專利名稱：探測(cè)和控制液體沸騰的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體加熱控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種探測(cè)和控制液體沸騰 的方法及裝置。
背景技術(shù)：
控制液體沸騰的公知技術(shù)有
第一種技術(shù)釆用溫控器控制液體的沸騰溫度，即在盛裝液體的器皿上 設(shè)置溫控器，當(dāng)液體的溫度上升到溫控器的控制溫度時(shí)，溫控器起跳，斷開 主電路。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，有許多應(yīng)用。例如飲水 機(jī)中加熱飲用水的熱罐通常釆用這種技術(shù)，用于在保溫瓶中加熱飲用水的"熱 得快"也有釆用這種技術(shù)的產(chǎn)品。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是很難實(shí)現(xiàn)在液體溫度上 升到沸騰溫度時(shí)斷電，實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)要么液體還沒有沸騰就斷電停 止加熱，要么液體已經(jīng)沸騰還繼續(xù)通電加熱，其原因如下
1. 感溫元件的靈敏度、感溫元件與被加熱液體之間的熱阻、電氣元件的 制造誤差和溫控器的安裝位置等因素，均影響溫控器的控制精度；
2. 液體的沸騰溫度不是一個(gè)定值，它隨液體中雜質(zhì)含量和大氣壓力等因 素的變化而變化。
第二種技術(shù)在液體中或者在盛裝液體器皿的器壁上設(shè)置測(cè)溫探頭，通 過測(cè)量液體的溫度或者測(cè)量液體溫度的上升速度進(jìn)行控制。
采用測(cè)量液體溫度的方法與第一種方法(釆用溫控器控制液體的沸騰溫 度)沒有本質(zhì)區(qū)別，同樣很難實(shí)現(xiàn)在液體溫度上升到沸騰溫度時(shí)斷電。
釆用測(cè)量液體溫度的上升速度進(jìn)行控制的原理是液體加熱后，其溫度 開始上升；在加熱初期，液體的溫度較低，通過器壁向環(huán)境散失的熱量較少， 液體蒸發(fā)帶走的熱量也較少，所以液體溫度的上升速度較快；當(dāng)液體溫度上升到接近沸騰溫度時(shí)，液體的溫度較高，向環(huán)境散失的熱量較多，液體蒸發(fā)
帶走的熱量也較多，所以液體溫度的上升速度較慢；當(dāng)液體溫度上升到沸騰 溫度時(shí)，液體的溫度不再上升，即液體溫度的上升速度等于零；控制系統(tǒng)一 旦檢測(cè)出液體溫度的上升速度為零并且溫度值達(dá)到或者接近沸騰溫度時(shí)即可 判定液體處于沸騰狀態(tài)，立即斷開電加熱器電源。這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在液體
溫度上升到沸騰溫度時(shí)斷電，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00510037189.2的專利文件 中公開了這種技術(shù)。但是，這種技術(shù)必須在液體中或者在盛裝液體器皿的器 壁上設(shè)置測(cè)溫探頭，使得盛裝液體的器皿不便于清洗，其應(yīng)用受到一定限制。 第三種技術(shù)在盛裝液體的器皿(器壁或者蓋)上設(shè)置發(fā)聲器(聲音報(bào) 警器),該發(fā)聲器的動(dòng)力源是流速較高的蒸汽，液體沸騰后會(huì)產(chǎn)生大量的蒸氣， 蒸氣流經(jīng)發(fā)聲器時(shí)發(fā)出聲音，人們?cè)诼牭桨l(fā)聲器發(fā)出響亮的聲音后手動(dòng)關(guān)斷 電源。這種方法可以實(shí)現(xiàn)在液體溫度上升到沸騰溫度時(shí)斷電。但是，這種方 法不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，即不能做到液體加熱時(shí)無人職守，因而存在一定的安 全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀的不足而提供一種探測(cè)和控制液 體沸騰的方法，本發(fā)明的另一目的是提供一種釆用該方法探測(cè)和控制沸騰的 液體加熱裝置，該加熱裝置可以確保液體溫度能上升到沸騰溫度，沸騰后自 動(dòng)斷開電加熱器電源，同時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警，使用安全；此外，由于盛裝液體 的器皿上不設(shè)置任何電氣元件，故器皿的清洗十分方便。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種探測(cè)和控制液體沸 騰的方法，其包括發(fā)聲器、接聲器和電氣線路板，發(fā)聲器設(shè)置在盛裝液體的 器皿上，發(fā)聲器具有當(dāng)高速蒸汽從中穿過時(shí)能發(fā)出聲音的結(jié)構(gòu)，當(dāng)液體加熱 至沸騰溫度時(shí)，發(fā)聲器發(fā)出聲音，接聲器接收到聲音信號(hào)后，將該聲音信號(hào) 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并由電氣線路板斷開電加熱器電源。
所述的器皿具有使液體沸騰時(shí)產(chǎn)生的大量蒸汽基本上全部從發(fā)聲器中穿 過的結(jié)構(gòu)。其具體結(jié)構(gòu)是所述的器皿由本體和器皿蓋組成，本體上設(shè)一個(gè)大開口，大開口處設(shè)置器皿蓋，即器皿內(nèi)部與外界大氣之間只有通過發(fā)聲器 實(shí)現(xiàn)內(nèi)外相通。
所述的發(fā)聲器可以采用氣流回旋方式發(fā)聲(口哨的發(fā)聲原理)；可以釆用 簧片振動(dòng)的方式發(fā)聲(口琴的發(fā)聲原理)，也可以采用其它方式發(fā)聲。
所述的接聲器是指可以將接收到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，它有 多個(gè)名稱，例如可稱為聲音傳感器，可稱為話簡(jiǎn)，也可稱為麥克風(fēng)，接聲器 可釆用包括駐極體的結(jié)構(gòu)，也可釆用其它結(jié)構(gòu)。
加熱液體的電加熱器，可以是采用電熱絲的電加熱器，可以是釆用電磁 感應(yīng)加熱的電加熱器，可以是采用微波加熱的電加熱器，也可以是其它形式 的電加熱器。當(dāng)采用電磁感應(yīng)加熱的電加熱器時(shí)，盛裝液體的器皿應(yīng)釆用金 屬材料制造。當(dāng)釆用微波加熱的電加熱器時(shí)，盛裝液體的器皿應(yīng)采用非金屬 材料(玻璃、陶瓷或者耐高溫塑料等)制造。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)措施是電氣線路板中設(shè)有濾波電路，將噪音等干
擾聲音濾除，使控制電路只對(duì)發(fā)聲器產(chǎn)生的特定頻率的聲音響應(yīng)，以提高本 發(fā)明技術(shù)的抗干擾性能。
本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)措施是設(shè)置指示燈，在液體沸騰時(shí)，控制系統(tǒng)在 斷開電加熱器電源的同時(shí)指示燈發(fā)光。
從能量方面分析，液體在加熱過程中，電能轉(zhuǎn)換成熱能輸給液體。在液 體沸騰前，輸給液體的熱能的絕大部分用于升高液體溫度，其余部分熱能的 一部分從器壁向環(huán)境散失，另一部分熱能用于液體表面汽化，因而此時(shí)由汽
化產(chǎn)生的蒸汽量較少；在液體沸騰時(shí)，液體的溫度保持不變，輸給液體的絕 大部分熱能用于液體內(nèi)部和表面同時(shí)汽化，少量熱能從器壁向環(huán)境散失，所 以，液體沸騰時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽。本發(fā)明技術(shù)就是利用液體加熱過程中在沸 騰前和沸騰時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量具有明顯差別的原理，使發(fā)聲器在液體沸騰前 不發(fā)聲而在沸騰時(shí)發(fā)聲，通過接聲器探測(cè)發(fā)聲器是否發(fā)聲來判斷液體是否沸 騰。本發(fā)明技術(shù)避開了公知技術(shù)中采用檢測(cè)液體溫度的方法來判斷液體是否 沸騰的種種不足，可適用于探測(cè)和控制各種沸點(diǎn)不同的液體。
本發(fā)明技術(shù)應(yīng)用于飲水機(jī)上時(shí)，在飲水機(jī)出水龍頭的下方設(shè)置電加熱器,在電加熱器的上方設(shè)置可移動(dòng)的盛水杯，在杯體或者杯蓋上設(shè)置發(fā)聲器，在 發(fā)聲器附近的飲水機(jī)殼體上設(shè)置接聲器，在飲水機(jī)內(nèi)部設(shè)置電氣線路板。
本發(fā)明技術(shù)應(yīng)用于獨(dú)立的液體加熱裝置時(shí)，將電加熱器和接聲器設(shè)置在 底盤上，在底盤內(nèi)部設(shè)置電氣線路板，在電加熱器的上方放置可移動(dòng)的盛液 杯，在杯體或者杯蓋上設(shè)置發(fā)聲器。
本發(fā)明的有益效果是液體在加熱時(shí)可以確保液體溫度能上升到沸騰溫
度，液體沸騰后能自動(dòng)斷開電加熱器電源，同時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警，使用安全；
此外，由于盛裝液體的器皿上不設(shè)置任何電氣元件，故器皿的清洗十分方便。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是實(shí)施例一的電氣控制原理示意圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是圖3的I部分放大圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解這里的詳細(xì)描述
并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例一結(jié)合圖1和圖2所示，在底座(6)的內(nèi)部設(shè)置電磁感應(yīng)線圏 (7)和電氣線路板(2)，電氣線路板(2)上設(shè)有可濾除噪音等干擾聲音的 濾波電路和其它電路，在底座(6 )的側(cè)壁上設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)(5 )、停止開關(guān)(33 ) 和麥克風(fēng)(1 )，在電磁感應(yīng)線圈(7 )的上方設(shè)置爐盤面板(8 )，在面板(8 ) 上放置釆用金屬材料制造的杯體(9)，杯體(9)的開口處設(shè)有杯蓋(15), 杯蓋(15 )上設(shè)有包括發(fā)聲器本體(10 )、簧片(11)和蓋(12 )的發(fā)聲器(29 )， 本體(10)內(nèi)設(shè)有氣流通道(")，蓋U2)上設(shè)有排氣孔(13)，底座(6) 的底部設(shè)有底板(3)，底板(3)的下方設(shè)有橡膠墊(28)，底座(6)的內(nèi)部 還設(shè)有向下延伸的連接桿(27)，連接桿(27)的端部設(shè)有可擰入螺釘(4) 的螺釘孔，螺釘(4)擰入后可將橡膠墊(28)、底板(3)和底座(6)連接成一體。
在本實(shí)施例中，盛裝液體的器皿是杯體(9)及杯蓋(15)，當(dāng)杯蓋(15) 蓋在杯體(9)上時(shí)，由于杯蓋(15)具有一定的重量，液體沸騰時(shí)所產(chǎn)生的 蒸汽壓力在初期不足以頂開杯蓋，蒸汽只能穿過發(fā)聲器(29)中的氣流通道 (14)再?gòu)母髋艢饪?13)向外排出。當(dāng)氣流通道(14)的截面積和各排氣 孔(13)的總截面積與一定的加熱功率和器皿結(jié)構(gòu)相適應(yīng)時(shí)，即單位時(shí)間內(nèi) 產(chǎn)生的蒸汽能即時(shí)穿過氣流通道(14)再?gòu)母髋艢饪?13)向外排出時(shí)，則 器皿中的蒸汽壓力較低不足以頂開杯蓋(15),使杯蓋(15)與杯體(9)之 間仍維持基本密封狀態(tài)，液體沸騰時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽基本上全部從氣流通道 (14)和排氣孔(13)向外排出。所以本實(shí)施例中盛裝液體的器皿具有使液 體沸騰時(shí)產(chǎn)生的蒸汽可從發(fā)聲器(29)中穿過的結(jié)構(gòu)。
用戶使用時(shí)，先在杯體(9)內(nèi)加入適量的液體，蓋上杯蓋(15)，然后 按啟動(dòng)開關(guān)(5)，于是，繼電器線包CJ1通電，與啟動(dòng)開關(guān)(5)并聯(lián)的繼電 器線包CJ1的常開觸點(diǎn)閉合，電磁感應(yīng)線圈(7)通電對(duì)液體進(jìn)行加熱。當(dāng)液 體溫度上升到沸騰溫度時(shí)，液體汽化會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽，這些蒸汽將穿過發(fā)聲 器(29 )的氣流通道(14 )再?gòu)呐艢饪?13 )向外排出，同時(shí)氣流使簧片(11) 產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)聲，麥克風(fēng)(1)將接收到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并將電信號(hào) 傳至濾波電路，濾波電路對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行處理以濾除噪音等干擾聲音引起的 信號(hào)后，將電信號(hào)傳給控制電路，控制電路接收到該電信號(hào)后立即給繼電器 線包CJ2通電。繼電器線包CJ2通電后，其串接在繼電器線包CJ1線路中的 常閉觸點(diǎn)立即斷開，于是繼電器線包CJ1斷電。繼電器線包CJ1斷電后，其 常開觸點(diǎn)也隨之?dāng)嚅_，從而電磁感應(yīng)線圏(7)和電氣線路板(2)全部斷電。
在加熱的過程中，用戶如果需要停止加熱，可按停止開關(guān)(33)，使繼電 器線包CJ1斷電。繼電器線包CJ1斷電后，其常開觸點(diǎn)也隨之?dāng)嚅_，于是電 磁感應(yīng)線圏(7)斷電停止加熱，同時(shí)電氣線路板(2)斷電。
實(shí)施例二結(jié)合圖3和圖4所示，在飲水機(jī)龍頭(21)的下方設(shè)置電磁 感應(yīng)線圏(16)，在電磁感應(yīng)線圈(16)的上方設(shè)置爐盤面板(17)，在面板 (17 )上放置金屬材料制造的杯體(18 )，杯體(18 )的開口處設(shè)有杯蓋(19 )，杯蓋(19)上設(shè)有發(fā)聲器(20);所述的發(fā)聲器(20)釆用氣流回旋方式發(fā)聲 (口哨的發(fā)聲原理)，其包括進(jìn)氣口 (30)、回旋腔(32)和出氣口 (31);在 發(fā)聲器(20 )上方的飲水機(jī)殼體(24 )上設(shè)置麥克風(fēng)(22 ),在飲水機(jī)殼體(24 ) 內(nèi)設(shè)置電氣線路板(25)，在飲水機(jī)殼體(24)上設(shè)置啟動(dòng)開關(guān)(23)和停止 開關(guān)(34)。
本實(shí)施例使用時(shí)，用戶先開啟杯蓋(19)，再開啟出水龍頭(21)，將飲 水機(jī)水斗(26)中的水放入杯體U8)中(也可以從其它地方接水或者接其 它液體)，然后將杯蓋(19)蓋上，再按啟動(dòng)開關(guān)(23)。這時(shí)，控制電路將 接通電磁感應(yīng)線圈(16)的電源對(duì)杯體(18)中的水進(jìn)行加熱。當(dāng)水溫上升 到沸騰溫度時(shí)，水汽化會(huì)產(chǎn)生大量水蒸汽，這些水蒸汽將從進(jìn)氣口 (30)進(jìn) 入發(fā)聲器(20)的回旋腔(32)并在回旋腔(32)中回旋，然后從出氣口 (31) 向外排出，水蒸氣在這樣的流動(dòng)過程中將產(chǎn)生聲音(口哨發(fā)聲原理)，麥克風(fēng) (22)將接收到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并將電信號(hào)傳至電氣線路板(25)， 電氣線路板(25)接到該電信號(hào)后立即斷開電磁感應(yīng)線圈(16)的電源。
在加熱的過程中，用戶如果需要停止加熱，可按停止開關(guān)(34)，斷開電 磁感應(yīng)線圈(16)的電源，停止加熱。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描 述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了 詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)， 其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1、一種探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于a.包括發(fā)聲器、接聲器和電氣線路板；b.發(fā)聲器設(shè)置在盛裝液體的器皿上；c.當(dāng)液體加熱至沸騰溫度時(shí)，液體汽化所產(chǎn)生的蒸汽使發(fā)聲器發(fā)出聲音，接聲器接收到聲音信號(hào)后，將該聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并由電氣線路板斷開加熱器電源。
2、 按照權(quán)利要求l所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于所 述的器皿具有使液體沸騰時(shí)液體汽化所產(chǎn)生的蒸汽可從發(fā)聲器中穿過的結(jié)構(gòu)。
3、 按照權(quán)利要求l所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于所 述的發(fā)聲器具有蒸汽從中穿過時(shí)能發(fā)出聲音的結(jié)構(gòu)。
4、 按照權(quán)利要求l所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于所 述的電氣線路板中包括濾波電路。
5、 按照權(quán)利要求l所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于所 述的發(fā)聲器中設(shè)有簧片。
6、 按照權(quán)利要求l所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于所 述的發(fā)聲器中設(shè)有氣體回旋腔。
7、 按照權(quán)利要求l所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法，其特征在于所 述的接聲器是聲音傳感器、麥克風(fēng)或者話簡(jiǎn)。
8、 一種液體加熱裝置，其特征在于所述的液體加熱裝置中釆用按照權(quán) 利要求1所述的探測(cè)和控制液體沸騰的方法進(jìn)行探測(cè)和控制液體沸騰。
9、 按照權(quán)利要求8所述的液體加熱裝置，其特征在于所述的液體加熱 裝置包括電磁感應(yīng)線圈。
10、 一種飲水機(jī)，其特征在于所述的飲水機(jī)中設(shè)有按照權(quán)利要求8所 述的液體加熱裝置。
全文摘要
一種探測(cè)和控制液體沸騰的方法及裝置，其包括發(fā)聲器、接聲器和電氣線路板，發(fā)聲器設(shè)置在盛裝液體的器皿上，當(dāng)液體加熱至沸騰溫度時(shí)，所產(chǎn)生的蒸汽使發(fā)聲器發(fā)出聲音，接聲器接收到該聲音信號(hào)后，將該聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并由電氣線路板斷開電加熱器電源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是液體在加熱時(shí)可以確保液體溫度能上升到沸騰溫度，液體沸騰后能自動(dòng)斷開電加熱器電源，同時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警，使用安全；此外，由于盛裝液體的器皿上不設(shè)置任何電氣元件，故器皿的清洗十分方便。
文檔編號(hào)G05D23/00GK101308362SQ20071010336
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者黃瑞中 申請(qǐng)人:黃瑞中