專利名稱：加熱容器和底座之間的無繩連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱容器，特別是其中在加熱容器和用于該容器的單獨底座之間存在無繩連接的布置。
背景技術(shù)：
具有可以被提起而離開電力底座的手提式加熱容器通常是方便的。例如，無繩水壺具有用于盛水的、且可以從底座分離的主體，使得容易從水壺倒水，而不存在電力線的潛在阻礙。在這些布置中，為了加熱內(nèi)含物，需要將電力從底座傳輸?shù)郊訜崛萜?。如同水壺一樣的加熱容器通常包括諸如煮沸控制(boil control)以及當容器變得過熱時的干燒斷電控制之類的基本控制。干燒控制可以使用在設(shè)定溫度下觸發(fā)的電機械致動器。這類電機械致動器價格便宜又可靠，但提供的功能有限。近年來，電子控制被用于在加熱容器中提供更為高級的功能。在可以獲得充分精確的溫度測量結(jié)果的情況下，諸如微控制器或微處理器之類的電子控制器可以將內(nèi)含物加熱到用戶指定的溫度或者使溫度維持在指定的值。在WO 2007/131271 (2007年5月11日提交的"Improved temperaturesensor for an electric heating vessel，，)中描述了用于電子水壺的溫度傳感布置的示例，通過交叉引用將其內(nèi)容合并于此。溫度傳感器通常位于接近水壺的內(nèi)含物處。在電子控制器位于底座中的布置中， 必須將溫度測量結(jié)果從水壺轉(zhuǎn)送到底座。需要一種能夠傳輸這種信息的方便且可靠的方法。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供了一種加熱組件，該加熱組件包括加熱容器和用于向該加熱容器提供電力的底座。加熱容器包括加熱室；具有作為溫度的函數(shù)而變化的電阻的溫度傳感器，該溫度傳感器被定位成響應(yīng)于加熱室中的溫度；以及具有與該溫度傳感器的電連接的第一無繩電力耦合部。底座包括第二無繩電力耦合部，該第二無繩電力耦合部與第一無繩電力耦合部相協(xié)作以使得在使用中向溫度傳感器提供電力。溫度傳感器包括正溫度系數(shù)(PTC)元件，正溫度系數(shù)元件具有在參考溫度以下的第一操作區(qū)域以及在參考溫度以上的第二操作區(qū)域，在第一操作區(qū)域中正溫度系數(shù)元件的電阻隨時間的增加而減小，在第二操作區(qū)域中正溫度系數(shù)元件的電阻隨時間的增加而增加。加熱容器可以在參考溫度以下的溫度范圍中進行操作。正溫度系數(shù)元件的第一操作區(qū)域可以包括2和105°C之間的溫度范圍。加熱容器可以包括用于對加熱室的內(nèi)含物進行加熱的加熱元件，該加熱元件具有與第一無繩電力耦合部的電連接以使得在使用中從底座向該加熱元件提供電力。 底座可以包括切換電路，該切換電路在使用中將供給電力切換給加熱元件和溫度傳感器中的二者之一。
切換電路可以按基本相同的電壓向加熱元件和溫度傳感器中的二者之一提供電力。底座可以經(jīng)由第一和第二無繩電力耦合部間歇地向溫度傳感器提供電力。底座可以在高于42V的交流電壓向溫度傳感器提供電力。底座可以包括模擬測量電路，該模擬測量電路響應(yīng)于溫度傳感器的電阻的變化。底座可以包括電子控制器，該電子控制器接收依賴于模擬測量電路的輸出的輸入信號。電子控制器可以根據(jù)輸入信號來對加熱元件的操作進行控制。底座可以包括一個或多個用戶輸入部以及用于指示關(guān)于加熱組件的操作的信息的顯示器。加熱組件可以包括無繩水壺和電力底座。第一和第二無繩電力耦合部可以包括使加熱容器和底座之間的電連接不依賴于加熱容器和底座的相對角度方位的360°耦合部。如這里所使用的術(shù)語“包括”、“包含”及術(shù)語的變換并不旨在排除進一步的附加件、部件、整體或步驟。
下面將參考附圖來描述本發(fā)明的實施例，在附圖中圖IA是具有用于連接水壺底座的5-極連接器的電水壺的示意圖，并且在此利用正溫度系數(shù)(PTC)元件來測量水溫；圖IB是具有利用中性傳感的4-極連接器的水壺和底座的可替代布置的示意圖；圖IC是具有利用激活傳感的4-極連接器的水壺和底座的另一種可替代布置的示意圖；圖2示出了可以設(shè)于圖IA-C的布置中的水壺底座上的顯示器和用戶輸入部的示例；圖3是示出正溫度系數(shù)元件的電阻相對于溫度的特性的圖；圖4是用于圖IA-C的水壺中的加熱組件的部分的透視圖，加熱組件具有位于熱分布板上的加熱元件以及與該加熱元件和熱分布板熱絕緣的正溫度系數(shù)元件；圖5是圖4的加熱組件的部分的截面?zhèn)纫晥D；圖6A是圖4的加熱組件的部分的端視圖；圖6B-6E示出了在溫度傳感器和熱分布板之間提供熱絕緣的加熱組件的可替代結(jié)構(gòu)；圖7是在水壺的煮沸模式期間的溫度相對于時間的繪圖；圖8是示出在煮沸模式下的水壺的操作的流程圖；圖9是在水壺的“保溫”模式期間的溫度相對于時間的繪圖；圖10是示出在保溫模式下的水壺的操作的流程圖；圖11是在水壺的“煮沸并保溫”模式期間的溫度相對于時間的繪圖；圖12是具有360度連接器的加熱容器的底部和水壺底座的照片；以及圖13是熱分布板和正溫度系數(shù)元件的照片，其示出了在熱分布板中形成的、用于容納正溫度系數(shù)元件的孔。
具體實施例方式圖IA示出了具有可被放置在底座13上或從底座13移除的加熱容器10的無繩電子水壺的示意圖。容器10具有用于盛水以使水被煮沸的加熱室12?？梢酝ㄟ^傾倒槽14或者通過水壺的蓋子將水倒入水壺的加熱室12中。把手15被設(shè)置用于用戶提起容器10以及將水倒出傾倒槽14。位于容器10的底部上的加熱元件20對加熱室12的內(nèi)含物進行加熱。圖IA示出了弓形加熱元件20的剖視圖。使用正溫度系數(shù)(PTC)元件17的溫度傳感器提供溫度測量結(jié)果，該溫度測量結(jié)果指示加熱室12內(nèi)部的溫度。附加的溫度傳感器(未示出)可被設(shè)置用于檢測加熱室12的過熱。容器10和底座13 二者均具有360°無繩電力耦合部或連接器，使得容器10可以按任意角度方位置于底座上。圖12示出了這種連接器的示例。圖IA的布置中的連接器具有5個極，該5個極包括地連接1、激活連接2和中性連接3。在正溫度系數(shù)元件17和位于底座13上的印刷電路板(PCB) 19上設(shè)置的控制電路之間設(shè)有兩條鏈路4、5。連接2和3例如可以在220V-240V的供給電壓下對加熱元件20供電。正溫度系數(shù)元件的電阻作為溫度的函數(shù)而變化。電阻的這種變化用于獲得溫度測量結(jié)果。將電壓施加至正溫度系數(shù)元件17，則監(jiān)控所產(chǎn)生的電流以提供溫度的模擬指示。 模擬測量結(jié)果可以被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用于輸入到控制電路。正溫度系數(shù)元件17的優(yōu)點是它可以在相對高的電壓(例如220140V)被驅(qū)動。用于正溫度系數(shù)元件的驅(qū)動電壓優(yōu)選地是大于42V的交流電壓。使用該相對高的電壓可以在把容器10放置在底座13上時協(xié)助經(jīng)由連接器4、5建立可靠的連接。相反地，諸如負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻之類的其他電子溫度傳感器在相對的低電壓(例如5-12V)進行操作。在這些相對的低電壓處，在容器和底座之間的干式連接(dry connection)是不可靠的。正溫度系數(shù)元件17是自加熱的，因此在水壺的加熱期間間歇地將電力切換到正溫度系數(shù)元件中，以限制自加熱效應(yīng)。僅在電力被提供至正溫度系數(shù)元件的情況下測量溫度。然而，如果切換的頻率充分地高，則可以獲得溫度的精確趨勢。例如，具有1.7升容量和2200W加熱元件的水壺可能花費5分鐘左右來煮沸?？梢园?到1000赫茲的頻率發(fā)生 PTC切換。在底座13中使用一個或多個三端雙向可控硅開關(guān)元件的電路布置在加熱元件 20和正溫度系數(shù)元件17之間切換電力，即電力被施加至加熱元件或正溫度系數(shù)元件17，而非同時地施加至二者。在一種布置中，每隔5秒將感測電流切換通過正溫度系數(shù)元件17持續(xù)約0. 04秒。在其他布置中，在底座13中分別為加熱元件20和正溫度系數(shù)元件17設(shè)置單獨的切換電路。利用5-極連接器，可以獨立地將電力施加至正溫度系數(shù)元件17和加熱元件20。圖IB示出了可供選擇的布置，該布置除了 360°連接器具有4個極之外均與圖IA 類似。如前，激活2極和中性3極將電力傳輸至加熱元件。然而，當把容器放置在底座13 上時，在正溫度系數(shù)元件和PCB 19之間存在單極6。在正溫度系數(shù)元件17和中性極3之間的容器10中設(shè)有短路，且因此在測量溫度時使用連接3和6。
圖IC示出了除了在容器10上的360°連接器的激活極2和正溫度系數(shù)元件17之間設(shè)有短路之外、均與圖IB相類似的布置。因此在測量溫度時使用連接2和6。用戶接口用戶接口 30可以設(shè)于底座13上。圖2中示出了包括諸如液晶顯示器(IXD) 34之類的用于指示關(guān)于加熱組件的操作的信息的顯示器。在使用中，LCD 34顯示水壺水量的實時溫度。IXD ；34可以 以攝氏度來顯示水溫； 以倒計時的“分鐘秒”(00:00)來顯示距離煮沸的時間； 顯示預(yù)置的水溫G種溫度設(shè)置)；以及 以倒計時的“分鐘秒”(20:00)顯示從20分鐘到終止預(yù)置的水溫的時間。WO 2008/052276 中("Electric Heating Appliance with Data Display”)更詳細地描述了距離煮沸的時間的特征。圖2的布置還包括用戶輸入部，在該情況下，用戶輸入部是五個觸覺按鈕 用于選擇保溫模式的按鈕31 ； 用于選擇煮沸/保持模式的按鈕32 ； 用于通過預(yù)置水溫向下滾動的“<”按鈕33 ； 用于通過預(yù)置水溫向上滾動的“>”按鈕35 ；以及 “開始/取消”按鈕36。這些按鈕可以是瞬時推動按鈕，或者可以是各種其他按鈕類型。可以使用例如轉(zhuǎn)盤的其他形式的用戶輸入部。在一個或多個按鈕周圍可以設(shè)置半透明的環(huán)狀物(例如37)。 這些環(huán)狀物由發(fā)光二極管所照明，以向用戶提供關(guān)于水壺的操作的信息。發(fā)光二極管能夠隨意地發(fā)射不同顏色的光，例如以指示水壺中的溫度級別?？梢允褂弥T如常規(guī)白熾燈泡之類的其他類型光源。當外部電力連接到水壺底座時，可以照明“待機”發(fā)光二極管。這些按鈕與圖1所示的PCB 19中的控制器相連接，并且將輸入提供給該控制器。光源37與該控制器相連接，并且被該控制器所操作。應(yīng)當認識到，可以將一系列的按鈕設(shè)置成各自地與適合于不同飲料(例如，不同類型的茶)的特定釀造溫度相關(guān)聯(lián)。正溫度系數(shù)元件正溫度系數(shù)元件17可以是具有快加熱響應(yīng)時間的小型陶瓷設(shè)備，該小型陶瓷設(shè)備一旦達到預(yù)定參考溫度或電阻則達到穩(wěn)定階段。這些陶瓷設(shè)備的形狀可以被設(shè)計成方形、矩形、圓形、環(huán)形或油炸圈餅式樣，或者任意其他形狀。該結(jié)構(gòu)可以是實心的或穿孔的。 在高于參考溫度的情況下，陶瓷的半導(dǎo)體和鐵電特性引起電阻的幾個量級的幅度的上升， 并從而提供了自限制溫度特性。正溫度系數(shù)元件17可用作主要由正溫度系數(shù)元件的環(huán)境溫度來確定電阻的溫度傳感器。圖3示出了 y軸上的正溫度系數(shù)電阻和χ軸上的溫度。如果在正溫度系數(shù)元件兩端施加電壓，則電流將流動并且開始對正溫度系數(shù)元件進行加熱。由于多數(shù)正溫度系數(shù)元件在首次通電時處于它們的負溫度系數(shù)區(qū)域41中，所以加熱會導(dǎo)致這部分的電阻下降。下降的電阻反過來引起更多的電流流動而更進一步地對元件17進行加熱。如果電壓足夠高，則元件17將經(jīng)由肩部區(qū)域42而進行自加熱一直到元件17通過進入正溫度系數(shù)區(qū)域43中， 在正溫度系數(shù)區(qū)域43中電阻隨溫度迅速地上升。圖3中示出了 Rptc(作為Tptc的函數(shù))的典型電阻/溫度比, 是額定正溫度系數(shù)電阻(在Tn處的電阻值)，Rmin是最小電阻，TRmin是在Rmin處(α變?yōu)檎?的溫度，RKrf是參考電阻且I^f = 2Rmin，以及TKrf是參考溫度(溫度由此急劇上升)。和能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)精確地感測溫度的負溫度系數(shù)熱敏電阻不同，正溫度系數(shù)元件用作在接近切換溫度的、相對短的溫度范圍內(nèi)的溫度測量設(shè)備。因為正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻與溫度的特征并不適用于等式，所以大部分詳述對正溫度系數(shù)熱敏電阻來說是在某具體溫度加上或減去一些公差的電阻值。當把正溫度系數(shù)元件用作溫度傳感器時，通過正溫度系數(shù)元件的電流量必須很小，以致不會使得熱敏電阻進行自加熱以及引起誤差。在這里所描述的水壺應(yīng)用中，正溫度系數(shù)元件17充當負溫度系數(shù)元件(熱度引起元件的電阻下降)，且輸出被用作用于溫度控制的溫度反饋。然而，僅在下列設(shè)計條件下使用該溫度反饋1.正溫度系數(shù)元件17在溫度感測范圍內(nèi)具有足夠高的電阻，以確保元件不會進行自加熱。2.正溫度系數(shù)元件17用作在接近切換溫度的、相對短的溫度范圍(例如，在 2.0°左右與105. 0°C之間)內(nèi)的溫度測量設(shè)備。該范圍無疑適合于在落入該范圍內(nèi)的溫度(諸如60° )處對水進行加熱煮沸或?qū)λM行保溫。也可以依據(jù)具體的應(yīng)用而對正溫度系數(shù)元件指定不同的范圍。例如，煎鍋典型地在更高的溫度處進行操作，因此該范圍可以是 2.0°和約200. 0°C左右之間。通過正溫度系數(shù)元件17的電流量應(yīng)當很小，以致不會引起元件進行自加熱。在一種布置中，使用三端雙向可控硅開關(guān)元件每隔5秒切換流過正溫度系數(shù)元件的感測電流一次，每次使感測電流持續(xù)0. 04秒的時段。這被發(fā)現(xiàn)能夠提供足夠小的電流以確保充分低的自加熱，卻仍提供了對水溫變化的充足跟蹤。使用正溫度系數(shù)元件而非負溫度系數(shù)元件來作為溫度傳感器的優(yōu)點是，正溫度系數(shù)元件能夠使用各種電壓范圍(例如MOV供給電壓)進行檢測。這避免了當使用經(jīng)由用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶氐碗妷?ELV，Extra LowVoltage)提供的熱敏電阻時、由電力底座13和容器10之間的阻抗/電阻接合處引起的問題。這繼而使得該應(yīng)用理念越過諸如在水壺底座 13和容器10之間的360°連接器中使用的那些干式接點之類的干式接點。加熱組件圖4和5示出了可設(shè)于容器10的底部的組件18的透視圖和側(cè)視圖。圖4示出了底部視圖。加熱室12的底座壁通過接觸板16來限定。存放在加熱室12中的水與接觸板 16的一側(cè)直接接觸。接觸板16可以由不銹鋼形成。也可以使用適合接觸水并且耐高溫抗氧化的其他材料。接觸板16形成組件18的部分。組件18通常位于加熱室12下面、并且在接觸板的與加熱室12相反的一側(cè)上。組件18經(jīng)由360°連接器從底座13取電。用于燒水的熱由加熱元件20產(chǎn)生，加熱元件20是彎曲的并且終結(jié)于用于攜帶電連接的冷尾(cold tail) 22中。加熱元件20優(yōu)選地使用電能。所示的加熱單元20為電阻元件?？梢允褂闷渌愋偷募訜嵩τ谒畨貋碚f，常使用MOOW的帶護套的弓形加熱元件。弓形加熱元件20與在熱分布板或條M的外部邊緣處或其附近的外圍區(qū)域相接合。這種接合實現(xiàn)了加熱元件20與熱分布板M之間的良好熱耦，使得由加熱元件20產(chǎn)生的熱被快速、高效地傳遞到熱分布板24。包括感應(yīng)焊接、火焰或焦爐焊接、沖擊焊接的許多已知的接合技術(shù)是適合的。熱分布板M被感應(yīng)銅焊到接觸板16，所以在熱分布板M與接觸板16之間存在良好的熱耦。包括上述接合技術(shù)的許多其他已知的接合技術(shù)是適用的。替代地，可以使用諸如機械緊固件之類的其他已知技術(shù)來將熱分布板M固定到接觸板16。熱分布板或者條對可以由鋁(鋁是優(yōu)良的熱導(dǎo)體)形成，并且具有足夠的厚度來使來自加熱元件20的熱均勻分布在熱分布板M的整個范圍上。用于熱分布板M的可替代材料包括其他金屬和金屬合金。熱分布板M通常比接觸板厚，并且由比接觸板更好的熱導(dǎo)體的材料形成。熱分布板M限定有孔26。在圖4和5的布置中，該孔是具有被熱分布板M包圍的外徑的圓柱形。這種布置中的孔提供了穿過熱分布板M到達接觸板16的通路。孔沈形成熱絕緣區(qū)。這是因為從加熱元件20傳遞到熱分布板M的熱不容易越過孔沈。相比于鋁熱分布板M，位于孔沈的鄰近處的接觸板16的區(qū)域不傳導(dǎo)大量的熱，這是因為連接板16 很薄而且由不銹鋼加工而成，不銹鋼不是良熱導(dǎo)體。正溫度系數(shù)元件17位于孔沈中?？咨蛟谡郎囟认禂?shù)元件17周圍提供了一個熱絕緣區(qū)。來自熱分布板M的熱不容易傳遞到正溫度系數(shù)元件17。因此，正溫度系數(shù)元件 17是被熱絕緣的，并且不會不期望地受加熱元件20和熱分布板M的溫度的影響。熱絕緣區(qū)和正溫度系數(shù)元件17可以位于加熱元件20的冷尾22之間。冷尾不產(chǎn)生大量的熱，所以電子溫度傳感器17與由加熱元件20產(chǎn)生的熱進一步地隔離。可以用諸如硅膠或橡膠之類的絕熱材料將孔沈部分地或者完全地填充，而不是讓孔空著。正溫度系數(shù)元件17夾在電接觸板21a和21b之間，使得感測電流能夠流過正溫度系數(shù)元件17。在電接觸板21a和接觸板16之間可以設(shè)有電絕緣體23，以使加熱室與感測電路電隔離。包含正溫度系數(shù)元件17、電接觸板21a、21b以及絕緣體23的溫度傳感器組件被置于緊鄰接觸板16的位置?？蛇x擇地，溫度傳感器組件可以接觸接觸板16。這改善了電子溫度傳感器與接觸板16之間的熱耦。利用諸如應(yīng)用導(dǎo)熱膏之類的已知技術(shù)可以進一步地改進熱耦。溫度傳感器組件可以與接觸板16接合?？梢酝ㄟ^例如包括安裝支架、回形針、夾子或螺絲的各種裝置來把正溫度系數(shù)元件組件附接到水壺上。支架、回形針、夾子可以由包括鋁、鐵或硅的材料制成。溫度傳感器組件與接觸板以熱方式接觸是一個優(yōu)點。當容器10的加熱室12中包含的水加熱時，接觸板16將加熱至相似的溫度。由于孔沈，位于孔內(nèi)部的接觸板16的區(qū)域與熱分布板M隔離，并將更精確地反映水溫。由于溫度傳感器組件與接觸板16以熱方式保持聯(lián)系，所以溫度傳感器組件以更高的精度和更強的響應(yīng)能力來感測水溫。圖6A是組件18的視圖，其示出了位于冷尾22之間的孔26。圖6B示出了加熱組件，其中熱分布板M未完全地包圍由入口 108a提供的熱絕緣區(qū)。如前，帶護套的弓形加熱元件20與熱分布板M的外圍區(qū)域(通常為圓形)相接合。熱分布板M用于分布由加熱元件20產(chǎn)生的熱。熱分布板與接觸板16接合，從而形成了水壺的加熱室的底座。熱分布板的周界位于接觸板16的范圍內(nèi)，該周界通常也是所示布置中的圓形。U型入口 108a被形成在熱分布板M的一側(cè)上。通過入口 108a可抵達接觸板16， 入口 108a提供了熱絕緣區(qū)。傳感器組件106位于熱絕緣區(qū)中，以提供用于指示加熱室中的水溫的測量結(jié)果?？梢詫岱植及鍧茶T成具有入口 108a的形狀。替代地，可以例如通過銑期望的入口形狀而將入口 108a從盤狀板去除。在所示布置中，入口 108a位于冷尾22之間。這種結(jié)構(gòu)進一步地減小了元件20和熱分布板M對由傳感器組件106測量的溫度的影響。入口可以具有不同的形狀。圖6C中示出了具有更小的入口 108b的另一個示例。 較大的入口可以增加熱絕緣區(qū)的絕緣效果。然而，由于熱分布板M減小的面積可能降低其在分布由弓形元件20產(chǎn)生的熱方面的效力，因此可以存在設(shè)計折衷。圖6D示出了另一個替代示例，其中，熱分布板M的面積相對于接觸板16的面積而被減少。這種布置中存在充足的空隙，使得傳感器組件106位于熱分布板M的外部邊界之外、并在接觸板16上。在這種結(jié)構(gòu)中，傳感器組件比在圖6A-6C的布置中更加遠離元件 20和熱分布板M的加熱效果。在圖6D的布置中，傳感器組件106位于冷尾22的鄰近處。 然而，傳感器組件106也可以位于接觸板16上的、在熱分布板的外圍之外的其他點。圖6E 示出了其中傳感器組件106位于冷尾22的直徑上對置位置的示例。圖13是正溫度系數(shù)元件的照片，正溫度系數(shù)元件鄰近熱分布板中形成的孔中的正溫度系數(shù)元件的安裝位置。煮沸模式的示例下面參考圖7的繪圖以及圖8的流程圖80來描述煮沸模式中的操作。參考圖8， 在步驟82中，容器10放置在底座13上并進入待機模式(圖7中的區(qū)域1)。步驟84是用于查看煮沸按鈕32是否被激活的檢查。如果是，則控制器(例如可以是在PCB 19上的微處理器上運行的指令)進入煮沸模式，該煮沸模式被以圖表顯示為圖7中的“區(qū)域2”。當處于煮沸模式中時，控制器打開加熱元件20持續(xù)預(yù)設(shè)時間Tl，這使得開始對水壺中的水進行加熱?？刂破鞔送膺€可以在按鈕32周圍產(chǎn)生一個被照明的環(huán)，以產(chǎn)生例如紅光來指示控制器處于煮沸模式并且水正在被煮沸。正溫度系數(shù)元件在Tl期間是未激活的。步驟88是確定時間段Tl是否已經(jīng)結(jié)束的檢查。如果是，則在步驟90中控制器激活正溫度系數(shù)元件持續(xù)預(yù)設(shè)時間T2(例如0. 04s的持續(xù)時間)來感測水溫。在時間段T2期間，加熱元件20 是未激活的?？梢詫⑶袚Q順序編程到控制器中。在步驟92中，控制器檢查正溫度系數(shù)元件的電阻是否已減小到與沸點所對應(yīng)的值。正溫度系數(shù)元件的電阻可以利用分流器測量。如果電阻沒有減小到指定值(步驟92 中的否選擇)，則在步驟94中，控制器檢查時間段T2是否已經(jīng)結(jié)束。如果是，則控制流程返回到步驟86來激活加熱元件20。如果時間段T2還沒有結(jié)束，則控制流程返回到步驟90， 保持正溫度系數(shù)元件的激活。如果正溫度系數(shù)元件檢測到煮沸限值(例如98°C )，則控制器進入“已煮沸”模式
10(由圖7中的“區(qū)域3”和方法80中的步驟96所示)。在已煮沸模式中，控制器關(guān)閉加熱單元20和被照明的環(huán)中的紅燈。控制器可以例如打開被照明的環(huán)中的綠燈來表明水已煮沸。 可以發(fā)出聲音信號來提示用戶水壺已經(jīng)煮沸。在已煮沸模式中，溫度傳感器繼續(xù)感測水溫。在加熱元件20被關(guān)閉后，水緩慢冷卻。一旦水溫降到煮沸下限值，則控制器結(jié)束“已煮沸”模式并返回到“待機”模式(由圖7 中的“區(qū)域4”指示)。在這個階段，控制器關(guān)閉被照明的環(huán)中的綠燈來指示水已經(jīng)不再處于或接近于沸點了。合適的煮沸下限值是92°C，盡管其他限值也同樣適用。如果用戶在煮沸模式期間再次激活煮沸按鈕32，則煮沸操作被取消并且水壺返回到待機模式。保溫模式在圖9的繪圖和圖10的流程圖100中示出了保溫模式。在步驟102中，容器10 放置在底座13上并進入待機模式(圖9中的“區(qū)域1”)。步驟104是用于查看保溫按鈕 31是否被激活的檢查。如果是，則控制器(例如可以是運行在PCB 19上的微處理器上的指令)進入保溫模式，該保溫模式被以圖表顯示為圖9中的“區(qū)域2”。在步驟106中，控制器打開加熱元件20持續(xù)預(yù)置時間段Tl，這使得開始加熱水壺中的水。控制器此外還可以在按鈕31周圍產(chǎn)生一個被照明的環(huán)以例如產(chǎn)生紅光，來指示控制器處于保溫模式并且水正在被加熱。正溫度系數(shù)元件在時間段Tl期間是未激活的。步驟108是確定時間段Tl是否已結(jié)束的檢查。如果是，則在步驟110中控制器激活正溫度系數(shù)元件持續(xù)預(yù)設(shè)時間段T2(例如0. 04s的持續(xù)時間)來感測水溫。在時間段T2期間，加熱元件20是未激活的。可以將切換順序編程到控制器中并且利用三端雙向可控硅開關(guān)元件來實現(xiàn)。在步驟112中，控制器檢查正溫度系數(shù)元件的電阻是否已減小到與用戶例如使用按鈕33和35選擇的溫度所對應(yīng)的值。正溫度系數(shù)元件的電阻可以利用分流器測量。如果電阻沒有減小到指定值(步驟112中的否選擇)，則在步驟114中控制器檢查時間段T2是否已經(jīng)結(jié)束。如果是，則控制流程返回到步驟106來激活加熱元件20。如果時間段T2還沒有結(jié)束，則控制流程返回到步驟110，保持正溫度系數(shù)元件的激活。一旦達到指定溫度(步驟112中的是選擇)，在步驟116中控制器關(guān)閉加熱元件 20以及被照明的環(huán)中的紅燈?？刂破骼缈梢源蜷_被照明的環(huán)中的綠燈來指示水已經(jīng)到達設(shè)定點?？梢园l(fā)出聲音信號來提示用戶。在已達到指定溫度后，在步驟118中控制器檢查保溫時間段是否已經(jīng)期滿。這個時間段可以是對水壺預(yù)設(shè)的設(shè)定的持續(xù)時間(例如，20分鐘)。替代地，保溫時間段可以由用戶例如經(jīng)由用戶接口 30而選擇。如果保溫時間段已經(jīng)期滿，則水壺返回到待機模式(步驟102)。否則(步驟118中的否選擇)，在步驟120中溫度傳感器繼續(xù)間歇地感測水溫。正溫度系數(shù)元件在時間段T2期間是激活的，而在時間段Tl期間是未激活的。在加熱元件20被關(guān)閉之后，水冷卻?？刂破鞅O(jiān)控正溫度系數(shù)元件的輸出，并在步驟122中檢查正溫度系數(shù)元件的電阻是否已增加到指定水平。如果是，則控制流程返回到步驟106再次激發(fā)加熱元件。如果溫度仍在范圍內(nèi)(步驟122中的否選擇)，則控制流程返回到步驟118。在圖9的示例中，保溫模式使水壺中的水維持在85度左右的平均溫度。在保溫時間段期間，溫度在保溫上限值和下限值之間變化(例如距離平均溫度士2°C或者士5°C之間)。煮沸并保溫模式圖11中示出了另一種模式。在待機模式(區(qū)域1)中，用戶選擇煮沸按鈕然并且水被煮沸(區(qū)域2和幻。如果用戶選擇保溫按鈕32，則溫度維持在指定溫度。在圖11的示例中該溫度為85°C，且保溫操作使得溫度維持在85°C 士2°C (區(qū)域4)。用戶可以在區(qū)域1或區(qū)域4中的任意時間選擇煮沸按鈕來開始燒水。在電源單元與帶有溫度傳感器的加熱單元之間的無繩通訊可以用于待檢測溫度范圍在正溫度系數(shù)元件設(shè)備的特征曲線的負溫度系數(shù)區(qū)域41中的其他應(yīng)用。其他使用的示例包括電煎鍋和炒鍋；電飯鍋；電蒸鍋；干鍋及煲鍋；電熨斗和蒸汽站；以及電熱毯。應(yīng)當理解，在該說明書中披露并限定的發(fā)明擴展到所述的或者根據(jù)正文或附圖明顯可得的多個單獨特征中的兩個或多個的所有可替代的組合。所有這些不同的組合組成本發(fā)明的各個可替代方面。
1權(quán)利要求
1.一種加熱組件，包括i)加熱容器，所述加熱容器包括 加熱室；溫度傳感器，所述溫度傳感器具有作為溫度的函數(shù)而變化的電阻，所述溫度傳感器被定位成響應(yīng)于所述加熱室中的溫度；和第一無繩電力耦合部，具有與所述溫度傳感器的電連接；以及 )用于向所述加熱容器提供電力的底座，所述底座包括第二無繩電力耦合部，所述第二無繩電力耦合部與所述第一無繩電力耦合部相協(xié)作， 以使得在使用中向所述溫度傳感器提供電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱組件，其中，所述溫度傳感器包括 正溫度系數(shù)元件，所述正溫度系數(shù)元件具有在參考溫度以下的第一操作區(qū)域，在所述第一操作區(qū)域中所述正溫度系數(shù)元件的電阻隨溫度的增加而減小，以及在參考溫度以上的第二操作區(qū)域，在所述第二操作區(qū)域中所述正溫度系數(shù)元件的電阻隨溫度的增加而增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱組件，其中，所述加熱容器在參考溫度以下的溫度范圍中進行操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱組件，其中，所述正溫度系數(shù)元件的所述第一操作區(qū)域包括2和105 °C之間的溫度范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱組件，其中，所述加熱容器包括用于對所述加熱室的內(nèi)含物進行加熱的加熱元件，所述加熱元件具有與所述第一無繩電力耦合部的電連接，以使得在使用中從所述底座向所述加熱元件提供電力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加熱組件，其中，所述底座包括切換電路，所述切換電路在使用中將供給電力切換給所述加熱元件和所述溫度傳感器中的二者之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱組件，其中，所述切換電路用基本相同的電壓向所述加熱元件和所述溫度傳感器提供電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的加熱組件，其中所述底座經(jīng)由所述第一無繩電力耦合部和所述第二無繩電力耦合部間歇地向所述溫度傳感器提供電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的加熱組件，其中，所述底座用高于42V的交流電壓向所述溫度傳感器提供電力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的加熱組件，其中，所述底座包括模擬測量電路，所述模擬測量電路響應(yīng)于所述溫度傳感器的所述電阻的變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加熱組件，其中，所述底座包括電子控制器，所述電子控制器接收依賴于所述模擬測量電路的輸出的輸入信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱組件，其中，所述電子控制器根據(jù)所述輸入信號來對所述加熱元件的操作進行控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的加熱組件，其中，所述底座包括 一個或多個用戶輸入部；以及用于指示關(guān)于所述加熱組件的操作的信息的顯示器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的加熱組件，其中，所述加熱組件包括無繩水壺和電力底座。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的加熱組件，其中，所述第一無繩電力耦合部和所述第二無繩電力耦合部包括所述加熱容器和所述底座之間的電連接不依賴于所述加熱容器和所述底座的相對角度方位的360°耦合部。
16.一種加熱組件，包括i)加熱容器，所述加熱容器包括加熱室；溫度傳感器，所述溫度傳感器具有作為溫度的函數(shù)而變化的電阻，所述溫度傳感器包括正溫度系數(shù)元件，所述溫度傳感器被定位成響應(yīng)于所述加熱室中的溫度；第一無繩電力耦合部，具有與所述溫度傳感器的電連接；和用于對所述加熱室的內(nèi)含物進行加熱的加熱元件，所述加熱元件具有與所述第一無繩電力耦合部的電連接；以及 )用于向所述加熱容器提供電力的底座，所述底座包括第二無繩電力耦合部，所述第二無繩電力耦合部與所述第一無繩電力耦合部相協(xié)作， 以使得在使用中用基本相同的電壓向所述溫度傳感器和所述加熱元件提供電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及加熱容器和底座之間的無繩連接裝置。這里描述了一種加熱組件，該加熱組件包括加熱容器(10)和用于向加熱容器(10)提供電力的底座(13)。加熱容器(10)包括加熱室(12)、溫度傳感器(17)、具有與溫度傳感器(17)的電連接的第一無繩電力耦合部以及用于對加熱室(12)的內(nèi)含物進行加熱的加熱元件(20)。加熱元件(20)具有與第一無繩電力耦合部的電連接。溫度傳感器(17)包括正溫度系數(shù)(PTC)元件并被定位成響應(yīng)于加熱室(12)中的溫度。底座(13)包括第二無繩電力耦合部，第二無繩電力耦合部與第一無繩電力耦合部相協(xié)作，以使得在使用中用基本相同的電壓向溫度傳感器(17)和加熱元件(20)提供電力。
文檔編號A47J27/21GK102448203SQ201110305649
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者亞歷克斯·托法伊利, 鐘偉卓, 雷蒙德·喬治·科爾金 申請人:陽光有限責(zé)任公司