CN114222506A - 具有介电加热器的水烟装置 - Google Patents

Abstract

用于加热气溶胶形成基质(92)以生成气溶胶的水烟装置(50)，用于水烟系统的气溶胶生成制品(90)和包括水烟装置(50)和气溶胶生成制品(90)的水烟系统，所述水烟装置(50)包括：液体腔(54)，所述液体腔被构造成容纳一定体积的液体，所述液体腔(54)具有顶部空间出口(60)；制品腔(14)，所述制品腔被构造成接收气溶胶形成基质(92)，所述制品腔(14)与所述液体腔(54)流体连通；和电磁场发生器(11)，所述电磁场发生器被构造成在所述制品腔(14)中产生射频(RF)电磁场。

Description

具有介电加热器的水烟装置

技术领域

本公开涉及一种用于从气溶胶形成基质生成气溶胶的水烟系统。具体地讲，本公开涉及水烟系统、水烟装置和与水烟装置一起使用的水烟制品。

背景技术

传统的水烟装置有时在本领域中被称为水烟筒、水烟壶、水烟袋或水烟管。传统的水烟装置不同于其它气溶胶生成装置，因为在使用者吸入之前，从水烟装置中的被加热的基质释放的挥发性化合物通过液体池抽吸。传统水烟装置可以包括一个出口或多于一个出口，使得装置一次可被多于一个使用者使用。

通常，传统水烟装置与水烟基质组合使用，在本领域中有时称为水烟烟草、烟草糖蜜或简称为糖蜜。传统水烟基质的糖相对较高，在一些情况下包括至多约50％的糖，而常规可燃香烟中可发现约20％的糖。

传统水烟装置还采用木炭来加热，有时燃烧水烟基质，以生成气溶胶供使用者吸入。使用木炭加热水烟基质可能会使得水烟基质中的烟草或其它成分的完全或部分燃烧。

提出了不同类型的电操作水烟系统。电操作水烟系统用电动加热器替换传统水烟装置的木炭热源。几乎所有提出的电操作水烟系统通过以下各项中的一种或多种来加热气溶胶形成基质：将热量从加热元件传导到气溶胶形成基质，将热量从加热元件辐射到气溶胶形成基质，或通过气溶胶形成基质抽吸经加热的空气。这最通常通过使电流通过电阻性加热元件来实现加热，从而引起加热元件的焦耳加热。还提出了感应加热系统，其中焦耳加热是由于在感受器加热元件中感应的涡电流引起的。

先前提出的电操作水烟装置的一个问题是它们可能导致气溶胶形成基质的不均匀加热。最接近加热元件的气溶胶形成基质的部分比更远离加热元件的气溶胶形成基质的部分加热得更快或加热到更高温度。

期望能够以允许更大的设计灵活性且允许加热控制的方式提供气溶胶形成基质的均匀加热。

发明内容

在本公开中，提供了一种用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶的水烟装置。所述水烟装置可包括被构造成容纳一定体积的液体的液体腔。液体腔可具有顶部空间出口。所述水烟装置可包括被构造成接收气溶胶形成基质的制品腔。制品腔可以与液体腔流体连通。所述水烟装置可包括：被构造成在制品腔中产生射频(RF)电磁场的电磁场发生器。

特别是，在本公开中，提供了一种用于加热气溶胶形成基质以产生气溶胶的水烟装置，所述水烟装置包括：液体腔，所述液体腔被构造成容纳一定体积的液体，所述液体腔具有顶部空间出口；被构造成接收气溶胶形成基质的制品腔，所述制品腔与所述液体腔流体连通；和被构造成在所述制品腔中产生射频(RF)电磁场的电磁场发生器。

这种水烟装置被构造成产生气溶胶形成基质的介电加热。介电加热可以在一定体积的气溶胶形成基质内是均匀的，不产生热点。介电加热也不需要加热元件与气溶胶形成基质之间接触。这意味着与常规布置相比，不需要清洁加热元件，其中电加热元件可能在其上累积气溶胶残留物。所述水烟装置允许在气溶胶形成基质的形状、体积和组成以及对应的制品腔的形状和体积方面实现相当大的设计灵活性。

电磁场发生器可以是任何合适类型的电磁场发生器，其被构造成在制品腔中产生射频(RF)电磁场。

优选地，电磁场发生器包括固态RF晶体管。

使用固态RF晶体管使水烟装置紧凑。用于产生用于加热的RF频率辐射的常规装置，例如在家用微波炉中的，是磁控管。磁控管体积大，需要高电压才能运行。此外，磁控管具有相对不稳定的频率输出并且具有相对较短的使用寿命。RF晶体管可以在更多使用周期内提供一致操作，且需要低得多的操作电压。

有利地，固态RF晶体管被构造成生成和放大RF电磁场。使用单个晶体管提供RF电磁场的生成和放大允许水烟装置是紧凑的。固态RF晶体管可以是例如LDMOS晶体管、GaAsFET、SiC MESFET或GaN HFET。

尽管优选的是，电磁场发生器包括固态RF晶体管，但设想了在一些实施例中，电磁场发生器可包括磁控管或能够产生RF电磁场的其它合适的电磁场发生器。

如本文所用，射频(RF)意指介于约3赫兹(Hz)与约3太赫兹(THz)之间的频率。因此，如本文所用，RF频率包括微波频率。优选地，RF电磁场具有在约1兆赫(MHz)与约50千兆赫(GHz)之间的频率。更优选地，RF电磁场具有在约4兆赫(MHz)与约30千兆赫(GHz)之间的频率。RF电磁场可具有在约100兆赫(MHz)与约10千兆赫(GHz)之间的频率。在一个实施例中，RF电磁场具有约4兆赫(GHz)的频率。在一个实施例中，RF电磁场具有约3千兆赫(GHz)的频率。在一个实施例中，RF电磁场具有约2.4千兆赫(GHz)的频率。

如本文所用，术语“气溶胶形成基质”涉及能够释放挥发性化合物的基质，所述挥发性化合物可以形成气溶胶。可以通过加热气溶胶形成基质来释放此类挥发性化合物。气溶胶形成基质通常是气溶胶生成制品的一部分。例如，气溶胶形成基质可以是水烟气溶胶形成基质。

水烟气溶胶形成基质在本领域中也可以被称为水烟烟草、烟草糖蜜或简称为糖蜜。与常规的可燃香烟或预期在不燃烧的情况下加热以模拟吸烟体验的基于烟草的消耗品相比，水烟气溶胶形成基质的糖可能相对较高。稍后将更详细地描述气溶胶形成基质。

如本文所用，术语“气溶胶生成制品”指包括能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的气溶胶形成基质的制品。例如，气溶胶生成制品可以是用于水烟装置的筒。用于水烟装置的筒包括气溶胶形成基质。优选地，用于水烟装置的筒包括水烟气溶胶形成基质。用于水烟装置的筒可由水烟装置接收，并且与水烟装置一起操作以产生可通过使用者在水烟装置的烟嘴上抽吸或吸气而吸入的气溶胶。气溶胶生成制品可以是一次性的。

如本文所用，术语“水烟装置”是指与气溶胶形成基质相互作用以生成气溶胶的装置。水烟装置与气溶胶形成基质分离。水烟装置被构造成与气溶胶形成基质组合以用于加热气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可以作为气溶胶生成制品的一部分被提供。水烟装置与气溶胶生成制品分离。水烟装置被构造成与气溶胶生成制品组合，以用于加热气溶胶生成制品的气溶胶形成基质。水烟装置与其它气溶胶生成装置的不同至少在于由使用者吸入之前，从加热的基质释放的挥发性化合物被抽吸通过水烟装置的液体池。水烟装置可以包括多于一个出口，使得装置一次可被多于一个使用者使用。水烟装置可包括气流导管，例如杆管，用于将从气溶胶形成基质释放的挥发性化合物引导到液体池。

如本文所用，术语“水烟系统”是指水烟装置与气溶胶形成基质或与包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的组合。在水烟系统中，气溶胶形成基质或包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品和水烟装置协作以产生气溶胶。

水烟装置不同于其它气溶胶生成装置，因为由水烟装置产生的气溶胶在使用者吸入气溶胶之前通过一定体积的液体(通常是水)抽吸。更详细地，当使用者在水烟装置上抽吸时，从加热的气溶胶形成基质释放的挥发性化合物通过水烟装置的气流导管抽吸到一定体积的液体中。挥发性化合物从一定体积的液体中抽出进入水烟装置的顶部空间中，其中挥发性化合物形成气溶胶。然后，顶部空间中的气溶胶从顶部空间出口处抽出顶部空间，以供使用者吸入。一定体积的液体(通常是水)用于降低挥发性化合物的温度，并且可以向在水烟装置的顶部空间中形成的气溶胶赋予另外的水含量。此过程为使用者使用水烟装置的过程增加了独特的特性，并且赋予由水烟装置产生且由使用者吸入的气溶胶独特的特性。

在一些优选实施例中，所述水烟装置包括用于将从加热的气溶胶形成基质释放的挥发性化合物从制品腔输送到液体腔的气流导管。更具体地，所述水烟装置可包括气流导管，所述气流导管被构造成将从加热的气溶胶形成基质释放的挥发性化合物从制品腔输送到液体腔中的一定体积的液体。通常，气流导管被构造成从制品腔输送气溶胶到液体腔中的液体填充水平以下。液体腔中的液体填充水平是液体腔旨在填充液体的水平，使得水烟装置可以最佳地操作。气流导管可具有在液体腔中的开口，低于液体腔的液体填充水平。

水烟装置包括顶部空间出口。顶部空间出口是气溶胶可从液体腔中抽出的出口。顶部空间出口可以布置在液体腔的液体填充水平上方。液体腔的液体填充水平上方的空间被称为顶部空间。液体腔中的顶部空间是其中从制品腔抽吸并通过液体腔中的一定体积的液体的挥发性化合物可以缩合以形成适合于由使用者吸入的气溶胶的空间。液体腔中的顶部空间并不预期在液体腔中包括任何体积的液体。因此，顶部空间可布置在液体腔的液体填充水平上方，所述液体填充水平是液体腔预期填充液体的水平。顶部空间出口可以被布置成使得能够从液体腔抽吸气溶胶。所述顶部空间出口可以与所述顶部空间流体连通。

烟嘴可以流体连接到所述顶部空间出口。所述烟嘴可以被构造成供使用者抽吸和接收由水烟装置产生的气溶胶。在一些实施例中，烟嘴可以固定到顶部空间出口。换句话说，烟嘴可以附接到顶部空间出口，使得在不损坏烟嘴和顶部空间出口中的一者或两者的情况下，可能不会从顶部空间出口移除烟嘴。烟嘴可以可移除地连接顶部空间出口。换句话说，烟嘴可以被构造成附接到顶部空间出口且从顶部空间出口移除。在一些实施例中，烟嘴可以与可移除的一个等待空气阀互换。以此方式，在提供多于一个顶部空间出口的情况下，可以根据在任何给定使用会话中的使用者数目来调整烟嘴的数目，而不会不利地影响装置的抽吸阻力(RTD)。烟嘴可包括连接到顶部空间出口的软管。软管可以是柔性软管。

烟嘴可包括启动元件。启动元件可包括可由使用者启动的开关。所述烟嘴可包括被布置成检测所述烟嘴上的使用者抽吸的抽吸传感器。启动元件可包括可由使用者启动的开关和抽吸传感器两者。启动元件可以可操作地联接到水烟装置的控制电路。启动元件可以无线联接到水烟装置的控制电路。启动元件的启动可使得水烟装置的控制电路启动加热元件，而不是不断地向加热元件供电。因此，相对于不采用此类元件来提供按需加热而不是恒定加热的装置，使用启动元件可起到节省能量的作用。

水烟装置可以包括多个顶部空间出口。例如，水烟装置可包括两个、三个、四个、五个或六个顶部空间出口。提供多于一个顶部空间出口可使得多于一个使用者能够一次从液体腔抽吸气溶胶。换句话说，提供多个顶部空间出口可以使多个使用者能够同时使用水烟装置。

水烟装置包括被构造成接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的制品腔。

期望在制品腔内包含由电磁场发生器产生的电磁辐射。这是为了实现高效加热并避免辐射泄漏。此类辐射泄漏可能对系统的其它部件包括电磁场发生器本身造成损害。还期望将使用者暴露于RF辐射降到最少。有利地，制品腔可包括由对RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部壁。制品腔的一个或多个外部壁可包括RF辐射不可穿透的任何合适的材料，例如铝、不锈钢、银或金。制品腔的一个或多个外部壁可具有抛光表面以改进腔内的RF辐射的反射。

还必须允许辐射进入制品腔。因此，一个或多个槽可形成于一个或多个外部壁中以允许电磁场进入制品腔。提供电磁场可穿过的一个或多个槽，允许电磁场进入制品腔。一个或多个槽可以具有任何合适的形状和尺寸以允许电磁场进入制品腔。例如，一个或多个槽中的至少一个可具有L形、S形、T形或I形。

制品腔可包括RF电磁场可穿透的一个或多个壁。特别地，制品腔可包括RF电磁场可穿透的一个或多个壁，其中气溶胶形成基质包覆在由对RF电磁场不透的材料形成的包装物或容纳器中。一个或多个槽可形成于包封气溶胶形成基质的包装物或容纳器中以允许电磁场进入。

制品腔可以具有任何合适的形状和大小。特别地，制品腔可具有与气溶胶生成制品互补的形状和尺寸。

制品腔可以具有任何合适的横截面。例如，制品腔可以具有圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或任何其他多边形横截面形状。

在一些实施例中，制品腔基本上是圆柱形的。

在一些实施例中，制品腔基本上是截头圆锥形的。在一些实施例中，制品腔的一端的宽度或直径大于制品腔的另一端的宽度或直径。换句话说，制品腔可以从一端到另一端渐缩。为制品腔提供比另一端窄的一端可以使制品腔能够仅在重力的影响下将气溶胶生成制品保留在制品腔中。

制品腔可包括开口。制品腔可以被构造成通过开口接收含有气溶胶形成基质的气溶胶形成制品。制品腔可包括开口端。制品腔可以被构造成通过开口端接收含有气溶胶形成基质的气溶胶形成制品。

在一些实施例中，制品腔可包括可移动封闭件。可移动封闭件可以被构造成基本上封闭制品腔的开口端。当可移动封闭件被布置成基本上封闭制品腔的开口端时，可移动封闭件可基本上防止气溶胶形成制品从制品腔移除。可移动封闭件可以是可旋转的，以封闭制品腔的开口端。可移动封闭件可以是可滑动的以封闭制品腔的开口端。可移动封闭件可以可移除地联接到制品腔的开口端以基本上封闭制品腔的开口端。

在一些实施例中，制品腔可包括两个开口端。例如，制品腔可包括第一开口端和与第一端相对的第二开口端。有利地，向制品腔提供两个开口端可以使得空气能够在开口端之间通过制品腔抽吸。

在一些实施例中，制品腔可包括开口端和封闭端。封闭端可以使制品腔能够将气溶胶生成制品保留在制品腔中。

在一些特别优选的实施例中，制品腔基本上是截头圆锥形的，具有比第二端窄的第一端。在这些实施例中，制品腔的第一端可以是开放的，并且制品腔的第二端可以是开放的。这可以使空气能够从第一端到第二端被抽吸通过制品腔。在这些实施例中，被构造成接收在制品腔中的气溶胶生成制品可包括流体可渗透的第一端外部表面和流体可渗透的第二端外部表面。当气溶胶生成制品被接收在制品腔中时，气溶胶生成制品的流体可渗透的第一端和第二端外部表面可以使得空气能够在第一端与第二端之间流过制品腔。在这些实施例中，优选的是，气溶胶生成制品的流体可渗透的第一端和第二端外部表面对RF电磁场不透。例如，流体可渗透的第一端和第二端外部表面可以由金属网形成。

制品腔可以具有任何合适的形状和尺寸。制品腔可以具有介于约10毫米与约100毫米之间的长度，介于约20毫米与约90毫米之间的长度，或介于约25毫米与约80毫米之间的长度。在一些优选的实施例中，制品腔可具有约33毫米、约34毫米、约35毫米、约36毫米、约37毫米、约38毫米、39毫米、约40毫米、约41毫米或约42毫米的长度。制品腔可以具有介于约5毫米与约70毫米之间的宽度或直径，或介于约10毫米与约60毫米之间的宽度或直径，或介于约10毫米与约50毫米之间的宽度或直径。在一些优选的实施例中，制品腔可具有约35毫米、约36毫米、约37毫米、约38毫米、39毫米、约40毫米、约41毫米、约42毫米、约43毫米、约44毫米或约45毫米的宽度或直径。

如本文所用，术语“长度”是指在水烟装置、水烟装置的部件、气溶胶生成制品或气溶胶生成制品的部件的基部或底端与顶端之间的最大纵向尺寸。如本文所用，术语“宽度”或“直径”是指水烟装置、水烟装置的部件、气溶胶生成制品或气溶胶生成制品的部件的最大横向尺寸。例如，当气溶胶生成制品具有截头圆锥形形状时，气溶胶生成制品的宽度或直径是截头圆锥形形状的宽度或直径，其是气溶胶生成制品在沿着气溶胶生成制品的长度的任何点处的最宽的部分。横向尺寸是在横向于纵向方向的方向上测量的尺寸，所述纵向方向是测量纵向尺寸的方向。如本文所用，术语“横截面”是指沿着横向平面截取的截面。

如本文所用，术语“顶部”和“底部”是指水烟装置的元件或元件的部分、水烟装置的部件、气溶胶生成制品或气溶胶生成制品的部件的相对位置。

制品腔可以位于加热单元中。加热单元可包括制品腔和电磁场发生器。加热单元还可以包括控制电路、电源和电磁场操纵器中的一个或多个，例如波导和天线，如下文更详细地描述的。加热单元还可以包括一个或多个电连接器，其用于将一个或多个电气部件电连接到加热单元，例如控制电路、电源和电磁场操纵器。

加热单元可包括由对RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部壁。优选地，加热单元的所有外部壁由对RF电磁场不透的材料形成。加热单元可包括开口，以允许将气溶胶生成制品插入到制品腔中。加热单元可包括可移动的封闭件，例如盖或门，该封闭件可在打开位置与关闭位置之间移动。所述打开位置可以使得能够将气溶胶生成制品插入所述制品腔中，并且所述关闭位置可以基本上防止或抑制从所述制品腔移除气溶胶生成制品。可移动封闭件可以可移动地联接，例如可旋转地联接或滑动地联接到加热单元的外部壁。可移动封闭件可以可移除地联接到加热单元的外部壁。

气溶胶生成装置还可以包括在所述制品腔与所述电磁场发生器之间的谐振腔。如本文所用，术语“谐振腔”是可以限制给定频率的电磁波的结构。在这种情况下，电磁波的选择频率对应于频谱的RF区。为了容纳电磁波，谐振腔由针对该频率的反射材料(例如，金属)制成。结构可以是中空的或填充有介电材料。谐振腔的目标是允许电磁波在内部来回反弹，以便加强驻波的形成并最小化功率损耗。

谐振腔以谐振频率放大RF电磁场，并且可以被设计成匹配电磁场发生器和负载(在此情况下，制品腔中的气溶胶形成基质)的阻抗，以便优化负载的能量吸收和最小化从负载反射辐射。这提高了加热效率，并且最小化了来自系统的辐射泄漏。谐振腔可以位于电磁场发生器与制品腔之间。

水烟装置可包括波导。波导可邻近制品腔。可以提供波导以允许RF电磁场通过一个或多个槽或进入点进入制品腔。RF辐射可在波导内自由传播。波导可具有RF电磁辐射不可穿透的外部壁。波导可以布置在电磁场发生器与制品腔之间。波导可以布置在电磁场发生器与谐振腔之间。

气溶胶生成装置还可以包括天线，该天线连接到电磁场发生器并且被构造成引导RF电磁场。气溶胶生成装置还可以包括多个天线，该多个天线连接到电磁场发生器并且被构造成引导RF电磁场。一个或多个天线可以至少部分地定位在制品腔中。在使用中，一个或多个天线可以至少部分地与气溶胶形成基质一起定位在制品腔中。在使用中，一个或多个天线可以被构造成刺穿包封气溶胶形成基质的容纳器或包装物。一个或多个天线可穿过制品腔的外部壁中的槽。一个或多个天线可以联接到波导。一个或多个天线可以联接到波导，该波导联接到电磁场发生器。一个或多个天线可以至少部分地布置在谐振腔中。所述一个或多个天线可以布置在电磁场发生器与制品腔之间。所述一个或多个天线可以布置在波导与制品腔之间。所述一个或多个天线可以布置在波导与谐振腔之间。

提供天线以引导由电磁场发生器产生的辐射可以提高装置的效率。一个或多个天线可以包括导电引脚。

水烟装置可以包括空气入口。空气入口可以使得能够将环境空气抽吸到水烟装置中。水烟装置的装置壳体可包括空气入口。空气入口可以使得能够将环境空气抽吸到制品腔中。在制品腔的一个或多个端部处于水烟装置的外部表面的实施例中，制品腔可包括空气入口。在制品腔包括用于接收气溶胶生成制品的开口端的实施例中，所述开口端可形成空气入口。

气流路径可限定在空气入口与顶部空间出口之间。气流路径可延伸穿过制品腔。气流路径可以从制品腔延伸到液体腔中。气流路径可经由气流导管从制品腔延伸到液体腔中，低于液体腔的液体填充水平。气流路径可以从液体腔的液体填充水平下方延伸到液体腔的顶部空间，并且延伸出顶部空间出口。

气流路径可包括延伸经过一个或多个辐射屏蔽元件的一个或多个曲折部分。在气流路径穿过制品腔或穿过所产生的RF电磁场的实施例中，气流路径可包括经过一个或多个辐射屏蔽元件的曲折部分，以防止RF辐射通过空气入口或空气出口逸出。可以在气流路径中提供多个流体可渗透辐射屏蔽元件中的一个。例如，金属网可以设置在气流路径中。

在一些实施例中，制品腔被构造成使得通过制品腔的空气流动路径与气流导管对准。在一些实施例中，制品腔被构造成使得通过制品腔的空气流动路径与RF电磁场进入腔的方向基本对准。在一些实施例中，制品腔被构造成使得通过制品腔的空气流动路径基本上横向于RF电磁场进入腔的方向。

在一些实施例中，所述制品腔包括第一端、与第一端相对的第二端、以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的侧部。在这些实施例中，制品腔可以被构造成使空气在第一端与第二端之间流过制品腔。在这些实施例中，制品腔可以被构造成使RF电磁能量能够在侧部处进入制品腔。例如，一个或多个槽可以设置在由对RF电磁场不透的材料形成的制品腔的侧壁中。例如，腔的侧壁可包括RF电磁场基本可穿透的材料。

在一些实施例中，所述制品腔包括第一端、与第一端相对的第二端、在第一端与第二端之间延伸的第一侧、以及在第一端与第二端之间延伸的与第一侧相对的第二侧。所述制品腔可以被构造成使空气在所述第一侧与所述第二侧之间流过所述制品腔。所述制品腔可以被构造成使RF电磁能量能够至少在所述第一端和所述第二端中的一个进入所述制品腔。

通过使用RF晶体管来生成RF电磁场，可以使用闭环控制方案。所述水烟装置可包括：在制品腔中或邻近制品腔的传感器，所述传感器提供指示所述制品腔中的温度的信号；以及控制器，所述控制器被连接以从传感器接收信号并且被连接以根据来自传感器的信号控制电磁场发生器。

传感器可包括直接测量温度的温度传感器。传感器可包括采样天线或多个采样天线，所述采样天线或多个采样天线被构造成检测制品腔中的电磁场的扰动，这指示制品腔中的温度。气溶胶形成基质的介电特性取决于温度而改变。电磁场的频率或振幅，或频率和振幅两者可由控制器基于来自传感器的信号来调节以控制由装置提供的加热。

过热可以由传感器检测，并且欠热可以由传感器检测。可以根据是否检测到过热或欠热，相应地调整电磁场的频率和振幅。水烟装置的控制电路可以被构造成基于传感器是否检测到过热或传感器是否检测到过热来调整电磁场的频率和振幅中的至少一个。

可以由传感器检测故障。如果检测到故障，水烟装置可自动关闭。还可以检测制品腔中不适当的材料的存在。如果检测到制品腔中的不适当的材料，则可以自动关闭水烟装置。类似地，如果用于传感器的信号表明在制品腔中不存在气溶胶形成基质，则可以自动关闭装置。为了自动地关闭水烟装置，水烟装置的控制电路可以被构造成防止电力被供应到电磁场发生器。如果使用磁控管产生RF辐射，则这种控制是不可能的。

可能期望将制品腔内的温度维持在预定温度范围内。可能期望将气溶胶形成基质的温度维持在气溶胶形成基质燃烧的温度以下。

基于反馈信号控制由水烟装置提供的加热量的能力还允许使用不同的气溶胶形成基质。不同气溶胶形成基质可期望加热到不同温度。因此，提供温度控制的机制允许对于不同气溶胶形成基质或不同气溶胶形成制品设计实现最佳条件。

所述水烟装置可包括抽吸检测器，所述抽吸检测器被构造成检测使用者何时在水烟装置上进行抽吸。如本文所用，术语“抽吸”用以指使用者在水烟装置上抽吸以接收气溶胶。抽吸检测器可以包括温度传感器。抽吸检测器可以包括压力传感器。抽吸检测器可包括温度传感器和压力传感器两者。

水烟装置可包括控制电路。控制电路可以被构造成控制向电磁场发生器的供电。控制电路可包括微处理器、可编程微处理器、微控制器、以及专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电子电路中的一者或多者。控制电路系统可包括其他电子部件。例如，在一些实施例中，控制电路可包括传感器、开关和显示元件中的一者或多者。控制电路可以包括RF功率传感器。控制电路可以包括功率放大器。

在一些实施例中，所述水烟装置被构造成连接到外部电源。例如，水烟装置可以被构造成连接到主电源。

在一些实施例中，水烟装置包括电源。电源可以是DC电源。电源通常可包括电池或另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可以包括可再充电锂离子电池。在一些实施例中，电源是可再充电电源。所述水烟装置可以被构造成连接到外部电源以用于对可再充电电源充电。

控制电路可以被构造成控制从电源向电磁场发生器的供电。

电源可提供介于约0.5瓦与约50瓦之间的功率。在一些实施例中，电源可以提供介于约1瓦与约40瓦之间，或约2瓦与约30瓦之间的电力。

在电磁场发生器是固态RF晶体管的情况下，电磁场发生器的阻抗可小于或等于约100欧姆。电磁场发生器的阻抗可以小于或等于75欧姆。电磁场发生器的阻抗可以大于约1欧姆。电磁场发生器的阻抗可以大于约10欧姆。电磁场发生器的阻抗可以在50欧姆与75欧姆之间。

在电磁场发生器是固态RF晶体管的情况下，电磁场发生器两端的正向电压可小于或等于约100伏。电磁场发生器两端的正向电压可大于或等于约1伏。电磁场发生器两端的正向电压可在约1伏与约100伏之间。

水烟装置可包括容器。液体腔可以是容器的内部体积。该容器可以被构造成包含液体。容器可以限定液体腔。容器包括顶部空间出口。容器可限定液体填充水平。例如，容器可包括液体填充水平界定。液体填充水平界定是设置在容器上的指示液体腔预期填充液体的期望水平的指示器。所述顶部空间出口可以布置在液体填充水平上方。所述顶部空间出口可以布置在液体填充水平界定上方。容器可包括光学透明部分。光学透明部分可以使得使用者能够观察容器中包含的内容物。容器可以由任何合适的材料形成。例如，容器可以由玻璃或刚性塑料材料形成。在一些实施例中，容器可从水烟组件的其余部分移除。在一些实施例中，容器可从水烟组件的气溶胶生成部分移除。有利地，可移除容器使得使用者能够用液体填充液体腔，清空液体的腔液体，并清洁容器。

容器可被使用者填充至液体填充水平。液体优选地包含水。液体可以包括注入着色剂和调味剂中的一种或多种的水。例如，水可与植物冲剂和草本冲剂中的一种或两种一起注入。

容器可以具有任何合适的形状和尺寸。液体腔可以具有任何合适的形状和尺寸。顶部空间可以具有任何合适的形状和尺寸。

通常，根据本公开的水烟装置旨在在使用中放置在表面上，而不是由使用者携带。因此，根据本公开的水烟装置可具有特定的使用取向或取向范围，装置预期在使用期间定向于所述特定的使用取向或取向范围。因此，如本文所用，术语“上方”和“下方”是指当水烟装置或水烟系统保持在使用取向上时水烟装置或水烟系统的特征的相对位置。

在一些实施例中，制品腔布置在液体腔上方。在这些实施例中，气流导管可以从制品腔延伸到液体腔的液体填充水平下方。有利地，这可确保从制品腔中的气溶胶形成基质释放的挥发性化合物从制品腔递送到液体腔中的一定体积的液体，而不是液体腔上方的顶部空间。在这些实施例中，气流导管可以从气溶胶腔通过液体腔中高于液体填充水平的顶部空间延伸到液体腔中，并且延伸到低于液体填充水平的一定体积的液体中。气流导管可以通过液体腔的顶端或上端延伸到液体腔中。

在一些实施例中，制品腔布置在液体腔下方。在这些实施例中，单向阀可以布置在制品腔与液体腔之间。单向阀可防止液体腔的液体在重力的影响下进入制品腔。在这些实施例中，单向阀可以设置在从制品腔延伸到液体腔中的气流导管中。在这些实施例中，气流导管可以延伸到液体腔中液体填充水平以下。气流导管可以通过液体腔的底端延伸到液体腔中。

根据本公开的一些特别优选的实施例，提供一种用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶的水烟装置，所述水烟装置包括：液体腔，所述液体腔容纳一定体积的液体，所述液体腔具有顶部空间出口；制品腔，所述制品腔被构造成接收气溶胶形成基质，所述制品腔与所述液体腔流体连通；以及电磁场发生器，所述电磁场发生器被构造成在所述制品腔中产生射频(RF)电磁场，所述电磁场发生器包括固态RF晶体管。

根据本公开的一些特别优选的实施例，提供一种用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶的水烟装置，所述水烟装置包括：液体腔，所述液体腔被构造成容纳一定体积的液体，所述液体腔具有顶部空间出口；制品腔，所述制品腔被构造成接收气溶胶形成基质；气流导管，所述气流导管在所述制品腔与所述液体腔之间延伸，所述气流导管流体连接所述制品腔和所述液体腔；烟嘴，所述烟嘴流体连接到所述液体腔的顶部空间出口；和电磁场发生器，所述电磁场发生器被构造成在所述制品腔中产生射频(RF)电磁场。

根据本公开的一些特别优选的实施例，提供一种用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶的水烟装置，所述水烟装置包括：液体腔，所述液体腔被构造成容纳一定体积的液体，所述液体腔具有顶部空间出口；加热单元，所述加热单元包括被构造成接收气溶胶形成基质的制品腔，和外部壳体，所述外部壳体由对RF电磁场不透的材料形成；气流导管，所述气流导管在所述制品腔与所述液体腔之间延伸，所述气流导管流体连接所述制品腔和所述液体腔；烟嘴，所述烟嘴流体连接到所述液体腔的顶部空间出口；和电磁场发生器，所述电磁场发生器被构造成在所述制品腔中产生射频(RF)电磁场。

在本公开中，还提供了与如先前描述的水烟装置一起使用的气溶胶生成制品。

气溶胶生成制品可以是与水烟装置一起使用的任何合适类型的气溶胶生成制品。专门设计与水烟装置一起使用的气溶胶生成制品可被称为水烟装置的筒。专门设计与具有电磁场发生器的水烟装置一起使用的气溶胶生成制品可被称为具有电磁场发生器的水烟装置的筒。

气溶胶生成制品可具有任何合适的形状和尺寸。特别地，气溶胶生成制品可具有与水烟装置的制品腔互补的形状和尺寸。

气溶胶生成制品可具有任何合适的横截面。例如，气溶胶生成制品可以具有圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或任何其他多边形横截面形状。

在一些实施例中，气溶胶生成制品基本上是圆柱形的。

在一些实施例中，气溶胶生成制品基本上是截头圆锥形的。在一些实施例中，气溶胶生成制品的第一端的宽度或直径大于与第一端相对的气溶胶生成制品的第二端的宽度或直径。换句话说，气溶胶生成制品可以从第一端渐缩到第二端。为气溶胶生成制品提供比第一端窄的第二端可以使得在重力的影响下将气溶胶生成制品保留在互补的制品腔中。

气溶胶生成制品可以具有介于约10毫米与约100毫米之间的长度，介于约20毫米与约90毫米之间的长度，或介于约25毫米与约80毫米之间的长度。在一些优选实施例中，气溶胶生成制品的长度可以为约33毫米，约34毫米，约35毫米，约36毫米，约37毫米，约38毫米，39毫米，约40毫米，约41毫米或约42毫米。气溶胶生成制品可以具有介于约5毫米与约70毫米之间的宽度或直径，或介于约10毫米与约60毫米之间的宽度或直径，或介于约10毫米与约50毫米之间的宽度或直径。在一些优选实施例中，气溶胶生成制品可具有约35毫米、约36毫米、约37毫米、约38毫米、39毫米、约40毫米、约41毫米、约42毫米、约43毫米、约44毫米或约45毫米的宽度或直径。

所述气溶胶生成制品包括气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可以包覆在包装物或容纳器中。在一些实施例中，气溶胶形成基质可涂覆有涂层。

包装物可以限定基质腔。所述气溶胶形成基质可以定位在包装物内的基质腔中。

在一些实施例中，包装物可包括对RF电磁场不透的材料。在一些实施例中，包装物的至少一部分包括对RF电磁场不透的材料。在一些实施例中，整个包装物可包括对RF电磁场不透的材料。

一个或多个槽可形成于包装物中以允许RF电磁场进入气溶胶形成基质。具体地讲，在整个包装物包括对RF电磁场不透的材料的情况下，可以在包装物中形成一个或多个槽以允许电磁场进入气溶胶形成基质。

包装物的至少一部分可以流体可渗透。包装物的流体可渗透部分可以使得从气溶胶形成基质释放的挥发性化合物能够从气溶胶生成制品释放。包括对RF电磁场不透的材料的包装物的一部分也可以是流体可渗透的。例如，对RF电磁场不透的流体可渗透材料可以是金属网。因此，包装物的至少一部分可由金属网形成。在一些实施例中，包装物可以由金属网形成。

液体气溶胶形成基质可以包封在容纳器中。容纳器可以限定基质腔。气溶胶形成基质可以定位在容纳器内的基质腔中。

在一些实施例中，容纳器可包括对RF电磁场不透的材料。

在一些实施例中，容纳器可包括一个或多个壁。容纳器的至少一个壁可包括对RF电磁场不透的材料。容纳器的所有壁可包括对RF电磁场不透的材料。

容纳器包括顶壁、底壁和在顶壁与底壁之间延伸的侧壁。顶壁可以由对RF电磁场不透的材料构成。底壁可以由对RF电磁场不透的材料构成。侧壁可以由对RF电磁场不透的材料构成。在一些实施例中，顶壁、底壁和侧壁各自包括对RF电磁场不透的材料。

一个或多个槽可形成于所述容纳器中以允许RF电磁场进入。具体地讲，在容纳器的顶壁、底壁和侧壁各自包括对RF电磁场不透的材料的情况下，可以在容纳器中形成一个或多个槽以允许RF电磁场进入气溶胶形成基质。

在包括容纳器的一些实施例中，容纳器的顶壁和底壁包括对RF电磁场不透的材料。在这些实施例中的一些实施例中，所述侧壁不包含对RF电磁场不透的材料，以使得RF电磁场能够在所述侧壁处进入。

在包括容纳器的一些实施例中，容纳器的侧壁包括对RF电磁场不透的材料。在这些实施例中的一些实施例中，顶壁包括对RF电磁场不透的材料，底壁不包括对RF电磁场不透的材料，以使得RF电磁场能够在底壁处进入。在这些实施例中的一些实施例中，底壁包括对RF电磁场不透的材料，顶壁不包括对RF电磁场不透的材料，以使得RF电磁场能够在顶壁处进入。

在包括容纳器的一些实施例中，其中顶壁、底壁和侧壁各自包括对RF电磁场不透的材料，一个或多个槽形成于容纳器的壁中以允许电磁场进入。在这些实施例中的一些实施例中，一个或多个槽形成于顶壁中。在这些实施例中的一些实施例中，一个或多个槽形成于底壁中。在这些实施例中的一些实施例中，一个或多个槽形成于侧壁中。

容纳器的至少一部分可为流体可渗透的。容纳器的流体可渗透部分可以使得从气溶胶形成基质释放的挥发性化合物能够从气溶胶生成制品释放。包括对RF电磁场不透的材料的容纳器的壁也可以是流体可渗透的。例如，对RF电磁场不透的流体可渗透材料可以是金属网。因此，容纳器的至少一部分可以由金属网形成。在一些实施例中，容纳器可以由金属网形成。

在一些实施例中，气溶胶形成基质的至少一部分涂布有涂层。如本文所用，术语“涂层”是指覆盖且粘附到气溶胶形成基质的一层材料。可以通过本领域已知的任何合适的方法施用涂层以覆盖并粘附到气溶胶形成基质的至少一部分，所述方法包括但不限于喷涂、气相沉积、浸渍、材料转移(例如刷涂或胶合)、静电沉积或其任何组合。

在一些实施例中，涂层可包括对RF电磁场不透的材料。

气溶胶形成基质的外部表面的一个或多个区域可以暴露。换句话说，气溶胶形成基质的外部表面的一个或多个区域可以不含任何涂层。这可以确保从气溶胶形成基质释放的挥发性化合物能够从气溶胶生成制品中逸出。当涂层包括对RF电磁场不透的材料时，这还可以使得RF电磁场能够进入气溶胶形成基质。

在一些实施例中，涂层可包括流体可渗透材料。

在一些实施例中，气溶胶形成基质的外部表面的一个或多个区域可以涂布有第一涂层，并且气溶胶形成基质的外部表面的一个或多个区域可以涂布有第二涂层。第一涂层和第二涂层中的一个可包括对RF电磁场不透的材料。第一涂层和第二涂层中的一个可包括流体可渗透材料。在一些优选实施例中，第一涂层和第二涂层中的一个包括对RF电磁场不透的材料，并且第一涂层和第二涂层中的另一个包括流体可渗透材料。这可以使得RF电磁场能够在气溶胶形成基质的一个区域处进入气溶胶形成基质，并且可以使得空气能够在气溶胶形成基质的另一个区域处通过气溶胶形成基质抽吸，而不会使得RF电磁场在该区域处从气溶胶形成基质中离开。

在一些实施例中，包封气溶胶形成基质的包装物或容纳器的至少一部分涂布有涂层。涂层可包括对RF电磁场不透的材料。

气溶胶形成基质可以是在加热时能够释放挥发性化合物的任何合适的基质。

在一些优选实施例中，气溶胶形成基质呈悬浮液的形式。例如，气溶胶形成基质可以包括糖蜜。如本文所用，“糖蜜”是指包括具有至少约20重量％的糖的悬浮液的气溶胶形成基质组合物。例如，糖蜜可以包括至少约25重量％的糖，诸如至少约35重量％的糖。通常，糖蜜将包含小于约60重量％的糖，诸如小于约50重量％的糖。

优选地，气溶胶形成基质是水烟基质。如本文所用，“水烟基质”是指包括至少约20重量％的糖的气溶胶形成基质组合物。水烟基质可以包括糖蜜。水烟基质可以包括具有至少约20％重量的糖的悬浮液。

气溶胶形成基质可以是固体或液体，或包括固体和液体组分。

气溶胶形成基质可以包括尼古丁。含尼古丁的气溶胶形成基质可以包括尼古丁盐基质。气溶胶形成基质可以包括植物基材料。气溶胶形成基质优选地包括烟草。含烟草材料优选地含有在加热时从气溶胶形成基质释放的挥发性烟草香味化合物。气溶胶形成基质可以包括均质化烟草材料。均质化烟草材料可以通过凝结微粒烟草形成。气溶胶形成基质可包括含非烟草的材料。气溶胶形成基质可以包括均质化植物基材料。

气溶胶形成基质可以包括例如以下中的一种或多种：粉末、颗粒、团粒、碎片、意大利面条状、条带或片材。气溶胶形成基质可以含有以下中的一或多种：草本植物叶、烟草叶、烟草叶脉片段、复原烟草、均质化烟草、挤出烟草和膨胀烟草。烟草可以是烤干的。

气溶胶形成基质可以包含至少一种气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂包括化合物或化合物的混合物，在使用中，该化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在水烟装置的操作温度下的热降解有基本抵抗力。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，诸如三甘醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，诸如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；以及一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸的脂肪酸酯，诸如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。特别优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三甘醇，1,3-丁二醇和最优选的甘油。气溶胶形成剂可为丙二醇。气溶胶形成基质可以包括任何合适量的气溶胶形成剂。例如，基质的气溶胶形成剂含量以干重计可以等于或大于5％，并且优选地以干重计大于30重量％。以干重计，气溶胶形成剂含量可以小于约95％。优选地，气溶胶形成剂含量以干重计高达约55％。

气溶胶形成基质优选地包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。在一些实施例中，气溶胶形成剂是甘油或甘油与一种或多种其它合适的气溶胶形成剂的混合物，诸如上文列出的那些。在一些实例实施例中，气溶胶形成剂是丙二醇。

气溶胶形成基质可以包括其他添加剂和成分，诸如香料。在一些实例中，气溶胶形成基质包括任何合适量的一种或多种糖。优选地，气溶胶形成基质包含转化糖。转化糖是通过分裂蔗糖获得的葡萄糖和果糖的混合物。优选地，气溶胶形成基质包括约1重量％至约40重量％的糖，诸如转化糖。在一些实例中，可将一种或多种糖与合适的载体诸如玉米淀粉或麦芽糖糊精混合。

在一些实例中，气溶胶形成基质包括一种或多种感觉增强剂。合适的感觉增强剂包括香料和感觉剂，诸如凉味剂。合适的调味剂包括天然或合成薄荷醇、薄荷、留兰香、咖啡、茶、调味品(诸如肉桂、丁香、姜或它们的组合)、可可、香草、水果调味剂、巧克力、桉树、天竺葵、丁香酚、龙舌兰、杜松、茴香脑、芳樟醇及它们的任何组合。

任何合适量的气溶胶形成基质(例如，糖蜜或烟草基质)可以设置在气溶胶生成制品中。在一些优选的实施例中，在气溶胶生成制品中提供约3克至约25克的气溶胶形成基质。筒可以包括至少6g、至少7g、至少8g或至少9g的气溶胶形成基质。筒可以包括至多15g、至多12g、至多11g、或至多10g的气溶胶形成基质。优选地，在气溶胶生成制品中提供约7克至约13克的气溶胶形成基质。

气溶胶形成基质可提供于热稳定载体上或嵌入其中。本文使用的术语“热稳定的”表示在基质通常被加热到的温度(例如，约150℃至约300℃)下基本上不降解的材料。载体可包括薄层，在其上基质沉积于第一主表面、第二主外表面或第一主表面和第二主表面两者上。载体可以由例如纸或纸样材料、非织造碳纤维垫、低质量开网金属丝网(low massopen mesh metallic screen)或穿孔金属箔或任何其它热稳定聚合物基质形成。替代地，载体可呈粉末、细粒、球粒、碎片、细条、条带或片材形式。载体可以是其中已结合有烟草成分的非织造织物或纤维束。非织造织物或纤维束可包括例如碳纤维、天然纤维素纤维或纤维素衍生物纤维。

在一些优选实施例中，气溶胶形成基质可包括烟草、糖和气溶胶形成剂。在这些实施例中，气溶胶形成基质可以包括10重量％至40重量％的烟草。在这些实施例中，气溶胶形成基质可以包括20重量％至50重量％的糖。在这些实施例中，气溶胶形成基质可以包括25重量％至55重量％的气溶胶形成剂。在一些特别优选的实施例中，气溶胶形成基质包括20重量％至30重量％的烟草、30重量％至40重量％的糖、35重量％至45重量％的气溶胶形成剂。在一些特别优选的实施例中，气溶胶形成基质可以包括约25重量％的烟草、约35重量％的糖和约40重量％的气溶胶形成剂。在这些优选实施例中，烟草可以是烤烟烟叶。在这些优选实施例中，糖可以是蔗糖或转化糖。在这些优选实施例中，气溶胶形成剂可以是丙二醇。

根据本公开的一些特别优选的实施例，提供了一种用于水烟系统的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括：气溶胶形成基质组合物，所述气溶胶形成基质组合物包括具有至少约20％重量的糖的悬浮液；以及由对RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部表面。

根据本公开的一些特别优选的实施例，提供了一种用于水烟系统的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括：气溶胶形成基质；以及涂覆到由对RF电磁场不透的材料形成的气溶胶形成基质的外部表面的至少一部分的涂层。

根据本公开的一些特别优选的实施例，提供了一种用于水烟系统的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括：气溶胶形成基质；以及包装物，所述包装物包围所述气溶胶形成基质，所述包装物包括一个或多个流体可渗透区，以及由对RF电磁场不透的材料形成的一个或多个区域。

在本公开中，提供了一种水烟系统，其包括如前文所述的水烟装置和包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品。

特别地，在本公开中，提供了一种水烟系统，其包括如先前描述的水烟装置和如先前描述的气溶胶生成制品。

特别地，在本公开中，提供了一种水烟系统，其包括水烟装置和气溶胶生成制品。所述水烟装置包括：液体腔，其被构造成容纳一定体积的液体；所述液体腔具有顶部空间出口；制品腔，其被构造成接收气溶胶形成基质，所述制品腔与所述液体腔流体连通；以及电磁场发生器，其被构造成在所述制品腔中产生射频(RF)电磁场。气溶胶生成制品包括气溶胶形成基质。

在这些实施例中的一些实施例中，制品腔包括由对RF电磁场不透的材料形成的一个或多个壁，以及使得能够将气溶胶生成制品插入制品腔中的开口。在这些实施例中，气溶胶生成制品可包括由对RF电磁场不透的材料形成的外部表面。气溶胶生成制品的外部表面可以被构造成使得当气溶胶生成制品被接收在制品腔中时，由对所述RF电磁场不透的材料形成的制品腔的一个或多个壁与由对RF电磁场不透的材料形成的气溶胶生成制品的外部表面对准，以在气溶胶形成基质周围形成封闭件，所述封闭件被由对所述RF电磁场不透的材料形成的表面界定。

应了解，关于水烟装置或气溶胶生成制品描述的特征也可以适用于根据本公开的水烟系统。

还应认识到，可以独立地实施、提供和使用上述各种特征的特定组合。

附图说明

现在将参照附图仅以举例的方式描述本公开的实施例，在附图中：

图1是介电加热系统的示意图；

图2是根据本公开的实施例的用于具有介电加热系统的水烟系统的闭环控制系统的示意图；

图3是具有介电加热系统的水烟系统的实施例的示意图；

图4是根据本公开的实施例的水烟装置的加热单元和被构造成与水烟装置一起使用的气溶胶生成制品的示意图；

图5是根据本公开的实施例的水烟装置的不同实施例的加热单元的示意图；

图6是根据本公开的实施例的水烟装置的加热单元和被构造成与水烟装置一起使用的气溶胶生成制品的示意图；

图7是根据本公开的实施例的水烟装置的加热单元和被构造成与水烟装置一起使用的气溶胶生成制品的示意图；

图8是根据本公开的实施例的水烟装置的加热单元和被构造成与水烟装置一起使用的气溶胶生成制品的示意图；以及

图9是具有介电加热系统的水烟系统的实施例的示意图。

具体实施方式

图1是使用射频(RF)电磁辐射进行加热的系统的示意图，所述射频电磁辐射有时称为介电加热。所述系统包括射频信号发生器10，与信号发生器连接的功率放大器12以放大射频信号，以及定位在制品腔14内部的天线16，天线16连接到功率放大器12的输出。功率放大器12的输出被反馈回信号发生器10以提供闭环控制。待加热的制品18放置在制品腔14中并经受射频电磁辐射。制品18内的极性分子与振荡的电磁场对准，因此在电磁场振荡时被电磁场扰动。这导致制品18的温度增加。这种加热具有在整个制品中均匀(条件是极性分子均匀分布)的优点。其还具有为非接触式加热形式的优点，其不需要来自高温加热元件的热的传导或对流。

图2示出了可以在图3至图9所描述的任何实施例中使用的控制方案。如先前所描述，所述系统包括用于电磁场发生器的控制电路。在图2的实例中，电磁场发生器11包括固态RF LDMOS晶体管，该晶体管执行RF信号发生器10和功率放大器12两者的功能以放大所产生的RF电磁信号。RF固态晶体管的输出传递到辐射天线16，该辐射天线定位成辐射位于气溶胶生成制品18内的气溶胶形成基质20，所述气溶胶生成制品接收在制品腔14中。

控制电路包括微控制器26，该微控制器可以控制RF固态晶体管的频率和功率输出两者。一个或多个传感器向微控制器26提供输入。微控制器26基于传感器输入调整电磁场发生器11的频率或功率输出，或频率和功率输出两者。在图2中所示的实例中，存在温度传感器28，该温度传感器定位成感测制品腔14内的温度。采样天线30可以作为温度传感器28的替代物或附加物设置在制品腔14中。采样天线30被配置为接收器，并且可以检测制品腔14中的电磁场的扰动，这是由气溶胶形成基质20吸收能量的效率的指示。还提供RF功率传感器32以检测来自电磁场发生器11的功率输出。

微控制器26从RF功率传感器32、温度传感器28和采样天线30接收信号。所述信号可用于确定以下当中的至少一者：温度是否太低，温度是否太高，是否存在故障，以及是否在制品腔14中不存在基质或存在具有不适当的介电特性的基质。

基于微控制器26作出的确定，调整由RF固态晶体管产生的电磁场的频率和功率，或关断电磁场。通常，期望提供稳定且一致体积的气溶胶，这意味着将气溶胶形成基质保持在特定温度范围内。然而，随着气溶胶形成基质的组成改变和周围系统的温度改变，所需目标温度可随时间变化。此外，气溶胶形成基质的介电特性随温度变化，并且因此随着温度的升高或降低，可能需要调整电磁场。

应当清楚，关于一个实施例描述的特征也可以适用于其他实施例。所描述的实施例提供了以可被控制以提供特定、所需气溶胶特性的方式均匀、非接触式加热气溶胶形成基质的优点。与使用磁控管的常规微波加热相比，使用固态RF晶体管还允许更好地控制频率和功率以及更长的操作寿命。

参考图3至图8描述的实施例使用图1和图2中所示的基本加热和控制原理。另外，参考图3至图8描述的实施例使用固态射频(RF)晶体管来执行图1中所示的信号生成和功率放大功能。然而，有可能使用用于信号产生的RF晶体管和用于提供功率放大的单独电子部件或若干部件来实施所描述的实施例。还有可能使用常规的微波加热系统，例如使用磁控管的系统来实施所描述的实施例。

图3是根据本公开的实施例的水烟系统的示意图。

水烟装置50包括限定液体腔54的容器52。容器52被构造成将一定体积的液体保留在液体腔54中，并且由例如玻璃的刚性光学透明材料形成。在此实施例中，容器52具有大体上截头圆锥形形状，并且在使用中在其宽端处支撑在平坦的水平表面例如台或架上。液体腔54分成两个区段，用于接收一定体积的液体的液体区段56和液体区段58上方的顶部空间58。液体填充水平60定位在液体区段56与顶部空间58之间的边界处，液体填充水平60由在容器52的外表面上标记的虚线在容器52上界定。顶部空间出口62设置在容器52的侧壁上，高于液体填充水平60。顶部空间出口62使得流体能够从顶部空间58抽出液体腔54。烟嘴64由柔性软管66连接到顶部空间出口62。使用者可以在烟嘴64上抽吸以将流体抽吸出顶部空间58以供吸入。

水烟装置50还包括加热单元70，该加热单元包括根据本公开的电磁场发生器。下文将参考图4、5、6、7和8更详细地论述不同加热单元的实例。加热单元70由气流导管72布置在容器52上方。在此实施例中，加热单元70由气流导管72支撑在容器52上方，然而，应了解，在其它实施例中，加热单元70可由水烟装置的壳体或另一合适的支撑件支撑在容器52上方。气流导管72从加热单元70延伸到容器52的液体腔54中。气流导管72延伸穿过顶部空间58，并且在液体填充水平60以下进入液体区段58中。气流导管72包括液体腔54的液体区段56中液体填充水平60下方的出口74。此布置使得空气能够从加热单元70抽吸到烟嘴64。空气可以从装置50外部的环境抽吸到加热单元70中，通过加热单元70，通过气流导管72抽吸到液体腔54的液体区段56中的一定体积的液体中，从一定体积的液体中出来进入到顶部空间58中，在顶部空间出口62处从顶部空间58离开容器，通过软管66抽吸到烟嘴64。

在使用中，使用者可以抽吸水烟装置50的烟嘴64以从水烟装置50接收气溶胶。更详细地，包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品可以定位在水烟装置50的加热单元70内的制品腔中。加热单元70可被操作以加热在气溶胶生成制品内的气溶胶形成基质，并从经加热的气溶胶形成基质释放挥发性化合物。当使用者在水烟装置50的烟嘴64上抽吸时，水烟装置50内的压力降低，其将从气溶胶形成基质释放的挥发性化合物抽吸出加热单元70并吸入气流导管72中。挥发性化合物在出口74处抽吸出气流导管72，吸入液体腔54的液体区段56中的一定体积的液体中。挥发性化合物在一定体积的液体中冷却，并且释放到液体填充水平60上方的顶部空间58中。顶部空间58中的挥发性化合物缩合以形成气溶胶，该气溶胶在顶部空间出口62处从顶部空间抽吸出并且到烟嘴64以供使用者吸入。

图4示出根据本公开的实施例的形成水烟系统的图3的水烟装置50的加热单元70与气溶胶生成制品90的组合的示意性图示。图4a示出了在将气溶胶生成制品90插入到加热单元70的制品腔14中之前的加热单元70和气溶胶生成制品90。图4b示出了接收在加热单元70的制品腔14中的气溶胶生成制品90。

如图4a中所示，加热单元70包括外部壳体71。外部壳体71形成圆柱形管，该圆柱形管在一端处打开以用于插入气溶胶生成制品90，并且在相对端处基本闭合。外部壳体71由对RF电磁辐射不透的材料形成，例如铝。

制品腔14由基部78和侧壁76限定在外部壳体71内，所述侧壁在基部78的周边与外部壳体71的开口端之间延伸。制品腔14被构造成接收气溶胶生成制品90，并且具有与气溶胶生成制品90互补的形状和尺寸。制品腔14的基部78的直径小于外部壳体71的开口端的直径，使得侧壁76相对于外部壳体71的圆柱形侧壁倾斜。因此，制品腔14具有基本上截头圆锥形形状，其在其宽端处打开以接收气溶胶生成制品90。制品腔14的侧壁76和基部78由对RF电磁辐射不透的材料形成，例如铝。然而，制品腔14的基部78包括多个槽79，该多个槽被构造成使得RF电磁场能够经由基部78传播到制品腔14中。

谐振腔80位于制品腔14的基部78下方。在此实施例中，谐振腔80限定在制品腔14的基部78、外部壳体71的基本封闭端与内壁82之间。内壁82在制品腔14的基部78的周边与外部壳体71的基本封闭端之间延伸。在此实施例中，内壁82由对RF电磁辐射不透的材料形成，例如铝。

应当理解，在其它实施例中，可以改变内壁82的位置，以便改变谐振腔80的大小和形状。可能有必要改变内壁82的位置以使得特定频率的电磁场能够在谐振腔80内谐振。

优选地，制品腔14的基部78和侧壁76以及内壁82和外部壳体71具有抛光表面以改善RF辐射的反射。

加热单元70还包括电磁场发生器11。电磁场发生器11包括固态RF LDMOS晶体管，该晶体管执行RF信号发生器和功率放大器两者的功能以放大所产生的RF电磁信号。RF固态晶体管的输出耦合到波导15。波导15通过外部壳体71的基本封闭端延伸到谐振腔80中。波导15联接到天线16，该天线定位在谐振腔80内并且被构造成将由RF固态晶体管产生的RF电磁场辐射到谐振腔80中。

电磁场发生器11连接到水烟装置的电源(未示出)和控制电路(未示出)，控制电路被构造成控制从电源到电磁场发生器11的供电。在此实施例中，电源是可再充电锂离子电池，且水烟装置50包括使水烟装置50能够连接到主电源以用于对电源再充电的电源连接器。为水烟装置50提供例如电池等电源使得水烟装置50能够便携和在户外或在主电源不可用的地点使用。

加热单元70由气流导管72布置在水烟装置50的容器52上方。气流导管72固定地附接到加热单元70的外部壳体71的基本封闭端。应当理解，在其它实施例中，加热单元70可以可移除地附接到气流导管72，使得如有必要，可以移除加热单元70以用于清洁或更换。开口73设置在外部壳体71的基本封闭端中，以将谐振腔80流体连接到气流导管72。呈金属网形式的辐射屏蔽元件(未示出)设置在外部壳体71的开口73上方，以基本上防止RF电磁场从谐振腔80内出去进入到气流导管72中，而不会基本上影响谐振腔80与气流导管72之间的流体流。

因此，加热单元70被构造成使得空气可以从制品腔14抽吸到谐振腔80中，通过基部78中的槽79，并且通过开口73和辐射屏蔽元件从谐振腔80抽吸到气流导管72中。

气溶胶生成制品90包括气溶胶形成基质92。在此实施例中，气溶胶形成基质92是包括糖蜜和烟草的水烟基质。气溶胶形成基质92被容纳于容纳器内。容纳器具有与制品腔14的形状互补的基本上截头圆锥形形状。容纳器包括底壁94、顶壁96和在底壁94与顶壁96之间延伸的侧壁98。容纳器的底壁94和侧壁98由流体可渗透且RF电磁场基本可穿透的材料形成，例如穿孔纸板或塑料材料。这使得空气能够通过底壁94和侧壁98吸入或移出气溶胶生成制品，并且使得RF电磁场通过底壁94和侧壁98进入到气溶胶生成制品中。顶壁96包括对RF电磁场不透的材料，例如金属网。这使得空气通过顶壁96吸入到气溶胶生成制品中，并且防止RF电磁场通过顶壁96从气溶胶生成制品流出。

如图4b中所示，当在加热单元70的制品腔14中接收气溶胶生成制品90时，气溶胶生成制品90的底壁94接触制品腔14的底壁78，并且气溶胶生成制品90的侧壁98接触制品腔14的侧壁76。由对RF电磁场不透的材料形成的顶壁96与制品腔14的侧壁76对准并接触，所述侧壁也由对RF电磁场不透的材料形成。在此位置中，在气溶胶生成制品90的顶壁96处以及制品腔14的侧壁76和底部78处气溶胶形成基质92由对RF电磁场不透的材料包围。制品腔14的基部78中的槽79是RF电磁场进入和离开气溶胶形成基质92的唯一进入和离开点。

当使用者在水烟装置50的烟嘴64上抽吸时，空气通过气溶胶生成制品90的顶壁96吸入水烟装置50中。通过气溶胶生成制品90和加热单元70的空气流动路径在图4b中由箭头示出。空气通过气溶胶生成制品90的顶壁96、通过气溶胶形成基质92被吸入到气溶胶生成制品90中，并且通过气溶胶生成制品90的底壁94和制品腔14的底壁78中的槽79被吸入到加热单元70的谐振腔80中。空气通过加热单元70的外部壳体71中的开口73从谐振腔80抽吸到气流导管72中。

在使用中，当使用者启动水烟装置50时，从电源向电磁场发生器11供电。在此实施例中，通过使用者按压设置在加热单元70的外部表面上的启动按钮(未示出)来启动水烟装置。应当理解，在其它实施例中，可以另一种方式启动水烟装置，例如在通过设置在烟嘴64上的抽吸传感器检测使用者在烟嘴64上抽吸时。当向电磁场发生器11供电时，电磁场发生器11产生频率在900MHz与2.4GHz之间的RF电磁场且放大RF电磁场。RF电磁场沿着波导15被天线16引导到谐振腔80中。RF电磁场经由制品腔14的底壁78中的槽79和气溶胶生成制品90的底壁94从谐振腔80传播到气溶胶生成制品90的气溶胶形成基质92中。气溶胶生成制品90的顶壁96防止RF电磁场从气溶胶生成制品90离开。RF电磁场介电加热气溶胶形成基质90，该气溶胶形成基质释放挥发性化合物。如上所述，可以使用反馈控制机制调节制品腔14中的温度。可感测制品腔14内部的温度，或者可感测指示基质腔内部的温度的另一参数，以将反馈信号提供到水烟装置50的控制电路。控制电路被构造成调整RF电磁场的频率或振幅，或频率和振幅两者，以便将制品腔14内部的温度维持在期望的温度范围内。

当使用者在水烟装置50的烟嘴64上抽吸时，从加热的气溶胶形成基质90释放的挥发性化合物夹带在通过气溶胶生成制品90的气流中，并且从气溶胶生成制品90中抽吸出、通过谐振腔80并进入气流导管72中。如上文所描述，易失性化合物从气流导管通过水烟装置50抽吸到烟嘴66且从该烟嘴抽吸出。

图5示出根据本公开的其它实施例的水烟装置的加热单元70。图5中所示的加热单元70与图4中所示的加热单元70大致相似；并且相同附图标记用于表示相同特征。

图5a中所示的加热单元70与图4中所示的加热单元70不同之处在于，制品腔14的基部78不包括槽79，并且因此RF电磁辐射不能通过制品腔14的基部78从谐振腔80传播到制品腔14中。在图5a的实施例中，槽83设置在内壁82中，槽77设置在制品腔14的侧壁76中。因此，RF电磁场能够经由内壁82中的槽83通过制品腔14的侧壁76进入制品腔14。与图4的实施例的谐振腔80相比，此布置改变了谐振腔80的大小和形状。当使用不同频率的RF电磁场时，可能需要改变谐振腔80的大小和形状，以便确保RF电磁场在谐振腔80内谐振。

图5b中所示的加热单元70与图4中所示的加热单元70的不同之处在于，除了制品腔14的基部78包括槽79之外，内壁82还包括槽83，并且制品腔14的侧壁76包括槽77，使得RF电磁场可以通过制品腔14的基部78和侧壁76两者进入制品腔14。此布置为谐振腔80提供另外的替代尺寸和形状，其可为替代频率的RF电磁场提供合适的谐振腔。

图6示出了根据本公开的另一实施例的形成水烟系统的水烟装置的加热单元70和气溶胶生成制品90。图6中所示的加热单元70和气溶胶生成制品90与图4中所示的加热单元70和气溶胶生成制品90基本上相似；并且相同附图标记用于表示相同特征。图6a示出了在将气溶胶生成制品90插入到加热单元70的制品腔14中之前的加热单元70和气溶胶生成制品90。图6b示出了接收在加热单元70的制品腔14中的气溶胶生成制品90。

图6中所示的加热单元70与图4中所示的加热单元70的不同之处在于，制品腔14的基部78、制品腔14的侧壁76和内壁82全部由RF电磁场基本上可穿透的材料形成，例如刚性塑料材料、陶瓷或粘土。在此实施例中，制品腔14的基部78、制品腔14的侧壁76和内壁82中的每一个各自被构造成流体可渗透，使得空气可抽吸通过这些壁中的每一个。应当理解，在其它实施例中，制品腔14的基部78可以是流体可渗透的，并且制品腔14的侧壁76和内壁82可以是基本上流体不可渗透的，或者制品腔14的侧壁76和内壁82可以是流体可渗透的，并且腔14的基部78可以是基本上流体不可渗透的。

图6中所示的气溶胶生成制品90与图4中所示的气溶胶生成制品90的不同之处在于，气溶胶生成制品的底壁94和侧壁80由对RF电磁场不透的材料形成。为了允许RF电磁场进入气溶胶生成制品90并加热气溶胶形成基质92，在底壁94和侧壁90中设置多个槽95。应当理解，在一些实施例中，底壁和顶壁中的一个上将仅提供一个槽。还应当理解，一个或多个槽的大小和形状可以根据气溶胶生成制品和水烟装置的几何形状而变化。在此实施例中，槽95还使底壁95和侧壁98流体可渗透，使得空气可抽吸通过气溶胶生成制品90并进入水烟装置50的加热单元70中。

为气溶胶生成制品的底壁和侧壁提供对RF电磁场不透的材料的优点在于，取决于气溶胶生成制品包封的气溶胶形成基质，可选择底壁和侧壁中的槽的数量、大小、形状和布置。底壁和侧壁中的槽的数量、大小、形状和布置可影响气溶胶生成制品内的RF电磁场，由此影响气溶胶形成基质的加热和气溶胶形成基质被加热到的温度。

图7示出根据本公开的另一实施例的用于水烟装置的加热单元70和气溶胶生成制品90。图7中所示的加热单元70和气溶胶生成制品90与图4中所示的加热单元70和气溶胶生成制品大致相似；并且相同附图标记用于表示相同特征。

图7中所示的加热单元70包括外部壳体71，其形成在一端处打开并且在相对端处基本上闭合的圆柱形管。外部壳体71由对RF电磁辐射不透的材料形成。

制品腔14限定在外部壳体71内，并且大小和形状设定成接收气溶胶生成制品90。加热单元由气流导管72布置在水烟装置50的容器52上方，所述气流导管延伸到加热单元70的外部壳体71的基本封闭端中以将制品腔14流体连接到水烟装置50的容器52。呈金属网形式的辐射屏蔽元件(未示出)设置在气流导管72中以防止RF电磁场通过气流导管72从制品腔14流出。

图7中所示的加热单元70与图4中所示的加热单元70的不同之处在于，图7中所示的加热单元70包括封闭件75。封闭件75可在加热单元70的外部壳体71的开口端上方移动以基本上闭合开口端。封闭件75包括外部壳体，该外部壳体类似于加热单元的外部壳体71，由对RF电磁场不透的相同材料形成，并且大小和形状设定成与外部壳体71对准和接合以封闭开口端。封闭件75由铰链可旋转地连接到外部壳体71，并且可在如图7a所示的打开位置与如图7b所示的关闭位置之间旋转。当封闭件75处于打开位置时，外部壳体71的开口端打开以用于将气溶胶生成制品90插入制品腔14中且用于从制品腔14移除气溶胶生成制品90。当封闭件75处于关闭位置时，制品腔14被对RF电磁场不透的材料包围，使得RF电磁场无法从制品腔14传播。

在此实施例中，封闭件75还包括呈固态RF LDMOS晶体管形式的电磁场发生器11、联接到RF固态晶体管的输出的波导15、谐振腔80、以及联接到波导16并且定位在谐振腔80中的天线16。在此实施例中，谐振腔80包括包覆在外金属容纳器中的介电材料的基本上圆柱形主体。谐振腔80的外金属容纳器包括一对槽79，该对槽设置成使得当封闭件75处于关闭位置时，RF电磁场能够由电磁场发生器11生成并引导到谐振腔80中，并从谐振腔80传播到制品腔14中。控制电路(未示出)和电池(未示出)也包括在封闭件75中，以向电磁场发生器11提供受控的供电。

应了解，在一些实施例中，水烟装置可包括容器50或烟嘴64上的需要来自电池的电力或来自控制电路的控制的电气部件。在这些实施例中，柔性电路或电线可以从封闭件75中的控制电路和电池通过铰链提供到布置在水烟装置50上的其它位置处的部件。

在此实施例中，封闭件75还包括呈对RF电磁场不透的流体可渗透材料区形式的空气入口(未示出)。当封闭件75处于关闭位置时，空气入口使得空气能够被抽吸到制品腔14中。

此实施例具有特别有利的配置的原因是制造简单，且包括相对较少的部件部分。此外，由于制品腔14完全由对RF电磁场不透的材料包围，因此不需要气溶胶生成制品90具有由对RF电磁场不透的材料形成的任何外部表面。由于气溶胶生成制品90通常是水烟系统的一次性部件，这可降低气溶胶生成制品90的制造成本。

图8示出了根据本公开的另一实施例的用于水烟装置50的加热单元70和气溶胶生成制品90。图8中所示的加热单元70和气溶胶生成制品90与图7中所示的加热单元70和气溶胶生成制品90基本上相似；并且相同附图标记用于表示相同特征。图7a示出了在将气溶胶生成制品90插入到加热单元70的制品腔14中之前的加热单元70和气溶胶生成制品90。图7b示出了接收在加热单元70的制品腔14中的气溶胶生成制品90。

图8中所示的加热单元70与图7中所示的加热单元70的不同之处在于，图8中所示的加热单元70在外部壳体71中而不是在封闭件75中包括电磁场发生器11、波导15、天线60和谐振腔80。在此实施例中，封闭件75仅仅是用于封闭制品腔14以防止RF电磁场从制品腔14外溢的覆盖件。

图8中所示的加热单元70的谐振腔80包括包封在外金属容纳器中的基本上环形的介电材料主体。谐振腔80包括朝向外部壳体71的开口端变宽的锥形内通道。在此实施例中，谐振腔80的内通道基本上限定制品腔14，该制品腔被构造成接收基本上截头圆锥形气溶胶生成制品90。多个槽79设置在谐振腔80的外金属容纳器中内通道处以使RF电磁场能够传播到制品腔14中。

在此实施例中，通过加热单元70的空气流动路径在气流导管72的方向上基本上纵向地穿过制品腔14，并且RF电磁场在基本上横向于气流的方向上从谐振腔80传播到制品腔14中。此布置确保从气流路径通过加热单元70移除电磁场产生设备。这种类型的布置可以使得更容易地控制通过加热单元70抽吸的阻力。这种类型的布置还可以使电磁场产生设备的温度管理更直接，因为由于使用者在装置上抽吸以及在电磁场产生设备上方抽吸空气，在使用期间，电磁场产生设备的温度不太可能波动。

图9示出了根据本公开的另一实施例的水烟系统。水烟系统类似于图3中所示的水烟系统，并且相同的附图标记用于表示相同的特征。

水烟装置50包括限定液体腔54的容器52，所述液体腔分为两个区段，包括一定体积的液体的液体区段56和液体区段上方的顶部空间58。在此实施例中，容器52是基本上圆柱形的。液体填充水平60限定在液体区段56与顶部空间58之间的边界处，并且在容器52的外部表面上由虚线60界定。顶部空间出口62设置在容器52的侧壁上，高于液体填充水平，并且被构造成使得流体能够在顶部空间58处从液体腔中抽出。烟嘴64由柔性软管66连接到顶部空间出口62。

容器52布置在加热单元70上，加热单元在该实施例中是具有基本上等于容器52的直径的圆柱形单元。因此，当容器52和加热单元70布置在一起以供使用时，水烟装置50形成基本上圆柱形单元。

加热单元70与图7中所示的加热单元基本上相似；并且相同附图标记用于描述相同特征。

加热单元70包括由对RF电磁辐射不透的材料形成的外部壳体71。外部壳体71形成圆柱形管，该圆柱形管在两端处基本闭合。门(未示出)形成于外部壳体71的侧壁中并且由铰链联接到侧壁。门可在打开位置与关闭位置之间旋转，以允许将气溶胶生成制品插入到加热单元70中和从加热单元70移除。门可锁定在关闭位置，以确保当水烟装置50操作时门不打开，并且门由对RF电磁辐射不透但流体可渗透的金属网形成，使得环境空气可抽吸到加热单元70中。

在加热单元70中限定用于接收气溶胶生成制品90的制品腔14。在此实施例中，制品腔14是基本上截头圆锥形的，使得制品腔14被构造成接收基本上截头圆锥形的气溶胶生成制品90。制品腔14布置在谐振腔80上方。在此实施例中，谐振腔80包括包覆在外金属容纳器中的介电材料的基本上圆柱形主体。谐振腔80的外金属容纳器包括一对槽79，该对槽设置成使得RF电磁场能够从谐振腔80传播到制品腔14中。

呈固态RF LDMOS晶体管形式的电磁场发生器11设置在谐振腔80下方。电磁场发生器80的输出耦合到呈波导形式的波导15。波导15被布置成将由电磁场发生器11产生的RF电磁场引导到天线16，该天线布置在谐振腔80中。通过这种布置，由电磁场发生器11产生的RF电磁场被引导到谐振腔80，并且通过槽79离开谐振腔80传播到制品腔14中，以用于加热布置在制品腔14中的气溶胶形成基质。电磁场发生器11连接到控制电路(未示出)和锂离子电池(未示出)，所述控制电路和锂离子电池被布置和配置成控制对电磁场发生器11的供电以控制由电磁场发生器11产生的RF电磁场。

气流导管72从制品腔14延伸到容器52中，到达液体区段56中液体填充水平60下方的位置。气流导管72将制品腔流体连接到容器52的液体区段56。为了防止液体从液体区段56在重力的影响下通过气流导管72流入制品腔14中，单向阀(未示出)布置在气流导管72中在加热单元70与容器52之间的开口73处。单向阀不允许流体从容器52流入加热单元70中，并且还要求在流体能够从加热单元70流动到容器52之前达到最小压力。

在使用中，当使用者在烟嘴64上抽吸时，环境空气通过网门(未示出)抽吸到水烟装置50中并且抽吸到制品腔14中。当空气流入制品腔14中时，设置在制品腔14中并且连接到控制电路和电池的抽吸传感器(未示出)感测到使用者正在烟嘴64上抽吸。当抽吸传感器检测到使用者在烟嘴64上抽吸时，控制电路将来自电池的电力供应到电磁场发生器11，使得RF电磁场传播到制品腔14中并加热气溶胶生成制品90中的气溶胶形成基质。挥发性化合物从被加热的气溶胶形成基质释放。被抽吸到制品腔14中的空气夹带释放的挥发性化合物，并且夹带的挥发性化合物通过气流导管72，通过单向阀抽吸到容器52的液体区段56中。挥发性化合物在液体区段56中的一定体积的液体中冷却，并且从液体释放到顶部空间58中，在所述顶部空间中它们缩合以形成气溶胶。气溶胶通过顶部空间出口62从顶部空间58抽出，沿着软管66到达烟嘴64以供使用者吸入。

应认识到，上文所描述的实施例仅为示例性实例，并且可设想根据本公开的其它实施例。例如，应了解，上文所描述的加热单元实施例可以与水烟装置的任何合适设计一起使用，例如图3和图9中所示的装置。例如，还应当理解的是，根据本公开的水烟系统的容器、气溶胶形成制品和任何其它特征可以根据需要是任何其它形状和大小。例如，水烟装置的液体区段内的液体优选是水，但可以是另一种合适的液体。

Claims (15)

1.一种用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶的水烟装置，所述水烟装置包括：

液体腔，所述液体腔容纳一定体积的液体，所述水烟装置生成的气溶胶在由使用者吸入之前抽吸通过所述一定体积的液体，所述液体腔具有顶部空间出口；

制品腔，所述制品腔被构造成接收气溶胶形成基质，所述制品腔与所述液体腔流体连通；以及

电磁场发生器，所述电磁场发生器被构造成在所述制品腔中产生射频(RF)电磁场，所述电磁场发生器包括磁控管或固态RF晶体管。

2.根据权利要求1所述的水烟装置，其中所述电磁场发生器包括固态RF晶体管，并且其中所述固态RF晶体管被构造成生成并放大所述RF电磁场。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的水烟装置，其中所述制品腔包括由对所述RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部壁，并且其中一个或多个槽形成于所述一个或多个外部壁中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水烟装置，其中所述制品腔包括用于接收包括所述气溶胶形成基质的气溶胶形成制品的开口端和基本封闭端。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水烟装置，还包括天线，所述天线连接到所述电磁场发生器，所述天线被构造成引导所述RF电磁场。

6.根据权利要求5所述的水烟装置，其中所述天线至少部分地位于所述制品腔中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的水烟装置，还包括在所述制品腔与所述电磁场发生器之间的谐振腔。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的水烟装置，包括在所述制品腔中或邻近所述制品腔的传感器，所述传感器提供指示所述制品腔中的温度的信号；以及控制器，所述控制器被连接以从所述传感器接收信号并且被连接以根据来自所述传感器的信号控制所述电磁场发生器。

9.一种水烟系统，包括：根据权利要求1至8中任一项所述的水烟装置；以及气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括气溶胶形成基质。

10.根据权利要求9所述的水烟系统，其中所述气溶胶形成基质包括烟草。

11.根据权利要求9或10所述的水烟系统，其中所述气溶胶生成制品包括由对所述RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部表面。

12.根据权利要求11所述的水烟系统，其中一个或多个槽形成于由对所述RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部表面中。

13.根据权利要求11或12所述的水烟系统，其中对所述RF电磁场不透的材料在所述一个或多个外部表面上形成涂层。

14.一种用于水烟系统的气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品包括：

气溶胶形成基质；以及

由对RF电磁场不透的材料形成的一个或多个外部表面，其中对所述RF电磁场不透的材料是流体可渗透的。

15.根据权利要求14所述的气溶胶生成制品，其中对所述RF电磁场不透的材料是金属网。

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