存储消费品的包装、用于加热包装的感应加热装置和包括前者的系统的制作方法

文档序号:13766255阅读:370来源:国知局
存储消费品的包装、用于加热包装的感应加热装置和包括前者的系统的制作方法

本申请涉及并要求如下申请的利益,2014年2月25日提交的美国临时申请No.61/944,070,名称为“带有感应加热器的饮料包装”(Beverage Package with Induction Heater),以及2014年6月24日提交的美国临时申请No.62/016,101,名称为“带有感应加热器的饮料包装”(Beverage Package with Induction Heater),其全文披露以引用的方式并入本文。

声明:联邦资助研究/发展不适用



背景技术:

技术领域

本披露一般地涉及食品和饮料包装以及无线电频率(RF)/食料感应加热

相关技术的讨论

消费者发现,采用精制的包装消费产品,例如饮料,是方便并且合意的。酒水或饮料是特别为了人们消费的液体制品精制饮料通常包装在瓶、纸盒以及罐中。

精制饮料可以提供为冷饮,例如碳酸饮料、水果汁、果蔬汁、能量饮料,以及牛奶。茶和苹果酒通常作为热饮或冷饮。一些饮料主要作为热饮,例如,咖啡、热蛋饮、浓咖啡、热姜汁、草药茶、热巧克力、热棕榈酒,以及爱尔兰热咖啡。

热饮可以由消费者自己制备(例如,用咖啡机做咖啡),或者由其他人在消费者享用之前不久准备并提供给消费者(例如,在店里买咖啡)。能提供给消费者的精制包装热饮料相对较少。缺少包装热饮的原因之一是,缺少便捷和经济的方式预包装和加热提供热饮的精制饮料。

消费品,例如包装饮料,通常以便捷包装方式提供,以符合消费者的需要。仍然有对包装食品和饮料的继续创新的需要,以使加热的消费品,例如热饮,成为消费者更容易接受的便捷包装。



技术实现要素:

在本披露的一个方面,提供了一种用于加热消费品的系统。该系统包括:包装和加热装置。包装包括:容器本体,包括至少是部分由侧壁作为边界的腔体,以及布置在腔体内的至少一个感应加热元件。侧壁包括非感应加热部。腔体构造为容纳消费品。加热装置包括:外壳,以及布置于外壳中的一个或多个感应线圈。外壳限定包装容纳的腔体,构造为在有效位置(操作位置)定位包装。加热装置包括控制器;以及,一个或多个温度感测装置,当包装在有效位置,温度感测装置布置在靠近于侧壁的非感应加热部附近。控制器与一个或者多个温度感测装置通讯连接,并构造为至少部分地基于从一个或多个温度感测装置接收到的一个或者多个信号,控制加热装置的一个或多个操作参数。

在本披露的另外一个方面,提供了一种饮料包装和加热系统,以及包括:构造为容纳饮料的包装。包装包括第一部分和布置于第一部分之下的第二部分。第一部分由非感应加热材料制成。第二部分由感应加热材料制成。该饮料包装和加热系统还包括加热装置。加热装置包括,外壳,其限定腔体,构造为在其内容纳包装的第二部分。加热装置包括:一个或者多个布置在所述外壳内的感应线圈;控制器;以及,一个或多个温度感测装置。一个或多个温度感测装置布置在靠近于所述包装的第一部分的侧壁。控制器与一个或多个温度感测装置通讯连接,并构造为,至少部分地基于从一个或多个温度感测装置接收到的一个或者多个信号,控制加热装置的至少一个操作参数。

附图说明

参照附图阅读本披露的多种实施方式之后,本领域技术人员容易理解本披露的饮料包装和加热装置系统的目的和特征,附图说明如下:

图1是根据本披露的一实施方式的包装局部剖开的轴测图;

图2是根据本披露的一实施方式,为图1的包装以部件分开的方式示出的轴测图;

图3是根据本披露的一实施方式,为感应加热元件的俯视图,示出压缩和展开构造;

图4是根据本披露的一实施方式,为图1的包装位于线圈之上的轴测图;

图5是根据本披露的一实施方式,为图1的包装位于加热装置之上的轴测图;

图6是根据本披露的一实施方式,为图5的加热装置和图1的包装的剖视图;

图7是根据本披露的另外一实施方式的包装局部剖开的轴测图;

图8是根据本披露的另外一实施方式的包装局部剖开的轴测图;

图9是根据本披露的一实施方式,为沿图8示出的感应加热元件的9-9线截取的剖视图;

图10是根据本披露的另外一包装的实施方式的轴测图;

图11是根据本披露的感应加热元件的轴测图,示出展开构造;

图12是根据本披露的图11的感应加热元件的俯视图;

图13是根据本披露的感应加热元件的俯视图,示出压缩的结构;

图14是根据本披露的另外一实施方式的包装的剖视图;

图15是根据本披露的一实施方式的图14的包装的轴测图;

图16是根据本披露的一实施方式的说明加热包装方法的流程图;

图17是根据本披露的另外一实施方式的说明加热包装方法的流程图;

图18是根据本披露的另外一实施方式的说明加热包装方法的流程图;

图19是根据本披露的包括有指孔的感应加热元件的轴测图;

图20是根据本披露的另外一实施方式的图19的感应加热元件的剖视图;

图21是根据本披露的另外一实施方式的包装的剖视图;

图22根据本披露的一实施方式的图21的包装的轴测图;

图23是根据本披露的另外一实施方式的包装和加热装置的局部剖视图;

图24是根据本披露的另外一实施方式的包装和感应加热元件的剖视图;

图25是根据本披露的包装的另外一实施方式的局部剖开轴测图;

图26是根据本披露的另外实施方式的图25包装的剖视图;

图27是根据本披露的另外一实施方式的瓶盖的轴测图;

图28是根据本披露的另外一实施方式的瓶盖的剖视图;

图29是根据本披露的另外一实施方式的吸嘴盖螺帽的轴测图;

图30是根据本披露的另外一实施方式的包括图29的吸嘴盖螺帽的包装的剖视图;

图31是根据本披露的另外一实施方式的包装的剖视图,包装构造为允许将感应加热元件从包装的底部取出;

图32是根据本披露的另外一实施方式的图31的指示细节区域的局部放大的剖视图;

图33是根据本披露的一实施方式的密封片材的示意图;

图34是根据本披露的一实施方式的线圈构造的轴测图;

图35是根据本披露的另外一实施方式的线圈构造的轴测图;

图36是根据本披露的一实施方式的包装的剖视图;

图37是根据本披露的一实施方式的图36的包装的轴测图;

图38是根据本披露的另外一实施方式的加热装置和包装的轴测图;

图39是根据本披露的一实施方式的图38的加热装置和包装的剖视图;

图40是根据本披露的一实施方式的包装的剖视图;

图41是根据本披露的一实施方式的图40的包装的轴测图;

图42是根据本披露的另外一实施方式的包装的轴测图;

图43是根据本披露的一实施方式的图42的包装的剖视图;

图44是根据本披露的另外一实施方式包装和感应加热元件的剖视图;

图45是根据本披露的另外一实施方式的瓶和感应加热元件的剖视图;

图46是根据本披露的一实施方式的图表;

图47是根据本披露的一实施方式的图表;

图48是根据本披露的一实施方式的图表;

图49是根据本披露的另外一实施方式加热装置和包装的轴测图;

图50是根据本披露的另外一实施方式加热装置和包装的剖视图;

具体实施方式

下文结合附图描述饮料包装和加热系统的实施方式。通篇附图中采用相似的附图标记描述相似或相同的部件。这里披露的不同特征可以单独使用,或者彼此改变组合,没有规定将本发明限定于文中描述的特定组合。由此,所描述的实施方式不用于限定权利要求的范围。

说明中可能采用短语“在一实施方式中”、“在实施方式中”、“在一些实施方式中”,或者“在其他实施方式中”,分别可以各指根据本文披露的一个或多个相同或者不同的实施方式。

电磁能通常按能量的递增或波长的减小排列,分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X光,以及伽马射线。本文中采用的,“无线电频率”或者“RF”,一般指具有比微波更低频率的电磁波。

如本文所采用的,“传输线”通常指任何传输媒介,其能够用于从一点到另外一点信号的传播。传输线可以是,例如,金属线、由绝缘介质隔离的两个或更多的导体(两线、同轴线缆、微带线等)、波导、光纤线和/或光纤丛。如本文所使用的,“用户界面”一般是指任何可视型、图像型、触觉型、可听型、感觉型或其他机构,用于向消费者或其他个体提供信息和/或从消费者或其他个体接收信息。本文所用术语“用户界面”,可以指人类用户和一个或多个装置之间,实现用户和装置之间通讯的界面。

如本文所采用的,术语“功率源”和“电源”,是指任何的电能源,例如,电源插座,A/C发电机,电池,或电池组,等等。如本文所描述的,“开关”或者“转换器”通常是指电致动装置(电执行装置)、机械致动装置、机电致动装置(可旋转致动装置、枢轴旋转致动装置、套索栓式致动装置,按按钮等等)、光学致动装置,或者任何合适的装置,一般能够满足连接和断开电子装置或者其部件、器具、设备、传输线或接头或软件等的目的。

本披露的多种实施方式提供包装和加热系统,提供了经济和便捷的方式以包装和加热精制或备好的消费品。这里披露的包装和加热系统的实施方式可以适于用在多种食物和非食物液体。实施方式可以适合用于饮料,例如软饮料、能量饮料、牛奶、可可、汤、婴幼儿配方、营养饮品,和/或酒精饮料。本披露的包装和加热装置的实施方式可以另外地,或者可选地,用于加热粘性食物,或者非液体食物,例如豆类、备好的燕麦粥、加沙司的意大利面。本披露的包装和加热装置的实施方式可以另外地,或者可选地,用于方便地加热与食物无关的液体(例如香味液体、香膏和药剂)。

本披露的包装和加热装置的实施方式可以另外地,或者可选地,用于方便地加热冷冻食品。这样做时,食品的最终温度可以不是在“热”的温度范围。例如,冷冻饮料可以加热到制成大约40华氏度(40°F)的冷饮。或者,冷冻饮料可以部分熔化并混合制成泥状或者浆状。由此,食品的最终温度可以接近或甚至等同于起始温度,并且,在此定义的加热处理可指增加热能到可消费的程度,而不是必须提升温度。

本披露的饮料包装和加热系统的多种实施方式包括用后即丢弃的饮料包装和RF/感应加热装置,其可以可操作地与包装结合,用以加热包装内容物。本披露的包装的实施方式可以包括:容器,例如塑料容器,其不容易受到感应加热的影响;感应加热元件,例如金属元件,其容易感应加热,并放置于容器内;以及密封容器的封闭物。饮料,例如咖啡,可以密封地封装于包装内,例如,可防止损坏。根据本披露的实施方式,感应加热元件浸没于饮料中,并通过加热装置实现饮料的感应加热。

在一些实施方式中,加热装置是一种桌面器具,包含一个或者多个螺旋缠绕的感应线圈。本披露的加热装置可以包括电流源、传感器、以及控制器,其以受控的方式通过线圈以无线电频率输送交变电流。

图1和图2示出根据本披露一实施方式的包装1。包装1包括容器2和感应加热元件3。容器2可以是用于存储液体例如饮料的塑料瓶。感应加热元件3可以由容易受到感应加热的金属制成,以及可以形成为大致管状以放置于容器2内。饮料5,例如备好的咖啡,可以灌入容器2。在一些实施方式中,容器2包括盖4,盖4可以是任何的适合于容器2的封堵件。盖4适合于与容器2和/或包装1密封接合,例如,用以保存饮料5。如图1所示,当组装好之后,包装1外部呈现为标准的饮料瓶,以及内部包含有感应加热元件3,其浸没于容器2储存的饮料5中。包装1构造为提供保护性阻挡,以保存饮料5,以及提供消费者便利的包装。

图2和图3图示如何装配包装1。感应加热元件3可以由金属片材形成为大致管状。在展开构造中,感应加热元件3具有对应于容器2的肋6的内径的外径。为了将感应加热元件3放置到容器2中,可将感应加热元件3a改变形状,例如,进行滚卷或者卷绕,以成为压缩构造,从而感应加热元件3a的外径小于容器2的容器口9的内径。

图3示出感应加热元件3在展开构造以及感应加热元件3a在压缩构造的俯视图。一旦将感应加热元件3放入容器2,感应加热元件3恢复到其展开构型,并顶靠肋6和/或瓶脚7,以牢固地卡在容器2中。饮料5放置于容器2内,以及,装上盖4,例如旋转入位,以密封包装1。作为包装过程的一部分,包装可以采用标准饮料保藏技术,例如热灌装、蒸馏、无菌灌装等。

图4是要将包装1放入加热装置100的线圈101时的轴测图。线圈101(如图6所示)可以是螺旋缠绕的绞合线,其具有的直径允许将包装1或者其一部分放入线圈101中。包装1放入线圈101时,感应加热元件3与线圈101轴对齐,并由线圈101围绕。当高频交变电流经过线圈101,在感应加热元件3中感应生成涡电流,引起感应加热元件3发热。涡电流导致的生热,以及提供的交流穿过线圈101造成的电磁滞现象,被利用来加热感应加热元件3,并由此加热感应加热元件3浸没的饮料5。

图5示出包装1定位在加热装置100之上。使用中,加热装置100放置于柜台、桌子或者其他的表面上,以及将插头102插入家用电插座。将包装1插入加热装置100的空腔103中,并按下开关104启动加热循环。显示器105向消费者呈现信息,例如指示、加热过程的状态,或者装置使用中的错误。在其他的实施方式中,加热装置100可以是便携的,采用电池供电的装置,适合于与包装1一起使用的。

图6示出加热装置100可操作地连接于包装1。加热装置100包括外壳112和控制器107。在一些实施方式中,例如如图6所示,控制器107与加热装置100形成为一体。在其他的实施方式中,控制器107可以提供为与加热装置100相连接的分立部件。控制器107可包括任何类型的计算装置、计算电路,或者任何类型的处理器或处理电路,能够执行存储于存储器中的一系列指令。

应当理解,虚线表示加热装置100的不同部件之间的电气连接(例如,导电体),其仅仅为电气连接的示例性的而非限定性的实施例,以及本披露的加热装置的实施方式,可以采用很多不同的电气连接构造,与图6所示相比,一些实施例可以具有增加到或者更少的,或者不同的电气连接。

加热装置100包括测定计108,其通过传输线114与控制器107通讯连接。一旦将包装1插入空腔103,包装1的重量由测定计108计量,测定计108与控制器107通讯。上温度传感器109布置在靠近于容器2,并位于感应加热元件3的上方。上温度传感器109测量容器2的侧壁温度,并通过传输线115与控制器107通讯连接。类似地,下温度传感器110测量容器2的底部温度,并通过传输线116与控制器107通讯连接。下温度传感器107位于突出113内。突出113构造为与容器2底部上的凸进部8相接合。电源106向线圈101提供高频交变电流,以及,由传输线117使电源106与控制器107通讯连接。电传感器111检测流经由线圈101的电流,以及,由传输线118使电传感器111与控制器107通讯连接。

为使用加热装置100,消费者去掉盖4,以及将包装1插入加热装置100的空腔103。然后消费者压下(或者以其他方式启动)开关104以启动加热装置100。当启动开关104时,例如压下开关104,开关104与控制器107通讯。控制器107可以构造为,基于一个或者更多的表示消费者输入的信号,例如,由启动开关104,和/或一个或更多的分开的消费者操作按钮或开关而产生的信号,控制器107控制一个或者更多个与电源106相关的操作参数。开关构造的实施例可以适合于与加热装置100一起使用,包括按钮式、套索栓式、摇杆式、触摸式、按扣式、旋转式和滑动式。

另外地,或者附加地,启动开关104、加热装置100,可以包括声音输入技术,其可以包括硬件和/或软件,其可以并入加热装置100或者并入其部件中(例如控制器107)。声音输入技术可以包括声音识别、声音启动、声音纠正,和/或植入语音。

在一些实施方式中,控制器107构造为,执行加热方案响应接收到的从开关104发出的电信号。根据加热方案,控制器107处理来自不同的传感器的输入。此类输入可以包括由测定计108计量的重量,上温度传感器109测量的温度,和/或下温度传感器110测量的温度。基于接收到的输入,控制器107判断是否启动电源106和/或确定加热装置100的操作参数,例如,经线圈101供给的功率和持续时间。如果需要施加功率,控制器107,例如,以预定的功率水平以及以预定的时间周期启动电源106。在一些实施方式中,在启动电源106时,控制器107继续测量来自上温度传感器109和/或下温度传感器110和/或电传感器111的读出。控制器107可以判断何时切断电源106,以及可以在显示器105上与消费者通讯。如果加热过程按计划进行(例如传感器如预期形式读出,以及测量温度是正确的),那么显示器会显示认可(OK)消费者取出包装1并享用饮料5。如果加热过程没有按照预定方式进行,那么显示器会显示错误,以及指示消费者应当如何处理(例如,“勿取出”,“瓶损坏”,“再次按压按钮”,等等。)

在如上文所述的加热过程中,电流流经线圈101,在感应加热元件3中感应生成涡电流和电磁滞,这使感应加热元件3温度提升。由于感应加热元件3浸没在饮料5中,升温的感应加热元件3使饮料5变热。当流经线圈101的电流由控制器107切断(即,在预定的温度,或者经过预定的时间间隔之后),对感应加热元件3停止加热,以及感应加热元件3与紧密包围的饮料5达成温度平衡。

根据本披露实施方式的加热装置100,如果将具有平底的不相关的容器(例如罐)插入空腔103,那么容器不会停留在突出113上,以及不会由测定计108称重,加热装置100则不会启动。

在加热循环(期间),饮料5的温度于容器2的底部、中部和顶部区域之间可能变化很大。在一些实施方式中,可以将搅动包装1的装置结合于加热装置100,搅动包装1作为加热循环的一部分。此外,或者可选的,在饮用饮料5之前,消费者可以摇动包装1以使饮料5的温度均匀。

应当理解,加热装置100可以包括如图38和图39所示的加热装置3800的各种部件和/或电气接头,如图49所示的加热装置4900的部件和/或接头,和/或如图50所示的加热装置5000的部件和/或接头。

图7示出根据本披露的包装的变化实施方式。在图7所示的实施方式中,包装20与标准的饮料盒相似,并包含有感应加热元件24。容器21可以由包括多层的叠层片材制成。例如,容器可以由纸板、聚乙烯和例如EVOH的阻挡聚合物的多层制成,其提供结构以及阻隔性能,但也会允许无线频率的能量通过以到达感应加热元件24。包装20可以包括出口23(例如可刺穿的铝箔吸管口),通过该出口23消费者可以获取饮料5。包装20可以由与制成标准饮料盒相仿的机械制成。这样的机械设备,典型地由叠层材料网布,通过形成底、侧缝(图7未示出)、然后加入饮料5并形成顶缝22,形成盒状容器。感应加热元件24可以包括在制作过程中,通过将其结合于形成容器21的网布,或者在向容器21灌注饮料5时将其放入容器21中。

图8和图9示出根据本披露的包装的变化实施方式。在此实施方式中,包装30类似于具有“吸浆管”的杯子,例如咖啡店里可以见到的那种。包装30包括容器31。容器31包括具有轮廓上表面32,以及部分锥状侧壁33,例如,由热塑性材料整体形成。开口40设置于上表面32处,其使消费者能够从包装30吸取饮料。垂片39覆盖开口33,以在饮用之前密封包装30。上表面32可以包括凹入处41,其与开口40相邻,使消费者能够舒适地将嘴包裹于开口40的周围。在此实施方式中,大致的管状的感应加热元件36位于容器31内,其由形成于侧壁33的凸起34和肋35定位。环形凹槽42形成于感应加热元件36。

凹槽42与肋35接合以确保将感应加热元件36固定于容器31。感应加热元件36和饮料(未示出)通过底部开口43放入包装30。包装30包括片材37,其沿着法兰38附接于容器31,并形成密封包装的一部分。片材37构造为可以容易地将感应加热元件36从容器31分离以拆除,从而方便回收。

图10示出根据本披露的变化实施方式。在图10所示的实施方式中,容器50是个相对窄的热塑性塑料瓶,具有相对宽的瓶口52。感应加热元件51是大致筒状的金属片,例如镀锡片,或者镀ECCS的聚合物,例如,类似于常见的马口铁罐头的本体。使感应加热元件51的尺寸符合瓶口52,并投入容器50中。以此方式,上槽55,其形成于感应加热元件51,与突起53接合,并且下槽56与脊54接合,从而感应加热元件51在容器50中保持就位。突起53在容器50内定位感应加热元件51,同时允许液流沿着感应加热元件51的内外表面流动。可以添加盖和饮料(图中未示出)以制成密封包装食品。一般来说,包装用金属例如镀锡片经过涂覆,以最小化侵蚀,但是金属片材剪切边缘可能会使边缘暴露而造成侵蚀。在一些实施方式中,将感应加热元件51上下法兰形成滚边55,其用于遮蔽金属片材的边缘,避免被包装中存储的饮料侵蚀。

图11-13示出根据本披露的感应加热元件的变化实施方式。在图11-13所示的实施方式中,示出大致筒状的感应加热元件60,感应加热元件60包括一系列的凹进61和竖沟62,其允许了感应加热元件60的压缩,从而感应加热元件60可以置于瓶中(例如图1所示的瓶2)。图11和图12示出处于展开构型的感应加热元件60。在此构型中,感应加热元件60展开为具有相对大的直径,从而与与瓶内壁相接合。图13示出处于压缩构型的感应加热元件60。在此构型中凹进62弯折成锐角,并且竖沟61被压缩,从而感应加热元件60的直径减小,以允许将感应加热元件60插入瓶口(例如图1所示的容器口9)。

图14和图15示出根据本披露的包装的变化实施方式。在图11-图13示出的实施方式中,包装70包括可以由塑料制成的上段71,以及可以由金属制成的下段72。设置隔离套73,其可以由纸板衬垫制成。饮料5可以放置于包装70内。可以设置盖4。在一些实施方式中,包装底可以由不能加热的材料制成。

上段71、下段72,连同盖4共同形成饮料5的密封包装容器。隔离套75构造为用于保护消费者免受热饮料透过下段72辐射出的热。下段72可以由单片材料形成(例如,类似于不带罐端部的两件罐体)。

可选择地,例如图14所示,下段72可以形成为具有焊接的管状罐本体以及底端74(例如,类似于没有顶端的三件式罐)。在实施方式中,其中下段72制成为有底端,此种底端74可以由标准包装金属或者非感应材料例如塑料制成。非感应表面有助于在下段72基部的温度测量。在一些实施方式中,通过下段72的顶部与上段71的底部之间形成的接缝73,将下段72与上段71附接。

包装70提供的功能类似于图1-6所示包装的功能。替代由加热装置加热感应加热元件,下段72由感应线圈加热,转而加热饮料5。在一些实施方式中,对于消费者的舒适性、包装设计、以及有效的温度测量和控制来说,提供塑料表面是有利的。特别地,上段71提供不会受到感应加热的低保热材质表面。结果,在上段71外表面测定的温度很接近于测温点附近的饮料5的温度。

图19和20示出根据本披露的感应加热元件的变化实施方式。在图19和20所示的实施方式中,感应加热元件200包括指孔201,能够帮助将感应加热元件200方便地插入和/或从瓶中取出。感应加热元件200具有大致管状,可类似于底部带口的广口瓶。感应加热元件200的制作方式可以类似于罐头本体的制作方式,例如,通过拉伸-再拉伸,拔出和热压,或者焊接和合拢处理,将镀锡板片材或者无锡镀涂覆钢片材形成为杯状。采用合适的方法将底壁的一部分去除,例如冲压或者机加工。由此获得具有环状底壁202的感应加热元件200,环状底壁202形成了其中穿过的孔201。孔201构造为允许消费者将他或者她的手指放入孔201以及抓住底壁202,从而容易地将感应加热元件200从瓶中拆除。一旦分离,可以回收感应加热元件200(例如,回收金属材料),以及回收瓶子(例如,回收塑料)。感应加热元件200可以卷曲、摺边、或者形成为其他形式,以密封切端防止腐蚀和/或提供钝化表面供人们接触。

图21-23示出本披露的感应加热元件的实施方式。这样的构造通过在液面线以上检测感应加热元件200的温度,允许加热装置检测部分灌充的包装205。检测部分灌充的包装的能力对于安全性和便捷性都是有利的。一旦检测到部分灌充的包装,加热装置300可以停止加热或切换到低功率设置以避免过热。

可以在瓶208侧提供条形码。尽管采用条形码作为示例,可以附加地或者可选地采用其他编码系统(例如,QR码,Data Matric,RFID,等等)。如图22所示,包装205的外部包括条形码206以及传感器凹进207。感应加热元件200放置于瓶208内,并由传感器凹进207和定位凹进209保持就位。由于感应加热元件200与传感器凹进207摩擦接合,如果感应加热元件200升温,传感器凹进207也会相应较快升温。

图23示出包装205可操作地与加热装置300耦合。加热装置300与图5、图6所示的加热装置200相似。然而,在这里,感应加热元件200的顶部延伸至线圈301之上。加热装置300包括测温器302,设置测温器302用于,在邻近于传感器凹进207抵靠感应加热元件200的点处,测温器302测量传感器凹进207内的温度。测温器302可以有多种类型。例如,测温器302可以是电热调节器(热敏电阻),这种情况下,电热调节器测温器302会置于与邻接于感应加热元件200的传感器凹进207物理接触的位置。可选地,测温器207可以是红外温度计,在这种情况下,红外光线束会对准邻接于感应加热元件200的传感器凹进207。

在图23中,示出部分灌充的包装205,具有饮料208在感应加热元件200的一侧局部升起。如果在这种情况下启动线圈301,那么,感应加热元件200超出饮料208的部分会趋于非常快速地升温;线圈301将能量传送至感应加热元件200,但是没有液体冷却感应加热元件200的顶部。这是潜在危险的(或者至少是令人不满意的)情况。

将测温器302定位于紧密接触或者很邻近于传感器凹进207以及感应加热元件200,加热装置的控制系统能够很快检测到快速升温,并使感应加热元件301停止工作。图23所示的结构可以增加加热装置的安全性。图5和图6所示的加热装置100包括测定计108,其测量包装的重量,并适合于检测部分灌充的包装。本文描述的检测部分灌充的包装的基于温度的技术,能够扩大为此目的的测定计的应用范围,或者省略对测定计的需要。图6所示的测定计108直接与包装1接触。

在加热装置的另外的结构中,测定计可以定位于加热器底部,或者其他部位,以检测加热装置和其上所放置的包装的组合重量。通过此构造,加热装置能够推算出包装的重量,而无需直接接触包装的测定计。

应当理解,在本文披露的加热装置的实施方式中,可以采用单个或者多重测温器。图6示出测温器109,其与感应加热元件3分开,而图23示出测温器302,其接近于感应加热元件200。构造成在两个位置都有测温器并且将两种温度读数输入给加热装置的控制方案可以具备优势。

图21和图23示出如何将条形码206应用于本文披露的加热装置实施方式的功能中。在包装205上,条形码206布置于测温器207之上。对应地,条形码读取器303布置在加热装置300里的测温器302之上。将包装205正确插入到加热装置300里时,条形码206邻近于条形码读取器303布置。在加热过程之前或者之中,加热装置300可以读取条形码206,以识别包装中的饮料的量和性质,以及相应地调整加热装置300的加热方案。

上文中描述的条形码和读取器可以设置成对于消费者来说更为便利的水准,例如,消费者无需考虑在包装上定位条形码,以及在加热装置的读取器前晃动条形码。包装205和加热装置300的形状可以设计成,当消费者开始将包装205插入到加热装置300时,包装205趋于滑动和/或旋转到加热装置300中的正确的位置里,使得条形码读取器303和测温器302正确地运行。例如,可以在包装205上设置槽,其对应于加热装置300上的凸部,此设置会引导包装205进入到加热装置的空腔中的正确位置。

图24示出另外的测温器/瓶/感应加热元件构造。在此构造中,感应加热元件200的顶部适配在外侧凸起210中,其从容器211向外延伸(与图21至23的向内/凹进的传感器凹进207成对比)。测温器304定位于接近凸起210定位。如果采用封套或者其他标签作为包装的一部分(例如,作为标签包括条形码),这种几何构型具备优势。在采用凹入式的凹进207的情况下(图如图21至23所示),标签往往会跨越凹进207,并挡住测温器302。相对地,标签,例如封套,趋于与外侧凸起210紧密吻合,以及对于测温器304的放置与功能的妨碍最小化。

图25和图26包括一体式杯形容器216,其具有曲线状顶部。包装215包括热塑性材料形成的容器216。容器216的最顶部轮廓构型为与“吸嘴盖”相似,以及包括在其顶面218上的吸嘴口217。凹进区域219从顶面218向下延伸,并与吸嘴口217邻接,以在消费者喝饮料时容纳他/她的嘴唇。顶面218围绕吸嘴口217的部分形成为平面凸缘222。吸嘴盖片223附加于平面凸缘222以密封吸嘴口217,并在使用之前形成密封的包装215的一部分。接入孔224位于容器216的顶部。如图25和图26所示,接入孔224位于凹进区域219内。在其他的实施方式中,接入孔位于容器的顶面。接入孔224构造为允许将感应加热元件226插入到容器216内,及从容器216中取出。接入孔法兰227围绕接入孔224周边延伸,并且提供用于将入口挡片228安装到容器216上的平面。在消费者使用之前,入口挡片228覆盖接入孔224,以密封包装的内容物。感应加热元件226的尺寸形成为能装入接入孔224中并存放于容器216内。在此方式下,形成于感应加热元件226的槽229,其与形成于容器216的接合脊258接合,且凹部257抵靠感应加热元件226,保持感应加热元件226就位于容器216中。在容器216中,凸出257和脊258固定感应加热元件226,同时允许液流沿着感应加热元件226的内外表面流动。

在使用中,消费者在饮用在包装中的饮料之前,将吸嘴盖片223拆除。吸嘴盖片拉环221提供给消费者一个对于吸嘴盖片223的抓握表面。在消费者喝完饮料之后,可以拉住拉环230并拔出,以拆去入口挡片228。然后,可以通过接入孔224去除感应加热元件226。由此,可以容易地从塑料容器216中分离出金属感应加热元件226,以分类回收。

图27-30示出根据本披露的多种螺帽。螺帽的特征是有一孔,其由可拆除的突片覆盖。螺帽可包括曲面构型,例如,构造为与吸嘴盖相似。

图27和图28示出窄直径的瓶盖240。孔241设置于瓶盖240中。易除片材242附着于瓶盖240的上表面并密封孔。片材242包括拉片243,消费者容易夹住拉片243以更容易去除片材242。

螺纹244使盖能旋入到合适的瓶上。图29示出吸嘴盖螺帽245。在此情况下,盖245的表面形成的轮廓与吸嘴盖相似。也就是,吸嘴盖螺帽245包括围绕其周边的顶面246,以及包括孔247,通过孔247可以吸取饮料。平凸缘249位于顶面246上,并直接包围孔247。凸缘249设置有表面,挡片250贴附于其上。可去除的挡片250可贴附于盖245的上表面并密封孔247。构造成容纳消费者的嘴唇的凹入区域248邻近于凸缘249布置。挡片250包括拉片251,使消费者容易夹住拉片251,从而容易地去除挡片250。

图30示出吸嘴盖螺帽245装在容器252上的状态。盖螺纹253对应于容器螺纹254,以将盖245装到容器252上。本文披露的螺帽实施方式可以以不同方式使用。可以仅将螺帽简单地旋出而不拆除拉片,并通过螺纹口直接获取容器中的内容物。或者,消费者可以拆除拉片,并通过孔从容器中吸取饮料。

通过带螺纹的开口接近容器内容物,从以下方面考虑是有用的:向容器中添加配料(例如,首次灌装,或者,消费者向咖啡里加入奶油或者糖);向容器中放入或者取出金属感应加热元件;向消费者提供能重新盖紧的通向容器的通路;以及,向消费者提供广口的饮料容器的体验(例如,咖啡罐或者瓶)。

通过孔接近饮料可以提供消费者采用吸口盖的如下优点,包括吸取饮料的能力,以及移动容器时防止溅出。本披露的螺旋盖对很多种容器是有用的。

图31示出包装260,其中能将感应加热元件265可以从包装260的底部取出。密封片材263沿着形成为靠近容器260的底部的一部分的凸缘261,附接于容器260。通过底座262,使凸缘261和片材263从包装260的底部提升。如图所示,底座262为大致的环面状,并形成为容器260的一部分。当包装260中充注有液体时,液体的液压会趋向于使密封片材263向下弓形弯曲,在将容器放置于桌子或其他的表面上时,会潜在地破环容器260的稳定性。采用底座262允许密封片材263向下弓形弯曲,而不会破环放在平面上的包装260的平衡。

在本实施方式中,感应加热元件265形成为具有底壁266。密封片材263可附接于底壁266以容易地拆除感应加热元件265,用于喝完饮料后的回收。图32示出图31的局部区域,其中底壁266沿着区域267附接有密封片材263。有很多可用的附接方式,例如,可以采用这样的材料(例如聚丙烯)制成密封片材263,其可以在感应加热元件265上热密封形成涂层(例如聚丙烯)。

图33示出不同的密封片材。在此实施方式中,采用刚性或半刚性的材料(例如,多涂层包装金属)形成密封片材270。密封片材270包括拉片271,其作用为手指握柄和拉杆,用于将密封片材270从容器上撬下。通过形成于密封片材270上的铆钉,将拉片271附接于密封片材270。通过形成于密封片材270上的铆钉273,可以将密封片材270附接于感应加热元件265的底壁266。

图34和35示出根据本披露的另外的线圈几何构型。在两种构型中,采用两个线圈替代采用一个线圈,以集中转移能量至包装内的感应加热元件的目标区域。这样做,会增强部分灌充包装的加热效果;对于在包装中具有不同尺寸和形状的感应加热元件,便于操作加热装置;和/或有助于在不同功率设置下的加热装置的操作。

图34示出线圈275,其包括上线圈276和下线圈277。加热装置可以构造为将高频电流施加到两个线圈或者二者之一,以达到所需效果。例如,可以单独激励下线圈277,其趋于在感应加热元件278的下部280聚集能量。这对于容器中的液面没有完全覆盖感应加热元件278的上部279的部分灌充容器是很有用的。或者,一起激励上线圈276和下线圈277(可以串联也可以并联),在感应加热元件278的上部279和下部280都施加能量。此配置对于快速加热大包装或者满包装是有利的。

图35示出加热装置构造为具有高线圈281和矮线圈282。在此例中,矮线圈282布置为同轴围绕于高线圈281的下部。在操作中,矮线圈282能够用于将能量施加到感应加热元件283的下部285。而高线圈281对于感应加热元件283的上部284和下部285都施加能量。矮线圈282能够用于低功率设置或者部分灌充设置,而高线圈281能用于高加热设置和/或满包装设置。

在上文描述的两种构造中,不同的线圈可以用于不同形状和尺寸的感应加热元件。例如,半高的感应加热元件(用于与矮线圈277或小线圈282共同使用)可以用于小容器和小装量,而全尺寸感应加热元件可以用于大容器和大装量。

加热装置的附加特征可以包括:消费者可调整的加热设定(例如14华氏度至160华氏度,最终温度);启动定时器(例如,允许在特定时间将饮料加热到预定温度并备好);用于不同食物的不同加热循环(例如,对于咖啡和汤的最佳功率设定可能不同);和/或采用不同控制去编程和操作单元;以及,与计算机连接(例如通过WiFi连接至iPhone)以编程或操作单元。

包装的附加特征可以包括:不同的尺寸;不同的容器开口构造(例如汤用的广口,饮料用的窄口,以及“吸嘴”盖);容器上隔离用的槽;附加隔离套;和/或标签或者热缩套上的包装图形。

包装的塑料部分可以由包装工业常用并认可用于接触食物的塑料制成。聚丙烯(PP)提供高耐热性,并经常用于要经过蒸馏消毒的瓶子。经过热固模塑成型的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)也具备适当的耐高温性能,以及对于热灌装和无菌包装操作是适用的。聚乙烯(PE)是另外一种选择。

感应加热元件可以由例如防腐蚀的以铁酸盐为主要成分的金属(铁氧体金属),例如镀锡铁皮(马口铁,tinplate)、无锡镀涂覆钢(tin-free steel),或者AISI 430不锈钢制成。包装钢材例如聚合物涂覆的ECCS被认为经济性和功能性俱佳。以铁酸盐为主要成分的不锈钢或者马氏体不锈钢提供防腐性能,也可以使用。预期可以使用非磁性金属,例如铝或者奥氏体不锈钢,尽管对于感应加热来说这会比较困难。

在一些实施方式中,感应加热元件是弯曲的、大致筒状的金属片材。应当理解,也可以采用适于放在容器中的多种感应加热元件的变化构型。一些例子包括:管状截面(例如,罐体);不同的高度(例如从容器的基部测量);针对多种容器的尺寸和所需加热速率的整体尺寸(表面积和厚度)不同;皱褶或槽形(例如,对于给定的高度增加表面积);螺旋(例如,保持为图3的感应加热元件3的几何构型);简单的平面片材;以及多种或者不同形状的组合。

尽管示出了单层的螺旋缠绕线圈,本文披露的加热装置的实施方式中可以采用不同的线圈几何构型。例如,可以将线圈缠绕成束,具有径向延伸的多轴层(类似于线轴)。进一步,线圈可以具有很多种其他的几何构型,例如,马鞍状。

在一些实施方式中,加热装置是放在桌面上使用的装置。在另外一些实施方式中,加热装置可以与自动售卖机、车辆、公共机构(办公室、便利店、餐饮服务等)或者其他环境关联使用。

本文披露的加热装置的实施方式中,可以利用已知的电子学技术以产生高频交变电流激励线圈。这类电源的典型技术是基于一个或者更多的逆变电路。

本文披露的加热装置的实施方式中,多种控制逻辑可以用于加热装置的控制。例如,可以采用这样的控制逻辑,当达到端点温度,简单地终止加热循环(时间)。

在一些实施方式中,可以将搅动器或者搅拌器置于包装或者加热装置中。可以采用多种在加热期间搅动包装的系统,以均匀加热容纳在包装中的液体。例如,可以通过向容器添加振荡装置实现搅拌,该振荡装置以花键接合于容器的底部,并在加热期间使容器轴向旋转。通过形成于容器侧壁和/或感应加热元件上的翼片,能够改善混合搅拌。达成搅拌的另外的方式可以是使容器内的感应加热元件可动,然后在加热期间用电-磁摇晃感应加热元件。

可以在包装的不同部分容纳不同的食物。希望对不同的内容物和部位具有不同的加热控制循环。例如,在加热粘稠和/或奶基产品(例如热牛奶咖啡)时,相比于加热其他产品(例如茶)最好慢一些。因此,将产品感测装置结合到加热装置的控制电路中,以判断要采用的正确加热设定,这是有利的(例如,采用条形码和RFID芯片)。

在一些实施方式中,加热装置适合于检测包装以及调整其控制方案。例如,控制器可以采用下述组件的一个或者组合以区分不同的包装之间的区别。可以将感应加热元件制成不同尺寸和形状。且感应加热元件从线圈中汲取的能量取决于感应加热元件的尺寸和形状。例如,如果发电机设定的额定功率(例如,1500瓦),那么20平方英寸的感应加热元件可能汲取全部的1500瓦(12.5安,120伏)。然而,10平方英寸的感应加热元件可能汲取仅1000瓦(8.3安,120伏)。在一些实施方式中,加热装置包括电流传感器。这样,控制器能检测小的或者大的感应加热元件(或者有关其他尺寸)之间的区别,以及相应地调整控制方案。

在实践中,对一些产品用大的感应加热元件是有利的(例如,对于大份饮料可以快速加热),以及对其他一些产品用小的感应加热元件是有利的(例如,对于小份饮料和/或适合慢速加热的饮料类型)。

由测定计所进行的称重,可以作为控制器识别包装内容物的一个数据点,例如,附加地应用于确定加热时间。

可以在腔体中布置多种传感器用于探测容器的形状以及将该信息传送给控制器。例如,容器可以由不同形状的型穴和基座制成,以及物理传感器能检测型穴和容器基座的形状。

在使用本披露的包装和加热装置时,消费者可能会与产生相当高能量的加热装置以及很烫的包装直接接触。因而需要很大程度关注如何设计产品以保证消费者的安全。这类安全措施应当估计到合理的冗余,以应对系统部件失效的可能性以及消费者可能错误地使用系统。

多种部件和特征被例行设计于电器装置,以增强安全性。这包括:电熔断器,热熔断器,缆线管理和其他的构件。类似地,用于食物的消费者包装包括多种用以增强安全性的已知的构成,包括损毁印证包装的、隔热的以及对儿童安全的包装。

在本文披露的控制系统实施方式中,首先具有安全特征。测温器和控制逻辑能用于确定饮料的温度上限。在本文披露的加热装置实施方式的控制逻辑可以限制温度,还可以识别和响应不同的错误状态,以及将信息传送到接收器或接收者。

如本文所说明的,在加热装置上设置凸起,其可以与包装的型穴相对应。当某种不合适的物体(例如平底金属罐)被插入到加热装置中,这种凸起使加热装置取消运转功能。能增加另外的或者附加的特征以增强基础概念。例如,将加热装置的空腔和包装基座制成为具有椭圆形截面(替代圆形),由此很大范围排除不适当的对象。

在一些实施方式中,加热装置能适合于电检测空腔中的不期望的对象。例如,在空腔底部设置电触点(例如,在凸起上或者凸起的周围),以检测到是否将金属罐而不是塑料包装放入了空腔。此外,可以采用电流感测特征检测出不适当的对象。如上文所述,电流传感器可以检测到在给定功率设定下流经线圈的电流量。如果测得的电流量与预期水平不符,控制器能解除装置运行。

机械装置可以安装到加热装置中,以允许控制器将包装锁定在腔体中。例如,一个或者多个机电驱动针或条棒能够安装到加热装置中,将它们插入到包装的脊、凸起、弯曲部或者另外的几何构型体处。这样的特征会防止消费者在加热周期完成之前将包装从加热装置中取出,或者防止在意外过热的情况下将包装取出。

理想的是,在容器2的规定部分,于合适的位置制作成具有“爆裂”点(或者弱化区域)。例如,塑料容器可以形成为具有在5磅/平方英寸(5PSIG)裂开的底部区域,而容器的其余部分在超出10磅/平方英寸(10PSIG)裂开。由此,如果容器承受过高的压力(例如,加热装置失控,而忘记打开盖子),那么,容器会在底部裂开,以及热的内容物会容纳在腔体里,而不会潜在地喷向消费者。

仅在取掉盖子的情况下能够操作单元可能是理想的。例如,可以证明一些(例如碳酸)饮料的密封包装在高温下会有超压和爆开的风险。另外一些情况下,仅在盖子从来没有拆除的情况下操作加热装置是有利的。例如,将液体内容物清空了的包装用于加热装置可能是危险的。对于以上任一种情况,在控制器附加上这样的装置是有利的,其用于检测插入加热装置前盖子是否就位,或者盖子是否曽被拆过。

对于非充气饮料的预期加热温度(例如140华氏度至150华氏度)可能不会引起超压风险。此外,测定计传感器可以设定到最小重量限制,以防止在加热装置中使用空容器。此具体特征可能作为第二或第三安全装置,因为尚未证明此特征很有用。

可以在控制电路中置入这样的特征,如果包装温度超出安全水平,其会警告消费者。可以通过一个或者多个可听和/或可视警告(例如闪灯或者屏幕上的通知消息)传送此讯息。

如先前提到的,包装可以是热灌装、无菌灌装或者蒸馏,以允许不同产品(茶、有奶咖啡等)于室温储存,且/或延长保质期。特别地,通过使用感应加热元件(或者下段,根据具体情况而定)对包装感应加热,可以对包装中的饮料进行原位处理(例如,煮或者灭菌),作为生产过程的一部分。

如上文提到过的,加热装置可以构造成以很多种方式采用从简单到复杂的很多种控制方案。此部分描述加热装置控制图表,包括加热装置的很多新颖的特征,例如包装锁定机构以及采用复杂/模糊逻辑。

图16示出描述根据本披露的实施方式的包装加热进程(图示中总称1600)的流程图。在一个实施方式中,通过一个或者多个指令序列执行进程1600,以促成本文披露加热装置实施方式的不同部件,以执行所描述的动作。在下文描述的一个非限定性的实施例中,进程1600应用在采用图5和图6示出的加热装置100的情况。

在方块1610,消费者将包装插入到加热装置中(例如,示出于图5和图6的包装1)。在方块1615,消费者按下(或者以其他方式启动)开关104以启动加热装置100。在另一个实施方式中,可以提供显示器,其包括触摸屏,可以操作触摸屏以启动加热装置100。在方块1620,压力开关或者测定计检测包装1,以判定包装的重量是否超出预定的最小重量。一个非限定性的实施例中,测定计108用于判断包装1的重量是否超出8盎司。在方块1625,对于包装的重量是否小于预定的最小的重量做出判定。如果判定包装的重量小于预定的最小的重量,那么,在方块1630,发出出错信号。例如,显示器105会显示信息,如“瓶重不足。请插入满瓶。”在方块1625,如果判定包装1超出预定的最小重量,那么,在方块1640,激励感应线圈。

在方块1645,测量包装温度。在方块1660,对包装温度是否低于最低水平做出判定。例如,最低水平可以是145华氏度。在方块1660,如果判定包装温度低于最低水平,那么在方块1645再次核查包装温度。在方块1660,如果经过判定包装温度高于最低水平,之后,在方块1665停止激励感应线圈。在方块1670,信号可以指示进程完成。在图5和图6示出的加热装置的实施方式中,如果测温器109探测到包装1的温度低于145华氏度,保持激励感应线圈101,且测温器继续测量包装1的温度,直至达到145华氏度的温度。当包装温度超出最低水平,停止激励线圈101,以及信息会显示于显示器105上。

图17示出描述根据本披露的实施方式的包装加热进程(图示中总称1700)的流程图,其结合有锁机构,该锁机构将包装固定于加热装置,直至加热循环完成。在下文描述的一非限定性实施例中,进程1800应用在采用图38和图39示出的加热装置3800的情况,其中锁销3806可操作以提供进程1700中的包装锁的功能。

在方块1710,消费者将包装插入到加热装置中。在方块1715,消费者按下(或者以其他方式启动)开关104以启动加热装置。另外地或者可选地,如这里说明的,加热装置可以由声音或者其他启动手段来启动。在方块1720,压力开关或者测定计会检测包装,以判定包装的重量是否超出临界水平。例如,测定计3910用于判断包装3601的重量是否超出8盎司。在方块1725,对于包装的重量是否小于预定的最小的重量做出判定。在方块1725如果判定包装的重量小于预定的最小的重量,那么,在方块1730,发出出错信号。在图38和图39示出的实施方式中,显示器105会显示信息,如“瓶重不足。请插入满瓶。”在方块1725,如果判定包装超出预定的最小重量,那么,在方块1740,激励感应线圈。在方块1745,测量包装温度。在方块1750,对包装温度是否低于最低水平做出判定。如果经过判定包装温度低于最低水平,那么进程1700返回方块1745,再次核查包装温度。

在方块1750,如果判定包装温度高于最低水平,则在方块1755停止激励感应线圈。在图38和图39所示的实施方式中,如果红外测温器3813探测到包装3601的温度低于145华氏度,保持激励感应线圈101,以及测温器继续测量包装3601的温度,直至达到145华氏度的温度。之后将停止激励上线圈3917和/或下线圈3918。在方块1760,对包装温度是否低于最高温度做出判定。在方块1760,如果判定包装温度超出预定的最高温度水平,之后,在方块1780给出延迟信号。在一个非限定性的实施例中,最高温度是150华氏度。在方块1785,引发暂停。在方块1760,对包装温度测定是否低于最高水平做出判定。在方块1760,如果判定包装温度低于最高温度水平,之后,在方块1765,使包装锁解锁。在方块1770,提供完成信号。在图38和图39所示的加热装置实施方式中,如果红外测温计3813检测到包装3601的温度超出最高温度150华氏度,之后,重复发出延迟信号,循环暂停,直至包装3601的温度降低到150华氏度以下的时刻。此时,锁销3806解锁并且显示器105指示加热循环完成。

用塑料(或者玻璃或者纸板)来做要承受感应加热的容器的整个或者一部分,举例来说,与金属罐容器相比是有利的。热钢罐容易烫到消费者的嘴或者手指。相反,塑料的低导热性,使得塑料能提供对于饮用和握持来说更舒适的表面。注意到在一些情况下,钢罐可以配上隔离衬套和/或绝热顶部以减轻热金属带来的不适感。本文披露的包装和加热装置实施方式减轻或减少包装组成的需要以及相关的成本和环境影响等。

与马口铁罐不同,本文披露的具有塑料壳体的包装容易再封装,例如,采用多种工业标准的封堵件(例如,带螺纹的盖子)。由于塑料相比于马口铁是更好的隔热体,盛在塑料壳体中的饮料比起盛在没有进行隔热处理的钢罐中的饮料保持热度的时间更长。

本文披露的容器适合于多种复杂的形状(例如,沙漏曲线和圆锥曲线)。因此本文披露的容器能提供多种功能元件的作用(例如,适合于人手和杯架的轮廓),以及商标/标牌和营销用品(例如,可口可乐的署名瓶)。相比较而言,钢罐可能采用的形状相对受到局限(即圆筒的变形)。

温度传感器配合本文披露容器的实施方式使用,相比配合马口铁罐使用,工作性能更好。在马口铁上,红外测温器倾向于记录读数不准确,而无线电频率感应的蒸煮机的振荡电磁场使得热电偶探测器失效。因此,在感应加热过程中准确测量马口铁罐的温度是有问题的。在一些实施方式中,本文披露的容器可采用塑料(非感应)表面,能够采用标准温度传感器(热电偶和红外测温器)容易地测量容器的温度。

在最通行的感应加热器中,测温器通常测量容器本体的外部温度,容器体在该处被直接加热。这样测得的温度可能不表示容器内容物的温度。如果被加热的容器是马口铁罐,那么感应加热器直接加热罐子,以及,在加热过程中,罐的温度会比罐的内容物的温度明显更高(经常会高很多)。因此,虽然在感应加热过程中的温度是可以测量的,但具体对于加热器的控制来说,此温度读数可能没有意义。

相比较,在采用本文披露的容器的实施方式中,可提供由感应加热装置间接加热的塑料表面;加热装置使感应加热元件变热,感应加热元件使饮料变热,以及,饮料使塑料容器变热。由此,外部温度准确反映了容器内容物的实际温度,从而测温器能够有效使用。

在加热期间,优选实施方式的外部持续地会比经过感应加热的马口铁罐的外部更凉。感应加热马口铁罐时,马口铁罐的壁被直接加热。罐壁的一面接触罐内的液体,以及罐壁的另外一面暴露于罐的外部。如上文中提到的,对于马口铁罐的强烈加热会导致外部温度接近或者超出212华氏度。此高温对于加热操作者或者消费者可能造成伤害。相比较,当进行感应加热,(本方式)外部温度仅会接近饮料的最终加热温度(例如,140-150华氏度)。对于提高加热操作者在实际使用中的操作性和安全性来说,此较低的温度具有明显的作用。

可以对常见的食物用马口铁罐进行感应加热。这样做时,经由罐的内表面,对罐体加热导致罐中的内容物升温;罐的外表面不接触罐的内容物。相比较,本文披露的感应加热元件完全浸没于被加热的饮料中。因此,当使感应加热元件通过感应升温时,金属片材的两侧都对食物提供加热作用。由此提高了加热效率;对于给定量的金属片材来说,提供了更大的加热面积。

图36示出包装3601构造成容纳消费品3609,例如液体。包装3601包括本体3602和盖3606。本体3602可以由合适的材料形成,例如塑料。在一些实施方式中,如图36-39所示的实施例,本体3602与去掉底部的常见的塑料饮料容器或者瓶很像。本体3602构造成在本体3602内容纳大致管状的感应加热元件3603。管状的感应加热元件3603可以由具备合适的磁导率特性的材料制成,例如铁氧体金属。管状的感应加热元件3603可以由具备合适的刚度或硬度性能的金属制成。包装3601包括基部3604,其构造为牢固附接于本体3602以封闭其底部。本体3602可和基部3604结合到一起以形成瓶3605,在瓶3605的内部容纳感应加热元件3603。盖3606构造为可连接的,例如,螺纹方式连接到瓶口3607。盖3606可由合适的塑料材料注射成型。当瓶3605和盖3606结合到一起,其形成密封容器,其中容纳有消费品3609。盖3606可以包括标记(例如示出于图38和图39的标记3816),其可以为印在盖3606上的竖向黑线。在一实施方式中,当盖3606固定到瓶3605上以形成密封时,标记3816直接定位在条形码3825之上。

收缩套3610可围绕瓶3605的区域布置,并可以包括包装图案、条形码、营养信息,和/或其他信息。

一系列的凹入处3611以大致径向的方式形成于本体3602的侧壁3612。凹入处3611可以协作实现多种功能。凹入处3611构造成用于保持感应加热元件3603在瓶3605中就位,例如,在凹入处3611和感应加热元件3603之间可以采用机械摩擦和/或粘接(例如化学粘接)。凹入处3611通过桥接侧壁3612和感应加热元件3603,增强了侧壁3612。感应加热元件3603为刚性和管状的,与瓶3605的侧壁3612(例如薄的包装塑料)相比,相对更为坚固。当消费者握住侧壁3612,抓握力从侧壁3612经由凹入处3611传递到感应加热元件3603。因此,因消费者抓握产生的向内的力从侧壁3612传递到凹入处3611,会有利于防止消费者的手指抓握时造成瓶3605扭曲。如果不够坚固,当用力抓握时,热饮容器可能会破裂,这种破裂会造成热的液体喷溅于消费者,造成伤害。一般来说,制作包装时希望使用尽可能少的塑料,例如,以使废弃物最少化,并降低成本。凹入处3611提供的额外的支撑,连同与感应加热元件3603的共同作用,允许比其他方式所需采用更薄的材料(例如塑料)。因此,凹入处3611的作用增强了侧壁3612,可以提高消费者的安全,降低成本,和/或最少化废弃物。

凹入处3611设置成使包装3601更易握持,例如,凹入处3611在原本平滑的侧壁3612上产生突脊和空隙,使消费者在包装3601上能够更好地抓握。此外,突脊和空隙的存在减少了消费者手指的接触面积。当抓握包装3601,消费者的手指会跨越凹入处3611产生的空间。由于热传递与表面积有关,凹入处3611会减少传递到消费者手指的热量,使热容器的手感更舒适,并减少烫伤的可能性。

采用凹入处产生这样的处理手段,通过该处理手段能够在感应加热处理中测量感应加热元件3603的温度。在一实施方式中,特定的凹入处3614与条形码3825邻近设置,拆开收缩套3610原本会覆盖该特定的凹入处3814的部分。特定的凹入处3814提供接触区域3817,在此处,特定的凹入处3814抵靠感应加热元件3603。此几何构型允许通过将红外测温计对准接触区域3817,从包装3601外推断出感应加热元件3603的温度。

本文披露的多种实施方式,提供一种构造为在感应加热过程中快速、准确和/或连续测量消费品3609的温度的系统。本文披露的包装实施方式提供一种具备刚性的容器,其构造成能由消费者舒适地握持或操作。在一些实施方式中,一个或者多个表面具有低热质量(low thermal mass),其允许利用红外测温器从瓶3605的表面测量包装中的消费品3609的温度。在一些实施方式中,提供了管状感应加热元件3603,且其包括较大的面积,用于使消费品3609迅速加热而不会引起烫伤。感应加热元件3603可以布置为竖向构造,以增进从感应加热元件3603到消费品3609的热传递。加热装置3800可以设置并构造为与包装3601共同作用,以获得最佳加热效果。这种共同作用可以包括:在加热装置3800中精确定位包装3601;在多个规定区域采用红外测温器测量温度;以及,利用先进的控制逻辑解读从红外测温器获取的温度读数。

凹入处3611的好处因收缩套3610得以扩大。收缩套3610因加热会减小直径,产生压缩力,其将瓶3605和感应加热元件3603保持到一起,并进一步增加包装3601的刚性。此外,收缩套3610覆盖凹入处3611,产生一系列的气袋3636,其具有隔离性能。因此,收缩套3610作用为图形和信息贴标,以及与凹入处3611共同作用以增强包装3611的结构整体性,以及对于消费者的安全性和/或舒适性。

瓶3605包括形成于侧壁3612的碟状压力弹罩3623。在存储包装3601时,以及对包装3601正常加热操作期间,碟状压力弹罩3623向内偏置(凹入的),并保持在此位置。然而,如果瓶内压力超出预定水平(例如2磅/平方英尺(psi)),那么压力弹罩3623翻转成突出位置,在瓶3605的侧面产生突出。这样的突出可操作触发开关,可以视觉识别或者其他方式,由加热装置检测到。籍此,加热装置的控制系统可以利用压力弹罩3623检测瓶3605是否处于超压状态,以及采取适当的措施(例如,终止加热循环,以及将瓶3605原位锁定),以保障消费者的安全。瓶3605还包括破裂点3624,形成为侧壁3612上的削弱点。在预定压力下(例如5磅/平方英尺(psi)),引起破裂点3624破裂,以消除瓶3605的极度过压状态,而包装3601的其他组成部分在达到更高的压力(例如10磅/平方英尺(psi))之前不会破裂。破裂点3624设置于瓶3605上这样的位置处,在该处破裂会减小对消费者的伤害。

瓶3605包括形成于侧壁3612的槽3622。槽3622提供这样的区域,在该处可以置入锁销,以在加热装置操作时将包装3601固定于加热装置。槽3622还会起到增强侧壁3612的作用,以及提供对于手指3613来说相对凉的表面,便于手指3613的抓握。

感应加热元件3603大致为管状,包括环状区域3617。换言之,它很像一个杯底被去掉一部分的深杯子。此“变形杯子”倒置于瓶3605。本文披露的“在倒置杯子的底部的孔”的设计具有出乎预料的好处。起初,此构造预计增进消费者从广口瓶中拆除感应加热元件3603的能力(即,通过产生手指可抓握的孔)。然而,发现加热元件的此构造改善了瓶内的热分布。在运转测试中,采用纵向布置的管状加热元件,在被加热的容器中经常发生很陡的温度梯度分布。热水比冷水具有较低的密度,会上升到顶部。在实验室测试中,环状区域3617似乎会搅扰此流动,将热水保持在瓶底部,并减缓温度梯度。更具体地,发现对感应加热元件3603加热时,热水3637从感应加热元件3603的底部向顶部流动。环状区域3617干扰这种向上的流动,一定程度上在感应加热元件3603内部捕获热水,阻止热水3637流向瓶3605的顶部。因此,即使实施方式中不需要指孔,此感应加热元件的设计仍然是有利的。在此实施方式中,期望用机器拆除感应加热元件3603用于回收,而不是由消费者拆除。

感应加热元件3603是平实壁面的,没有穿孔或者小洞。实验室测试表明,加热元件上的平实壁面对于吸收能量和传热来说比穿孔的更为有利;特别是在高功率水平下。具有平实壁面的薄的感应加热元件比具有穿孔的感应加热元件提供的表面积更多(例如,因去除材料造成的表面积损失大于因穿孔内的新边缘新增的表面积)。对于给定的功率设定来说,增大的表面积降低了感应加热元件3603单位面积上的平均功率,并降低了感应加热元件3603的操作温度。这会减小消费品3609急剧升温。通过瓶3605内竖向布置感应加热元件3603改善热传递,由于竖向温度梯度,此布置趋于产生涡流。

包装3601的基部3604是大致筒状的,其尺寸制成为适合于放入常规的汽车杯架中。基部3604上设有槽口3619。如下文会进一步描述的,槽口3619以一定方式使包装在加热装置中定位,从而防止某些不适当的对象被放入加热装置。注意,这里出于简明的目的示出单个的槽口。可以有多种改变方式提供类似的功能。例如,替代圆筒状,基部3604能成形为多边形,一边比其他边长(例如直角三角形)。另外,其可以制成为具有引导瓶子进入加热装置的多槽口或者楔形槽口。

对于消费者来说,一种潜在的危险场景涉及部分灌充的容器。例如图44所示,瓶3605接近于灌装了近三分之一的消费品3609,以及感应加热元件3603仅仅为一半浸没,液体延伸至水线4420。在这种情况下,如果激励感应加热线圈,感应加热元件3603会快速变热。感应加热元件3603低于水线4420的部分会正常加热,并会保持为正常操作温度。然而,感应加热元件3603的上部3621超出于水线4420之上,没有直接与消费品3609接触。结果,感应加热元件3603的上部3621快速升温,在感应加热元件3603内产生异常高温,这会气化感应加热元件3603上的涂层,甚至还有可能熔融金属。此外,在实验室试验中,可以观察到感应加热元件3603紧邻水线4420的部分特别热,以及趋于使消费品3609在水线4420处闪蒸为蒸汽。因此,消费者可能面临化学气雾、闪蒸蒸汽,以及热容器可能意外的热。

一种克服与加热部分灌充容器相关的问题的方式是,提供重量传感器,例如,负载单元(load cell),用于检测容器是否在一定的重量范围内。采用这种方式,如果检测的容器的重量不在适当的范围之内,则容器会被“拒绝”且/或阻止加热器操作。这样的方式没有建立用于加热部分灌充容器的有效机构;其仅仅“拒绝”部分灌充。这是一个缺点,因为很多消费者会超时吸取饮料,并希望喝了一部分之后再加热饮料。一般来说,重量传感器会倾向于多种错误。例如负载传感器,与适当的称重过程紧密关联,以产生准确的重量测定。此外,重量传感器一般易遭受毁损,以及,偶尔会被消费者无意干扰。例如,消费者可能会在装置上压靠物体(例如,书或者其他物品),或者,将容器挤入加热装置。在这种情况下,重量传感器会计量错误的高重量,并允许在放入有部分灌充容器时激励加热装置,从而产生上文描述的危险状况。

在一些实施方式中,采用重量传感器应对部分灌充容器。附加地,可以提供另外的和/或增加冗余的装置用于检测部分灌充容器。这增加了本文披露的加热装置的超出于已有技术的安全性。此外,检测部分灌充容器的能力的增强,能使本文披露的加热装置提供给消费者在加热局部加热部分罐充容器方面的额外的好处。

如上文描述的,如果对部分灌充瓶3605进行感应加热,感应加热元件3603的上部3621迅速升温。如上文描述的,本文披露的系统的实施方式,设置为采用红外测温器和特定的凹入处3814相结合测量上部3621的温度。根据温度测量,控制系统能检查到发生问题,并相应地调整操作。

如上文描述的,在本文披露的加热装置的实施方式中,提供在感应加热元件3603上方快速有效地检测的瓶3605温度的方法。实验室测试发现,当对部分灌充包装3601进行感应加热,这样的部分灌充包装3601产生特别的温度读数模式。此模式或者说“温度分布”取决于很多种因素,包括:包装3601内的灌充程度,包装3601的具体几何构型,具体的消费品3609(例如,咖啡还是汤),以及施加于感应加热元件3603的功率的量值。

如下文进一步说明的,控制系统将感应加热循环中实际经历的温度分布与预期温度分布进行比较。以及,如果分布明显与预期不同,系统的控制器将采取适当的动作。此外,控制系统可以采用温度分布作为逻辑因素以特征化和适配加热装置的控制循环。在一些情况下,温度分布会指示出特定的错误状态(例如,容器空,或者加热装置部件损坏),并将此类错误状态通知给消费者或者厂商。

当前的实施方式包括窄瓶口3607。具体地,瓶3605的瓶口3607具有的直径明显小于感应加热元件3603的直径。此窄瓶口3607具有诸多优点。图45是玻璃瓶4232的剖视图,其具有广口4231。玻璃瓶4232灌充有大约半瓶的消费品3609。当感应加热元件3603沿着其整个长度受到感应加热,消费品3609在与感应加热元件3603会合的水线4420处闪蒸为蒸汽4428。此气化现象在靠近厚壁4229的闪蒸区域4433处往往会很剧烈,在此处,相对少量的水被捕集于感应加热元件3603和厚壁4229之间。此蒸汽4428穿过玻璃瓶4232沿着厚壁4229向上行进,并从广口4231出去。在这样做时,蒸汽4428流过减薄区域4230,并且以特殊的方式加热减薄区域4230。由红外测温计3813测得此现象所引起的温度增加,并传送给控制器3911。

在替代广口而具有窄口的容器中会发生类似的情况,如图44示出的实施例。如上文描述的,消费品3609闪蒸产生蒸汽,并且蒸汽沿着侧壁3612行进。然而,在此情况下,瓶3605的缩颈3634使蒸汽从竖向路径偏离,产生蒸汽涡流4435,阻止蒸汽4428从瓶口3607离开。在此情况下,在上面进行测温的薄的侧壁3612由于涡流4435和捕获的蒸汽4428被迅速加热升温。由此,窄瓶口3607的使用增加了侧壁3612温度提升的速率,以及温度提升被检测到的概率,改善了系统检测部分灌充容器或者其他危险状况的能力。

图38是包装3601的插入于加热装置3800的轴测图。在使用中,加热装置放置于柜台、桌子或者其他的表面上,并将插头102插入家用电插座。在加热装置3800的表面上,可以看到托架口3803、锁销3806、按钮开关3807、红外测温计3813,以及条形码读取器3815。包装3601插入加热装置3800的托架口3803中,并按压开关104启动加热循环。显示器105可以向消费者显示信息,例如指令、加热进程状态,或者装置使用中的错误等。

图39是示出于图38的加热装置3800和包装3601剖面图。图41是托架3803的轴测图。加热装置3800包括壳体3802,其包住加热装置3800的内部部件。大致杯状的托架3803基本位于加热装置3800之内。托架3803包括突起3914,突起3914成形为符合于槽口3619。当将包装3601适当地置入托架3803,突起3914与槽口3619对齐。当包装3601这样定位时:红外测温计3813与凹入处3611所在的水平面邻接;条形码读取器3815与条形码3825所在的水平面对齐(图38);按键开关3806与槽3622对齐。红外测温计3813、条形码读取器3815、按钮开关3807以及锁销3806以通讯方式与控制器3911连接,例如分别经由传输线3929、3928、3930和3927。在一些实施方式中,如果包装3601没有正确定位于托架3803中(即,槽口3619没有与突起3914对齐),槽口3619会阻止将包装3601完全插入托架3803中,以及条形码3825(图38)不能由条形码读取器3815读出。

加热装置3800包括电流源3916。电流源3916可以是能够产生所需无线电频率交变电流以在感应加热元件3603中感应生热的任何种类的发电机。电流源3916通过传输线3931与控制器3911通讯连接。控制器3911可构造为调整一个或者更多个电流源3916的操作参数。控制器3911可以构造为在多个操作模式之间切换电流源3916的操作模式。加热装置3800包括上线圈3917和下线圈3918。两个线圈都可以由适合感应加热器的绞合线(litz wire)制成。单刀双掷开关3919,提供如下功能:当单刀双掷开关3919第一位置(位置“A”)时,电流源仅向下线圈3918提供电流,当单刀双掷开关3919在第二位置(位置“B”)时,电流源3916向串联连接的下线圈3918和上线圈3917提供电流。在其他的实施方式中,开关可将两个线圈的连接方式转为并联连接。附加地,或者可选地,这两个线圈可以用作具有中心抽头(central tap)的信号线圈。通过传输线3936,单刀双掷开关3919与控制器3911通讯连接。分别通过传输线3935和传输线3934,开关104和显示器105与控制器3911通讯连接。

托架3803位于加热装置3800内,使得其支撑于轴承3925上,托架3803可以在加热装置3800内轴转。电机3920与托架3803上的齿轮3921啮合,当由控制器3911控制,电机3920可有效地(be operative to)使托架3803旋转。电机3920与控制器3911通过传输线3933通讯连接。因此,包装3601可以由控制器3911决定在加热装置3800内旋转。此外,由于包装3601在托架3803内借助于槽口3619固定于规定的位置,控制器3911可以转动包装3601,使得条形码3825、凹入处3611和压力弹罩3623定位于规定的位置。

加热装置3800包括测定计3910,其通过传输线3937与控制器3911通讯连接。测定计3910可以设置于加热装置3800的脚部之一,或者通过其他方式与之关联。一旦将包装3601插入到托架口3803内,包装3601的附加重量由测定计3910计量。红外测温计3813定位于壳体3812之内,当包装3601正确布置于托架口3803内时,红外测温计3813与定位于包装3601的凹入处3611所在位置相邻。红外测温计3813与控制器3911通讯连接。

加热装置3800包括下温度计3922,其与控制器3911通过传输线3932通讯连接。下温度计3922与形成于托架3803的底部3923邻近布置。当包装3601由消费者第一次打开,释放了包装3601内的真空,底壁3626由凹入位置变形为凸出位置。在其凸出位置,底壁3626接触底部3923。因此,如果打开包装,并对内容物加热,随着包装3601被加热,下温度计3922测量到随着内容物被加热温度的升高,以及这些温度读数会构成控制系统的元素。然而,如果包装从未打开,底部3923保持凹入位置。在此位置,由于底部3923与底壁3626之间的气隙,下温度计3922会较慢地计量到包装内容物的加热。因此,如果控制器激励加热装置,以及下温度计3922测量到仅有缓慢升温或者没有升温,控制器会设置为推断包装从未打开过,以及利用此信息调整控制循环和/或向消费者发送信号。注意包装是否已经打开是某些危险情况的重要提示。例如,如果瓶子从未打开,而测定计测得的重量为少于预期的满瓶重量,那么这有可能是瓶子灌充不足,或者(更有可能)是测定计没有正确运行。这两种情况都是危险的。尽管加热装置3800包括温度计3922用于确定瓶子是否打开过,也可以采用其他装置检测瓶子是否打开过。例如,可以采用压力开关检测底壁3626是内凹还是外突。

加热装置3800包括线读取器3824,其与控制器3911通过传输线3926通讯连接。线读取器3824可以有效检测瓶盖3606是否在瓶3605上,以及,如果有瓶盖3606,可有效检测瓶盖3606是否完全拧紧以密封瓶3605。线读取器3824瞄准瓶盖3606在包装3601上应当出现的区域。如果黑条穿过线读取器3824的路径,其记录此事实,并将此信息传送给控制器3911。在一些实施方式中,线读取器3824实质上就是条码扫描器,其简单地检测标识线的出现,而不是多条(多标识线)的图案。操作中,线读取器3824工作时,包装3601由加热装置转动。如果检测到标识线反映出拧紧的瓶的位置(例如,直接位于条形码之上),那么,控制器3911会推断瓶是密封拧紧的。如果探测到条(标识线)在另外的位置,控制器3911会获知瓶不是完全密封的,而且允许一些压力逃逸。如果没有检测到条(标识线),则控制器3911可设置为判定瓶盖已经去除。

特别是对于部分灌充容器而言,是否有瓶盖以及瓶盖的位置是很重要的安全和控制因素。在满瓶的情况下,通常在容器的顶部空间有少量的气体。当加热满容器时,根据气体定律,顶部空间的气体会膨胀(例如,从23摄氏度到53摄氏度引起气压和/或体积增加10%)。对于满容器中的少量气体,这不是很大的问题;容器通常会膨胀以容纳增加的体积,以及,当容器打开时,少量膨胀气体会无害地逸出。然而,在部分灌充容器中,相当大的顶部空间填充有空气。如果瓶盖开过以及又拧紧了,那么再加热循环会在容器中造成相当大的压力。当消费者打开瓶盖,会有热气冲出,有可能烫伤消费者。松开盖的或者不带盖的容器,允许膨胀气体逃逸,能避免问题。因此,通过检测拧紧的盖,提供了附加的安全特征,使加热装置的实施方式能够安全地再加热具有密封性的容器。

参见图38-图40,消费者将包装3601插入到加热装置3800的托架3803,以使用包装和加热装置。消费者然后按下(或者以其他方式启动)开关104以激励加热装置3800。

按钮104与控制器3911通信,以发出消费者希望开始的信号。控制器3911开始处理以核查各种传感器输入。控制器3911扫描条形码。为了进行此操作,控制器3911使瓶3601旋转,从而条形码扫过条形码读取器,以及处理条形码扫过时获取的信号。在实施方式中,控制器3911设置为进行四个温度测量:控制器3911使包装3601旋转,使红外测温计3813邻近于未隔开部4027,并测量此点的温度,此温度表示消费品3609的温度;控制器3911使包装3601旋转,使得红外测温计邻近于特定的凹入处3614,并在接触区域3817测量温度,此温度表示感应加热元件3603的温度;控制器3911使包装3601旋转,使得红外测温计邻近于凹入处3611,并测量此点的温度,此温度表示隔离的包装的外部的温度;以及,控制器3911从下部温度计3922读取温度值。控制器3911接收来自测定计3910对包装3601重量的测量值。控制器3911使包装3601旋转,使得线读取器3824寻出是否有瓶盖3606,以及,如果是,瓶盖3606是否拧紧密封。尽管可以使用采用振荡镜的条形码读取器,其扫光经过固定的条形码,但是这样的振荡镜成本高且某种程度上易损坏。因此转动托架有利于降低成本并提高加热器的耐用性。

基于收集到的具体信息,控制器3911确定是否适合启动加热循环,以及,如果适合,确定采用何种适当的加热循环(例如,功率设定,电机控制,用哪些线圈,以及测量时序的安排)。如果不满足启动条件,不适合启动加热循环,那么,控制器3911向消费者指出状况,以及指出应当采取的合适的措施(例如,“取出并重新插入瓶子”,或者“瓶子不够满,请插入另外一个”)。这样的信号可以通过显示器105传达给消费者,以及可以附加地或者另外地通过音调、语音或者其他方式传达给消费者。

如果启动条件满足,控制器3911使锁销3806接合,以将瓶3605与加热装置3800沿着凹槽3622固定。控制器3611接着处理以执行确定的加热循环。在加热循环中,锁销3806接合于凹槽3622中,将瓶3605锁定于加热装置3800中,除非以及直到可以安全取下瓶子。当可以将瓶3605安全取下时,控制器3911释放锁销3806。在另外的构造中,在正常操作中,锁销3806可以保持在退出的位置,以及,仅仅在将包装3601保持于加热装置3800之内更好时,才与凹槽3622相接合,例如,如果消费品3609的温度超出期望的温度。

一旦启动加热循环,控制器3911使电流流经上线圈3917和/或下线圈3918。此电流在感应加热元件3603内感应生成涡电流和电磁滞现象,其引起感应加热元件3603在邻近受到激励的线圈(上部,下部,或二者)的位置升温。由于感应加热元件3603浸没于消费品3609中,感应加热元件3603的升温使消费品3609加热。

在加热循环期间,控制器3911重复地检查传感器输入。这样做时,控制器3911使电机3920旋转,以往复转动托架3803。托架3803与瓶3605经由槽口3619和突起3914接合。于是托架3803的旋转传递给瓶3605,以及,红外测温计3813邻近不同的位置定位,以重复收集温度读数。这样做,旋转搅动瓶3605,其有助于消费品3609的混合从而在瓶3605中消费品3609的温度得到均匀分布。在包装3601内,如果压力弹罩3923由于超压翻转,那么旋转瓶子会使凸起的压力弹罩3923触发按钮开关3807,以及向控制器3911发出信号以采取正确的动作。由此,托架3803的摆动能达成多重目的。

控制器3911连续执行预定的加热循环,直到发生以下情况之一:符合预定的终止的条件,消费品3609被加热到正确的温度;或者,故障或者错误,循环没有按照预期进行。在加热循环期间,控制器在显示器向消费者连续指示出循环状态。例如,显示器可能示出经过的时间,以及瓶3605的当前温度。如果符合适当的结束条件,控制器3911停止激励线圈,取消锁销3806的接合,以及向消费者发出循环结束的信号。

如果处理进程没有按照预期进行,控制器3911利用从处理进程开始获得的传感器读数,以识别与传感器读数模式相关的情况。例如,如果传感器读数表示出瓶子是部分灌充的(例如75%)。在此情况下,控制器3911会判断可能是再次加热循环,向消费者指出,并进行再次加热方式(例如,采用低功率设定和不同线圈构成)。或者,如果控制器从传感器数据判断校正再加热循环是不可能的(例如,如果容器中充满程度不到10%),那么控制器运行另外的进程。此另外的进程涉及停止激励线圈,向消费者发出要求的情形或动作的信号(例如,“瓶空,请等待绿灯闪烁,然后移除并丢弃瓶子”)。最终,控制器3911在安全时刻脱开锁销3806。

图49示出加热装置3800的变化实施方式的轴测图。在此实施方式中,加热装置3800包括摄像头4908。摄像头4908作用为读取条形码3825,获取标识线3816的位置,并判断压力弹罩3623是否弹出至凸起位置。摄像头4908作用可以替代当前实施方式的多个部件。在此实施方式中,锁销4906被移到加热装置3800的另外的位置,以便为摄像头4908对于包装3601的多种特征提供清晰的视线。摄像头4908可以有效地检测给定包装3601的水线4420。具体地,可以透过透明的包装看到此水线4420,以及摄像头4908可以测量并将此信息传送到控制器3911,以确定包装3601的灌充水平,并将此信息合并于控制循环。

图42示出类似玻璃罐的变化实施方式的轴测图。图43是图42的沿着A-A线的实施方式剖视图。

在本实施方式中,玻璃瓶4232用作消费品3609的容器。玻璃瓶大致包括厚壁4229,其作用为提供强度和刚性。厚壁也提供热隔离。此热隔离的优点是用于保护消费者的手指免于被烫到,以及保持饮料的热度。然而,隔热表面对于测温是有问题的。在采用感应加热元件3603对消费品3609加热的过程中,消费品3609和厚壁4229的温度都会提升。然而,厚壁4229的绝热性能表现为厚壁4229的外部温度要比消费品3609的温度爬升缓慢。导致的时滞使得对这类容器的温度控制难以进行。特别是对于高功率和高温加热的情况来说,当时滞相当明显时,有效温度控制的需求会很高。

在当前的实施方式中,玻璃瓶4232的特征是具有减薄区域4230。此区域相当小,使得玻璃瓶4232的强度不需考虑该区域。当与本实施方式的加热装置共同作用时,红外测温计放置为与减薄区域4230对准。减薄区域4230的功能在于,提供比起厚壁4229更接近于消费品3609内部温度的外部表面。因此,在玻璃瓶4232的表面提供隔热和不隔热的两种表面能提供:在感应加热过程中有效的温度测量;供消费者操作的舒适表面;以及,采用适合生活消费品包装的材料。

多种本披露的加热装置的物理特征结合有新颖的控制模式,用于改善食物的感应加热控制。控制系统涉及这样的控制方式,在启动加热循环之前,通过控制单元从传感器输入获取多种数据。这些数据可以包括:从条形码扫描中获取的有关包装和包装中的产品的具体信息,例如,i.)容器中包含的食物的组分(例如,咖啡,汤,或者奶基饮料),ii.)空包装的重量;iii)包含在满包装中的食物重量;iv)容器热传导特性和容器的设计。这类数据可以包括:包装的多个部分的初始温度;包装的重量;包装上是否有盖以及盖的位置;包装完成之后是否再打开过;包装的某些安全特征是否无损(例如,压力弹罩就位,以及在期望的位置),以及在包装的多点测量的温度与正常条件相符。

基于所收集的数据,控制器为待加热的食品确定合适的控制循环。控制循环可以包括如下因素,例如:在不同的时间点,控制循环中要采用的功率设定,以及采用的线圈排列种类。可以以低功率设定启动循环,以测试多种传感器对电能施加于系统的响应能力,然后增加到高功率设定,以对包装内容物执行快速加热,以及用适度的功率设定来结束加热,从而获得更准确的终止温度。控制循环可以包括附加因素,例如采用的旋转运动的序列旋转或振荡托架以获得温度读数,在包装加热期间提供搅拌等。控制循环可以确定在加热循环的不同时间要测定温度的上下边界。控制循环可以确定对于发生在系统的其他测量点(例如,压力弹罩)的变化的合适的响应。加热装置使锁销接合,以在加热循环期间将包装锁定于加热装置。加热循环开始,加热装置重复执行的循环包括:振动包装,以对其内容物提供振荡和混合;在包装上的不同位置测量温度;所测得的温度与预期温度的比较;系统其他测量点与预期情况的比较(例如,压力弹罩是否弹起,或者条形码是否不可见)。

如果测试点偏离预期,加热装置将会采取适当的措施。例如,如果在任何测量位置的温度测量超出上限或者低于下限,控制系统会根据具体的实际状况:i)中断加热循环,并向消费者发出适当动作的信号,让其采取适当措施;或者,ii)重新计算和校正方案,并执行新的方案。如果在容器内的温度或者压力超出安全水平,控制器将向消费者发出信号,并保持锁销就位,阻止消费者取出容器,直至成为安全状况。如果温度测量偏离预期,但是还没有超出会扰动加热循环的阈值,控制器可以采取多种可供选择的动作,例如:i)修正控制循环(例如,降低功率设定),或者,ii)重新测量温度,确定温度检测是否异常。如果加热循环如预期进行,则加热装置向消费者发出加热完成信号,并在合适的时间释放锁销。如果加热循环没有如预期那样进行(即异常循环),那么,控制器比较加热循环中所获数据,并设定为已知的场景。控制器向消费者发出是何种错误以及如何去做的信号。例如,如果在加热循环中所获得的温度分布指示出空容器,则在屏幕上告知消费者。可以传达很多其他的消息,包括:“去除瓶盖”,“移开并重新插入瓶子”,等等。如果检测出的场景有技术价值(例如,如果加热装置具有故障部件),则控制器可以将事件除了通知消费者之外,还通知厂商。举例来说,加热装置可以采用无线连接通过互联网向厂商传送适当的信息。

图46示出正常加热循环情况下容器中饮料温度随时间变化的图表。在图表中,可以看到多条线代表如下情况:i)在不同时间点经确定的允许最高温度;ii)在不同时间点经确定的允许最低温度;iii)在不同时间点预期实际温度;以及,在不同时间点测量到的实际温度。在这种情况下,加热循环如预期进行。所测得温度与预期情况之间有适当的变化,温度保持在边界之内,加热循环正常完成。

图47示出类似的测温线。然而,在此情形下,所测温度超出预期地快速提升,以及在进入处理进程大约15秒越过最高温度线,该时刻停止装置功能。可能在例如部分灌充的情况下发生此状况,部分灌充的情况下感应加热元件达到异常高温水平,并使容器内容物闪蒸成蒸汽。所产生的蒸汽会异常地加热侧壁,以及,加热装置被快速停机。请注意,如在前面的技术中见到的,如果由常规的控制系统经历此情形(即,控制系统具有信号温度终点145华氏度),则加热系统会继续相当的更长时间,以及造成容器内充满热蒸汽,构成对消费者潜在的巨大风险。

图48出示出类似的测温线。在此情形下,所测温度明显低于预期,以及在大约10秒后停止加热装置的功能。在容器中的内容物相当于是空的情况下会发送这种状况。在此状况下,液体不足以形成蒸汽。于是没有蒸汽形成,以及容器内容物(即,空气)的温度仅仅缓慢上升。此情形能变得相当危险,因为在没有冷却液的情况下,感应加热元件会异常升温变热,造成危险状况。伴随最后指令,常规控制系统不会快速反应以断开加热装置;直到加热循环的更延后,而险情况已经存在时,在此之前容器内的温度不会到达到触发点(例如145华氏度)。如这里说明的,本披露的控制系统可以提供作为确认和备份的测量。例如,除了测量容器表面温度之外,还测量感应加热元件的温度。在这里,感应加热元件的温度升高很快,触发停止加热装置的功能。

图18示出描述根据本披露的实施方式的包装加热进程(图示中总称1800)的流程图。在一个实施方式中,进程1800由一个或多个指令次序执行,其使本文披露的加热装置的实施方式的多种元件执行上述动作。在下文描述的一个非限定性实施例中,采用图38和图39的加热装置3800,应用此进程1800。

在方块1805,将包装(例如图38和图39中的包装3601)放入到加热装置3800中。消费者将包装3601插入到托架3803,装3601的插入引起由测定计3910测得重量的增加。控制器3911记录此增加的重量作为包装3601的重量。

在方块1810,启动加热装置。消费者按下(或者说启动)开关104以启动与包装3601相关的默认的加热循环,以及开关104将此意图向控制器3911发送信号。在另外的实施方式中,有很多不同的按键与不同的指示相关(例如,一个按键启动除霜循环,在低温结束;另外一个按键启动快速加热循环,在高温结束;和/或其他按键会指示不同期望的结束温度),和/或提供用户界面,其包括触屏和/或可以构成为接收声音命令。

在方块1815,检查加热装置3800的一个或者更多个传感器输入。在图38和图39所示的实施方式中,扫描条形码3825,在包装3600的很多点测量温度,读取标识线3816,以及识别压力弹罩3623的位置。

在方块1820,确定适当的循环。在图38和图39所示的实施方式中,在方块1815获得的传感器数据(例如包装内容物,初始温度和/或灌充水平)用于确立循环。在一些实施方式中,循环可以包括功率设置、电机控制、采用哪个线圈,以及传感器对应于时间的测量次序。为确定循环,控制器(例如,图39所示的控制器3911)可以参考可能的包装内容以及启动传感器模式的数据库。另外,或者附加地,控制器3911可能采用公式驱动算法(formula-driven algorithm),以确定适当的循环的不同因素。在判断适当的循环时,控制器3911可以判断不符合一定的启动条件。例如,包装可能是空的、太热,或者没有正确插入于加热装置。

在方块1825,做出是否符合启动条件的判定。如果判定不符合启动条件,那么,在方块1827对状态和所需动作提供指示。如果包装3601是空的,可能会引起不符合启动条件的一种情况。在此情况下,控制器3911可能使显示器105提示消费者包装是空的,以及应当插入新的包装。

在方块1825,如果判定符合启动条件,那么,在方块1830执行确定的循环。首先,这是在方块1820确定的循环。虽然如此,进程1800可能在方块1875产生修正的循环。在图38和图39所示的实施方式中,确定的循环可以包括组合:锁销3806的接合,激励下线圈3918和/或上线圈3917,旋转托架3803,以及,来自红外测温计3813和温度计3922的实时读数。循环可以附加地,或者另外地包括通过条形码读取器3815重新扫描条形码3825,和/或由测定计3910测定重量,以判断包装3601是否在加热装置3800被移动过,或者从加热装置3800中取出过。

在方块1835,检测多种传感器输入。在在方块1840,给出终止条件是否符合的判定。如果符合终止条件,则进程1800移至方块1850,在此完成循环。在方块1840如果不符合终止条件,则进程1800行进到方块1845,在该处判定是否确定的循环如预期进行。如果循环正常进行,那么,在方块1865,提供提示,例如状态,以及进程1800返回方块1835。如此,只要是不符合终止条件以及进程是在正常进行,进程1800重复方块1830,1835,1840,1845以及1865的子程序。

为描述1830-1835-1840-1865子循环,例如,处于正常运行的循环,采用图38-40的实施方式。在这里描述的模式中,在未隔开部4027读取温度可以符合图46示出的模式。在方块1820确定的循环规定了终止条件,终止条件是在未隔开部4027测量的温度大于等于145华氏度。随着循环开始进行(即,在0秒),在方块1835,红外测温计3813在未隔开部4027记录温度读数为70华氏度。由于不符合145华氏度的终止条件,流程1800通过方块1840行进至方块1845。如图46所示,记录读数70华氏度处于最低温度68华氏度和最高温度75华氏度之间,从而进程1800如预期进行并移至方块1865以提示进程状态(例如,显示器105可以示出经过0秒,当前温度为70华氏度)。提示状态之后,进程1800返回至方块1830以继续执行循环。在此实施例中,在每一个子循环1830-1835-1840-1865的往复中进程连续地正常进行,在任何给定的时间,于最低温度和最高温度的边界之内,温度随时间增高(符合图46),以及,没有其他的传感器记录非预期的情形。在一个非限定性的实施例中,在进入循环60秒时,在未隔开部4027实际测量温度符合循环规定的终止条件145华氏度。

在方块1840,做出是否符合终止条件的判定。如果判定符合终止条件,之后,在方块1850,完成进程,以及采取循环的最终步骤。在图38和图39的实施例中,在方块1850,控制器3911使线圈3917和/或线圈3918停止激励,锁销3806缩回。在一些实施方式中,控制器3911可以在显示器105上发出完成信息的信号,向消费者提示循环终止。

在方块1845,做出循环是否如预期(即,正常地)进行的判定。如果判定循环没有如预期那样正常地进行,之后,在方块1860,进程1800识别与循环历史上明确事实事件相符的状况。例如,状况可以是“低于最低温度”的状况,其与图48示出的温度读数关联。在此示出的状况中,在进行循环的10秒后,红外测温计3813在未隔开部4027测得温度为75华氏度。此温度低于80华氏度的最低温度边界,从而进程不是按照预期进行,以及进程移至方块1860。在方块1860,考虑提示具体状况的多种因素。例如,在接触区域3817的温度测量中,红外测温计3813记录异常高温,其提示在邻接区域3817缺乏液体。测定计3910可能会附加地或者另外地,记录包装3601的重量,其远远小于在方块1815测得的重量,提示重量测量出错。在此实施例中,控制器3911可以将这些具体的传感器读数组合(即,在未隔开部4027温度不足,在接触区域3817超温,以及重量读数不一致),与涉及空包装3601的状况相关联。

在方块1870,判定在方块1860识别的状况是否可以通过修正程序进行修正。如果修正程序不可能,那么在方块1870发生异常终止。在异常终止事件中,在方块1880,对于在方块1860识别的状况采取适当的动作。在上文描述的实施例中,图38至图40示出的加热装置的实施方式识别出涉及空瓶的状况。在此实施例中,异常终止可能涉及停止激励线圈,向消费者发出当前状态的信号以及要采取的行动,以及,在合适的时机脱开锁销3806(例如,估计包装3601温度达到安全温度之后)。在所示的实施例中,控制器3911获取于方块1880通过红外测温计3813读取的温度,以建立脱开锁销3806的安全条件。

在方块1860,识别出的状况可以通过修正程序进行修正。例如,“高于最高温”状况可以与图47指示的温度读数相关联。在所示的状况中,在进行循环的15秒后,红外测温计3813在未隔开部4027检测到温度为100华氏度。此温度超出最高温度边界97华氏度,从而进程没有按照预期进行,以及进程移至方块1860。在方块1860,考虑提示具体状况的多种因素。例如,在接触区域3817的温度测量中,红外测温计3813记录正常温度,其提示在邻接区域3817存在液体。测定计3910可能会附加地或者另外地,记录包装3601的重量,其比在方块1815测得的重量略微轻一些,提示重量测量有相对较小的误差。在此实施例中,控制器3911可以将这些具体的传感器读数组合(即,在未隔开部4027超温,在接触区域3817为正常温度,以及适度的重量读数),与涉及部分灌充(例如75%)包装3601相关联。在此情况下,采用修正循环是可能的,以及方块1870将移至方块1875。

基于在方块1860识别出的状况,在方块1875确定修改的循环。如上文实施例描述的,图38-图40示出的加热装置的实施方式识别涉及75%满包装的状况。在此状况,经修正的循环在加热处理中可以涉及采用仅仅下线圈3918,以及施加于线圈相比于满容器的情况减弱了的电流。一旦确定修正了的循环,进程1800从方块1875返回方块1830。进程1800如先前说明的那样进行,从方块1830,导致或者完成循环1850,或者异常终止1880。

先前技术的加热系统可能包括不足之处,例如,对于判断规定的加热循环之后是否达到合适的终止温度的温度测量太少,在容器的单个位置上测量温度,单独依赖温度测量以判断加热循环是否完成以及是否满意,采用单个终点温度判定是否应当结束加热循环,提供仅仅适应满容器的控制系统,以及,如果控制循环未能按照计划进行,没有包含减轻对于消费者的潜在安全后果的措施。

可以采用多种改变的控制系统。这些系统可以不包括本文披露的实施方式中的某些组成(例如与厂商通讯)。控制系统可以增加特征组成,包括,例如:由消费者确定的加热消费品的完成温度;由消费者确定的加热循环(例如,“快速加热”,或者“缓慢保温”);消费者可编程的时间使得装置在特定的时间完成加热;向消费者显示产品信息(例如,含量与营养信息);以及与计算机、智能手机、或者消费者或者制造商现有的其他装置通讯。

图50示出根据本披露的实施方式的加热装置和包装。图50示出的加热装置5000和包装501与图6示出的加热装置100和包装1相似,除了下述特征:第一感应加热元件503a和第二感应加热元件503b,以及形成于容器502侧壁的脊506a和肋脊506b的构造,其构造成分别与形成在第一感应加热元件503a和第二感应加热元件503b上的凹进542a和凹进542b相接合。

图50示出的容器502、饮料505、瓶脚507、凸进部508、外壳5012、空腔5003、电源5006、测定计5008、温度传感器5010、电传感器5111以及突出5013,分别与图6示出的容器2、饮料5、瓶脚7、凸进部8、外壳112、凹腔103、电源106、测定计108、温度传感器110、电传感器111以及突出113相似。类似地,图50示出的传输线5014、传输线5017和传输线5018,分别与图6示出的传输线114、传输线117和传输线118相似。为简洁描述的目的,在此省略对相似部件的说明。

加热装置5000包括第一感应加热元件503a(也称为“下感应加热元件503a”),其与下线圈5001a轴向对齐,以及,第二感应加热元件503b(也称为“上感应加热元件503b”),其与上线圈5001b轴向对齐。在容器502中,下感应加热元件503a由形成于容器502的侧壁的脊506a保持就位。类似地,在容器502中,上感应加热元件503b由形成于容器502的侧壁的脊506b保持就位。上温度传感器5009b在沿着容器502的侧壁的点测量容器502的温度,该点在上感应加热元件503b之上。中间温度传感器5009a,在下感应加热元件503a和上感应加热元件503b之间的点测量容器502的温度。上温度传感器5009b和中间温度传感器5009b,分别通过传输线5015、传输线5016与控制器5007通讯连接。由上温度传感器5009b、中间温度传感器5009a和下温度传感器5010的测温分别产生数据点,控制器5007可以构造成将上述数据点应用于加热装置5000的控制循环中。

在一些实施方式中,第一感应加热元件和第二感应加热元件可以用不同的速率加热在容器502中不同的位置的饮料505。在一个非限定性实施例中,饮料505可以是汤,例如面条鸡汤,有颗粒沉降在容器502的底部。在一实施方式中,下感应加热元件503a可以由第一材料制成,具有第一厚度,例如构造为提供相对低的加热速率,以及,上感应加热元件503b,可以由第二材料制成,具有第二厚度,例如构造为提供相对高的加热速率。在一个非限定性实施例中,当激励线圈5001a和5001b,对于在容器502的底部的邻近于下感应加热元件503a的颗粒物质,可以以较慢的速率加热以避免烧糊,同时,对于邻近上感应加热元件503b的液体可以快速加热,以使汤体的整体有效加热。

在其他实施方式中,与上感应加热元件503b相比,下感应加热元件503a可以设置为提供相对高的加热速率。此构造对于调节因为快速加热饮料505造成的温度梯度是有用的。在变化实施方式中,控制器5007可以构造为使流经上线圈5001a与流经下线圈5001b的电流不同。因此,在加热循环期间的不同时间点,控制器5007可以提供对于上感应加热元件503b和下感应加热元件503a的相对加热速率的更高水平控制。

应当理解,本披露的加热装置的实施方式的特征可以为不同构造的组合。应当理解,与附图所示相比,本披露的加热装置的实施方式可以包括附加的、减少的或者不同的部件。应当理解,本披露的包装装置的实施方式的特征可以为不同构造的组合。

尽管为了描述和说明的目的,本披露参考附图具体说明了实施方式,应当理解所披露的处理方法和装置并不能构成对本发明的限定。对本领域技术人员来说,容易做出对前述实施方式的多种修改,而不脱离本披露的范围。

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