专利名称：用于对水进行加热的电水壶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前叙部分的对水进行加热的电水壶。而且，本发明涉及一种用于调节电水壶中的液体加热过程的方法。
背景技术：
当电热元件过热时，用于对水加热的电水壶可能会产生危险。特别是，例如在水壶烧干的情况下，热能的积累可能导致火灾或导致使用者遭受烧伤等伤害。
从现有技术来看，已知有多种电水壶。在很长的时间内，已知有熔丝保险器、双金属传感器或其他机械传感器作为这些电水壶的过热保护装置。对于电水壶来说，在达到过热温度时作出防干烧保护是很常见的。
例如，EP 0 380 369 A1中公开了一种用于根据权利要求1的前叙部分的电水壶的保护方法。在其中说明的方法涉及过热温度检测以及干烧保护。在该方法中，通过计算加热板的温度增量来启动干烧保护。加热板温度的过分增加是表明壶中的水太少或完全没有水的信号。然而，如果用于确定启动防干烧保护的温度值的传感器失效，因而尽管加热元件一直通电还是指示出恒定的温度值，那么根据EP 0 380 369A1的防干烧保护没有作出反应。而且，在这种情况下检测不到过热温度。
所述现有技术还伴有其他的缺点。因此，在现有的防干烧保护中，根据EP 0 380 369 A1，在电水壶断电之前必须先达到确定的过热温度，这是不利的。通常，甚至在高于此温度的情况下也会进行加热，因为各个温度传感器并不是直接设置在加热元件处。因此，在传感器处甚至会出现更高的温度，直到加热元件周围的热变化率达到热平衡为止。类似的，只有在向系统供给了比额定功率工作时应供给的多得多的热能时，才会发生熔丝保险器方式的安全断电。
因此，基于测量温度增量以及加热元件处的过热温度的防干烧保护，优于只基于测量过热温度的防干烧保护。然而，所有已知的用于相应加热元件的安全装置都假定传感器正常工作。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的电水壶以及一种改进的对水进行加热的方法。所述改进的电水壶以及改进的方法用于避免上述现有技术相关的缺点。具体来说，应当能够容易并安全地检测到加热元件或电子调节器的损坏并对其作出反应。考虑到操作安全因素，电水壶应包含厂家装有的系统性能。
一方面具有权利要求1的特征的电水壶，并且另一方面具有权利要求6的特征的方法达到了此目的。在从属权利要求中说明本发明的有利的实施例。
根据本发明的第一实施例，具有权利要求1的特征，提供一种改进的用于对水加热的电水壶。它消除了与现有技术相关的缺点，同时它又能够容易地并安全地检测出加热元件或电子调节器的故障并作出反应。通过结合系统知识，本发明能够有利地、有目的地检测出整个调节器/加热元件的系统中的任何错误和故障。以此方式，能够防止出现这样的情形，即在故障的过程中，装置中的温度达到只有熔丝保险器等能够作出反应的高度。而且，可观地降低了发生火灾或使用者受伤的危险。
权利要求2的特征提供了本发明的一个特别有利的实施例。调节器的适应性或者存储在存储元件中的特征数据，分别使得系统中的变化量能够得到考虑，这种系统中的变化随着期望值而变化。与此特别相关的有不同的环境温度，不同的环境温度影响要加热液体的初始温度；不同的气压，不同的气压影响沸腾温度；等等。以此方式，能够考虑到多个可预先确定的干扰变量。
权利要求3的特征提供了本发明的另一个有利的实施例。在此实施例中，能够考虑到那些不能被量化的干扰变量的影响。因此，就能够在该装置的整个寿命中不断地适应那些不能被预先确定的变化和损耗(例如钙的积累)。
权利要求4的特征也提供了本发明的一个有利实施例。在此实施例中，将调节器的自我调节或各个调节变量所不能纠正的该装置的任何故障变成信号发送给使用者。在这种结构中，可以使用例如发光二极管、鸣音器/蜂鸣器等作为信号发生器。
权利要求5的特征还提供了本发明的另一个有利实施例。通过额外记录在电水壶中加热的水的注水高度，可以通过计算来检查加热时间。举例来说，可以通过简单的浮子或较复杂的传感器装置对注水高度进行检测。但是，也可以通过测量单位时间内的加热速度来确定电水壶中的水量，并将该值提供给电子系统以便进一步处理。
根据本发明的一种方法，用于调节电水壶的加热过程，其包括根据权利要求6的与方法相关的步骤。通过这些与方法相关的步骤，能够容易并安全地检测出电子控制器或加热元件的任何故障并对其作出反应。
权利要求7的特征包含了根据权利要求6的方法的特别有利的改进。通过添加的这些与方法相关的步骤，闪烁发光二极管或者响亮的鸣音器或蜂鸣报警器，举例来说，能引起使用者注意到该装置需要维修技师进行检查。
权利要求8的特征包含了根据权利要求6的方法的另一个有利的改进。因而，例如通过浮子机械地测量液体高度，或以上述方法测量。之后，例如，用电位计将以此方法获得的测量信号变化为电信号。在信号由模拟转变为数字之后，所述信号就能够存储在电子存储器中了。
权利要求9的特征还包含根据权利要求6的方法的另一个改进方案。因而，举例来说，设置用于测量环境气压的额外传感器有助于分别确定沸腾温度TMAX以及达到沸腾温度的最大时间点tmax。在此改进方案中，时间ttot中测量初始温度升高的时间点也能够与各环境相匹配。
权利要求10的特征包含根据权利要求6的方法的一个有利的改进方案。通过存储额外的特性数据，能够在计算出的给定点值中获得很小的容差。这有助于降低能量消耗并因此也有助于更经济地工作。而且，举例来说，通过相应的传感器装置，能够确定水的硬度，从而能够确定在装置中钙的积累情况。
最后，权利要求11的特征包含根据权利要求6的另一个有利的改进方案。这种改进方案避免了具有严重故障的电水壶在延长的时间中连续工作。特别是，能够防止对电水壶进行未经允许的操作，例如，这种操作可以是令有缺陷的电水壶连续工作。这样的装置保护功能防止了电水壶在相应故障频繁发生时被开启。只有在维修时维修技师将错误存储器重置后，所述装置保护功能才允许连续工作。
在以下示例性的实施例的说明中，将参考
本发明的其他实施例和优点。示出了以下附图图1是流程图，示意性地示出了调节电水壶的加热过程的方法；图2是曲线图，示出电水壶中对于时间t的温度变化率T。
具体实施例方式
以下为参考图1的流程图的一个示例性的说明，说明了根据本发明调节电水壶的加热过程的一个有利实施例。电水壶包括具有电子调节器(未示出)的电加热元件，电子调节器通过传感器记录温度和加热时间。调节器还包括永久电子存储器(non-volatile electronicmemory)(未示出)，预设的特性数据存储在其中，用于验证传感器信息。
在该实施例中，以下特性数据存储在调节器的电子存储器中1.时间ttot；在加热元件接通之后，在一规定时间间隔ttot-t0后，即使是在电水壶中注入最大水量的情况下，也必须能够记录温度增量。如果不是这样，则可能是由于以下两个原因之一。或者是加热元件故障，或者是传感器故障。在第一种情况下，这仅仅意味着相应的加热过程不会进行。在第二种情况下，即传感器故障的情况下，该故障可能引起过度加热并导致电器损坏。而且，在此情况下，由于粗心可能会发生电器干烧，即，电水壶在其中没有包含足够水量的情况下加热。所有这些都可引起火灾，或令使用者受伤。在任何一种情况下，电水壶发生故障。因此，在这些情况下，至关重要的是必须立即关掉加热元件。除去自动关闭加热元件之外，还可以以发声或显示的方式以信号指出故障，从而让使用者注意到电器的状况并能够采取相应措施。
2.沸腾温度Tmax；根据环境条件，可计算出沸腾温度并储存在存储器中。
3.时间tmax；而且，即使在加热装置处于最大液体注入量且允许的环境温度处于最低的情况下，也能够确定加热过程所需的最大时间tmax。
此计算出的时间tmax可存储在特性数据中。如果，电水壶开启的情况下，过了时间tmax仍未达到沸腾温度Tmax，则电水壶自动关闭。在此情况下，存在可能导致火灾或令使用者受伤的故障。
用于调节电水壶的加热过程的方法，如图1所示，可总结为如下a)接通电水壶的加热元件。通常，这通过启动该装置的开启开关来完成。
b)在预定时间间隔ttot-t0内由电子调节器及其温度传感器自动测量温度增量ΔT。
b1)如果测得的温度增量ΔT大于Tmin，则继续执行步骤c)；否则b2)如果测得的温度增量ΔT等于或小于Tmin，则由自动调节器自动关闭加热元件。
c)在时刻tmax自动测量温度Ttmax，tmax储存在调节器的电子存储器内；c1)如果测得的温度Ttmax等于或大于存储的温度Tmax，则继续执行步骤d)；否则c2)如果测得的温度Ttmax小于存储的温度Tmax，则由电子调节器自动关闭加热元件；以及d)如果达到了沸腾温度并保持了预定的时间长度，则正常结束加热过程。
图2示出一曲线图，其中，沿时间轴记录水的温度。示出两条示例曲线的进程。时间ttot和tmax为根据水的初始温度T1计算出的值。时间t’tot和t’max为根据水的较高初始温度T2计算出的值，之后，将其与初始温度T1比较。
如图2中的曲线所示，在初始温度T1的情况下以及在初始温度T2的情况下，两种情况下起初液体的温度都在时间段t0-ttot内以及在t0-t’tot略微上升。如果在此时间段内没有可测量到的温度升高，则可能有几种原因。一方面，可能是加热元件故障，即，水没有被真正加热。另一方面，可能是温度传感器故障，即，水正在被加热，但变化的状态未由传感器装置记录。
虽然在第一种情况下，存在明显的故障，但在第二种情况下的故障可能产生严重后果。由于没有记录下温度信息，就不会有任何的调节措施。这能够引起过度加热、烧干、甚至是火灾。未料到此情况的使用者可能会被过热的电水壶极其严重地烧伤。因此，根据本发明，在两种情况下都立即关闭电水壶。而且，在视觉上或听觉上发出信号报告故障。
如果在时间段t0-ttot之内没有发生故障，则温度曲线稳定上升，如图2所示，直到它们接近沸腾温度Tmax。
如果温度曲线在时间点tmax(对于初始温度T1)到达沸腾温度Tmax，或是在时间点t’max(对于初始温度T2)到达沸腾温度Tmax，则以正常方式结束加热过程。
然而，如果在时刻tmax或t’max处温度T不等于沸腾温度Tmax，则表明有故障。在此情况下，要么是加热元件的输出不足以将液体加热到沸腾温度(例如，这可能是加热元件被钙沉淀生成水垢或损坏了)，要么是传感器没有提供可靠的温度信息(例如，这可能是松开的接头切断了信号线，传感器未正确调校，或者是传感器同时故障)。
在任何一种情况下，都立刻切断该装置的电源，因为如果是传感器故障，就可能发生过度加热以及以上所描述的后果。此处，还是一样，通过显示或发声装置将故障告知使用者。
权利要求
1.一种用于对水加热的电水壶，包括能够由电子调节器控制的电加热元件，在电子调节器中，提供用于检测温度和加热时间的传感器，其特征在于，电水壶包括永久电子存储器，用于验证传感器信息的预设的特性数据存储在该存储器中。
2.根据权利要求1的电水壶，其特征在于，永久电子存储器包括特性数据以便对改变的边界条件作出适应调节。
3.根据权利要求1或2的电水壶，其特征在于，在微处理器中，提供用于适应特性数据的模糊逻辑。
4.根据以上任何一项权利要求的电水壶，其特征在于，提供用于指示故障的相应装置。
5.根据以上任何一项权利要求的电水壶，其特征在于，提供用于记录电器中液体注入高度的传感器。
6.一种用于调节加热电水壶中的水的加热过程的方法，包括以下步骤a)接通加热元件；b)在预定时间间隔ttot-t0内测量温度增量ΔT；b1)如果测得的温度增量ΔT大于Tmin，则继续执行步骤c)；否则b2)如果测得的温度增量ΔT等于或小于Tmin，则关闭加热元件；c)在时刻tmax测量温度Ttmax；c1)如果Ttmax等于或大于存储的温度Tmax，则继续执行步骤d)；否则c2)如果测得的温度Ttmax小于存储的温度Tmax，则关闭加热元件；以及d)正常结束加热过程。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，还包括以下步骤在步骤b2)和c2)的情况下，发出听觉或视觉故障信号。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于，还包括以下步骤在接通加热元件之前，测量液体注入高度并将确定的值存储在调节器的电子存储器中。
9.根据权利要求6的方法，其特征在于，还包括以下步骤在每次根据步骤d)正常结束加热过程之后，使存储的特性数据ttot、tmax和Tmax适应于电器的状态或适应于工作的地点。
10.根据权利要求6的方法，其特征在于，还包括以下步骤测量并存储其他的特性数据，特别是加热元件随时间的耗电情况、传感器处随时间的温度梯度，以及测量值的初始值和多个随时间得出的值。
11.根据权利要求6的方法，其特征在于，还包括以下步骤记录系统故障，其中，在重新加热的过程中，容许再次发生故障，直到达到预定的频繁程度，在这之后，需要重置故障存储器以便能再次开启电水壶。
全文摘要
本发明涉及一种用于对水进行加热的电水壶，由此，该水壶具有带有电子调节器的电子加热元件，该调节器通过传感器检测温度以及加热时间。水壶包含永久电子存储器，预设的特性数据存储在其中，以便验证传感器信息。本发明还涉及一种用于调节所述类型水壶的加热过程的方法，该方法包括以下步骤接通电水壶的加热元件；在预定时间间隔t
文档编号A47J27/21GK1700877SQ02810362
公开日2005年11月23日 申请日期2002年5月17日 优先权日2001年6月9日
发明者弗兰克·克雷斯曼 申请人:布劳恩有限公司