感应水壶的制作方法

1.本发明涉及用于加热液体的器具，且更具体地但非排他地涉及感应水壶。


背景技术：

2.水壶是快速煮沸水以便例如泡茶、烹饪等的众所周知的装置。来自主电源的电力被传递到通常定位于水壶底座中的电加热元件。
3.感应水壶可以通过使用感应线圈加热水壶内的液体来进行加热。感应加热电路使用磁感应原理在“负载”(例如，水壶的铁磁性底座)上产生热量。
4.不利的是，关闭感应水壶可能需要手动操作或复杂的电路系统。
5.目的
6.本发明的目的在于基本上克服或至少改善上述缺点中的一个或多个。


技术实现要素：

7.本文中公开一种用于加热液体的器具，所述器具包含：
8.用于接收待加热液体的容器，所述容器具有大体居中的竖直纵向轴线、底壁和从所述底壁向上延伸的侧壁，所述底壁和所述侧壁至少部分地包围在其内加热所述液体的室，所述室具有与所述底壁轴向间隔开的上部区域和定位于所述底壁与所述上部区域之间的下部区域；
9.定位于所述室内以在其内进行相对移动的加热元件，所述元件至少部分地由铁磁性材料形成；
10.待相对于所述容器的所述底壁定位的加热器底座，所述加热器底座包含感应线圈的至少一部分；
11.用于将交流电传递到所述感应线圈以便将磁场传递到所述下部区域的连接；并且其中
12.所述元件可相对于所述线圈在工作位置与不工作位置之间移动，在所述工作位置时所述元件定位于所述下部区域内以便由所述磁场激励以引起所述元件的加热，从而使得由所述元件生成的热量可经由传导传递给所述液体，在所述不工作位置时所述元件定位于所述上部区域中以便不再在所述感应线圈上施加工作负载。
13.优选地，所述器具包含附接到所述容器以便与所述底壁和所述侧壁一起包围所述室的盖，所述盖包含：
14.延伸穿过所述盖且大体居中定位于轴线上的开口；以及
15.至少部分密封地定位于所述开口内的停止器，用于沿着所述轴线相对于所述开口在缩回位置与延伸位置之间移动，在所述延伸位置时所述停止器沿着所述轴线与所述缩回位置向上间隔开，其中
16.所述元件连接到所述停止器以便与其一起移动，所述缩回位置对应于所述工作位置，并且所述延伸位置对应于所述不工作位置，并且其中
17.当所述室受到相对于所述室外部的正压力时，所述停止器被促使从所述缩回位置移动到所述延伸位置，以便将所述元件从所述工作位置移动到所述不工作位置。
18.优选地，所述器具包含与所述轴线大体对齐的轴，所述轴的一个末端附接到所述元件，并且所述轴的另一末端附接到所述停止器。
19.优选地，所述轴具有预定长度，以便当所述元件处于所述工作位置时将所述元件定位在所述下部区域中并且当所述元件处于所述不工作位置时将所述元件定位在所述上部区域中。
20.优选地，所述元件呈居中定位于所述轴线上的板的形式。
21.优选地，所述板包含定位于所述板的下侧的至少一个双金属构件，所述构件具有至少两个稳定位置，所述位置中的每一者响应于阈值温度。
22.优选地，当所述构件处于低于所述阈值温度的温度时，所述构件处于所述稳定位置中的一者，在所述稳定位置时，所述构件与所述板的所述下侧大体共面，并且当所述构件处于高于所述阈值温度的温度时，所述构件被配置成驱动到第二稳定位置，在所述第二稳定位置时，所述构件的至少一部分接合所述底壁以将所述板移动到所述上部区域中。
23.优选地，所述板是穿孔的。
24.还公开了一种用于接收待由加热器底座加热的液体的容器，所述加热器底座具有感应线圈和用于将交流电传递到所述感应线圈以便将磁场传递到所述容器的连接，所述容器具有大体居中的竖直纵向轴线、底壁和从所述底壁向上延伸的侧壁，所述底壁和所述侧壁至少部分地包围在其内加热所述液体的室，所述室具有与所述底壁轴向间隔开的上部区域和定位于所述底壁与所述上部区域之间的下部区域；以及
25.定位于所述室内以在其内进行相对移动的加热元件，所述元件至少部分地由铁磁性材料形成，
26.其中所述元件可相对于所述底壁在工作位置与不工作位置之间移动，在所述工作位置时所述元件定位于所述下部区域内以便由所述磁场激励以引起所述元件的加热，从而使得由所述元件生成的热量可经由传导传递给所述液体，在所述不工作位置时所述元件定位于所述上部区域中以便不再在所述感应线圈上施加工作负载。
27.优选地，所述容器进一步包含盖，以便与所述底壁和所述侧壁一起包围所述室，所述盖包含：
28.延伸穿过所述盖且大体居中定位于轴线上的开口；以及
29.至少部分密封地定位于所述开口内的停止器，用于沿着所述轴线相对于所述开口在缩回位置与延伸位置之间移动，在所述延伸位置时所述停止器沿着所述轴线与所述缩回位置向上间隔开，其中
30.所述元件连接到所述停止器以便与其一起移动，所述缩回位置对应于所述工作位置，并且所述延伸位置对应于所述不工作位置，并且其中
31.当所述室受到相对于所述室外部的正压力时，所述停止器被促使从所述缩回位置移动到所述延伸位置，以便将所述元件从所述工作位置移动到所述不工作位置。
32.优选地，所述容器包含与所述轴线大体对齐的轴，所述轴的一个末端附接到所述元件，并且所述轴的另一末端附接到所述停止器。
33.优选地，所述轴具有预定长度，以便当所述元件处于所述工作位置时将所述元件
定位在所述下部区域中并且当所述元件处于所述不工作位置时将所述元件定位在所述上部区域中。
34.优选地，所述元件呈居中定位于所述轴线上的板的形式。
35.优选地，所述板包含定位于所述板的下侧的至少一个双金属构件，所述构件具有至少两个稳定位置，所述位置中的每一者响应于阈值温度。
36.优选地，当所述构件处于低于所述阈值温度的温度时，所述构件处于所述稳定位置中的一者，在所述稳定位置时，所述构件与所述板的所述下侧大体共面，并且其中，当所述构件处于高于所述阈值温度的温度时，所述构件被配置成驱动到第二稳定位置，在所述第二稳定位置时，所述构件的至少一部分接合所述底壁以将所述板移动到所述上部区域中。
37.优选地，所述板是穿孔的。
附图说明
38.现将参考附图通过举例的方式描述本发明的优选形式，在附图中：
39.图1是根据实施例的器具的示意性等距视图；
40.图2是图1的器具的示意性横截面图，示出了定位于器具室的下部区域中的器具板；
41.图3是图1的器具的示意性横截面图，示出了定位于室的上部区域中的器具板；
42.图4是图1的器具的示意性横截面图，示出了具有处于驱动位置的多个双金属构件的板；
43.图5是板下侧的示意性等距视图，示出了处于非驱动位置的双金属构件；
44.图6是板下侧的示意性等距视图，示出了处于驱动位置的双金属构件；
45.图7是图1的器具的示意性剖视等距视图；
46.图8是板下侧的简化草图，示出了处于非驱动位置的多个不同的双金属构件；
47.图9是室的简化横截面示草图，示出了接合器具的邻接表面的一对双金属构件；并且
48.图10是示出图1的器具的算法的流程图。
具体实施方式
49.在附图中，示意性地描绘了用于加热水的器具，优选地，所述器具是水壶10。水壶10包含容器或壶12以及壶12放置于其上的加热器底座14。底座14将电力传递到板50，如下文所论述。作为优选实施例的优点，壶12优选地由玻璃制成以便于洗碗机清洗，这可以使用户体验相对更容易。
50.如图2至4和7所示，底座14容纳电源16，所述电源电耦合到同样容纳在底座14内的感应线圈18。当板50放置于底座14上时，感应线圈18磁耦合到板50。具体地，电源16被配置成向感应线圈18传递交流电，以便感应线圈18可用以将磁场传递到板50以加热包含于壶12中的水。
51.电源16包含微处理器(未示出)和电力入口(未示出)。与微处理器协作的是用以控制微处理器的用户接口(未示出)。出于控制目的，来自用户接口的信号被传递到微处理器。
52.具有表面21的散热片20附接到定位于壳体底部的电子装置。散热片20通过吸收热量来冷却电子装置。散热片20与感应线圈18之间设有间隙，以确保不会引起短路。
53.壶12包含中空主体22，所述中空主体提供大体居中的竖直纵向轴线24。主体22包含底壁26，侧壁28从所述底壁向上延伸。中空主体22还包含附接到侧壁28的把手30。侧壁28提供边沿32。边沿32围绕上部开口34，所述上部开口由盖或盖子36封闭。盖子36提供壶嘴37和呈延伸穿过盖子36的圆柱形通道38形式的开口。通道38居中定位于轴线24上。主体22可以由玻璃或其它合适的材料形成。
54.底壁26、侧壁28和盖子36包围用于接收待加热的水的室40。室40具有与底壁26轴向间隔开的上部区域42和定位于底壁26与上部区域42之间的下部区域44。感应线圈18被配置成将磁场传递到下部区域44。应了解，下部区域44的纵向范围可以基于磁场的范围而变化。
55.为了加热室40中的水，壶12设置有加热器组件46。组件46包含与轴线24大体对齐的轴48。呈圆形板50形式的加热元件附接在轴48的接近底壁26的一个末端51处，且居中定位于轴线24上。清洗帽(purge cap)或停止器54附接在轴48的另一末端52处。停止器54密封地定位于通道38内，用于沿着轴线24相对于所述通道在缩回位置与延伸位置之间移动，在所述延伸位置时所述停止器54沿着轴线24与所述缩回位置向上间隔开。一个或多个o形环56可以固定到停止器54的外圆周，以在停止器54与通道38之间提供足够的间隙，以便在停止器54在轴向方向上移动时促进停止器54相对于通道38的轴向移动。o形环56还提供流体密封，以在水被加热时保持室40内压力的任何增大。通道38的高度尺寸优选地等于停止器54的高度尺寸，但应了解，通道38和停止器54的高度尺寸均可以变化。
56.板50由铁磁性材料形成以便由感应线圈18的磁场激励，即；使得可以在板50中感应出电流，以引起板50的加热，从而使得由板50生成的热量可以经由传导传递给水。板50能够借助于轴48与停止器54一起移动。
57.轴48具有预定长度，以便在板50处于工作位置时将板50定位在下部区域44中，如图2所示。在此工作位置中，板50定位于由感应线圈18传递的磁场内，以便在板50中感应出电流以引起板50的加热。随着板50的温度升高，来自板50的热量经由传导传递给水。随着水的温度升高，当水发生相变而变成蒸气时，水将达到其沸点。因此，此蒸气增大了室40内部相对于室40外部的压力，以形成相对于室40外部的正压力。当蒸气被促使逸出到室40外部的低压环境中时，正压力促使停止器54相对于通道38沿着轴线24向上移动。这又使板50沿着轴线24向上移动到不工作位置(如图3所示)，在所述不工作位置时板50定位于上部区域42中，以便不再在感应线圈18上施加工作负载，从而使得不再在板50中感应出工作电流以加热板50。如图10所示，微处理器被编程为运行算法68，以在一旦感应线圈18上不再存在工作负载——即板50——时，终止对感应线圈18的供电。以此方式，微处理器可以被配置成在
‘
保温’周期中工作，在所述
‘
保温’周期中，微处理器在终止对感应线圈18的供电之前循环预定次数的周期。在每个循环期间，微处理器被配置成检测负载——即板50——是否存在于感应线圈18上。如果检测到负载，则保持对感应线圈18的供电，否则在预定次数的循环之后终止对感应线圈18的供电。
58.为了解决
‘
干式沸腾(dry
‑
boiling)’问题，即在容器中没有任何流体的情况下加热板50，板50优选地包含定位于板50的下侧60上的一个或多个热膨胀双金属构件58。双金
属构件58由具有两个稳定位置的双金属材料形成，这些位置中的每一者均响应于预定温度。当构件58的温度低于阈值温度时，构件58处于稳定位置中的一者，即构件58大致平坦且与板50的下侧60成一体的位置。当构件58的温度升高到高于阈值温度时，如果温度保持在阈值温度或保持高于阈值温度，则构件58的热响应材料驱动或“快速移动”到第二稳定位置并保持在这一位置中。在第二位置中，构件58的部分62从板50的下侧60突出并接合底壁26以使板50向上移动，如图4所示。
59.在图8和9所示的实施例中，壶12提供了从壶12的底壁26延伸到室40中的一个或多个邻接表面64。构件59、61、63中的一者相对于邻接表面64定位，使得当构件59、61、63中的所述一者处于第二位置时，构件59、61、63中的所述一者的部分62可以接合并推挤邻接表面64以使板50沿着轴线24向上移动。构件59、61、63具有预定长度，使得当被驱动时，接合邻接表面64的构件使板50向上移动到上部区域42中。
60.应了解，不同的双金属构件59、61、63可以布置在板50的下侧60上，所述双金属构件中的每一者可以在不同温度下被驱动。在一个实施例中，板50包含在70℃的温度下被驱动的构件59、在80℃的温度下被驱动的构件61和在100℃的温度下被驱动的构件63。用户可以将板50且因此构件59、61、63相对于邻接表面64定位，使得仅所需构件接合邻接表面64以在所述所需构件被驱动时使板50向上移动，且使得其它构件接合水，所述水不会对这些构件提供有效阻力。这将指示水的温度。
61.双金属构件58、59、61、63还可以帮助最小化“干式沸腾”，即如果室40中不包含水且板50被加热到高于其额定工作温度，则至少一个构件将驱动引起板50向上移动到上部区域42中且脱离磁场的影响。
62.板50优选地是穿孔的以当浸入水中时促进板50的移动。通过给板50穿孔，当板50被加热时，在板50上形成的蒸气泡(vapor bubble)也可以相对均匀地散布在板50上。由于板50的形状，热量可以均匀地散布，这可以最小化与所述热量相关联的空化和噪声，从而在工作期间产生相对安静的水壶10。
63.板50还优选地包含呈横向于板50突出且围绕板50的圆周延伸的凸缘66形式的稳定器，所述稳定器在例如板50由于不同的温度梯度而膨胀或收缩的情况下至少使板50免于弯曲或翘曲。
64.项目列表
65.10
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水壶
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64
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邻接表面
66.12
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壶
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66
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凸缘
67.14
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加热器底座
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68
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算法
68.16
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电源
69.18
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感应线圈
70.20
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散热片
71.21
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表面
72.22
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中空主体
73.24
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轴线
74.26
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底壁
75.28
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侧壁
76.30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
把手
77.32
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边沿
78.34
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上部开口
79.36
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
盖子
80.37
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壶嘴
81.38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通道
82.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
室
83.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上部区域
84.44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下部区域
85.46
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
加热器组件
86.48
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴
87.50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
板
88.51
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
一个末端
89.52
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
另一末端
90.54
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
停止器
91.56
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
o形环
92.58、59、61、63
ꢀꢀꢀ
双金属构件
93.60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下侧
94.62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
部分