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述第一区段通过螺纹连接、夹紧连接或压配合连接中的一种以可移除方式安装在所述容器上。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述容器或者壳体的尺寸和形状被设定为用于装配在标准尺寸的车辆杯架内。
25.根据权利要求1至23中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述容器设有适配器，所述适配器的尺寸和形状被设定为用于装配在标准尺寸的车辆杯架内。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的电动水烟设备，其中，所述容器或者壳体是圆柱形形状。
27.根据权利要求26所述的电动水烟设备，其中，所述中空管、所述板和所述器皿架一起将所述电子器件室与所述烟路径隔离。
28.一种用于控制电动水烟设备的方法，所述方法包括：
a)提供一种电动水烟设备，所述电动水烟设备包括：
-容器，所述容器被构造成容纳液体，并且设有孔口；
-壳体，所述壳体包括：
-第一区段，所述第一区段以可移除方式安装在所述容器的所述孔口上，并与所述容器一起形成排烟室，所述排烟室设有能够连接到软管的烟出口；和
-第二区段，所述第二区段包括：
-燃烧单元，所述燃烧单元包括被构造成保持可燃材料的器皿的器皿架，和被构造成对所述器皿加热并从可燃材料产生烟的加热单元；和
-电子器件单元，所述电子器件单元包括电气电力单元和可编程控制器，所述可编程控制器连接到所述电力单元并且被构造成以可控方式对所述加热单元供电；和
-导管，所述导管具有伸进所述燃烧单元中的第一末端和伸进所述容器中的第二末端，所述第二末端的尺寸和构造被设定为用于在所述设备的操作期间浸没在液体中，所述导管形成从所述燃烧单元到所述烟出口的烟路径的一部分，
b)通过将电力从所述电气电力单元提供给所述加热单元，加热所述器皿；
c)使用所述可编程控制器控制所述加热单元的温度。
29.根据权利要求28所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤c)包括控制从所述电气电力单元流向所述加热单元的电力。
30.根据权利要求28或29所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤c)包括单独地加热多个单独的加热元件。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤c)包括在多个预定状态之间调制所述加热单元的温度。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤c)包括响应于反馈信号调制所述温度。
33.根据权利要求32所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤c)包括从被构造成检测所述燃烧室中的气体流动的传感器生成所述反馈信号。
34.根据权利要求32至33中任一项所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤c)包括从被构造成检测所述加热室中的温度的传感器生成所述反馈信号。
35.根据权利要求28至34中任一项所述的用于控制电动水烟设备的方法，进一步包括在不工作一段时间之后将所述加热单元的温度维持在预定最低温度的步骤。
36.根据权利要求28至35中任一项所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，所述方法还包括指示加热元件的电力状态的步骤d)。
37.根据权利要求36所述的用于控制电动水烟设备的方法，其中，步骤d)包括控制指示灯以改变所述指示灯的强度或颜色，或者打开或关闭所述指示灯。
38.一种可燃材料的器皿，包括：
-器皿主体，所述器皿主体具有顶表面和底表面，所述顶表面是凹形的，并且在所述顶表面的外边缘处由凸缘定界；
-在所述顶表面中的突起，所述突起包括突起最高点，所述突起最高点在由所述凸缘限定的平面下方；
-设置在所述突起的侧壁中的多个孔，所述多个孔穿透所述器皿主体的所述顶表面和所述底表面；和
-由所述顶表面支撑的可燃材料。
39.根据权利要求38所述的器皿，进一步包括在由所述凸缘限定的所述平面上延伸的透气膜。
40.根据权利要求39所述的器皿，进一步包括覆盖所述透气膜和所述器皿的底表面中的至少一个的可移除的罩。
41.根据权利要求38至40中任一项所述的器皿，其中，所述多个孔围绕所述突起以环状设置，接近所述顶表面和所述突起最高点之间的中间点。
42.根据权利要求38至41中任一项所述的器皿，其中，所述突起是中空的。
43.根据权利要求38至42中任一项所述的器皿，还包括标识符标签。
44.根据权利要求43所述的器皿，其中，所述标识符标签是光学标签和射频标识符(RFID)标签中的一种。
45.根据权利要求38至44中任一项所述的器皿，其中，所述底表面包括密封件。
46.根据权利要求45所述的器皿，其中，所述密封件是O形圈。
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