专利名称：具有顺序欧姆水加热的食物蒸锅容器的制作方法
技术领域：
本专利申请一般涉及液体加热。更具体地其涉及通过使电流流过用于汽蒸食物的液体而加热液体的系统。
背景技术：
在标准的液体电阻加热中，电流通过将电能转变成热的电阻加热元件。热从热电阻加热元件传导至液体，以加热液体。该设计被广泛用于比如家用和商用热水器的装置、比如洗碗机的器具，和工业加工。在加热水时，所述设计产生了问题，因为电阻加热元件的表面变得比待加热的液体更热。该更高的表面温度引起液体中的化学物质和杂质起反应、从液体中析出、并粘附至电阻加热元件的热表面，在其外壳上形成水垢层。该水垢层随时间堆积，并充当热绝缘体。因此，此时被绝缘的电阻元件变得更热，浪费了能源。由于工作在甚至更热的温度下，电阻元件最终烧坏。另外，在使用标准的电阻加热器的液体加热中，在电阻器中耗散的电能不得不首先加热电阻加热元件，接着加热电阻元件的外壳，接着加热元件外壳表面上的任何水垢堆积，然后最后加热该液体。因此，在一定延迟之后开始液体的加热。为了处理这些问题，可将电阻加热器上的水垢层周期性地从器具上移除，用于脱去水垢从而避免烧坏和频繁的更换。移除矿物质表面沉淀物的维护过程花费时间、增加成本并可能使用会对环境造成损害、昂贵和可能危险的刺激性化学制品。一般在商业蒸汽应用中的蒸汽器具具有封门的烤箱形状的壳体，以封闭包含蒸汽的烤箱环境。打开该门以插入用于汽蒸的食品的盘或容器。这些蒸汽烤箱器具被供以蒸汽， 所述蒸汽一般来自烤箱外部的压力锅炉或蒸汽贮罐，或有时来自位于烤箱内的贮罐。压力锅炉或贮罐由电阻加热器或煤气炉供能。在这些蒸汽器具中存在若干问题。一般地，向锅炉或贮罐供能，从而在一天内有多个小时处于待蒸汽模式，以适应比如超市的海鲜食品部对蒸汽的需求。每当需要时，大量的水在锅炉中被加热至过热温度或在贮罐内被加热至刚好低于蒸汽温度，从而容许满载的隔间汽蒸。保持这种满载的蒸汽准备状态浪费大量能量。蒸汽烤箱的门必需被打开以插入待烹调的食物。打开门插入食物时，大量蒸汽被释放到环境中，此时必须使用更多的能量和水来接替它们，关门并进行汽蒸。通常将一盘食物插入可容纳若干或很多盘食物的蒸汽锅中烹调，因此产生大量蒸汽用于烹调比容量少得多的负载，浪费了能量和水。由于大量的水被加热至蒸汽烤箱的最大需求量，以保持准备状态，更多的已溶解的微粒从加热的水中沉淀出来，从而在电阻元件上或在锅炉的金属壁上形成水垢。为了移除水垢，需要使用刺激性化学物质进行频繁的维护，并且在完成维护之前经常对元件、管道和金属壁造成损坏，其需要昂贵且不方便的保养和修理。为了对水垢的后果进行维修，蒸汽锅可能经常被停用数天。一般地，浪费的蒸汽在将要排掉之前随冷水被凝结，这浪费了更多的水。一般地，在这些蒸汽烤箱中插入待汽蒸的一个盘或者部件并汽蒸一段时间，在这段时间期间，门保持关闭以避免蒸汽泄露至环境中和改变完成烹调所需要的时间。为此，另一份预定或另一盘食物不得不等待，直到完成该第一个烹调，然后将其插入并开始其烹调循环，这种方式浪费了大量的时间、能量和水。而且，由于为了开始烹调，整个蒸汽烤箱的隔间必须充以蒸汽，因此大大增加了烹调时间。由于蒸汽烤箱接收用于汽蒸食物的盘，并且通常这些盘被穿孔以容许蒸汽与食物接触，烹调的汁液和食物的微粒会滴入烹调隔间内。在数小时工作期间关闭蒸汽烤箱以在烹调之间进行清洁是不实际或者不方便的，且因此所有沉积在蒸汽烤箱隔间内的废物保留在那里直到数天的烹调结束。随后食物盘在数天工作期间所积累的废物中被汽蒸。在一天的循环结束时需要进行浪费时间且令人不快的清洁。因此，需要用于加热液体、具体为用于汽蒸食物的更好的技术，并且在本专利申请中提供了这些技术。
发明内容
本专利申请的一方面是一种包括电流控制器、第一容器和第二容器的液体加热系统。该第一容器包括第一液体和第一电加热系统。该第二容器包括第二液体和第二电加热系统。该电流控制器被连接至该第一电加热系统并连接至第二电加热系统。该电流控制器被配置为在提供电流至第一电加热系统和至第二电加热系统之间自动交替，使得当该电流控制器提供电流至第一电加热系统时，电流控制器不提供电流至第二电加热系统，并且当该电流控制器提供电流至第二电加热系统时，该电流控制器不提供电流至第一电加热系统。本专利申请的另一方面是一种包括电流控制器和多个容器的液体加热系统。多个容器中的每个容器容纳有第一电极、第二电极和导电液，其中每个导电液具有导电性。第一电极和第二电极被连接到电流控制器，以提供流经导电液的电流。电流控制器包括电路，所述电路在一段时间内提供流经其中一个容器内的导电液的电流，同时在同一段时间内不提供流经任何另一容器内的另一种导电液的电流。在多个时间段内，电流控制器顺序且自动地提供电流至所有容器内的导电液。本专利申请的另一方面是一种包括底座单元和多个电蒸汽烹调容器的液体加热系统。使用快速连接和快速释放连接器，每个电蒸汽烹调容器被可移动地电连接到底座单元。该底座单元提供对每个电蒸汽烹调容器的工作的自动控制功能。在每个电蒸汽烹调容器中，独立于任何其它被连接的电蒸汽烹调容器而产生蒸汽。本专利申请的另一方面是一种包含提供第一容器和第二容器的加热液体的方法，其中每个第一容器和第二容器容纳有液体和电加热系统。所述方法还包括提供电流控制器，并使用该电流控制器以在一段时间内提供电流至第一容器中的电加热系统，同时在同一段时间内不提供电流至第二容器中的电加热系统。所述方法还包括使用电流控制器以在一段时间内提供电流至第二容器中的电加热系统，同时在同一段时间内不提供电流至第一容器中的电加热系统。本专利申请的另一方面是一种包括蒸汽烹调容器的液体加热系统，所述蒸汽烹调容器具有可调节的蒸汽出口。本专利申请的另一方面是一种包括提供容器、导电液和电加热系统的加热液体的方法，其中所述容器含有导电液，其中所述导电液具有导电性，其中通过使电流流经导电液，所述电加热系统提供热量至导电液。所述方法还包括提供电流控制器电路和电流测量装置，使用所述电流控制器电路以提供电流至电加热系统，使用所述电流测量装置以测量在电加热系统中流动的电流，并且当所述电流测量装置检测到在导电液中流动的电流下降时，使用所述电流控制器电路以减小提供给所述电加热系统的功率。本专利申请的另一方面是一种包括提供容器、导电液和电加热系统的加热液体的方法，其中所述电加热系统包括多个电极，其中所述容器含有导电液和电极，其中所述导电液具有导电性，其中通过使电流在电极之间经过并通过导电液，所述电加热系统提供热量至导电液。所述方法还包括提供电流控制器电路，使用电流控制器电路以提供电流至电加热系统，使用电流测量装置以测量在电加热系统中流动的电流，以及使用电流控制器电路， 通过断开与其中一个电极的电连接来减小提供给电加热系统的功率。本专利申请的另一方面是一种包括电流控制器和第一容器的液体加热系统。第一容器包括第一液体和第一电加热系统。电流控制器被连接以控制第一电加热系统的工作。 电流控制器被配置为在提供电流至第一电加热系统和不提供电流至第一电加热系统之间自动交替。电流控制器包括电路，所述电路用于调节提供电流至第一电加热系统和不提供电流至第一电加热系统的时间。
从下面为了清楚而没有按比例绘制的附图中所例示的详细描述中，前述内容将变得明显，其中图1是包括接入底座单元中的容器的本专利申请的液体加热系统的一个实施例的横截面图；图加是具有处于适当位置的蒸汽出口调节控制旋钮的、图1的被接入容器的盖的一个实施例的三维视图；图2b是示出了提供可调节的蒸汽出口的一种方式的、图加的容器的盖的实施例的三维分解视图；图3a是示出了电极的、图1的容器的一个实施例的截面图，电流在电导液中在所述电极之间流动；图北是图3a的容器的实施例的俯视图；图4是图1的液体加热系统的底座单元的一个实施例的三维视图；图如是用于为本专利申请的液体加热系统的实施例的电路供电的电源的示意图。图恥和5c是电源连接器和接地点的示意图；图6a是本专利申请的液体加热系统的实施例的主微控制器的示意图；图6b是用于本专利申请的液体加热系统的实施例的共享振荡器的示意图；图7是用于本专利申请的液体加热系统的实施例的计时器接口的示意图；图8是用于本专利申请的液体加热系统的实施例的LCD接口的示意图；图9a和9b是示出了限制电流水平的一种方式的、本专利申请的液体加热系统的实施例的蒸锅1控制电路和蒸锅2控制电路的示意图；图10是用于本专利申请的液体加热系统的一个实施例中的两个容器之间的共享电流的脉宽调制电路的示意图；图11是用于两个容器之间的共享电流的脉宽调制电路的另一个实施例的示意图；图12是示出了本专利申请的液体加热系统的实施例的各种组件的框图。
具体实施例方式本专利申请的装置的各种实施例提供了对先前的蒸汽烹调装置的改进。在一个实施例中，蒸汽容器是单独的并根据烹调部分设计尺寸，因此仅仅需要足够的蒸汽来实施烹调功能。节约了蒸汽、能量和水。在一个实施例中，所有蒸汽产生于单独的蒸汽容器中，食物在所述蒸汽容器中被烹调。避免了产生远程蒸汽的和因此产生过量的蒸汽，节约了资金、能量和水。因为在该实施例中，容器根据单独的烹调部分来设计尺寸，使用更少的蒸汽和水，因此大大减少了产生蒸汽的时间，避免了需要保留大量的用于生产蒸汽而准备的过热水。在一个实施例中，仅在加入待烹调的产品并且将盖放入恰当位置后才在烹调空间内产生蒸汽。因此在打开和关闭门以插入产品时不会泄露蒸汽。在一个实施例中，仅当存在有待进行的蒸汽烹调时才提供能量并且烹调时间一结束就终止能量的使用。避免了将锅炉和贮罐保持于蒸汽准备状态。在一个实施例中，由于电极没有变得比水更热，电极不从水中析出已溶解的微粒， 所以避免了水垢。在各种实施例中，蒸汽不被引至室内底层排水管道。因此不需要一般地因冷却而需要的蒸汽冷凝器。在一个实施例中，本专利申请的装置包括两个或更多个容器。因此，不必等待另一个汽蒸预定完成就可以开始一个汽蒸预定。由于容器的尺寸被设计为接收单个蒸汽部分， 只产生用于该部分的足够的蒸汽而几乎没有在过多的空间上浪费任何蒸汽或几乎没有任何蒸汽被释放到环境中，因此也节省了时间。由于本专利申请的装置的各种实施例具有可移动的蒸汽容器，在使用之间可非常方便地在水槽中清洗这些容器，因此对于每次蒸汽烹调都提供有清洁的容器，有助于更卫生和健康的烹调环境，并减少了令人不快和浪费时间的典型的蒸锅清洁工作。另外，本专利申请的容器的各种实施例几乎不需要或不需要维护，而且其可很容易地修理或更换。装置218包括两个或更多个用于汽蒸食物的分离的容器，如图1和3a_;3b所示。每个分离的容器220容纳有电极222和水224，如图3a_b所示。容器220由比如高密度聚乙烯、玻璃和涂覆电介质的金属材料制造。金属可以是铝或不锈钢。用于金属的电介质涂层可以是比如PTFE的材料。在一个实施例中，通过申请人的测试，使用比如HDPE的高耐热的不含双酚A (BPA)的塑料。由比如石墨、钛或贵金属材料制成的电极的效果令人满意。在一个实施例中，借助于如图4所示的电触头228，每个独立的容器220与底座单元226中的连接槽22fe、225b中的一个电连接且机械连接。通过接入底座单元226的相应插座228内的每个独立容器220上的电触头227，底座单元2 提供电力至每个独立容器 220的电极222。电触头227提供了快速连接和快速释放的连接器。位于电触头227之间的磁体(未示出)可被设置用以紧固容器220与底座单元2 之间的机械连接。通过拉紧把手230，每个独立容器220可容易地与底座单元2 中的连接槽225电断开并从其处物理地移除。这种移动性有助于向容器220中添加或从其处移除水或食物。这种移动性也有助于清洁容器220。在一个实施例中，容器220具有可移动的盖234和蒸气室238，所述盖234包括蒸汽出口 23fe、235b、蒸汽出口调节控制旋钮236。蒸汽出口调节控制旋钮236可被关上以形成闭合的蒸汽室，或者蒸汽出口调节控制旋钮236可具有与蒸汽出口 235a、23^中的一个对齐的端口 239。在工作时，厨师可调节盖234中与端口 239对齐的蒸汽出口 235a、23^的大小，以改变容器220的蒸汽室238内的少量回压。提供少量回压确保了食物完全被蒸汽包围并减少了烹调时间。申请人发现调节压力的能力也容许适应更多的食物种类和更好的烹调结果。在一个实施例中，通过旋转盖234中的蒸汽出口 235a、23^上的蒸汽出口调节控制旋钮236来调节蒸汽压力。蒸汽出口调节控制旋钮236底面内的凸起(未示出)被用于将控制旋钮250保持在所选择的位置上，所述凸起与盖234的上表面M4内的凹槽242匹配。在一个实施例中，容器220具有成形的凸起250、252，并且可移动的盖234具有与成形凸起250、252匹配的成形凹槽254、256。当相互配合在一起时，成形凸起250、252和成形凹槽254、256形成了限制，以保持可移动的盖234归位而不管工作期间在蒸汽室238内可能构成的少量的蒸汽压力。成形凸起250、252和成形凹槽254、256也保证了盖234在容器220上正确地归位，以启动容器220上的邻近传感器沈6。盖234包括磁体(未示出)， 当盖在容器220上正确归位时，所述磁体启动邻近传感器沈6。装置218可用于加热水，以在每个独立容器220的蒸汽室238内产生蒸汽。随着电流流经水2M且同时在被浸没的电极222之间流动，热量被提供给水224。根据P = VI，通过该电流的流动，水2M被欧姆加热。因为几乎所有的压降都横跨电极222之间的间隙内的水224，因此非常少的功率由电极自身耗散掉，电极222不会变得比(电极浸入其中的)
224更热。水2 包括离子，比如盐，用以提高其导电性以促进该电流流动。在一个实施例中，通过加入盐或包含盐或其他包含材料的电解质的调味品来提供离子至容器220中的水。在一个实施例中，通过加入或多或少的盐或调味品至水中来调整离子含量和水224的导电性。
10
在一个实施例中，位于底座单元226中的电流控制器270被插入标准120伏的墙上插座，以接收用于分配至容器220中的电极22h、222b、222c、222d上的功率。为了提供更高的功率，可使用供应更高电压，比如200伏、208伏、220伏和240伏的插座。在一个实施例中，电流控制器270提供了 每个容器220中的水2 接收电流，而不管在相同底座单元226的相邻狭槽内存在的另一个容器。因此，电流将被提供到插入底座单元226中的狭槽22 或22 中的任意一个中的单个容器220上，或者提供到插入底座单元226的两个狭槽中的两个容器220上。在一个实施例中，大体相同量的电流和热被提供给这些分离的容器中的每一个中的水，因此在两者中的水以大约相同的速率被加热。通过改变每个容器中的电解液的浓度而提供从容器到容器的不同的加热速率。本专利申请的配置的一个特点是如果容器220被插入底座单元2 中，且同时容器220不具有足以填充电极222之间的间隙的水，将导致开路并且在该容器中不会有电流流动。类似地，如果容器220不被照看并且水沸腾，当足够的水沸腾而导致水位降到恰好低于电极的点，则电流将恰好在所有水沸腾之前停止流动，自动断开电路。在一个实施例中，电流控制器270包括电路，所述电路在第一时间段内提供电流至(插入底座单元2 中的狭槽22 内的)容器220中的电极222，而在该同一第一时间段内不提供任何电流至插入狭槽22 内的相邻容器中的电极。然后在该第一时间段结束后， 电流控制器270中的电路在第二时间段内提供电流至(插入底座单元226中的狭槽22 内的)相邻容器中的电极，而在该第二时间段内不提供任何电流至插入狭槽22 内的容器 220中的电极222。该循环重复，交替地供应电流至一个容器内的水，然后顺序地供应电流至另一个容器内的水。申请人:已构建并测试了使用该方案的设备，所述方案具有约1/4秒的频率。在该实施例中，每个容器用1/8秒的间隔接收完整功率，所述间隔被1/8秒的间隙分开，在该间隙期间容器不接收功率，且在该间隙期间其它容器接收完整功率。在该方式中，两个容器中的水都被加热至沸腾，且同时每个容器中的电极接收到能够被安全地由墙上插座电路以一定电压(其等于可从墙上插座获得的全电压)提供的几乎全电流。每个容器接收到具有 50 %占空比的、可从墙上插座电路获得的几乎最大的电流。提供给两个容器的功率基本上高于可从容器的标准并联电路配置中所获得的功率，该配置将需要在每个容器上施加基本上较低的电压，以避免流至两个容器的组合电流超过可从墙上插座电路获得的最大电流。顺序提供电流至每个容器中的电极的本专利申请的该实施例中的独特配置避免了每个容器中的电压的降低。其还容许其中一个容器被移除，且同时容许另一个容器继续使用，在使用容器的串联配置时不会获得该特征。电流控制器270也包括限流电路，其将电流限制至小于电源插座电路的安全限度的值，例如对于典型的120伏的电路断路器电路为20安培。例如，限流电路可将电流限制至大约等于该安全限度的一半的值，即为从该安全限度的一半至3/4的范围，或，等于或大于该安全限度的3/4但小于该安全限度。在一个实施例中，限流电路限制电流而不减小施加在电极之间的全线电压。该配置容许更快烹调且同时容许水224的导电性的更多变化。 因此，如果水2M具有足够的盐浓度以容许电流超过20安培的最大值，该限流电路仅容许特定的电流流过。本申请人发现该配置提供了比使用开启开关、电路断路器或保险丝的替代方式(其将彻底关闭电流以避免超过电流限制)可得到的更多的灵活性。在一个实施例中，限流电路包括安培计以测量电流且该测量值被输送到PLC控制器，该控制器改变施加的电压以保持期望的电流。用于限制电流的另一个方案将特定电极从电连接器处移除，如此处下文所描述的。限流电路容许每个容器220中的电流被限制至固定值，且同时保持跨越电极的全线电压而不管不同容器中水224的导电性的变化。在一个实施例中，电流流到每个容器的时间量或停延时间(dwell time)与所连接的容器数量无关而保持相同。保持不变的停延时间保持了恒定的加热速率，提供了稳定的烹调时间。在另一个实施例中，使用了逻辑电路，其确定有多少具有充足水的容器220被插入底座单元2 中的狭槽内，并自动调节以适应该容器的数量。例如，在只有一个容器被使用的情况下，逻辑电路跳过分割时间的电路，电流提供到该容器，并由此自动将不间断的电能供应提供至该容器中的电极。申请人:发现通过提供流经水的电流的直接欧姆加热实质上比在水中使用电阻加热器的系统更加有效。如上文在此所描述的，通过使电流流经水的直接欧姆加热使电极与水保持相同的温度，避免了水垢堆积，该水垢堆积发生在浸入水中的电阻加热元件的非常热的表面上。电源当用于加热容器220中的水的功率通过电源连接器Jl而使用可从墙上插座获得的120伏电源时，电源300将该墙上插座功率转换至用于功率控制电路的DC 5伏稳压。 AC120V的墙上插座电源被输送到变压器TXl，该变压器TXl将120伏分步降至10伏，如图 5a所示。开关Sl将主功率控制至单位功率，并且如果在10伏电路中的电流超过16安培， 则过电流保险丝Fl断开电路。然后该10伏的AC被输送到全桥整流器D1，其提供非稳压的 10伏DC输出至感应器Li。Jl电源连接器为来自主线路功率输入的线路中的接线板，其中安装有电线组件， 如图恥所示。模拟及数字接地线、AGND和DGND被连接在一起，并如图5c所示。Ll和Cl形成LC滤波器，其滤出低频暂态振荡，比如可能损害稳压器Ul的过电流激增和负电压。齐纳二极管D2在变压器失效情况下防御过电压。齐纳二极管D2额定为 30V,即稳压器Ul在其输入时可承受的最大电压为30V，U1为5V稳压器，比如可从加州圣克拉拉市的国家半导体公司得到的产品型号为Ii^%4IS/N0PB的稳压器。频率滤波器C2和 C3滤掉高暂态振荡，并且二极管D2为安全的二极管，其在负电压横跨稳压器Ul的端子的情况下进一步保护稳压器Ul。从这里，经稳压和滤波的稳压器Ul的5伏输出通过稳流器Ulb，该稳流器Ulb具有可变的电流限制。稳流器U2包括晶体管Q1、Q2和电阻Rl和R2。晶体管Ql为充当开关的传输晶体管。经由晶体管Ql的基极，晶体管Q2控制晶体管Q1。当电流通过可变电阻R2 而被负载消耗时，大小为IXRl的电压横跨在R2、和Q2的基极和发射极之间。当该电压足够时，晶体管Q2打开，将Ql的基极接地，有效地关闭Q1，防止另外的电流流到电路的剩余部分。因此，限流器充当可重置的保险丝以在异常情况下限制电流。主微控制器主微控制器MCU U2，如图6a所示，比如来自亚利桑那州钱德勒市的微芯片技术公司的产品型号为PIC16F882的微控制器，控制蒸锅的开启和关闭、蜂鸣器LSl的工作和定时。
主微控制器MCU U2具有编程连接器J2，其具有连接至MCU的编程端口、连接至 5VDC和接地的导线。使用其自身的编程连接，MCUU2可被编程而不需要蒸锅自身连接至电源。R5是下拉电阻，其保持MCU的管脚1_内存清零管脚MCLR处于低电位，除非当编程结束后编程器或开关S2将其拉高以重置MCU。蜂鸣器LS1，其用于当其中一个容器的汽蒸循环完成后向使用者报警，其两个触头都连接至5VDC。蜂鸣器LSl的管脚1通过限流电阻R3连接至5V。晶体管Q3采用普通集电极配置，该配置通过上拉电阻R6将LSl的管脚2保持在5VDC。这使蜂鸣器关闭，因为存在横跨其导线的相等的电势。但是，当MCU U2的管脚21升高时，Q3开启，降低了蜂鸣器LSl 的管脚2处的电压，并容许电流流过蜂鸣器，使报警器发出声音。至MCU U2的功率通过电容器C5和C4被进一步过滤，该电容器C5和C4过滤出低频和高频两种振荡。因此，由印刷电路板上的线路拾取的电磁干扰被滤出。连接器J3A是主板302和定时器接口板304之间的接口，定时器接口板304确定蒸锅开启多长时间。定时器接口板304包括LCD。目前用于蒸锅1的计时由主板302上的 MCU U2、通过已知为串联外设接口或SPI接口的管脚11、14和16来控制。在定时器接口板 304上的用于蒸锅1的用户接口的四个按钮开关S7-S10，通过连接器J3A连接至主板302 上的MCU U2的管脚23、24、25和沈。S7提供向上指令，S8提供向下指令，S9提供开启/停止指令，且SlO提供重置指令。至MCU的向上和向下指令被解读并通过SPI接口发送至计时器电路。当按下开启/停止按钮时，蒸锅1使管脚22能够被打开，其启动蒸锅1。当检测到MCU U2的管脚6上的电压时，蒸锅1的IXD被打开。当通过MCU U2的管脚4检测到蒸锅2时，管脚17打开，并且这使得另一个MCU (未示出)能够控制蒸锅2。在此下面将讨论计时器电路的进一步说明。振荡器TO，如图6b所示，是一个全局振荡器，其被连接到两个蒸锅的两个MCU，如图6b所示。电容器器C6和C7是用于使进入振荡器的电压平稳以及平衡转到MCU的输出振荡的去耦电容器。其结果是干净的、高阻抗的20MHz信号，以保持两个MCU都处于稳定计时。计时器和用户接口电路在工作时，厨师使用四个按钮以启动操作并设置每个蒸锅将开启多长时间。在一个实施例中，使用向上和向下开关然后敲击启动按钮，厨师在30秒钟和增至20分钟的范围内挑选其想要的时间。汽蒸过程的时间被显示在LCD显示屏上。LCD是分段的显示屏，其需要较大量的电流从而为每个分段供电。LCD驱动器从MCU取下用于LCD显示的驱动负载。IXD驱动器U4是7分段IXD驱动器，比如如图7所示的来自亚利桑那州钱德勒市的微芯片技术公司的产品型号为AY0438的IXD驱动器。来自主板302上的MCU U2的SPI 信号被发送到IXD驱动器U4，并且IXD驱动器U4上的特定管脚被拉高，IXD的相应分段被照亮。电容器C8是去耦电容器，其容许干净的5VDC进入驱动器。膜片开关S3、S4、S5和S6内置在相同的封装内并且具有拉高变化。当按下这些开关中的任意一个时，MCU U2上连接有开关的管脚被拉至5VDC。R7、R8、R9和RlO是下拉电阻，其保持管脚接地直到按下开关。第二 MCU U3，如图8所示，用于独立地控制第二蒸锅。
同样类型的程序连接器被连接到用于编程的第二 MCU U3，如图8所示，比如来自微芯片技术公司的PIC16F818微控制器。NPN类型的、且由此通常是开启的晶体管Q4，用于通过上拉电阻R9而保持MCU2程序头304上的内存清零MCLR管脚在正常工作时间时处于高电位。MCUl可通过打开Q4并开启晶体管而启动U3，U3之后拉低MCLR。相同的膜片开关S7-S10用于蒸锅2，并且用电阻R15-R18实现相同的电路。通过管脚8、10和11，MCU U3发送SPI控制至IXD驱动器U5，并且去耦电容器Cll容许将干净的5VDC传递到驱动器，甚至是具有将功率连接至接口板的EMI敏感带状电缆的驱动器。电容器C9和ClO又为用于使干净的信号进入MCU U3的高低滤波器。限流电路流经蒸锅220中的水224的电流依赖于施加的电压、水224的导电性和提供电流的电极222的区域。流经蒸锅220中的水224的电流也被如图9a、9b所示的每个蒸锅220 的限流电路320a、320b、以及如图10所示的脉宽调制电路322所限制。脉宽调制电路322连接到与门U8A的管脚1。相应的蒸锅使能端被连接到与门U8A 的管脚2。与门U8A提供有当从脉宽调制电路322接收到脉冲时，如果相应的蒸锅使能位也设高，则输出转至5VDC。与门U8A被连接以通过控制晶体管Q5和Q8来控制继电器RLl 和RL4的状态，这容许蒸锅1和2的继电器RLl和RL4关闭，且使120VAC通过继电器RLl 和RL4进入电流“回动”电路。每个容器的回动电路包括充当蒸锅功率的门的3个继电器。 当U8的输出升高时，其5VDC输出拉高限流电阻R19和R20之间的电压，该电压打开Q5并由此容许5伏电势横跨继电器线圈，其关闭继电器。电阻R20是下拉电阻，其保持Q5处于完全关闭状态，这容许当U8关闭时，非常小的或没有漏电流流过RLl线圈。通常，蒸锅1的关闭的继电器RL2和RL3以及蒸锅2的RL5和RL6为限流继电器。 其使用与用于RLl和RL4相同的电路、通过MCUU2上的限流1、2、3和4使能管脚而被控制。 由于这些继电器通常是关闭的，MCU U2不必为了容许电流流过这些继电器中的每一个而将限流管脚设高。但是，如果电流超过阈值，继电器将被开启，如在此下面所述的。蒸锅220的每一个包括4个金属传导管状的或条状电极222，其包括功率电极 222a和222c以及中性电极22 和222d。继电器RL2和RL5控制至功率电极22 的功率连接。继电器RL3和RL6控制中性222d的接地连接。当电流传感器TO检测到15安培时， 电流传感器U6触发继电器RL2开启，并且如果存在蒸锅2，触发RL5开启，其关闭一个功率导线，这切断了 33%的电流。如果TO再次检测到15安培并且如果蒸锅2被连接，则RL6被关闭，其切断每个蒸锅的一个中性导线，这切断了该电流的一半。电流传感器TO通过沿限制_检测1发送信号来触发继电器，所述限制_检测1是至MCU U2 (pic)的输入。来自MCU U2的输出发送信号至RL2的限流1和RL3的限流2，其被连接至分别的固态继电器的线圈侧。这些限流继电器也可用于在水开始沸腾时减少电流流动。在一个实施例中，传感器检测到电流降，这种电流降在蒸锅内的水开始沸腾时发生。然后传感器切断一个或两个继电器，以提供电流水平，该电流水平将保持沸腾而不浪费功率。在另一个实施例中，使用温度传感器，并当传感器提供表示沸腾的温度读数时，切断电流。通过蒸锅1的电阻R21和蒸锅2的电阻R28，在226中检测蒸锅220的存在，如图 9a、9b所示。当蒸锅就位时，其产生通向MCU上的蒸锅1存在管脚和蒸锅2存在管脚的低流
14电路径，这些管脚警示MCU 蒸锅在该处，并有效地启动IXD接口。当水煮沸后，气泡降低了水的导电性。当蒸锅220中的水开始沸腾时，电流传感电路读取相应的电流降，并且当产生该电流降时，逻辑电路通知烹调时间计时器启动来自由厨师输入的预设条件的倒计时计时。以这种方式，时间电路补偿加热中汽蒸时间的变化，且汽蒸中的烹调时间可重复。在一个实施例中，电流控制器440被分成两个分离的部分。第一脉宽调制电路442 用于划分功率至蒸锅单元和第二 AC限流器444，第二 AC限流器被设置为与至蒸锅的主功率串联，从而将电流限制至家用的安全值。脉宽调制电路442包括含有运算放大器的三个主要阶段。当或门WA检测到蒸锅的任一使能信号时，其输出5VDC信号，该信号被传递至运算放大器U6A，该运算放大器U6A 以比较器的状态设置。5VDC通过电阻似8始终被连接到其负端子。因此当U9A发送5VDC 至其正管脚时，运算放大器U6A检测到每个管脚是相等的，并输出启动脉冲电路的5VDC。阶段一是简单的缓冲器阶段，也称为电压跟踪器，其包括定时电阻网络，所述定时电阻网络包括可变电阻Rl和固定电阻R2，其连接到运算放大器UlA的正输入3，且同时运算放大器UlA 的输出1被反馈到该相同的运算放大器UlA的负端子2中。电容器U17和电阻R31产生用于反馈信号的滤波器，确保稳定的缓冲输出。运算放大器UlA可以是比如来自加州圣克拉拉市的国家半导体公司的低功率准运算放大器LM324。具有负反馈回路的该配置容许至第二阶段的零输出阻抗，因此如果其消耗电流，则容许第二阶段的输入不被拉低。且由于通过可变电阻Rl而提供的可变DC输入，阶段一容许电路的DC补偿水平被调节至期望值。通过R3而与阶段一连接的第二阶段是三角波发生器，其包括非反相放大器配置， 也称为施密特触发器。基于等式Vt= (R3/R4)*Vsat，值R3和R4控制运算放大器UlB的转换阈值Vt，其中Vsat等于电源电压，其在这种情况下是5VDC，该5VDC被提供给每个运算放大器的管脚4。该转换阈值Vt基于管脚6处的负输入辨别运算放大器UlB在管脚7处的输出何时应该转换。电容器C2和电阻R5形成RC电路，具有等于1 的RC时间常数，并且其提供反馈回路至运算放大器UlB在管脚6处的负输入。因此，随着C2以R5*C2的频率充电和放电，运算放大器UlB的负端子6显示出0至5伏的电压摆幅。在脉宽调制器444的第二阶段中，与反馈连接的运算放大器，调节其在管脚7处的输出，以使其在管脚6处的负输入等于其在管脚5处的正输入。其结果为稳定的多谐振荡器，其中在管脚7处的输出随着基于该R5*C2时间常数的负输入管脚6处的变化而及时振荡。因此在运算放大器UlB的管脚7处的波形为三角波，当C2放电时，其变化升高至5伏，且当C2再充电时，其重新调低至 0伏。脉宽调制器444的第三阶段包括分压器和两个运算放大器UlC和U1D，设置在比较器电路中。每个比较器与另一个相反设置，具有连接到运算放大器UlD的正输入12和连接到运算放大器UlC的负输入9的“比较”输入。对于参考输入同样如此，参考输入处于由连接到运算放大器UlD的负输入13和连接到运算放大器UlC的正输入10的分压器R6-R7 所确定的固定电压。在所例示的具有图11中示出的R6和R7的电阻值的情况下，该固定电压为3. 7伏。位于输入10处的该固定电压将触发运算放大器U1C，使得当通过第二阶段的输出将接近或高于3. 7伏的电压提供到管脚9时，输出大约5伏的高电压，如由阶段1中设置的DC补偿所确定的。位于输入13处的该固定电压也将触发运算放大器U1D，使得当该3. 7伏或更高同时被提供到管脚12时，输出大约0伏的低电压。由于两个比较器是相反设置的，两个运算放大器永远不会在同一时间提供高或低的电压输出。相反，当提供至其可变输入的电压围绕三角波的顶部而在触发点上方摆动时，一个运算放大器的输出将是高的， 且同时同一高输入电压迫使另一个运算放大器的输出是低的。因此，提供至运算放大器UlC 和UlD的三角波导致在这两个运算放大器的每一个输出上出现方波，并且这两个方波相互为180度异相。在一个实施例中，调节可变电阻Rl以设置阶段1的补偿电压，从而获得每个输出的50%的占空比。50%的占空比指的是两个方波中的每一个在一半时间具有5伏值，而在另一半时间具有0伏值。该可变电阻Rl的调节在三角波上设置每个运算放大器会在何处触发。使补偿电压设置为等于三角波的电压摆幅的一半的值，这将提供50%的占空比。在其它位置设置补偿电压将相应地改变该占空比。第三阶段的输出被连接到继电器1和2的线圈，该继电器1和2控制来自120伏电源的电流流至两个容器内的电极。因此，当一个继电器关闭时，容许电流流动至一个蒸锅， 另一个继电器打开，避免电流流动到另一个蒸锅。因此脉宽调制电路444提供了 使用一个同时连接两个继电器的功率端子的电源，这两个继电器的相反的开关动作以交替方式每次发送功率至两个容器中的一个。限流电路限流电路444的一个实施例如图11所例示，其限制了可通过继电器1和2的电流。 限流电路由两部分构成。每部分为AC波的每个方向的门。N-mos晶体管Q4被连接至高功率二极管Dl和低阻抗电阻R11，所有这三个组件与负载、容器220中的阻性水串联。当来自墙上电源插座的AC电流流过晶体管Q4，二极管Dl 只容许AC波的正的一半通过。信号连续通过电阻R11，横跨该电阻Rll出现了等于顶的电压降。N-mos晶体管Q3，其栅极连接到二极管Dl的正极侧，检测到该电压超过了横跨Dl的 0. 7伏。当该电压达到晶体管Q3的阈值电压时，晶体管Q3打开，使电流从漏极流至源极，并降低晶体管Q3的漏极侧的电压。该感应晶体管Q3的漏极侧被连接至功率晶体管Q4的栅极，从而使横跨Dl和功率电阻Rll的电压升高，q4的栅极被拉向地，由此限制电流，直至横跨二极管Dl和功率电阻Rll的电压刚好低于感应晶体管Q3的阈值。上拉电阻RlO在5VDC 电源和功率晶体管Q4的栅极之间互联，容许Q4除了在感应晶体管Q3打开之外始终开启。 连接至上拉电阻RlO的稳定的5VDC容许更稳定的开-关阈值。该电路被镜像且以相反方向翻转，以容许AC电流的负的部分也被使用和受限，如图11所示。通过连接至二极管D2 正极的电流传感器Q2，连接至二极管D2和功率电阻R8的晶体管Ql形成用于AC波的负的部分的串联回流路径。功率晶体管Q4和Ql的输出连接到继电器1和继电器2的正侧。由于电路140的脉宽调制器142部分提供了 当其中一个继电器打开时，使不大于电流极限的调节电流流动至连接到该继电器的蒸锅，同时另一个继电器关闭，且与其连接的蒸锅接收不到电流。如图中所示的电路之间的相互连接在图12的框图中示出。图12中的粗线代表全120伏线电压，且细线代表5伏dc电子控制电路的电压。在一个实例中，提供了 120 伏ac线电压，但是可以使用其它电压。该120伏线电压为图fe的电源电路以及两组固态继电器开关两者馈电。固态继电器开关的负载侧被连接到标识为蒸锅1和蒸锅2的两个蒸锅容器中的每一个。固态继电器开关处于正常的开启条件，因此没有电压被施加到蒸锅，直至控制电路发送信号电压至固态继电器的线圈，其容许继电器关闭，施加120伏线电压至其各个蒸锅容器。120伏ac线电压被转换成图如的电源电路中的5伏dc。该5伏电源为图6a的主微控制器供电。主微控制器具有分别来自膜片开关垫1电路和计时器接口1电路的输入和输出。计时器接口 1电路控制至LCDl的输出，以可视地为操作者演示计时器的功能。主微控制器也发送输入和输出信号至微控制器2，之后其与膜片开关垫2和计时器接口 2通信，以与上述的计时器接口 1相同的方式控制至IXD2的输出。主微控制器也控制图10的脉宽调制电路。当两个蒸锅容器就位且烹调循环开始时，脉宽调制电路发出输出信号到2个固态继电器开关组中的每一个，其容许120伏线电压流至蒸锅容器，由此在容器内产生热量以烹调食品。尽管已结合所例示的实施例，示出和描述了所公开的方法和系统，但在不背离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，在其中可作出各种变化。
权利要求
1.一种液体加热系统，包括电流控制器、第一容器和第二容器，其中，所述第一容器包括第一液体和第一电加热系统，其中，所述第二容器包括第二液体和第二电加热系统，其中，所述电流控制器被连接至所述第一电加热系统并被连接至所述第二电加热系统，其中， 所述电流控制器被配置为在提供电流至所述第一电加热系统和提供电流至所述第二电加热系统之间自动交替，其中，当所述电流控制器提供所述电流至所述第一电加热系统时，所述电流控制器不提供电流至所述第二电加热系统，并且其中，当所述电流控制器提供所述电流至所述第二电加热系统时，所述电流控制器不提供电流至所述第一电加热系统。
2.如权利要求1所述的液体加热系统，其中，所述第一液体是导电的，且其中所述第一电加热系统包括流动通过所述第一液体的电流。
3.如权利要求2所述的液体加热系统，其中，所述第一容器为第一食物蒸锅。
4.如权利要求1所述的液体加热系统，其中，所述第一容器包括多个电极，其中电流控制器包括电路，所述电路用于在不改变所述电极之间所施加的电压的情况下，将在所述液体中流动的电流限制在预选的电流水平。
5.如权利要求4所述的液体加热系统，其中，用于限制在所述液体中流动的电流的所述电路包括用于将所述电极中的一个从与电源或中性点的连接移除、同时留下至少一个连接至电源的其它所述电极和至少一个连接至中性点的其它所述电极的电路。
6.一种液体加热系统，包括电流控制器和多个容器，其中所述多个容器中的每个容器容纳有第一电极、第二电极和导电液，其中每个所述导电液具有导电性，其中所述第一电极和所述第二电极被连接到所述电流控制器，以提供流动通过所述导电液的电流，其中所述电流控制器包括电路，该电路提供通过一个所述容器内的所述导电液长达一段时间的所述电流，同时在该同一时间段期间不提供通过任何另一个容器内的另一个导电液的所述电流，其中所述电流控制器在多个所述时间段期间连续和自动地提供所述电流至所有所述容器内的所述导电液。
7.如权利要求6所述的液体加热系统，还包括具有最大电流容量的电流源，其中所述电流控制器被连接到所述电流源并将所述多个容器中的每个容器的所述电流保持于等于或大于所述最大电流容量的一半的水平。
8.如权利要求7所述的液体加热系统，其中，所述电流控制器将所述多个容器中的每个容器的所述电流保持于等于或大于所述最大电流容量的3/4的水平。
9.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，所述导电液包括水，且其中所述电流控制器将所述多个容器中的每个容器的所述电流保持于引起所述水沸腾并生成蒸汽的水平。
10.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，所述电流控制器包括设置为用于测量所述电流的电流传感器，其中所述电流控制器被连接，以用于使用来自所述电流传感器的信息来自动将所述电流保持于所述多个容器中的每个容器的特定水平。
11.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，所述电流控制器被配置为在专有地提供所有电流至所述多个容器中的第一容器和专有地提供所有电流至所述多个容器中的第二容器之间转换。
12.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，所述电极由包括来自由钛和石墨构成的组的至少一个的材料制成。
13.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，每个所述容器由包括来自由高密度聚乙烯、PTFE、玻璃和涂覆电解质的金属构成的组的至少一个的材料制成。
14.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，每个所述容器包括盖，其中所述盖包括可调节蒸汽出口。
15.如权利要求6所述的液体加热系统，还包括底座单元，其中所述多个容器中的每个容器包括用于连接到所述底座单元的电连接器。
16.如权利要求15所述的液体加热系统，其中所述底座单元包括联锁，其中每个容器包括盖，其中当具有所述盖的所述容器被插入所述底座单元时，所述盖触动所述联锁，其中只有当所述盖触动所述联锁时，可以供电。
17.如权利要求15所述的液体加热系统，其中，每个容器包括把手，其容许手动连接所述容器至所述底座单元，其中所述把手位于所述容器与所述电连接器相对的一侧。
18.如权利要求6所述的液体加热系统，其中，每个容器包括用于容纳用于汽蒸的食物的蒸汽腔。
19.一种液体加热系统，包括底座单元和多个电蒸汽烹调容器，其中每个所述电蒸汽烹调容器被可移动地电连接到具有快速连接和快速释放连接器的所述底座单元，其中所述底座单元提供对每个所述电蒸汽烹调容器的操作的自动控制功能，且其中蒸汽在每个所述电蒸汽烹调容器中、独立于任何其它被连接的电蒸汽烹调容器而产生。
20.如权利要求20所述的液体加热系统，其中，每个所述蒸汽烹调容器包括电极对和导电水溶液，其中所述电极对被配置为提供流动通过所述导电水溶液的电流，以用于加热所述导电水溶液。
21.如权利要求20所述的液体加热系统，其中，每个所述蒸汽烹调容器包括四个电极。
22.如权利要求21所述的液体加热系统，还包括控制电路，从而如果流动通过所述导电水溶液的电流超过阈值，则断开与所述四个电极中的一个的接触。
23.如权利要求20所述的液体加热系统，其中，当所述导电水溶液的水平降到所述电极对的一个电极以下时，电流流动自动关闭。
24.一种液体加热方法，包括a.提供第一容器和第二容器，其中所述第一容器和所述第二容器的每个容纳有液体和电加热系统；b.提供电流控制器；c.使用所述电流控制器，以提供电流至所述第一容器内的所述电加热系统一段时间， 同时在该同一时间段内不提供电流至所述第二容器内的所述电加热系统；和d.使用所述电流控制器，以提供电流至所述第二容器内的所述电加热系统一段时间， 同时在该同一时间段期间不提供电流至所述第一容器内的所述电加热系统。
25.如权利要求M所述的方法，其中，所述液体包括水-电解质溶液。
26.如权利要求25所述的方法，其中，提供电流至所述电加热系统包括使所述电流流动通过所述水-电解质溶液。
27.如权利要求M所述的方法，还包括使用所述电流控制器以保持电流处于或低于电流限制。
28.一种液体加热系统，包括具有可调节的蒸汽出口的蒸汽烹调容器。
29.如权利要求28所述的液体加热系统，其中，所述容器包括盖，其中所述盖包括所述可调节的蒸汽出口。
30.如权利要求四所述的液体加热系统，其中，所述盖包括多个孔，且其中可调节的蒸汽出口包括蒸汽出口调节控制旋钮，其被配置为与所述多个孔的不同孔对齐。
31.如权利要求30所述的液体加热系统，其中，所述不同的孔具有不同面积。
32.—种液体加热方法，包括a.提供容器、导电液和电加热系统，其中所述容器包含所述导电液，其中所述导电液具有导电性，其中通过使电流流动通过所述导电液，所述电加热系统提供热至所述导电液；b.提供电流控制器电路和电流测量装置；c.使用所述电流控制器电路，以提供电流至所述电加热系统；d.使用所述电流测量装置，以测量在所述电加热系统中流过的所述电流；和e.当所述电流测量装置检测到在所述导电液中流动的电流的下降时，使用所述电流控制器电路，以减少提供至所述电加热系统的功率。
33.如权利要求32所述的方法，还包括提供计时器，连接所述计时器以接收从所述电流测量装置导出的信号，还包括当所述电流测量装置检测到在所述导电液中流动的电流的所述下降时，启动所述计时器。
34.如权利要求32所述的方法，还包括连接所述计时器以提供信号至所述电流控制器电路，还包括发送信号至所述电流控制器电路，从而当所述计时器到达预定时间时关掉所述电加热系统的电源。
35.一种液体加热方法，包括a.提供容器、导电液和电加热系统，其中所述电加热系统包括多个电极，其中所述容器包含所述导电液和所述电极，其中所述导电液具有导电性，其中通过使电流在所述电极之间流过并通过所述导电液，所述电加热系统提供热至所述导电液；b.提供电流控制器电路；c.使用所述电流控制器电路，以提供电流至所述电加热系统；d.使用所述电流测量装置，以测量在所述电加热系统中流过的所述电流；以及e.使用所述电流控制器电路，以通过断开与所述电极中的一个的电连接而减少提供至所述电加热系统的功率。
36.如权利要求35所述的方法，还包括提供电流测量装置，使用所述电流测量装置以测量在所述电加热系统中流动的所述电流，并且如果流动通过所述导电液的电流超过阈值，则断开与所述电极中的一个的电连接。
37.如权利要求35所述的方法，其中，所述容器包括四个电极。
38.如权利要求37所述的蒸汽烹调装置，其中，如果流动通过所述导电液的电流超过第一阈值，则所述电流控制器电路断开与所述四个电极中的第一个的连接，且其中，如果流动通过所述导电液的电流超过第二阈值，则所述电流控制器电路断开与所述四个电极中的第二个的连接。
39.一种液体加热系统，包括电流控制器和第一容器，其中，所述第一容器包括第一液体和第一电加热系统，其中，所述电流控制器被连接以控制所述第一电加热系统的操作，其中，所述电流控制器被配置为在提供电流至所述第一电加热系统和不提供电流至所述第一电加热系统之间自动交替，其中，所述电流控制器包括用于调节提供电流至所述第一电加热系统和用于不提供电流至所述第一电加热系统的时间的电路。
40.如权利要求39所述的液体加热系统，其中，所述第一液体是导电的，且其中，所述第一电加热系统包括流动通过所述第一液体的电流。
41.如权利要求39所述的液体加热系统，其中，所述第一容器为第一食物蒸锅。
42.如权利要求39所述的液体加热系统，其中，所述第一容器包括多个电极，其中，所述电流控制器包括用于将在所述液体中流动的电流限制至预选的电流水平、而不改变在所述电极之间施加的电压的电路。
43.如权利要求42所述的液体加热系统，其中，用于限制在所述液体中流动的电流的所述电路包括用于将所述电极中的一个从与电源或中性点的连接移除、同时留下至少一个连接至电源的其它所述电极和至少一个连接至中性点的其它所述电极的电路。
44.如权利要求39所述的液体加热系统，其中，所述用于调节提供电流至所述第一电加热系统和不提供电流至所述第一电加热系统的时间的电路包括脉宽调制电路。
全文摘要
一种液体加热系统，包括电流控制器、第一容器和第二容器。第一容器包括第一液体和第一电加热系统。第二容器包括第二液体和第二电加热系统。电流控制器被连接至第一电加热系统并被连接至第二电加热系统。电流控制器被配置为在提供电流至第一电加热系统和提供电流至第二电加热系统之间自动交替，使得当电流控制器提供电流至第一电加热系统时，该电流控制器不提供电流至第二电加热系统，并且当电流控制器提供电流至第二电加热系统时，该电流控制器不提供电流至第一电加热系统。
文档编号H05B3/60GK102438487SQ200980159101
公开日2012年5月2日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年5月16日
发明者加文·麦考密克, 史蒂芬·博格讷, 迈克尔·科尔伯恩 申请人:木石创新有限公司