专利名称：液体加热容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液体加热容器，但尤其不局限于在各种不同的操作模式下控制用于加热水的容器。
背景技术：
提供液体加热容器是众所周知的，例如具有电子控制的煮水容器，该电子控制允许用户从众多可行的操作模式中选择一个，例如加热到适合咖啡的80-85℃的温度；加热到煮沸或保持饮料温热。这些电子控制的容器能提供比那些用传统热机控制的容器可行功能更广范围的可行功能。然而，电子控制显然比包括复杂的逻辑电路图及需要许多昂贵的固态元件的传统机械控制更贵。结果这样的装置无法在市场上广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的液体加热容器。
从第一个方面来看，本发明提供一种液体加热容器，该容器包括设在容器底座下方用于加热容器中液体的加热装置，电子控制装置，用于中断或减少加热装置电力的电磁开关装置，和为控制装置提供容器中液体温度信号的温度感应装置，控制装置被设定用于控制电磁开关装置，该电磁开关装置对应于由控制装置判断已达到的预定温度条件，来中断或减少加热装置的电力。
因此值得称赞的是依照本发明，提供一种液体加热容器，该容器由电磁开关结合电子控制来操作。这样可以允许功能性与提供的电子控制结合，例如用户可以选择一个所需的加热温度。然而好处是，加热器的控制是通过操作电磁开关来实现，而不是通过操作固态装置例如触发三极管或者其他必须设置成在主电压为240V时转换到13A的开关电路来实现的。申请人发现这样一个混合装置相对于一个纯粹的电子控制，可以使电子控制功能更节约成本。
温度感应装置可以是如下任何合适的型号热电偶；热机械开关，例如包括快速动作的双金属激励器；或者任何受温度影响的使用固态电子装置，例如场效应的晶体管或者面结型二极管。然而更好的是，温度感应装置包括热敏电阻，因为它们相对便宜、坚固的和可以在所需温度范围内产生容易测量到信号。
热敏电阻也许会有正温度系数的电阻，但是更好的是它有负温度系数。热敏电阻可以包括球形热敏电阻，该球形热敏电阻更多的细节参见WO99/12393，但用珠形热敏电阻会更好。
可以使用一个单独的温度感应器，但是在一些可能的具体实施例中提供了不止一个感应器，例如用并联连接以提供一个平均的信号。
温度感应装置优选地安装成其信号可以指示容器中正在加热液体的温度。例如它可以装在液体中，但是与容器底座有良好的热接触会更好。例如感应装置可以粘合到或者布置到靠在底部。
在优选的实施例中，加热的底部构造成至少使温度感应装置与加热装置部分地隔开。例如，这可以通过在散热器板内设置热量限制如断路区域或者薄区域来实现，以中断直接从发热元件到温度感应装置的热量流动，该散热器板与加热装置有良好的热接触。然而优选地，它包括设置在加热的底部的感应区域之上或者与其相对位置的温度控制装置，这个加热底部没有设置散热器或者有散热器部分，但是该散热器部分没有连接到与元件之间良好热接触的主散热器板。
优选地，感应区域至少部分被壁面包围，该壁面可以独立地附上，或者，优选地，由加热器液体侧上的通道限定。这进一步加强了感应器之间的分隔，并且使通过感应器看到的温度与液体温度更匹配。
依照本发明，控制装置接收到取决于容器中液体温度的信号，并且根据信号判断温度是否达到了预定的温度条件。可以根据需要的功能使用任何预定的温度条件。举个简单的例子，预定温度条件可以是达到一个绝对温度值。例如，用户可能设定电子控制，来判断水达到一个给定的温度值例如80℃以适合冲一杯饮料例如咖啡。在这些实施例中容器优选地包括，允许用户选择预定操作模式的装置，其中控制器判断水温达到预定温度的时间。与在给定的温度中自由选择的设计相比，这简化了使用界面和简化了与电子的结合。优选地设置独立的沸腾模式。尽管在一些优选实施例中容器被构造成如果没有选择其他的模式沸腾就是默认模式，但容器也许具有选择沸腾模式的装置。容器优选地还包括用于选择一个或多个预定操作模式的一个或多个的按钮。
选择或附加的控制器可以判断加热器达到了预定的过热温度的时间，以切断加热器电力以防止烧坏。换句话说，所述的设计可以为容器提供安全功能。在优选实施例中，提供至少一个热机调节器，例如设置一个快速动作的双金属激励器以防止过热。这可以加入到或者取代电子过热保护。
在有些优选实施例中，预定的温度条件包括温度的改变率。例如，控制装置可以设置成当温度升高的幅度下降到一个阀值时判断沸腾的发生。这样的好处是沸腾的检测独立于沸腾的实际温度(根据气压或者水中溶解的物质，沸腾的实际温度会有变化)。
选择或附加的控制器会判断加热器温度的改变率上升超过了表明加热器蒸发至干的阀值时间。
总的来说，无论如何预定的温度条件会包括一个更高级的温度导数，或者其他的温度条件。
任何上述所提及的模式都可以由单独的加热器实现。例如可以通过在到加热装置的电力已经中断或减少的之前和之后控制热量来实现不同的冲泡和煮沸模式。通过降低提供给加热器的电压或者降低周期发热的忙闲度可以实现电力的减少。然而也许并不希望在不同的电力下使单独的加热器运行。例如，这样做可能使控制电路复杂化，和增加相关部件成本。而且也会产生电磁干扰的问题。
优选地容器底座设置有第二、较低电力的加热装置用于容器中液体保温。通过提供另外的加热装置，可以增加容器的功能而不会使控制器不适当地复杂化。
第二加热装置优选地与主加热装置并联，这样它们能独立工作。例如一旦控制器操作来中断或者减少主加热装置的电力，第二加热装置的电力在不需要另外的开关电路就可以维持。这样可以使用非常简单的控制来改变加热水平。
控制主加热装置和第二加热装置的电力供应分别可以彼此完全独立地运行。然而本申请在这方面设计出一种高效和有益的装置。在优选实施例中第二加热装置与控制主加热器电力的电磁开关装置的线圈进行串联电连接。通过第二保温加热装置与电磁开关装置的线圈串联的连接，第二加热装置的电阻有利地和有用地作为电路的一部分使用，以判断通过线圈合适的电流、减少对另外独立的电力消耗电阻的需要。这一特征在其自身权利中被认为是新颖的和富有创造性的，并且因此当从第二方面来看时，本发明提供了用于液体加热容器的组件，包括用于加热容器中液体的第一加热器，和电力比第一加热装置低的第二加热器；组件还包括一种包含电磁开关装置的控制装置和线圈，所述控制装置用于中断或者减少第一加热装置的电力，所述线圈影响所述开关；其中第二加热装置串联电连接到所述线圈。
第二加热装置以比第一主加热装置低的电力运行。在某些优选实施例中，例如在240V交流电下主加热装置的电力输出大约为3kW，并且在240V交流电下第二加热装置的电力输出大约为60W。在这个例子中第一加热装置会有大约19Ω的电阻，相对地第二加热装置的电阻大约为1kΩ。
在保温阶段，通过线圈和第二加热装置的电流由例如双金属激励器或者调节器的热机装置控制。然而更好的是由电流调节装置根据电子控制器的信号控制电流。这样可以提供变化的电流或者可以有效地作为开关。电流调节装置优选地包括可控硅整流器。这些是相对便宜而且只需要小的初始运行电流的装置，所述装置可以很容易地直接由微处理器控制。
电流调节装置优选地设置成与线圈串联，这样该电流调节装置可以调节流经线圈和第二加热器的电流。
电磁开关装置可以运行来减少或者中断加热装置的电力，并且通过适当地控制通过线圈的电流，重新恢复它。然而在优选实施例中，电磁开关装置只是运行以减少或者中断加热装置的电力，而不向那里重新恢复电力。换句话说，电磁开关装置不像常规的开/关电磁式继电器，而是作为一个“跳闸”机械装置，因此当通过线圈的电流被中断或者减少到阀值以下时，一对触点就打开了；但通过重建通过线圈的电流，触点不会重新闭合。这样在某些外部提供了安全的功能，例如在电磁开关装置运行之后需要手动重新设置以重新连接加热装置的电力。
电磁开关装置优选地包括用于应用力来使关联的触点趋于打开的装置，所述力必须能克服去关闭触点或保持触点的闭合。闭合触点所需要的力比触点打开时线圈能够发挥的力大；但是使触点保持闭合所需要的力在线圈能够施加的力的范围内。因此所述触点必须借助其他装置物理上闭合。在液体加热容器的上下文中，这一特征在它的权利中被认为是新颖的和富有创造性的，并且因此从另一个方面看来，本发明提供一种用于控制液体加热容器的加热装置电力供应的电磁开关装置，所述开关装置包括当预定电流流经时用于保持一对触点闭合的线圈；其中当电流中断或者减少时所述触点打开，但是当电流通过线圈重新恢复时触点不会重新闭合。
这个装置为加热器提供了一种简单控制，其中在机构跳闸之后需要外部的重设动作将其扳回。这种装置与将一组继电操作的触点与继电器线圈串联合并的那种众所周知的用于锁定继电器的装置截然不同。这里这些触点打开之后必须通过除了线圈以外的其他装置物理地重新闭合。
电磁开关装置的切断和因此加热器电力的中断或者减弱可以通过中断、减弱或中断流向线圈的电流来很容易地实现。由于电磁开关装置优选地偏向成只有在不需要重新闭合它们时，才能释放和让触点打开，所以需要的电磁力相对较低。这对电流、所需的线圈大小和成本有利。此外小线圈可以更容易与控制器尤其是电子控制器结合。
打开触点的力可以通过组件的重量来施加，例如电磁开关装置本身的部件。然而优选地设置回弹装置，例如作用于开关部件的弹簧或者甚至是触点本身内部固有的回弹力。
上述有偏向的开关装置在第二加热器串联连接于线圈时也是有益的，因为它意味着主加热器不通电，可以选择通过第二加热器的电流来实现预期的加热效果，而不存在与电磁开关装置关联的触点重新闭合并且因此使主加热器重新通电的可能。
这个装置的另一个优点是无论怎么打开的，触点都会保持打开状态—也就是说，即使控制装置没有检测到预定的温度条件，也会导致电流持续流过线圈。因此优选地触点通过热机械调节器例如快速动作的双金属激励器动作。如果容器不管电子控制器的状态而过热，这将会有保证主加热器不通电的效果。这样明显增加了容器的安全性。
触点根据前述装置的重新闭合可以通过任何合适的装置实现，但优选地设置允许用户手动重新闭合它们的操作部件。控制装置优选地设置成确保当触点被重新闭合时，电流流向线圈内以保持触点的闭合。
所述操作部件优选地是安装好的转动杆。所述杆可以由任何合适的材料或者复合材料制成，例如如果要在高温下使用不会弯曲，它可以由金属制成的。目前杆优选的是塑料材料，原因是加工的简化和成本—效率。
优选地容器是无线的—也就是说，容器适当地安装在连接到主电子供应的无线底座上，相应的无线连接器部件设置在底座上并且容器为后者提供电力。优选地，与容器和底座的角取向无关，连接器部件设置成给容器和底座提供电力——也就是说，无线连接器优选为称为360°型。
值得推荐的是在上述的无线装置中，当将容器从电力底座提起时，电磁开关装置线圈里的电流会被中断。其中优选地，开关装置设置成只用于锁住相应触点的闭合，这意味着只有重新将容器放在电力底座上并且手动重新闭合触点，加热才会重新开始。当重新放置容器时，这可以设置成自动进行的，但是优选地必须通过用户操作开关来再次接通加热器。
主加热装置可以包括厚镀层的加热器。第二加热装置，如果有的话，可以是与厚镀层加热器分离的加热轨迹部分，与主加热轨迹部分并联电连接。主加热装置优选为包括外壳的加热元件。相似地，当提供了第二保温加热器时，它可以是厚镀层或带有外壳的。在一系列优选实施例中，主加热装置包括带外壳的加热元件和包括以伸长电阻围绕绝缘核心为形式的电阻器。
优选地，电阻器包括金属丝缠绕的电阻器。这样的电阻器典型地包括环绕绝缘(例如陶瓷)磁心的电阻线，并且通常覆盖着绝缘套，尽管这不是必须的。它们被广泛地使用，并且通常用于作为电子电路内不连续的组件，所述电子电路比通常要求的电力消耗稍微高一些，通常的电力消耗例如在扬声器中的电力消耗。通常它们在自由空气中是几瓦特。
然而，申请人推荐的是，当在本发明的上下文中使用时，也就是说，当水与加热器底座紧密热接触时，其中该加热器底座本身与使用的液体进行紧密的热接触，水象非常高效的热接受器一样运作，因此使电阻器可以在高得多的电力下连续运行—例如60瓦特或者某种要求的电力以使水在典型的煮水容器中保温但不沸腾。
优选地，至少部分，和更优选地全部用导热材料封装电阻器。这样可以增强传递到液体的热量。然而更优选地，电阻容纳在壳体中，该壳体设置于底座上并被填满合适的导热填充材料。该材料必须有足够高的导热系数以防止电阻过热。优选地，该材料的导热系数大于5瓦特每米每开尔文(W/m/K)，更优选地大于10W/m/K，更优选地大于15W/m/K。
然而导热系数不是唯一的考虑因素。申请人发现，优选地，填充材料的热膨胀必须尽可能地接近壳体的热膨胀。这样有助于确保操作过程中当加热器加热时没有或几乎没有产生气隙，而气隙会对从电阻出来的热量传递造成不利影响。例如，如优选地，壳体由铝制成，它的热膨胀系数大约是百万分之23每摄氏度(ppm/℃)。在这样的情况下，填充材料的热膨胀系数优选地大于8ppm/℃，更优选地大于12ppm/℃。填充材料优选地包括氧化镁，例如粉末，油灰或泥浆。一个合适填充材料的例子是Ceramic 10 MgO混合物，在Sauereisen ofPittsburgh，MA，USA可以获得。这种材料的导热系数为17-28W/m/K，并且热膨胀系数为9ppm/℃。同样，从Sauereisen获得的Ceramic 33 S也是合适的。它的导热系数为8-10W/m/K，并且热膨胀系数为14ppm/℃。理想的情况是混合物有近似于Ceramic 10的导热系数，和有近似于Ceramic 33S的热膨胀系数。
优选地电阻器在自由空气中有小于10瓦特的设计功率，优选地在5瓦特和10瓦特之间，并且更优选地为大约7瓦特。同样，电阻器的电阻值优选地高于750欧姆，更优选地在750欧姆和1.25千欧之间，更优选地大约为1千欧。
这里将仅仅通过实施例的方式和参考附图来描述本发明一些优选的实施例附图1是带有适配实施到本发明控制元件的容器底座下部的透视图；附图2是去掉控制元件底座(旋转了大约180度)的视图；附图3是控制器单独的透视图；附图4是控制器上部的透视图；附图5是撞击杆和相关组件上方的视图；附图6是与附图5类似从另外一个角度看的视图；附图7是与附图5类似从另外一个角度看并且包括手动操作杆的视图；附图8a和8b是撞击杆从两个不同角度看的视图；附图9是从螺线管组件上方看的放大透视图；附图10是螺线管组件的分解视图；附图11是容器的电路示意图；和附图12是本发明另外一个实施例的电路示意图。
具体实施例方式
附图1表示安装到地板下的加热器100的控制元件2，在附图2中表达得更清晰。地板下的加热器(为了解释从其使用的方向翻转)包括安装用来闭合液体加热容器底座开口的碟形不锈钢板102。可以使用任何方便的安装方法。例如尽管图中未示出，板102可以设置向上开口的外围槽使其能用申请人的Sureseal固定系统固定，更多该系统的细节见于WO96/18331。
铜焊到板102底部的是铝制热扩散板104。多个接头106、108从这里分离分别用于设置铜焊到扩散板104的传统带有外壳的加热元件；并与控制元件2相连接。
在不锈钢板102的中央是环形壁112，该壁由板的水侧上相应的环行通道构成。该壁112的内部是扩散板材质的分离圆盘114。额外的扩散部分114因此不连接到热元件110，并且与之热绝缘。
而且例如通过焊接的方式连接到扩散板的是狭窄的矩形外壳或槽116，同样也是铝制的。布置在槽116里的是标准的现货供应1千欧姆金属丝缠绕的电阻器118，它有7瓦特的自由空气额定值。电阻器120的导线弯曲成直角以在垂直方向上向上延伸。一对陶瓷帽122位于电阻器118的每个端部，来保持其在槽内116的稳固，并且使导线120与槽壁相隔离。尽管图中未示出，接着，槽8将被压实的陶瓷10填满，其可利用Sauereisen，Pittsburgh，MA，USA提供的氧化镁油灰。填充物的热膨胀系数与铝相似。填充物有助于增强从电阻器118传到槽116和底座102的热传递。这样就可允许电阻器能以几乎自由空气十倍的功率运行。
附图3表示控制元件2。附图4是从同一控制器下方看的视图。控制器2包括模制的塑料本体4，金属固定架6连接到塑料本体4。金属固定架6延伸到控制器主体的三侧，并且有两个翼剖面8分布在每侧上。这些翼剖面都各自有一对孔9，通过孔9接头108从散热板104凸起分离，并且扭转以保证控制元件2紧固到底座上。
每个翼剖面8都安装着快速动作的双金属激励器10以与散热板104保持同样良好的热接触。在控制元件2的下部，(也就是将附图1颠倒来看的最上部)有开口，该开口为360°无线连接器12的插入式终端提供入口。无线连接器12包括中间带电的针14，同心中性环16和另外的同心接地环18。这些元件从连接到主电力供应的无线底座(图中未示出)上相应的连接器部分接收电力来使用。
附图3和附图4也可以看见从控制元件尾部延伸出来的手动操作杆20，和当使用时会穿过容器本体，并且为了用户操作在尾端会有一个旋钮(图中未示出)。
参见附图4，可以看见印刷电路板(PCB)24安装在塑料本体4内。PCB上安装着弹性支架22，该支架上面有珠形热敏电阻26以使它弹性地压在两个激励器10之间对着容器底座的位置。支架22也与热敏电阻26的一侧电连接，另一个电连接是通过容器底座本身接地。
参考附图5到附图10将描述一种电磁开关装置。
附图5到附图7表示去掉铸造本体和其他一些部件的控制元件上部的视图。附图8a和8b更详细地展示了撞击杆，并且附图9和10更详细地展示了螺线管。
电磁开关机构由枢转撞击杆28中心围绕。撞击杆28包括两个通过中心交界部分32连接的侧面支架30。各自支架30的另一端连接到附图6所示的钩34，钩34穿过电路板24，并且还能作小角度的枢转。
在侧面支架30与中心交界部分32交界的夹角处，圆柱形轴环38向下延伸穿过电路板24边缘的槽口，因此根据撞击杆28的枢转角度，它们可以与各自的板簧38进行物理接触。板簧38中的每一个携带分别接触的电接触部分40作为它们的末端，在板簧38的中性状态下，该末端固定在一起以与相应的固定在电路板上的接触部分42保持良好的电接触。当撞击杆28向前枢转时，轴环36朝板簧38施加压力，使它们下移并打开两对触点40、42。
接触板簧38与一对扁形接头43电连接，在使用中扁形接头43通过跨线的方式(图中未示出)连接到主加热元件110的冷却端。固定触点42通过PCB24分别连接到无线连接器的带电的针14和中性环16。因此触点40、42为加热元件110提供电力的两极开关。
空心轴环36滑动调节着各自的推杆44，两个快速动作的双金属激励器10作用于推杆44。这样通过相关的推杆44相对于撞击杆28独立的运动，可以允许激励器10打开触点40、42。
撞击杆的交叉部分32由两个近似于V字型的槽口46、48形成，该槽口46、48可以各自容纳锚定在电路板24上的线性弹簧50、52。弹簧50的一端(附图5和8b最左端的一个)靠在设置于滑针54末端的槽内，滑针54穿过电路板24并且在360°连接器的中性和接地环16，18之间凸起。这意味着当控制元件放置在对应的无线底座连接器部分时，将滑针54向上推动，因此对应的线性弹簧50远离撞击杆交叉部分28的槽口46。相反地，当容器从它的无线底座升高时，滑针54不再为线性弹簧50提供任何阻力，线性弹簧50将针54向下压以使其进入连接器12的内部空间。这样也让线性弹簧50与撞击杆内的槽口46啮合，并且产生足够的力推动撞击杆向前枢转，导致空心轴环36作用于板簧38，从而打开两对触点40、42。这就提供了称作抬离、关闭(LOSO)的功能，这种功能可以确保容器只有在正确地位于其无线底座上时才会通电。提供这种功能的滑针54后面被称为LOSO针。
控制器另一侧的线性弹簧52的末端靠在螺线管磁芯部件58的延伸支架56上。所述螺线管在附图9和10中更详细地示出。它包括围绕模子62缠绕，并且通过电连接针64终止的线圈60。磁芯部件58近似于E字型，并且可以垂直移动，所以它的中心臂部57可以移近和移出线圈60的中心。相对于延伸支架56位于磁芯部件相反侧上的第三臂部59，就位于线圈外部的一侧。
铁的保磁片66装配在模子62下方，并且延伸到某个侧面，从而当磁芯部件58完全插入线圈60(见附图9)时使中心臂部57和上述的侧面臂部59都与这个侧面接触。因此当电流流入线圈60时，围绕闭合回路的严格限定磁场就产生成，足够保持磁芯部件58在这个缩进位置克服自身的重力和线性弹簧52的偏转力。
通过向下移动磁芯部件的延伸臂部56，线性弹簧52也会与撞击杆的交叉部分32内的槽口48啮合，并且因此使它向前枢转以打开两对触点40、42，与此同时相同的触点通过释放LOSO针54而被打开。
当电流中断或者降低到一个阀值以下时，磁场会迅速地减弱，因此磁芯部件会向下移动，在重力和弹簧52的作用下，部分位于线圈60外。在这个突出位置，磁芯部件58和保磁片66之间的分离意味着即使线圈电流完全恢复，相互间也没有充分的磁力引力把磁芯部件58拉回进线圈。
因此螺线管装置提供了一种需要手动地将磁芯部件58返回到附图9中的保留位置的跳闸功能。这种返回是通过手动操作杆20的方式来实现的，该手动操作杆与磁芯部件上的构件61相连，这样当杆20被压下时，保磁片58被向上推进线圈60中(见附图7)。就像之后会被解释的那样，当触点40、42被手动重新关闭时控制器设置成给线圈重新恢复电流；所以用户向下压手动操作杆20的动作将会使磁芯部件58回复到它的插入位置，关闭两对触点40、42，给主加热器110通电，也给螺线管的线圈60通电以保持触点关闭。同样地，操作杆20将被用户拉上，磁芯部件58将被用户手动地拉出线圈60，以允许线性弹簧52下压撞击杆28，和打开两对触点40、42，该触点将接着保持开启状态直到杆如上述的被压下以重新设置。因此杆20可以被分别用于手动关闭和打开主加热器。
选择两个线性弹簧50、52的相对弹簧力和螺线管58、60、66的磁性引力，以使当分离LOSO针54时，两个弹簧50、52的合力将总是足以将磁芯部件58移出远离保磁片66的线圈外，并且因此使需要手动重新设置的主加热器110不通电。这避免了这样一种情况例如一旦水沸腾了，用户将水倒出后在没有关闭容器的情况下重新将容器放上，这样加热器会烧干从而导致其过热。
附图11是控制元件的电路示意图。在图的左手侧是带电的和中性的主连接，该主连接毫无疑问是通过中央针14和无线连接器同心的终端部件16的方式制成的。从图中可看出，带电和中性磁极是通过各自的触点对40、42与主外壳加热元件110连接。
电子模块80也跨过带电和中性磁极连接和不转换。电子模块80的功能将在下面详细叙述，但是模块是含有它自己的电力供应设计的，用于将240V交流电转化为5V的平整和规律的直流电，以适用于微处理器。
同样通过带电和中性磁极连接的是形成保温加热器和桥式整流器82的绕线电阻118的串联设计。跨过整流器82的两个臂部串联连接的是螺线管线圈60和可控硅整流器84，可控硅整流器84的门连接到电子模块80。
热敏电阻26和用户界面模块86也连接到电子模块80，用户界面模块86包括两个温控按钮88和不同的LED指示灯90。最后，从电子模块80到主加热元件110的中性侧面还有连接部分92。这样允许模块80来判断是否已经有电压施加到主加热元件110上以给它通电。
现在描述容器的操作。用户一开始往容器里装水，并将其放回到无线底座(图中未示出)上，电力通过容器下面的无线连接器部件12供应，并且因此可以在附图12中看到，电子模块80和用户界面模块86都会通电。实际上，用户界面上指示灯LED中的一个将亮起以表明容器处于备用状态。随后用户可以按下其中一个温度按钮88以选择预定温度来给水加热。例如，可以设置到40℃，这是一个温热婴儿牛奶合适的温度，和可以冲咖啡的85℃。可选择地如果用户没有按下任何一个温度按钮，将会允许将水加热到沸腾。
用户通过按下手动操作杆20的端部来进行水的实际加热。这样对着保磁片66将磁芯部件58推进到螺线管线圈60，并且通过其中的延伸臂部56，保持线性弹簧52远离撞击杆中心部分32，从而允许接触板簧38闭合两对触点40、42。因此电流将流过主加热元件110，从而使其开始加热。
两对触点40、42的闭合被在连接部分92到电子模块80可见的电压检测到。随后电子模块80发出信号以打开可控硅整流器84，可控硅整流器84使电流流经螺线管线圈60，该螺线管线圈将磁芯部件58保持在适当的位置上，并且因此允许两对触点40、42保持闭合，和由此发热元件62继续加热。由于保温加热器电阻器70与为螺线管线圈60通电的整流器82串联，电流也会流经这里导致它同样加热。
水的温度连续不断地被热敏电阻26的电阻监测，该电阻发出相应的信号，该信号被电子模块监测。如果用户通过在用户界面上按钮88中的一个预设温度，那么液体温度将一直被监测直到达到所述温度。可选择地，如果没有一个计划温度被选择，那么电子模块接着会监测热敏电阻26所显示的温度变化率，从中来判断当加热过程中水接近沸点时，温度变化率将从相对不变的值下降，因此这时水已经沸腾了。可以选择合适的变化极限率来确定水沸腾了。
当满足上述任意一个温度条件被监测到的时候，电子模块80会切断到可控硅整流器84的门的信号，此可控硅整流器84会基本上切断流经螺线管线圈60的电流，并且因此它所产生的磁场将瓦解并且不再对磁芯部件58产生引力。因此后者将会被向下推，在线性弹簧52的作用下远离线圈。在这种情况下，线性弹簧52也将与撞击杆交叉部分32内的槽口48啮合，从而使它向前枢转和打开两对触点40、42，触点40、42中断施加到主加热元件的电力，使其停止加热。因为手动操作杆20将被枢转，导致用户可见的末端将被抬起，所以这种操作对用户来说是明显的。
如果用户没有选择预定温度之一而是选择煮沸水，当不采取进一步的加热，水会慢慢地开始变凉。然而，可以看到通过在操作杆20上再次向下按压，以重复上述地操作过程，水能简单地被再次加热。
然而，如果用户通过相应的按钮88之一而选择了预定的温度，在通过让撞击杆28撞击并打开触点40、42使主元件62不连接通电之后，可控硅整流器84将再次打开来给保温加热器电阻器118通电。这在240V的情况下大约会消耗60W来慢慢加热水。在这段操作的过程中，继续使用热敏电阻26来测量水温，以使电子模块80可以按热静力学对可控硅整流器84及保温加热器118进行开启或关闭，来保持预定的温度。值得称赞的是，当保温加热器通电时，电流也会流经螺线管线圈60。然而，由于在这一阶段磁芯部件58与保磁片66是相互分离的，触点40、42会由于线圈产生的磁场不足以吸引磁芯部件进入线圈而保持打开状态。
通过这种方式，容器中的水将继续保持在预定温度直到容器被从它的底座拿开，这样会导致电子模块80自身重启。
如果容器在其内没有水或者是控制元件在出现某些形式的故障而导致容器干烧，加热元件110的温度就会继续升高超过其正常操作温度。元件110的这种过热将会通过散热板104被一个或两个双金属10所感应，导致它或它们以很快的动作相反弯曲，并通过压在接触板簧38上的推杆44来打开相应对触点40、42。电子模块80和主元件110中性侧之间的连接部分92允许电子模块监测元件110电力不正常中断的发生。电子模块80通过关闭可控硅整流器84并且因此使撞击杆28跳开以保持触电40、42的打开来做出反应。在这之后触点将保持开启状态直到用户通过操作杆20将其手动地重新设置。更值得赞赏的是，即使所有的电子元件不能操作，双金属10也能保证元件110不会达到危险的高温。
同样，在加热过程中如果将容器从它的无线底座上拿开，通过螺线管线圈60的电流将被中断，造成撞击杆28跳开，并且因此在加热重新开始之前，需要用户对操作杆20手动重启。
附图11表示本发明第二个实施例电路的示意图。整个项目中关于第一个实施例所对应的描述给出的是相同的数字，并且不做进一步阐述。
与第一个实施例相比较，此实施例中所展示的有三个主要的不同。第一，两个热敏电阻26、26’是相互并联设置的。这使得通过有效地对每个测量值进行平均可以达到对温度更精确的测量。例如，它们可以位于底座的不同部位以使温度的局部波动不会对温度测量的精确性产生负面影响。
另一个不同是经过螺线管线圈60的电流是由触发器与电子模块80’连接的触发三极管94代替控制，而不是由与其串联的可控硅整流器控制。
与第一个实施例的另一个不同是主加热元件110的电力是只由中性磁极的触点40、42所控制。
值得本领域技术人员推荐的是，在这里所展示的本发明不同方面的范围内，可以针对上述实施例进行多种变化和改进。
权利要求
1.一种液体加热容器，包括设置在容器底座下部用于加热容器中液体的加热装置，电子控制装置，用于中断或减弱加热装置电力的电磁开关装置，和用于将信号提供给控制装置的温度感应装置，该信号取决于容器中的液体温度，控制装置被设置成响应控制装置判断已达到预定的温度条件而控制电磁开关装置来中断或减少加热装置的电力。
2.如权利要求1所述的容器，其中温度感应装置安装成，使其信号表示容器中正在加热的液体温度。
3.如权利要求1或2所述的容器，其中温度感应装置与容器底座有良好的热接触，底座构造成至少部分使温度感应装置与加热装置隔离。
4.如权利要求1或2所述的容器，其中温度感应装置设置在或对着已加热底座的感应区域，所述已加热底座或者没设置散热器，或者具有不与主散热器板连接的散热器部分，该主散热器板与元件有很好的热接触。
5.如权利要求4所述的容器，其中的感应区域至少部分被壁面包围。
6.如权利要求5所述的容器，其中所述壁面由在加热器液体侧上的槽限定。
7.如权利要求1所述的容器，还包括允许用户选择预定操作模式的装置，其中控制器判断何时水温达到预定温度。
8.如权利要求1所述的容器，其中设置至少一个用以防止过热的热机械激励器。
9.如权利要求8所述的容器，其中所述激励器是快速动作双金属激励器。
10.如权利要求1所述的容器，其中预定的温度条件包括温度改变率。
11.如权利要求1所述的容器，其中容器底座装有第二低功率的加热装置，用于保持容器中液体的温热。
12.如权利要求11所述的容器，其中第二加热装置与主加热装置并联连接。
13.如权利要求11所述的容器，其中第二加热装置与电磁开关装置串联电连接。
14.一种液体加热容器的组件，包括用于加热容器中液体的第一加热器和功率低于第一加热器的第二加热器；所述组件还包括控制装置和线圈，所述控制装置包括用于中断或减弱第一加热装置电力的电磁开关装置，所述线圈影响所述开关；其中第二加热器与所述线圈串联电连接。
15.如权利要求13或14所述的组件或容器，其中进入电磁开关装置的一个或所述线圈的电流是由电流调节装置控制的，所述电流调节装置根据电子控制器发出的信号作出反应。
16.如权利要求15所述的组件或容器，其中电流调节装置包括可控硅整流器。
17.如权利要求15所述的组件或容器，其中电流调节装置与线圈串联。
18.如权利要求13或14所述的组件或容器，其中电磁开关装置需要外部的重新设置，以在通到加热装置的电力被中断或减弱后重新恢复电力。
19.如权利要求13或14所述的组件或容器，其中电磁开关装置包括应用力来使关联的一组对触点趋于打开的装置，所述力必须能克服去关闭触点或保持触点的闭合。
20.如权利要求13或14所述的组件，其中所述的电磁开关装置包括当预定电流流经时保持一对触点闭合的线圈，并且其中当电流被中断或减弱时触点打开，但是当经过线圈的电流被恢复时，触点不会重新闭合。
21.如权利要求20所述的组件或容器，其中触点通过除了电磁开关以外的其他装置重新闭合。
22.一种用于控制液体加热容器的加热装置电力供应的电磁开关装置，包括开关装置，所述开关装置包含当预定电流流经时保持一对触点闭合的线圈；其中当电流被中断或减弱时触点打开，但是当经过线圈的电流被恢复时，触点不会重新闭合。
23.如权利要求22所述的装置，其中设置弹性装置来施加使触点趋于打开的力。
24.如权利要求22或23所述的装置，其中触点是通过例如快速动作双金属激励器的热机械激励器来动作的。
25.如权利要求22或23所述的装置，其中设置操作部件来允许用户手动地重新关闭触点。
26.如权利要求22或23所述的装置，其中控制装置设置成保证当触点重新闭合时，电流流进线圈，以使触点保持闭合。
27.一种包括权利要求14所述组件的容器。
28.一种包括权利要求22所述装置的容器。
29.一种如权利要求1、27或28所述的容器，其中容器是无线的。
30.一种如权利要求22所述的装置，一种如权利要求14所述的组件或一种如权利要求1所述的容器，其中主加热装置或第一加热器包括带外壳的加热元件。
31.一种如权利要求14所述的组件或一种如权利要求1所述的容器，其中第二加热装置或第二加热器包括以伸长阻力的形式围绕绝缘核心的电阻器。
32.如权利要求31所述的组件或容器，其中电阻包括金属丝缠绕的电阻器。
33.如权利要求31所述的组件或容器，其中所述电阻器至少部分地封装在导热材料中。
34.如权利要求31所述的组件或容器，其中所述电阻器完全封装在导热材料中。
35.如权利要求31所述的组件或容器，其中电阻由壳体接收，所述壳体安装在底座板上，并且充满导热填充材料。
36.如权利要求35所述的组件或容器，其中填充材料的导热系数大于5瓦特每米每开尔文(W/m/K)，优选地大于10W/m/K，并且更优选地大于15W/m/K。
37.如权利要求35所述的组件或容器，其中壳体由铝制成。
38.如权利要求35所述的组件或容器，其中壳体的热膨胀系数大约为23ppm/℃。
39.如权利要求35所述的组件或容器，其中填充材料的热膨胀系数大于8ppm/℃，优选地大于12ppm/℃。
40.如权利要求35所述的组件或容器，其中填充材料包括氧化镁。
41.如权利要求35所述的组件或容器，其中填充材料的导热系数为17-28W/m/K。
42.如权利要求35所述的组件或容器，其中填充材料的热膨胀系数为14ppm/℃。
43.如权利要求31所述的组件或容器，其中电阻器在自由空气中的设计功率小于10瓦特，优选地在5-10瓦特之间，并且更优选地大约为7瓦特。
44.如权利要求31所述的组件或容器，其中电阻器的阻力优选地大于750欧姆，优选地在750欧姆和1.25千欧之间，更优选地为1千欧。
全文摘要
一种液体加热容器，包括用于加热容器内液体的加热装置(110)，电子控制装置(80)，用于中断或减弱加热装置(110)电力的电磁开关装置(60)，和用于将取决于容器内液体温度的信号提供给控制装置(80)的温度感应装置(26)。控制装置(80)被设置成用于控制电磁开关装置(60)，该电磁开关装置对应于由控制装置(80)判断已达到的预定温度条件，来中断或减少加热装置(11)的电力。
文档编号F24H9/20GK1940399SQ20061014473
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月26日 优先权日2005年9月26日
发明者M·J·斯科特, I·芬纳, A·M·G·米克斯 申请人:施特里克斯有限公司