CN102176848A - 液体加热设备 - Google Patents

Abstract

一种用于加热液体的设备，包括：加热腔(704)、分配腔(712)和管道(710)。所述管道(710)将已加热的液体从加热腔(704)传送到分配腔(712)用于自动分配。所述分配腔(712)具有阀装置(714)，通过所述阀装置分配已加热的液体，所述阀装置可操作以中断所述自动分配。一种用于加热液体的设备，包括：加热腔(804)、分配腔(812)和管道(810)。该管道(810)将已加热的液体从加热腔(804)传送到分配腔(812)用于自动分配。所述设备包括用于确定将被自动分配的已加热的液体的体积的装置(866)。

Description

液体加热设备

技术领域

本发明涉及用于加热水或其它液体的设备，特别涉及在短时间内加热相对少量的液体的设备。

背景技术

几乎全世界都存在将水加热用以制作饮料的常见需求。在英国和欧洲其它地方，很常见的是大多数家庭拥有用于将水煮沸以制作不时之需的饮料的水壶。在较大的场所以及在世界其它地方，更加常见的是使一定量的水在持续很长一段时间内——可能是全天——保持热烫或者沸腾用以能够“按需”制作这样的饮料，即无须等待水从室温加热。这种设备的实例是传统的电壶或者在亚洲更加常见的所谓的保温瓶。

这两种装置都具有它们的缺点。在水壶的情况中，即使在那些使用非常高功率(3千瓦的数量级)的水壶的情况下，用于将水从冷(即水从水龙头汲取出时的温度)加热所花的时间被视为对于使用者来说也是不方便的。如果填充水壶时对所需水量的估计是困难的，并且由此倾向于煮沸比所需更多的水(这当然增加将其煮沸所花费的时间)，则尤其是如此。另一方面，如果在持续很长一段时间内将水保持在沸腾或稍低于沸腾的状态，则需要大量的能量来抵销(counter)不可避免的热损失。

近来，试图解决这些缺陷的设备已经商业化。这些设备据说能够在大约几秒钟的时间内从冷水贮存器中产出一满杯热水。但是，这些设备通常都是基于管流加热器(tubular flow heater)，并且申请人已经感受到这种装置的一些重大缺点。首先，正如管流加热器所特有的，必须在管中的水达到沸点之前停止加热，以避免由水蒸气气窝(pocket)产生的热斑(hot spot)引起的加热器过热和/或管中的压力积累得过高而引起的危险。另一个缺点是尽管加热器加热得相对较快，但不可避免地有初始量的水经过加热器未被加热到目标温度。这些水与稍后制备的、其本身仍未处于沸点的水混合而降低了水的平均温度。这两个因素的结合意味着，实际上由这种设备提供的水到分配时还远低于沸点，从而使得其不适于例如沏茶并且由此限制了其对消费者的吸引力。

发明内容

本发明寻求提供允许加热例如水的液体、优选达到沸腾或接近沸腾，以及用于分配可控制的量的已加热的液体的装置。

从第一方面看，本发明提供了一种用于加热液体的设备，包括加热腔、分配腔和用于将已加热的液体从所述加热腔传送至所述分配腔以从其自动分配的管道，其中，所述分配腔包括阀装置，通过所述阀装置分配所述已加热的液体，所述阀装置可操作以中断所述自动分配。

由此，本领域技术人员将看出，根据本发明，能够供应热的例如水的液体的设备包括两个不同的腔，分别用于加热和分配。加热腔优选构造为在其中将一定量例如水的液体加热至沸腾，沸腾所引起的压力增加迫使已加热的液体进入管道，排入分配腔。这意味着，危险的加压沸水和蒸气被安全地喷入分配腔，而水能够以较慢、较均匀的水流在出口分配，其基本上独立于仍在从加热腔进入的水。换句话说，分配腔有效地用于使得加热腔的出口与通向使用者的出口分离。

通过提供用于中断分配的阀装置，使用者得以控制分配多少液体。这进一步提高这种器具的灵活性和有用性。使用者可通过预先选择时间或体积(在该时间或体积之后阀将由自动机构关闭)来执行控制；然而，可选择地且方便地，阀为使用者可操作的，使得当所需量已分配时，它可简单地由使用者实时关闭。

当阀装置打开时，有几种可能的方式可以分配分配腔中的液体。例如，在一组实施例中，简单地允许分配腔中已加热的液体通过与管口连通的孔排出。该孔的尺寸可选择以给出安全的最大流出量。在另外一组实施例中，一旦腔中达到一定液位，就分配液体——例如采用虹吸装置。在此情况下，阀可能位于虹吸管的入口处，以避免液体留在虹吸管中而使下一次排出冷却所带来的问题。

使用者可操作的阀优选与开关相耦合，用以中断或减少供应给加热腔中的加热器的电力。虽然这优选为单向耦合——即，蒸气开关的操作并不操作阀，但是，例如阀可由构造为作用于蒸气操作的开关的构件操作。

即使没有分配腔——即，直接从加热腔分配已加热的液体——也可应用这样的方案。这样，当从另一个方面看时，本发明提供了一种用于加热已测定量的液体的设备，所述设备包括加热腔和用于分配从所述加热腔来的液体的分配装置，所述加热腔具有电加热器用于在其中加热液体，其中，所述分配装置包括可手动操作的阀，用于中断分配所述液体，其中所述阀与开关触点相耦合，用于中断或减少供应给电加热器的电力。如前所述，开关触点优选与蒸气敏感开关相关联，开关也优选可独立操作以在不中断分配的情况下中断或减少供应至电加热器的电力。

分配腔的出口装置中的某处(例如，在分配管口中)设置阀可带来不利，由此对于下一次使用，未分配的保留在分配腔中的液体将首先分配进入使用者的接收容器，并且，那时可能已经变凉，这样，对下一次分配的液体的平均温度造成不利影响。然而，在一些优选实施例中，分配腔包括排出出口，其允许未分配的液体从其排出，例如，返回进入加热腔或主体(bulk)贮存器。这凭借其自身特性而具有新颖性和创造性，这样从另一方面看时，本发明提供了一种用于加热液体的设备，包括加热腔、分配腔和用于将已加热的液体从所述加热腔传送至所述分配腔以从其自动分配的管道，其中，所述分配腔包括用于排出分配腔中未分配的液体的排出出口。

如前所述，排出出口可布置为排入液体贮存器。然而，一些实施例中，其布置为排入加热腔。在贮存器为可移除的实施例中，由于其回避了在贮存器和器具的其它部分之间提供进一步可分离的连接的需求，因而是方便的。这样，从另一个方面看时，本发明提供了一种用于分配已加热的液体的装置，包括加热腔和分配腔，所述设备构造为将已加热的液体从加热腔喷入分配腔，并从分配腔自动分配所述已加热的液体，其中，所述分配腔包括布置用于将未分配的液体从分配腔排回至加热腔的排出出口。

优选提供阀，用于控制液体从排出出口流入加热腔。典型地，所述阀在液体仍然在喷射时关闭，且在喷射结束之后打开。

排出出口可通过合适的管道直接连接至加热腔。然而，在一组优选实施例中，在分配腔和加热腔之间提供辅助腔，其允许例如在允许液体进入加热腔的阀打开之前暂时收集从分配腔中排出的液体。例如，在排出的液体量大于连接管道的体积的时候，这是有用的。

在一组实施例中，所述设备包括可移除的贮存器。这最大化此方案的益处。所述贮存器可包括独立的加热元件——即，类似于水壶。

排出出口可设计为足够低的流量，以至于不会导致大量液体在典型的分配操作的时间尺度(time-scale)内排出。例如，排出出口可构造为具有这样的流量，即在至少一分钟、优选多于两分钟的一段时间内排出分配腔中的全部内容物。

方便地，排出出口包括构造为具有合适的尺寸和形状的孔，以提供足够低的排出速率，但又足够高，以防止在孔上形成有效阻止排出的弯液面(meniscus)。

排出出口可选择地且优选地包括阀。其可通过定时器或在满足某些其它条件时触发而自动打开。在一组优选实施例中，排出阀耦合至控制液体从腔分配的阀装置。这允许当分配阀关闭时排出阀打开，反之亦然，这样液体不再不必要地保留于分配腔中，但同样地，在分配时液体也不会漏出。相应地，排出阀可构造为打开时允许快速排出保留于分配腔中的任何液体。在方便的实施例中，提供可引导液体流到分配出口或排出出口的分流阀。

根据以上阐述的本发明的实施例，分配阀可布置为手动或自动操作，以确定从器具分配的水的体积。在许多情况下，由于后一种方案在分配时不需要予以关注，所以对使用者而言其更加方便。然而，分配液体的自动控制阀对于实现可控制的分配体积而言并不是必不可少的。这样，从另一个方面看时，本发明提供了一种用于加热液体的设备，包括加热腔、分配腔和用于将已加热的液体从所述加热腔传送至所述分配腔以从其自动分配的管道，其中，所述设备包括用于确定将自动分配的已加热的液体的体积的装置。

因此，根据本发明的这一方面，使用者可预先设定要分配的已加热的液体量。在一组实施例中，这通过控制从分配腔分配的液体量来实现；其可能小于加热腔中已加热的量。这种装置可布置为控制从加热腔通过管道流至分配腔的液体量。例如，在一组实施例中，管道的端部在加热腔内部的高度是可变的，用于改变在喷出已加热的液体之后留在加热腔内的液体的量。

在另一组实施例中，所述设备布置为控制分配腔中有多少液体真正予以分配。实现这一点的一个方式是通过如在先在本发明的第一个方面的内容中提及的自动控制出口阀。然而，许多其它方式也是可能的。例如，在一些实施例中，可以提供出口虹吸装置，其中，当分配腔中的液位达到预定液位时建立虹吸，且继续排出分配腔中的液体。为控制分配液体的量，可提供例如阀的自动控制装置，用于中断虹吸，例如，通过令空气进入虹吸管。

在一组实施例中，分配腔具有排出装置，用于排出一些液体而不是分配它们，所述排出装置适合于提供可变排出流量。这样的实施例可通过排出速率相对于分配速率的合适设置而允许方便地控制分配的液体量，同时也特别方便予以实现。虽然较不优选，但也在本发明范围内的替代方案令排出速率固定而分配速率可变。

控制预先设定的自动分配体积与具有中断分配流的装置并不是相互排斥的，给定器具可同时具备这两个特征。这样，将要分配的体积可以预先设定，但随后通过手动停止而使之失效(over-ride)。前一段落描述的实施例的内容中，排出装置在分配中断的情况下会随后起排空分配腔的附加作用。

附加的或可选择的装置可提供用于控制在加热腔中实际加热的液体量。虽然这可能需要较大程度重新设计不具有此特征的器具，但是由于仅仅加热实际需要的液体量，所以其具有更有效使用能量的好处。有许多途径可以实现这一点。例如，调节例如从贮存器进入加热腔的液体的流入量的泵或阀可通过定时器或水位传感器控制，以将预定量液体传送进入加热腔。在一组实施例中，加热腔构造为使得空气随着液体进入加热腔而通过一个或多个排放孔排出，所述一个或多个排放孔布置为当加热腔中的液位达到相应于预定量时被封闭。

这凭借其自身特性而具有新颖性和创造性，这样，当从另一个方面看时，本发明提供了一种用于加热预定量液体的设备，包括：加热腔，其具有出口，液体在腔中加热后，在压力作用下从所述出口喷出；液体贮存器；用于从所述贮存器传送液体到所述加热腔的装置；其中，所述加热腔构造为使得空气随着液体进入加热腔而通过一个或多个排放孔排出，所述一个或多个排放孔布置为当加热腔中的液位达到相应于预定量时被封闭。

方便地，所述排放孔包括已加热的水从加热腔喷出所通过的所述出口或管道。可以设想用于当达到所需液位时封闭所述排放孔的机械装置，但是最方便的是，液体自己覆盖所述排放孔以封闭它。

水的所述预定量优选地可由使用者调节。调节可通过调节出口管或管道的端部延伸进入加热腔的深度而实现，例如通过伸缩装置；或通过改变最初哪个排放孔或排放孔的哪部分是敞开的来令液体进入加热腔：加热腔中的管或排放孔越高，可以进入的液体则越多。

更一般地，本发明提供了一种用于加热预定量液体的设备，包括：加热腔，其具有出口，液体在腔中加热后，在压力作用下从所述出口中喷出；液体贮存器；用于从所述贮存器传送液体到所述加热腔的装置；和用于当达到液体的所述预定量时停止从所述贮存器到所述加热腔的液体传送的装置；其中，所述用于停止液体传送的装置是可调节的，用以改变液体的所述预定量。

用于停止液体传送的装置可包括或作用于用于传送液体的装置。举一个例子，可调节浮阀可用于调节水到加热腔中的进入。然而，如同本发明的在先的方面，在一组优选实施例中，加热腔包括排放孔，以允许空气随着腔填充液体而排出，所述用于停止液体传送的装置包括所述排放孔的排列，使得在达到所述预定量时所述排放孔被封闭。

在本发明的上述两个方面中，出口优选连接至管道，该管道用于将液体传导至分配腔以分配给使用者，例如通过管口分配，如同本发明的在先的方面中的那样。

在一些实施例中，分配腔的入口布置为使得加热腔中产生且流经管道的任何蒸气穿过已经保持于分配腔中的水或其它液体。这有两个优点。首先，穿过分配腔中的水的蒸气在蒸气冷凝时对水提供附加热量。这有助于提高分配腔中的总体(bulk)水温，这样抵销了最早离开加热腔的那部分也许未处于目标温度的水的负面作用。

以上描述的方案的第二个优点在于，由于离开加热腔的蒸气穿过水并因而冷凝，所以蒸气通过设备的最后管口喷出并因而有可能与使用者接触的风险大大降低。因此，加热腔可构造为将水加热至比在管流加热器中可能的温度高的温度，即，由于蒸气对管流加热器装置的有害效果与根据本发明的实施例的装置并非是相同程度的因素，因此将水加热到沸腾使得产生蒸气是较可行的。这些结合的效果是，在本发明的优选实施例中，例如一杯的少量液体事实上能够以沸腾的温度传送给使用者，而不存在随着水喷出蒸气的风险。

虽然分配腔优选构造为使得离开分配腔的入口装置的蒸气重新冷凝，例如，在其穿过保持于腔中的液体时冷凝，但部分蒸气向上进入液体上方的空间也是可能的。因此，分配腔优选在上部具有一个或多个通气出口，以防止压力在保留的液体上方积累。其优势在于，足够的蒸气到达蒸气开关，并且也防止分配速率过快。

根据本发明的各个方面，加热腔优选构造为在其中将一定量例如水的液体加热至沸腾，与沸腾有关的压力增长迫使已加热的液体进入管道，并排入分配腔。

与加热腔相关联的加热器可采用任何方便的形式。例如，其可包括浸入型加热器，或优选地，形成加热腔的壁、优选为形成加热腔的基部的加热器。事实上，在方便的实施例中，加热器基本上类似于用于普通家用水壶中的加热器，例如，结合至加热器板下侧面的包覆式电阻加热元件。在可选择的实施例中，可使用厚膜加热器。

水或其它液体可以任何方便的方式供应至加热腔，例如，通过泵或液体静压力来供应。然而，在当前的优选实施例中，液体贮存器邻近加热腔提供，并且与加热腔选择性流体连通。例如，加热腔可包括较大的液体贮存器的细分部分，在需要时，有选择地允许液体从中流入加热腔。该选择性连通例如可通过至少部分可缩回的壁、分隔物或挡板实现，但优选通过位于腔的壁中的阀提供。优选加热腔位于贮存器的其它部分之下，使得水在重力/液体静压力作用下可流入其中。

在一些实施例中，贮存器是可移除的——例如，以允许重新填充。

在一组实施例中，当加热腔填充至所需液位时关闭阀。例如，所述阀的位置可能取决于加热腔中的水位。方便地，阀构造为有浮力的，以实现这一点。在一组实施例中，提供瓣阀，其构造为当加热腔填充至所需液位时保持关闭。根据另一组实施例，采用自由浮阀构件，其比瓣阀更加可靠(robust)。阀构件可采用任何方便的形式。例如，其可包括球。可选择地，其可为丸状、铁饼状或矮粗的圆柱状。在一组优选实施中，阀构件向下逐渐变细，例如为截头圆锥形。已发现这在使用中最小化阀构件卡住的可能性。

一旦提供，控制已经从分配腔排出的液体到加热腔中的进入的阀也优选包括自由浮阀构件，优选向下逐渐变细，例如为截头圆锥形。

在加热腔与贮存器通过阀分隔的所有实施例中，阀优选构造为使得加热腔中的压力增长倾向于迫使阀关闭。这当然也适用于以上讨论的瓣阀和阀构件。

所述阀可在分隔水贮存器和加热腔的壁上包括简单的例如圆形的孔口。然而，在一组优选实施例中，孔口的形状为包括多个从中心区域延伸的叶部(lobe)。已发现对于给定面积的孔口，令空气从加热腔通过叶部而流入贮存器可获得较优的流动特性。

在一些优选实施例中，阀的入口构造为允许液体主要侧向地进入而非主要垂直地进入。也优选环绕阀的入口提供一个或多个挡板。这些措施均有助于当贮存器中的液位低时避免太多空气吸入加热腔。这减少了噪声，因为申请人发现，正是空气的急剧进入导致高噪声水平。

优选地，加热腔具有减压阀，当加热腔中的压力超过阈值时，减压阀打开。例如如果出口管因为任意原因堵塞，这即会发生。可提供传统的向大气排放的减压阀——例如，类似于那些在传统的浓咖啡制作机上见到的。然而，在优选实施例中，减压阀构造为将过量的压力排入器具内部的未加压部分——例如，如果提供有水贮存器，则排入水贮存器。这被认为更加安全，在基本上消除了蒸气在压力下在使用者附近排放的风险，而不可能使蒸气在压力下在使用者附近排放。另外，在一组优选实施例中，允许减压阀执行第二个功能，其由此也用于允许水进入加热腔。换句话说，在一些优选实施例中，阀构造为在任一方向上在其两侧存在压力差时即打开。优选地，其构造为沿一个方向比另一个方向处于较小的压力差下打开。由于在加热循环结束时在加热腔中建立的真空相对于大气的压力差一般表现为比需要减压的过压低，所以这使得它如上文描述地更加有效地工作。

在一组优选方案中，上文描述的阀包括其中限定有至少一个狭缝的圆顶状弹性隔膜。圆顶形状给予了上文提及的非对称压力特性。当隔膜凹面侧的压力逐渐高于凸面侧时，例如由于在凸面侧产生真空，隔膜中的狭缝被迫打开，因而允许通过其流体连通。这一功能使得它适合于在加热腔排空沸水之后在其中形成真空时允许水进入加热腔。因此，在优选实施例中，阀位于水贮存器和加热腔之间，隔膜的凹面侧面对水贮存器。此处描述的阀可替代先前描述的瓣阀或浮阀构件装置。然而，其优选为附加提供。由于它增加了水吸入所通过的总体有效面积，所以这有助于减少与水快速吸入加热腔有关的不希望的噪声。

如果在任何阶段加热腔中的压力接近危险的水平，则凸面侧的压力将变得足以使隔膜的曲度“速动”反转，这导致狭缝打开，从而降低加热腔中压力。

到目前为止，已经描述了其中加热腔在分配发生后通过一个或多个阀响应液位的下降和/或加热腔中的压力的下降而自动重新填充的方案。但是这些不是仅有的可能性。在另一组实施例中，提供了响应由于加热腔中的水沸腾而产生的蒸气的阀。当然有许多途径实现它——例如，通过电子方式实现，但在一个简单的例子中，蒸气敏感致动器(例如双金属致动器)机械地耦合至位于贮存器和加热腔之间的阀。优选这样布置，使得在存在蒸气的情况下致动器的致动导致阀关闭，以防止冷水进入加热腔，直到使用者选择下一次加热循环。在这样的方案中，设备优选布置为当下一次加热操作开始时重新填充加热腔。

由于在优选实施例中，沸腾的液体在压力作用下被迫进入管道和分配腔，分配腔可设置于相对于加热腔的任何方便的位置，例如在其侧面或下方，但分配腔优选位于加热腔上方。在一组优选实施例中，加热腔和分配腔分别设置于容器的下部和上部，容器在这两者间限定水贮存器。

除了通向分配腔的管道之外，可以密封加热腔。但是，在一组优选实施例中，为加热腔提供通气装置。这有几个潜在的益处。一个潜在的益处在于，通气可减少在加热的起始阶段中加热腔中的压力积累，以防止水在被充分加热之前从管道中喷出。另一个益处是排放蒸气，蒸气在加热阶段会破坏阀构件稳定，从而导致冷水进入而延长煮沸时间(boil time)。另一个潜在的益处在于，在出口管道因任何原因而堵塞的情况下，其可用于防止加热腔中危险的压力积累。这可附加于或可代替例如上文讨论的类型的减压阀。

通气装置可与水贮存器连通，例如其可简单地包括一个或多个位于水贮存器和加热腔之间的开口。在一组优选实施例中，通气装置向空气开放。当加压空气和蒸气流经水贮存器时，这有益地避免潜在的噪声源。通过令置换的空气逸出，它还有助于水从贮存器平稳进入加热腔。

通气装置可布置为排放至器具的外部，但由于这增加了蒸气喷向使用者附近的可能性，因而并不认为是理想的。因此，它优选地排放至器具内的空域(airspace)。其可为特别设计的空间或贮存器。然而通气装置优选布置为排放至分配腔。通气装置优选从加热腔的上部，最优选从其上表面——即从当加热腔填充水时产生的“预留空间(headspace)”排放，以尽量保证气体而非液体从其喷出。

典型地选择通气装置的尺寸使得当腔中的水最初加热时，其中积累的压力不足以将水喷入分配腔，但是当水接近沸腾时，加热腔中产生足够的压力以喷出水。

如前所述，按照优选实施例，加热腔中的液体加热至沸腾，且由此迫使液体通过管道进入分配腔。然而，申请人已经认识到，由于被加热的水为相对少量，所以典型的加热元件(例如附接于加热腔的基部的下侧面的包覆式元件(所谓的“板下”加热器))的热惯性会变得显著。然而，考虑到这一点，通过在加热腔中的液体到达沸点之前故意关断元件并依赖元件中的残余热量导致液体沸腾并喷出，可以减小元件上的热应力。这减少了元件在不与液体接触的情况下通电从而过热的风险。

当然，元件需要关断以实现这一作用的温度取决于被加热的液体、其体积以及元件自身的热质量。使用标准包覆式板下元件和大约200ml的加热腔容积，已发现需要关断元件的温度为大约90℃。这样，按照本发明的一些实施例，提供控制装置，其配置为当水温达到90℃时，中断供应给元件的电力。方便地，这样的控制器可以如下形式提供，即申请人的为水壶开发的U系列控制器(其进一步的细节公开于WO 95/34187)中的一个的变形的形式，但是，双金属致动器中的一个由操作温度大约为90℃的一个替代。使用这样的控制器，在元件过热的情况下，例如可能由于贮存器中没水导致加热腔中没水的情况下操作时，有利地提供了第二备用致动器。

在一组可选的实施例中，设备构造为响应检测到加热-分配循环的另一部分时关断加热元件。在一组实施例中，设备包括响应分配腔中出现水、蒸气、增加的温度或压力中的至少一项而关断与加热腔相关联的加热元件的装置。例如在一个实施例中，提供与分配腔相关联的浮子操作开关，以在分配腔中达到预定液位时关断元件，该浮子操作开关为可变的以提供可变的分配体积的。在另一个实施例中，蒸气敏感致动器用于关断元件。

在一组实施例中，提供与加热腔气体连通的传统的蒸气开关，使得其中产生的蒸气冲击蒸气开关。在一组实施例中，在垂直管的顶部提供蒸气开关，所述管的颈部比管道窄和/或以其他方式将管构造为防止已加热的水在到达沸点时被迫进入它。在一些实施例中，蒸气开关布置为关闭贮存器和加热腔之间的阀。另外或可选地，其通过手动操作的分配-中断机构作用以关断加热器。

在以上阐述的任一实施例中，关断元件的机构可构造为使得具有足够的压力以令加热腔中加热的全部或几乎全部液体喷出。然而，按照一些设想的实施例，加热腔和元件关断机构的构造可故意在加热腔中保留一些液体。当例如从贮存器加入新鲜较冷的液体时，这对减少元件和/或加热腔遭受的热冲击可以是有益的。这也有益于在大量液体喷出之后，减少产生的蒸气量(并因而在提供了双金属致动器的情况下，最小化双金属致动器的复位时间)。它还降低了在循环的加热部分开始时产生的足够的蒸气过早地结束循环的风险。例如，申请人已经发现通过使以上提及的管道管较短，一些液体在循环结束时留在加热腔中。如之前讨论的，该量是可变的——例如通过在加热腔内提高或降低管道管的端部可以改变。然而，在一组优选实施例中，加热器适于将液体优先保留在其一个或多个部分内，例如，在加热的区域内。例如，当加热器包括附接于加热板的下侧面的包覆式加热元件时，板可在一些或全部元件的上方形成凹进部。这最小化留下的体积(以及在每个加热循环中浪费的能量)，而保证水处于最需要之处。

附图说明

现在仅仅通过示例，参考附图描述本发明的某些优选实施例，其中：图1是器具的剖面图，该器具可根据本发明进行修改，并且仅出于参考目的而描述；图2和3是图1中器具的加热腔的截面图；图4是图1中器具的分配腔和出口管口的截面图；图5是类似于图4的另一个器具的分配腔的视图，仅出于参考目的而描述；图6是加热腔的截面图；图7是加热腔和蒸气管的剖视图；图8是不同的分配腔的剖视图；图9是另一个分配腔的剖视图；图10是加热腔上壁构件的立体图，示出有两个分开的阀装置；图11是从下方看图10的壁构件的剖视图；图12是本发明的一个实施例的示意图；图13是用于改变加热水量的机构的示意图；图14是图13的机构的部分的示意图；图15是本发明的一个实施例的某些部件的视图，其中出口管道被切开；图16是图15中示出的部件的剖视图；图17是本发明的另一个实施例的分配腔的剖视图；图18是图17中示出的一些部件的分解图；图19a和图19b是本发明的另一个实施例的分配腔的剖视图，其中阀分别位于不同的位置；图20是本发明的又一个实施例的分配腔的外部立体图；图21和图22是图20的分配腔的立体剖视图，其中阀分别处于不同的位置；图23是本发明的又一个实施例的一些部件的立体图，该实施例采用可移除的贮存器；以及图24是图23的部件的剖视图。

具体实施方式

首先转到图1，示出了具有外本体2的热水分配容器，外本体2具有限定了允许使用者在出口管口6下面放置杯子或其它接收容器的空间的前部“底切”部4。在内部，将容器分为三个主要部分。在容器下部的是加热腔10，其将在下面通过参考图2和图3来做更加详细的说明。在容器的上部是分配腔10，其将在下面通过参考图4来做更加详细的说明。在加热腔8和分配腔10之间的是水贮存器部分12。可使用本体上的适合的开孔(未示出)将其填充。管道14通过水贮存器12并将加热腔8连接到分配腔10。

现在转到图2和图3，可以更加详细地看到加热腔8。加热腔的基部由板下加热元件装置限定，这对于水壶和其它沸水器的领域的技术人员来说是公知的。其因此包括金属的，优选为不锈钢板16，板16具有大体平坦的中央部分而在其外围形成有向上敞开的沟槽18，用以容纳加热腔盖构件22的向下悬垂的壁部20。同样在沟槽18中具有L形截面的密封件，这同样对于本领域是公知的并且在WO 96/18331中有更详细的描述，外围沟槽18的壁可以在使用时夹紧在一起，用以在加热板16和向下悬垂的壁部20之间形成安全的和防水的密封。

前面提到的环形的壁部20从加热腔盖构件22的近似平坦的上部26向下悬垂。前面提到的环形的壁部20径向向外的是在盖构件22的外围的另外的向下悬垂的环形壁28。围绕前面提到的壁28的外侧装配有密封件30，并且可通过往回参考图1来理解，密封件30用于使腔构件抵靠主容器壁2而密封。在EP-A-1683451中更加详细地描述了此处所使用的密封件的特定类型，但密封件的特定形式并非本发明的本质所在。

因此加热腔围住近似圆盘状的体积，其可能是大约200至500毫升的数量级。

在金属板16的下侧面上是薄铝制加热器扩散板，其上以传统方式铜焊接了弓形的包覆式电加热元件34。可以使用厚膜印刷元件来代替。

在加热腔盖构件22的中央是水入口孔口36。如由图1能够理解到的，腔壁构件22在水贮存器12和加热腔8之间形成分隔屏障。因此孔口36可使水从水贮存器12流入加热腔。孔口36由四个径向延伸的叶部38形成，这能够相对于相同的总面积的圆形开口获得改进的水流。在孔口36下面是瓣阀40(最好参见图3)。瓣阀40具有伸长的矩形的形状并也可在图3中看到，其容纳于在腔盖构件的上表面26的下侧面中限定的槽口(rebate)42中。瓣阀40由硅橡胶制成并通过一对铆钉44桩钉(stake)在盖构件的上表面。尽管瓣阀40在其远端、在孔口的正下方，在其上整体模制(mould)有圆柱状向下开口的杯状部件46，但对于其长度的大部分而言都是平坦的。

在图2和图3的右手侧是垂直延伸的圆柱状管48，其上端容纳管道14的下端。垂直管48的下端由底座构件50容纳，底座构件50围绕其下边缘成堞形，用以允许水和蒸气在堞部(castellation)之间通过，同时用作对进入的例如大块的水垢等的粗过滤器。在垂直管48的正下方，加热器板16形成有浅凹进52，其有利于使水流在经过需要的90°的方向变化时向上流入管48。管48可方便地模制于在腔盖构件的上表面26中适当地形成的开口中。所示的设置是要将从加热腔喷出的水量最大化。但是，可能需要在加热腔中保留一些水——例如为了保护元件以防由于冷水突然进入而产生的热冲击。这可以通过使管48较短从而使其达不到加热器板16而停止来实现，或者通过使堞部较大来实现。

现在将参照图4来描述上部分配腔10。从腔下面伸出的是入口管54，其容纳管道14的上端。如能够看到的那样，入口管54在腔内垂直地延伸至腔的最大高度的大约四分之三。入口管54向上延伸进入较大直径的、同轴的圆柱状管56中，管56从腔的顶部58向下悬垂。向下悬垂的管56向下延伸而刚好达不到腔的基部60。

能够看到腔包括两部分：上部，用于提供腔的倾斜的顶部58和相应地渐缩的侧壁62；以及下部，用于形成腔的基部60。这两部分通过设置于它们之间的O形密封圈64卡扣装配或螺纹连接在一起。围绕侧壁62的上部与倾斜的顶部58的最高部分相接处，在壁62的稍微凹进的部分中提供一系列开口66，其在使用中允许腔顶部的任何蒸气逸出到主容器本体中。

在腔的与入口装置54、56相对的一侧，腔60的基部向下成台阶以形成浅贮槽(sump)68。虽然不可见，但贮槽的底部具有小孔。就在这个贮槽上并且距其基部几个毫米的是出口管70的一个向下开口的端部。如能够看到的那样，该出口管起初从贮槽68垂直向上延伸，然后水平延伸一段短距离，并然后垂直向下直到终结在成角度的管口6。还可看到，腔的顶部58围绕出口管70自其露出之处下降(drop down)，以更易于适应与其形状相关联的弯曲。

图5示出了分配腔的变型10’。这在出口管的构造方面不同于上面参考图4描述的方案。这里，出口管74向上延伸通过凹进的贮槽区域68’的底部进入从腔的顶部58向下悬垂的具有较大直径的、同轴的圆柱状管76内，从而使腔的出口具有与入口相类似的构造。同轴管的内部的一个74延伸至距腔的顶部58仅几个毫米，而外部的管76延伸刚好达不到贮槽区域68’的基部。在腔的顶部58中与两个出口管74、76同轴地形成开口78。该开口78通常由可弹性变形的插塞80封闭。该插塞80在其杆部80a的基部形成有环形裙部，其延伸稍稍溢出(proud)于开口78的面向内侧的边缘，并通常通过位于阀的扩大的头部的下侧面的环状外围环80b保持在这个位置，该环状外围环80b承靠腔的顶部58的上表面。但是，如果向插塞80的头部施加压力，其会变形，用以使缘80b向上旋转并从上腔壁58的外表面离开，并同时使杆部80a通过开口伸出，由此使杆部的基部离开开口78的边缘。这样的结果是破坏在开口78中由插塞80提供的密封，由此使空气经过其并进入到出口管74、76中。

现在，将通过参考图1-5给出关于上面描述的器具的操作的描述。

首先，向容器2填充水，由此填充贮存器12。如果加热腔8是空的，则贮存器中的水的压力将使水打开瓣阀40并因此通过孔口36填充加热腔8。当加热腔8中的水位开始上升时，封入在瓣阀40远端的杯状部件46中的空气使瓣阀向上旋转到抵靠槽口42的其关闭位置。因此一旦将腔8填充到预定水平，就将关闭阀并且没有更多的水流入。

当需要分配沸水时，对加热元件30通电，其快速加热在加热腔中的相对少量的水。由于腔是基本封闭的，因此在加热水时，腔中的压力开始上升。一方面，这用于为瓣阀40抵靠凹进42提供进一步闭合压力，并由此抵抗更多水漏入到加热腔的任何趋势，例如，由于加热中的水的扰动(turbulence)。另一方面，压力开始迫使水沿出口管48上升并进入管道14。

当加热腔8中的水温达到大约90℃时，控制单元(未示出)上的双金属致动器达到它的操作温度，并立刻反转它的曲度用以打开一组电触点并由此中断对加热元件34的供电。但是，尽管随后对元件34断电，其有限的(并且已知的)热质量造成了热存储在其中，即使在其已经断电后，存储在其中的热也会继续散出。这些热足以使腔8中的相对少量的水达到沸点。

当腔8中的水达到沸点，腔中的压力随着蒸气的产生而快速上升。这种压力迫使沸水沿出口管48上升进入管道14，并且然后进入分配腔10的入口装置54、56。尽管加热腔中的大部分水达到沸点，但起初有少量的水从这里喷出，这些水由于在加热达到沸腾之前进入出口管48而具有稍低一些的温度。

如通过图4而理解的那样，当加压时，迫使沸水沿管道14上升进入入口管54，并在较大直径的管56中撞击在腔的顶部58上。然后水将沿围绕较小的入口管54的外部入口管56向下通过，并通过腔的基部60和管56的下端之间的间隙流出。当由此开始填充分配腔10时，来自加热腔的沸水将进入分配腔10在底部的主要部分。

特别地，当加热腔8接近为空时，迫使蒸气沿管道14随同沸水一起上升。这也将趋向于在外面的圆柱状管56中对着分配腔的顶部58喷出，在此一些蒸气将冷凝，而一些蒸气将在管56的底部下面出去并进入到分配腔中保持的水中。由于和初始地喷出的较凉的水混合，分配腔中的水不可避免地从沸点下降少许，这种蒸气离开进入水并由此通过水的作用，使得对分配腔10中的水加温使其回到沸点。在通过水期间未冷凝的蒸气将会进入位于腔顶部的在水上方的空间，其可以从这里通过位于腔的最高部分的排放孔(vent)66排出。

当腔中的水位上升时，在出口管70的第一向下延伸部分中水位会类似地上升。当在主腔10中的水位已经充分地上升时，出口管70中的水将达到水平部分并且然后开始在重力的作用下向出口管口6流出。这建立了虹吸，使得大致地排出腔中的全部，凹进的贮槽区域68确保仅仅有虹吸无法排出的很少的水留在底部。尽管当沸水仍然在从加热腔喷出且进入分配腔时开始水的分配，但分配腔10的入口的构造——在这个方案中的双同轴管形成“存水弯(water trap)”——使得危险的加压的沸水和蒸气安全地喷出进入分配腔10，同时水在出口的分配是缓慢的、均匀的流动，其基本与仍从加热腔进入的水无关。换句话说，分配腔有效地用于使加热腔的出口与向使用者的出口分离。

分配腔的基部60具有平缓坡度，用以使其中最后的水汇集在贮槽区域68中，并因此除贮槽68的底部非常薄的一层以外都通过出口管虹吸排出。残存在贮槽中的水量通常仅仅是几毫升的数量级，因此在下一个操作循环中，即使当到那时已经冷却的残存的水和新进入的沸水混合时，对于分配腔中的整体水温来说只具有无关紧要的影响。然而，即使这一点也已通过贮槽68最低点的小排出开口(未示出)而得以避免，该小排出开口用于将贮槽中残留的水缓慢排出并回到水贮存器12中。该开口选择为足够小，使得在分配的时间尺度下，可忽略的水量被排出，该尺度仅仅为几十秒的量级。

因此，在上面描述的方案中可以理解的是，在一个非常短的时期内以安全和受控制的方式将预定量的水加热到沸腾并通过管口分配。尽管水正在完全地加热达到沸点，并且尽管不可避免的混合没有达到沸点的少量的水，但也能够实现这个方案。通过使煮沸过程结束时产生的蒸气在较冷的水分配前通过较冷的水使这种较冷的水的副作用得到了改善。蒸气冷凝并使水的整体温度大致地或完全地回到沸点。因此分配给使用者的水至少大致地处于沸点并能够因此用于例如沏茶等需要沸水的任何应用中。

回到图2和图3，在分配循环结束时在加热腔8中填充了蒸气。在蒸气开始冷却并冷凝时，加热腔8中的压力快速地下降，因此迫使开启瓣阀40并从贮存器12吸入冷水，以重填充加热腔8以准备下一操作循环。

在上面描述的方案中，一旦虹吸在出口管70中建立，则其将持续直到分配腔10为空。因此该设备将总是分配相同的、固定量的沸水。但是，图5示出的修改的方案可对分配的沸水的量进行一些控制。此处，当分配腔10’填充水时，水位将在围绕在内部同轴管74的外围的向下悬垂的出口管76内上升。随着腔中的水位继续上升而使得管76中的水位达到内部同轴管74的顶部，当水通过出口管74排出到管口6时将建立虹吸。通常这个虹吸大致地将分配腔10’的全部容纳物通过管口6排出。但是，在这个方案中使用者可选择按下弹性插塞80，由此使空气进入向下悬垂的管76。这样阻断了虹吸并因此阻止分配腔排出更多的水。因此，这样通过在达到所需的量时(当然要注意实际上出口管74和管口6中的水将在阀按钮80按下后分配)按下按钮来提供控制分配的水量的有效机制。

为了使残留于分配腔10’中的任何水在分配结束后缓慢(比如经过几分钟量级的时间)排出，贮槽68’中的排出开口(也未被示出)在此处尤其具有优势。如非如此，如果使用者在早期中断了分配，则将存在这种可能性，即在分配循环结束后，相对较大量的水残留于分配腔中，这由于在下次循环中冷却所分配的水而产生负面影响。

图6示出了本发明的另一个器具，其中相对于最初描述的两个器具来说修改了加热腔。此处的区别之处在于存在球阀装置替换了前面描述的瓣阀装置。加热腔盖构件122具有在其中限定的圆形中央开口182，并且具有一系列四个整体模制并沿圆周间隔开的支腿184，支腿184在开口182周围从腔盖构件122的下表面向下悬垂。每个支腿184的远端形成有面向外侧的钩形突出部184a。这些接合在位于顶部帽形罩构件186的环形上缘中的底切部下面。因此罩构件186能钩在突出部184a上以将其保持在开口182的垂直下方的位置。

支腿184和罩构件186在它们之间限定了圆柱状空间，在其中中空的、有浮力的球188能够在短的垂直行程上上升和下降。在图6描述的下部位置，水可以顺畅地通过开口182由水贮存器进入到加热腔108中。但是，有浮力的球188保持抵靠在开口182的下侧面时，其形成密封，由此防止更多的水进入到加热腔108。此外通过认真研究图6可知，当球188处于下部位置时，球188的表面和支腿184之间的空隙不足以允许它们向内弯曲到足以释放罩构件186。这样的结果是，尽管罩构件186通过相对简单的棘爪配合机构保持，但只要球188是相对不可压缩的，则罩构件186就不会与支腿184分开。

由这个方案提供的操作上的差异在于，如果在分配已经发生后并且加热腔108中的压力降低导致快速地和可能猛烈地从贮存器吸入水，则球阀装置能够经受住较猛烈的力并且不会受到在开启位置卡住的任何危险的影响。并且，腔中的压力和中空的球188的有浮力的特性确保在腔108填充水时以及加热期间保持关闭。

图7示出了上面通过参考图6描述的方案的变型。在这个方案中，可以看到具有相对较宽的、垂直的、圆柱状立管(riser tube)200，其从加热腔盖构件222延伸并在其下端敞开至加热腔208中。在垂直立管200的顶部，在小开口204之后的是申请人的标准R48蒸气开关202，其在家用水壶中被较广泛用于当沸腾时自动地关闭水壶。如本领域技术人员公知的那样，其包括速动双金属致动器，其作用于偏心(over-centre)移动以打开一组电触点的摇杆臂。

在这个方案中，当加热腔208中的水达到90℃时，不使加热元件34断电，而是当充足的蒸气达到蒸气开关202的双金属器件时使其断电。可调节在管顶部提供的小开口204用于提供期望的性能。由于开口204相对较窄，所以即使当加热腔中的水沸腾时，水也不会在蒸气压力下被迫使沿管200上升。此外，由于蒸气开关202处于蒸气管200的顶部，这与自动水壶的传统的设置正相反，所以其可能在水刚刚达到沸腾或甚至稍稍之前致动，这模仿了关于前面的方案描述的动作，由此在沸腾之前关闭元件并且利用元件中的余热使水完全沸腾。相对于使用与扩散板相接触的双金属器件以感测水温，本方案的优势在于，其较能耐受住水垢在加热器板的表面的积累，这样的水垢积累会使加热器板的运转(running)温度相比于水温而升高。其也能够在蒸气开关自身的形状中以及在仍然需要用于保护不进行干烧接通(dry switch on)的控制单元中使用现有的部件。例如可使用标准U17控制器。

这个方案还避免了需要用于在适当的点感测水温的容限(tolerance)相对较紧密的双金属器件。在其它方面，这个方案的操作与前面描述的那些方案相同。

图8示出了另一个器具的分配腔。这是图5示出的分配腔的修改版本。与前面的方案中相同的是，其包括双管入口354、356、双管出口374、376和未示出的排出孔。但是，此方案的不同处在于，腔的顶部358限定有凹进，该凹进容纳申请人的R48蒸气开关的去除了双金属器件的修改版本390。因此其简单地作为闭锁(latching)、偏心开关。枢轴安装的杆394的端部，而非传统的双金属器件，作用于偏心解扣杆(trip lever)的“鼻部”392。枢转杆394在其另一端具有向下悬垂的臂，在该臂下端整体形成空心浮子396。

在使用中，当水在加热腔中(未示出)开始接近沸腾并以前面描述的方式通过入口管354、356喷出进入分配腔308时，加热腔中的水位将开始上升。这提升浮子396并因此促使臂394摆回并由此作用于解扣杆392并使其解扣，从而关闭加热腔的加热元件的电源。由于在一些时间之后加热器板的温度会受到加热腔内存在水垢积累的影响，因而相对于使用传感器(例如双金属器件)感测该温度，这种关闭加热器的方法更可靠。这也更少的依赖于这样的传感器或双金属器件的容限。

图9示出了可替代的方案。这类似于图8，除了在这里的蒸气开关490完全是传统的——即保留双金属器件——并取代浮子臂，蒸气管498将蒸气开关的双金属器件与分配腔408的内部连通。因此在这个方案中，将分配腔中存在蒸气用作对关闭加热元件的触发器(trigger)。从之前的描述中可以理解到，有相对较少的蒸气经过腔408中的水，但是相比于例如图7、或常规的蒸气管和蒸气开关设置，这通过使蒸气开关490接近腔来平衡。

图10示出了可与本发明的实施例一起使用的加热腔盖构件500。其具有垂直地伸出的管502，以将在下的加热腔连接至上部的分配腔。盖构件500还限定了开口504，其中装配有减压阀。

在盖构件500的中央是中空的、圆柱状的突出部506，突出部506在其顶部具有孔508并具有围绕其侧壁间隔开的一系列四个垂直槽510。在每个槽510对面且稍微间隔处提供对应的弓形挡板512。槽510使水主要侧向地而不是垂直地离开贮存器。挡板512扰乱进入槽的水流。这两者都有助于当贮存器中的水位低时防止过量的空气吸入加热腔，上述问题是产生不想要的噪声的重要因素。

如图11所示，阀装置与之前描述的不同。此处，阀构件514具有向下逐渐变细的截头圆锥体的形状，而取代了球阀。并非罩，而是通过三个向下突出的凸台(boss)516(其中两个可见)形成阀壳体，三叶片状阀止动板518接附至凸台516。已经发现这种阀装置非常可靠而阀构件不会阻塞。当然可使用其它形状的阀构件和其它壳体装置。

回到盖构件的圆形开口504(参见图10)，在使用中，其通过硅橡胶垫圈阀关闭，该阀既充当减压阀，又允许水进入加热腔。换句话说，它可以由于穿过它的差分压力(pressure differential)而朝任一方向打开。

图12高度示意性地示出了本发明的一个实施例。如同先前描述的器具中的那样，该设备包括位于加热腔704上方的水贮存器702，加热腔704通过水平分隔壁706而形成于容器内部的下部。包覆式电加热元件708以与在先描述相似的方式提供于加热腔704的下侧面上。

垂直管道710将加热腔704的内部与上部的分配腔712连通。虽然现在所描述的图中为高度示意性的示出，但分配腔712的基本构造可与先前描述的任何方案中的相同。分配腔712具有分配管口714，从中已加热的水可分配至使用者的杯子或其它接收容器中。分配腔712的上壁中具有小开口716，例如申请人的众所周知的R48蒸气开关的蒸气开关718的双金属致动器面对开口716安装。蒸气开关718的开关触点与供应至加热元件708的电源串联连接，使得当蒸气开关被激励时，触点打开，供应至加热元件708的电源中断。两个延伸臂720、722附接于包含于R48蒸气开关718中的偏心摇杆(rocker)的相应侧。

可垂直滑动的杆724与分配管口714轴向对准，杆724上端部具有使用者按钮(push knob)726，下端部具有阀密封件728。阀密封件728设置为当压下使用者按钮726时，密封件728覆盖在通向分配管口714的出口上。虽然在图12的示意中并非清楚可见，但以上描述的垂直杆穿过附接于蒸气开关718的延伸臂720的远端的叉形部分。杆724的侧向凸出部730设置为接合延伸臂720的叉形部分，使得当压下使用者按钮726时，凸出部730沿逆时针方向枢转蒸气开关单元718的摇杆，以打开相关的开关触点，并关断加热元件708。

相似的垂直杆732布置为穿过另一个延伸臂722的叉形的远端部分，使得相应的侧向凸出部734能够作用于延伸臂722，且当使用者按钮736被压下时，沿顺时针方向旋转开关。在后提及的垂直杆732的下端是凸轮构件738，其轮廓具有由倾斜部分连接的两个基本平行的部分。凸轮构件738设置为垂直地在安装凸台740和L形曲柄杆(crank lever)742的垂直分支(limb)之间的间隙内滑动，该安装凸台740安装于分隔壁706，该曲柄杆742在其水平分支中途(part-way)可枢转地安装至安装凸台740。压缩弹簧744用于将杆742的垂直分支偏置(bias against)靠着凸轮构件738。阀密封件746安装在另一个压缩弹簧748上，压缩弹簧748从杆742的水平分支的远端悬垂。密封件746布置为使得当杆742位于其最远的顺时针位置(示出于图12)时，它密封地偏置靠着将贮存器702与加热腔704分隔开的水平壁706中的阀座750。然而，应当注意，在示意图12中，出于清楚的目的，密封件746与阀座750间隔开示出。

紧接着位于阀座750下方的是向下悬垂的管752，其中设置有浮力的阀构件754，使得当有浮力的阀构件754被加热腔704中的水抬高时，有浮力的阀构件754抵靠入口管752的下边缘而密封。

现在描述图12中所示出的实施例的操作。首先，水贮存器702填充冷水。当使用者希望烧开测定量的水时，他或她压下合适的使用者按钮736，其通过侧向凸出部734和延伸臂722使蒸气开关718的摇杆顺时针移动，并因而接通供应给加热元件708的电力，加热元件因此开始加热。同时，作用于推杆732上的向下的压力导致凸轮构件738在安装凸台740和枢转杆742之间向下滑动，使得杆742的上垂直边缘接合凸轮构件738的斜面，因而以类似楔块(wedge like)的方式迫使杆742沿逆时针方向对抗压缩弹簧744的力而旋转。垂直推杆732向下行进导致凸轮构件738向下移动，直到杆742的上垂直边缘越过(traverse across)凸轮构件738的斜面，并与凸轮构件738的另一垂直面相邻接。在这一点，杆742的垂直分支不再存在任何垂直阻力，最后形成的装置可认为是一触即发的(hair-trigger)机构。

杆742的逆时针运动解除了阀密封件746和阀座750之间的密封压力，允许水从贮存器702流入加热腔704。这一水流持续几秒钟，直到加热腔704中的水位足以迫使有浮力的阀构件754抵靠入口管752的下边缘，以防止再进入任何水。

之后，当加热腔704中的水开始沸腾，沸水被迫沿着出口管道710向上且进入分配腔712，使得其可通过分配管口714流出。当几乎所有水已从加热腔704中喷出时，在分配腔712中形成(develop)足够的蒸气压力，使得足够的蒸气穿过小开口716以冲击在蒸气开关718的双金属致动器上，且导致其致动，逆时针移动摇杆开关，并关断供应至加热元件708的电力。然而，元件708中的残余热量导致几乎所有残留在加热腔中的水沸腾和喷出。优选构造为使得少量水保留在腔中。这有利于减少在大量水被喷出后产生的蒸气量(并因而最小化双金属致动器的复位时间)。这还减少了在循环的加热部分的起始之时产生的足够蒸气关断加热器和过早地关闭入口阀的风险。虽然图中未示出，这可通过构造腔以保证保留少量水而提高——例如，通过将附接有元件708的加热器板形成为在一些或全部加热器管的上方具有凹进部。这最小化留下的体积(以及在每个加热循环中浪费的能量)，而保证水处于最需要水之处。

当蒸气开关摇杆沿逆时针方向旋转时，延伸臂722作用于垂直杆732的侧向凸出部734，以少量地抬高它(1-2mm量级)。这小的向上的运动足够将杆742的上边缘移动至凸轮构件738的斜面上，之后，压缩弹簧744产生的力足以驱动凸轮构件738以及进而驱动杆构件732向上返回图12示出的位置，使得贮存器阀密封件746再一次偏置成与其阀座750密封接合，以防止贮存器702中的水流至加热腔704。该设备因此再一次做好准备，以按照上文描述的方式使用。

在上文描述的操作中，固定量的沸水被自动分配。然而，在某些场合，使用者可能希望中断水的分配——例如，如果使用者忘记在分配管口714下方放置杯子或放置的杯子太小。在此情况下，他或她可只需按下按钮726以向下移动相应的推杆724，因而关闭由圆形阀构件728形成的阀，从而关闭通向分配管口714的出口。此动作通过推杆724的侧向凸出部730作用于附接于蒸气开关718的摇杆的延伸臂720也关断了加热元件708。一旦出口714被关闭，停止加热就是重要的，这是因为加热腔704和分配腔712随后有效地形成密封系统。可选地提供一个或多个排出孔。

参考图13至图16，示出了另一个可能的变形(adaption)。图13和图14也高度示意地示出了改变加热腔中加热的水量的机构的部分。为清楚起见，该设备的其余部分从图13和图14中被省略，但是该机构可被用于在先描述的任何方案中。图15和图16更详细示出参考图12描述的本发明的实施例的一些部件，包含参考图13和图14描述的机构。

参考图13和图14，可以看到水贮存器802、加热腔804和分配腔812的大致轮廓。为清楚起见，管道810被人为放大示出。与之前管道仅仅是向下伸出进入加热腔的光管的实施例中不同，此实施例中，管道810在其下端具有一系列垂直间隔的开口856。其内部还具有可旋转的内套筒858，该套筒858上具有螺旋分布的一排开口860。因此，立刻明显的是，当套筒858在管道810内旋转时，对准的一对开口856、860的高度会变化。这样的结果就是，当加热腔804填充水时，空气能通过对准的一对开口856、860而从加热腔排出。然而，当水位到达对准的一对开口时，不再有空气能被排出，并且不再有水在重力作用下进入加热腔。这样，只通过旋转通管道810内部的套筒858，例如，通过旋钮866，就可以控制进入加热腔的水量。

图15和图16更详细示出了参考图12、13和14在先描述的一些部件。这样，在这些图的右手边可以看见安装凸台840、凸轮构件838和L形杆842。将贮存器与液体加热腔分隔的水平壁被省略，安装于L形杆842的水平分支的端部的支在弹簧上的阀密封件也被省略。然而，形成为向下延伸的加热腔入口管852的一体部分的阀座850予以示出。这一组件的左边是出口管道810，其下部内可见到可旋转的内套筒858。图18示出了管道810下端部内的开口856，但是套筒858内的开口的螺旋阵列在各图中均不可见。

在此实施例中，依据可旋转的套筒858的设置，加热腔中的水位可能最初不足以关闭有浮力的阀。然而，一旦水开始沸腾，加热腔中增长的压力就会关闭有浮力的阀，且允许压力进一步积累(以促进喷出)，并防止已加热的水漏回到水贮存器或相反。

图17和图18示出了体现本发明的器具的分配腔的部分。此实施例中，存在两条不同的通路可供位于分配腔900内部的已加热的水离开。这两条通路中的第一条是通过出口管口902，这是取水的默认路径。另一条出口路径是通过排出出口904提供，其设置为背对着器具的后部，且允许水排出回到位于分配腔下方的贮存器(未示出)中。阀构件906最清楚地示出于图18中，根据其垂直位置允许水换向，穿过管口902，或者穿过排出出口904。

阀构件906一侧上包括圆形密封凸缘908，其设计为当阀构件906处于其最低位置时，覆盖(cap off)管口902的上部口。虽然未示出，但O形圈或密封层可提供于圆形凸缘908的下侧面上。阀构件906的另一侧上是垂直分隔件(partition)910，其中限定有矩形开口912。在使用中，分隔件910在形成于分配腔的基部的两个阶梯状部分914a、914b之间的间隙内垂直地滑动。阀构件906设计为使得当其位于图17所示出的最高的位置时，圆形密封凸缘908从管口902的上部口处抬离，从而允许水流通过，而矩形开口912与腔的阶梯状基部914a、914b之间的垂直间隙未对准。然而，当阀构件906移动至其下部的位置时，圆形凸缘908关闭管口902的开口，矩形开口912与上述的垂直间隙对准，从而阻止水从管口902中流出，但是可替代地从排出出口904中流出。

致动轴918从阀构件的横梁916垂直延伸，且具有垂直的矩形槽920。致动轴918与用于控制器具的操作的双按钮装置922、924相互作用。后部的按钮构件922夹到例如申请人的R48蒸气开关(未示出)的蒸气开关的解扣杆。因此按钮构件922可用于闭合蒸气开关和使加热腔中的加热元件通电。可以看出，此第一按钮构件922在一个边缘上具有小凸片(tab)926，其在安装后延伸进入阀致动构件918的矩形槽920中。槽120允许第一按钮构件922在不移动阀构件906的情况下被压下。前部的第二按钮构件924可枢转地安装于第一按钮构件922，并包括内部凸出部928，其接合于阀致动轴918的顶部。

现在描述图17和图18的实施例的操作。图17示出各个部件在操作前的构造。当使用者希望使用该器具时，他或她压下后部的按钮922，这闭合蒸气开关(未示出)的电开关触点，以使加热腔中的加热元件(也未示出)通电。从图17的透视看，这将导致后部的开关构件922以顺时针方向枢转，这导致凸片926从阀构件致动轴918中的垂直槽920的底部移动至槽的顶部，但并不导致阀构件906自身移动。

随后加热腔中的水沸腾，且以之前描述的方式通过管道喷入分配腔900。水通过管口902自动分配，直到所有水均已分配。然而，使用者可以通过压在前部按钮924上(使之逆时针枢转)，该按钮压下阀构件906以向下移动从而中断分配。此向下的运动的一个作用是垂直槽920的顶部压在凸片926上，使得第一开关构件922返回其原始位置，并因而关断蒸气开关和令加热元件断电。阀构件906的向下运动的另一个作用是以水平的圆形凸缘908关闭管口902。向下运动的第三个作用是将阀构件的垂直分隔件910中的开口912与形成于基部构件部分914a、914b之间的垂直间隙对准，进而打开通过排出出口904流出分配腔900、进入器具的贮存器(未示出)的流动通路。这样可以看出，如果使用者不希望分配所有已烧开的水，则他或她可简单地按下“停止”按钮924，这将立即停止分配选项，关断器具，且允许分配腔900中积累的还未分配的水安全地排回至贮存器中。这因而为允许使用者控制分配已加热的水量提供了极其简单和方便的途径。

图19a和图19b示出采用非常相似原理的可选择的实施例。共同的特征不做详细描述。在此实施例中，物理装置是这样的：阀构件930包括垂直轴932，该轴通过按钮934作用，并具有一对垂直偏置的水平密封凸缘936、938，该凸缘能分别关闭管口940和排出出口942的开口。虽然未示出，但提供有双稳态弹簧。该弹簧将阀构件930偏置向图19a所示的它的最高位置，这有利于防止分配腔中的压力导致排出出口阀泄漏，或者偏置向图19b所示的较低位置，以停止分配和排出腔内物质。

此实施例的操作与之前描述的实施例的非常相似，这样，如果使用者希望中断已加热的水的自动分配，他或她可按下停止按钮934以将阀构件930向下移动，这样打开密封排出出口942的开口的阀938，并关闭管口940的开口。从图19b中还将看出，按钮934的下边缘作用于在用于蒸气开关948的摇杆开关盖946的远端边缘的凸片944上。这样，如在先实施例中的，按下停止按钮934关断器具的加热器。

图20至图22示出了本发明的另一个实施例，其中从分配腔950分配的水量可以预先设定。如可从图20中看到的，提供使用者可操作的旋钮952，其可在弓形槽954中移动以在最大值和最小值之间预先设定分配体积。图21和图22示出了这是如何实现的，图21示出了旋钮952处于最小设定值，图22示出了旋钮952处于最大设定值。

可以看到，此处控制旋钮952是体积预设构件956的垂直凸出部，该体积预设构件安装成在分配腔内的凸台958上旋转，除此之外，分配腔950的内部与之前描述的方案，例如图5的方案类似。当然任何合适的机械装置都可用于调节体积预设构件956的位置，如旋钮或滑块，并且任何直接致动或在中间耦合或啮合的装置都是可以考虑的。

体积预设构件956的远端是基本水平的弓形凸缘960，其依据构件956的旋转程度而可放置成覆盖一定比例的排出出口962的开口面积。此装置是这样的，即当旋钮952位于槽954的最右端，即处于最小设定值时，凸缘960完全不覆盖出口962，而处于图22所示出的最大设定值时，凸缘960完全覆盖排出出口962。

在对此实施例的操作中，水加热至沸腾，且通过图21和图22中不可见的管道从加热腔喷出到分配腔，并当腔950中已积累足够的水时，水开始从管口964流出。然而，根据分配体积确定构件956的设置，当正常的分配操作进行时，已加热的水也将从排出出口962中排出。明显地，最终分配的沸水量将取决于通过管口964和排出出口962的水流的相对比例。在图21所示出的最小设定下，加热腔中的沸水将有显著比例通过排出出口962流出而不是通过管口964分配。然而，随着排出出口962被体积选择构件的凸缘960越来越多地覆盖，越来越多的水将通过管口964分配，直到图22所示的情形，即排出出口被完全覆盖，且所有的水将通过管口964分配。因此可以看到，提供了一种使用者可预先设定通过管口分配多少水的简单而方便的方法。这也意味着，在分配操作结束时，没有水保留在分配腔950中，不会对下一次循环中分配的水产生负面影响。如在先实施例中的那样，排出出口可排出至特殊的贮存器或普通贮存器。

图23和图24实际示出了排出出口排至特殊贮存器中而不是普通贮存器的实施例。此实施例中，水贮存器(未示出)可从加热腔1002中移除，事实上像普通的水壶。提供阀装置1004，以允许水从贮存器流入加热腔1002。此阀装置包括截头圆锥形的浮阀构件，与以上参考图11描述的为相同类型。

分配腔1006与之前的实施例类似。其包括“停止”按钮1008，其用于：使蒸气开关解扣，从而令加热腔中的加热元件断电；关闭主出口管口1010中的阀；并且打开离开分配腔1006的排出出口1012。此机构与参考图17和图18描述的一样。分配腔还包括旋钮1014，其可旋转从而转动构件1016以改变排出出口1017的未被覆盖的量，以及进而改变水从分配腔1006排出的比例。此机构与以上参考图20至22描述的机构以同样方式工作。

在分配腔1006下方且覆盖来自其的两个排出出口1012和1017的是辅助腔1018。管道1020从辅助腔1018的底部延伸至加热腔1002的入口。如特别可从图23中看到的，排出管道1020且特别是其下部1020a比出口管1022的横截面积大，水通过出口管1022从加热腔1002喷入分配腔1006。

在加热腔1002中，管道1020连接至侧向通路1024，该通路终止于包括与图11的加热腔中示出的结构一样的截头圆锥盘状浮阀构件(floating frusto-conical puck valve member)1026和保持器1028的阀。明显可以对两个阀使用相同的部件以最小化成本。

本发明的此实施例与在先的方案和实施例以非常相似的方式工作。这样，当贮存器安装于器具上时，水通过阀1004从贮存器(未示出)流入加热腔1002。当加热器通电时，加热腔1002中的水将开始加热至沸腾。加热腔中相应的压力增长迫使盘状阀1004、1026紧紧地闭合。当水开始沸腾时，水通过出口管1022喷入分配腔1006，在其中以常规方式分配。然而，如果使用者使用旋钮1014设定了低于最大值的分配体积，或在分配结束前按下停止按钮1008，则一些已加热的水将从相应的排出出口1017、1012排出进入辅助腔1018，并开始填充将辅助腔1018连接至加热腔1002的管道1020。然而，由于阀1026在此阶段仍然保持密封，所以管道1020中水位回升(back up)，直到腔1018开始充满。

一旦加热元件被关断，加热腔1002中的压力就会随着蒸气冷凝而减少，将盘状阀1004、1026都打开，并从贮存器和管道中分别吸入水。管道1020相对较大的横截面积意味着相对于贮存器而言，水将较容易地从管道流入。分别根据贮存器和管道/辅助腔中的水量以及入口的相对尺寸，管道1020可被完全排空或保留一些水。然而，一旦加热腔1002再次被水填充，两个盘状阀1004、1026将最终关闭，且器具再一次做好准备以便使用。明确的是，如果在这之后很快开始另一次分配循环，与专门使用从贮存器来的冷水相比，将需要较少能量来加热水。

本领域技术人员将明了，以上描述的实施例仅仅是可以实现本发明的许多可能的方式中的几个例子。例如，虽然已描述的实施例用于产生沸水，但本发明也可用于加热其它液体，例如，诸如茶或咖啡这样的冲泡的饮料或者可能用于在饮料中使用的加热的牛奶。进一步，虽然描述的实施例结合了几个有利特征，但不能认为同时具备所有这些特征是必需的。例如，虹吸出口装置和分配腔即使不与其中蒸气通过分配腔中的水的装置一起使用，也会是有利的。类似的，双动作减压阀可具有许多其它可能的应用。

关于图1至图11示出的装置描述的特征可应用于本发明的任何实施例，或者它们自己也可改变以落入本发明的范围——例如，通过增加本文描述的与本发明有关的或者示出于图12至图24中的任何特征。

Claims (39)

1.一种用于加热液体的设备，包括加热腔、分配腔和用于将已加热的液体从所述加热腔传送至所述分配腔以从所述分配腔自动分配的管道，其中，所述分配腔包括阀装置，通过所述阀装置分配所述已加热的液体，所述阀装置可操作以中断所述自动分配。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述阀装置是使用者可操作的。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述阀装置耦合至开关触点，用于中断或减少供应至用于加热所述加热腔的加热器的电力。

4.如权利要求3所述的设备，其中，所述开关触点与蒸气敏感开关相关联。

5.如权利要求4所述的设备，其中，所述开关触点可独立操作以在不中断分配的情况下中断或减少供应至所述加热器的电力。

6.如权利要求1所述的设备，其中，所述分配腔包括排出出口，用于从所述分配腔排出还未被分配的液体。

7.一种用于加热液体的设备，包括加热腔、分配腔和用于将已加热的液体从所述加热腔传送至所述分配腔以从所述分配腔自动分配的管道，其中，所述分配腔包括排出出口，用于从所述分配腔排出还未被分配的液体。

8.如权利要求6或7所述的设备，其中，所述排出出口布置为将未分配的液体排入至供应所述加热腔的贮存器中。

9.如权利要求6或7所述的设备，其中，所述排出出口布置为将未分配的液体排回至所述加热腔。

10.一种用于分配已加热的液体的设备，包括加热腔和分配腔，所述设备构造为将已加热的液体从所述加热腔喷入所述分配腔，并从所述分配腔中自动分配所述已加热的液体，其中，所述分配腔包括布置为将未分配的液体从所述分配腔排回至所述加热腔的排出出口。

11.如权利要求9或10所述的设备，包括所述分配腔和所述加热腔之间的辅助腔，所述辅助腔布置为允许将已从所述分配腔排出的液体暂时收集于所述辅助腔中。

12.如权利要求6至11中的任一项所述的设备，其中，所述排出出口包括排出阀。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述排出阀是手动操作的。

14.如权利要求12或13所述的设备，其中，所述排出阀耦合至控制液体从所述分配腔的分配的阀装置或所述阀装置。

15.如权利要求14所述的设备，其中，所述排出阀和控制液体从所述分配腔的分配的所述阀装置通过布置为引导液体流到分配出口或所述排出出口的分流阀提供。

16.如权利要求6至15中的任一项所述的设备，其中，所述排出出口适合于提供可变的排出流量。

17.如上述权利要求中的任一项所述的设备，包括用于控制从所述分配腔分配的液体量的装置。

18.如权利要求17所述的设备，包括用于控制阀装置或所述阀装置以中断分配的装置。

19.一种用于加热液体的设备，包括加热腔、分配腔和用于将已加热的液体从所述加热腔传送至所述分配腔以从所述分配腔自动分配的管道，其中，所述设备包括用于确定将自动分配的已加热的液体的体积的装置。

20.如权利要求19所述的设备，其中，所述用于确定将分配的已加热的液体的体积的装置包括阀装置，通过所述阀装置分配所述已加热的液体，所述阀装置可操作以中断所述自动分配。

21.如权利要求17或19所述的设备，其中，所述用于确定将分配的已加热的液体的体积的装置布置为控制从所述加热腔通过所述管道流至所述分配腔的液体的量。

22.如权利要求21所述的设备，其中，所述管道包括向下延伸进入所述加热腔的管，其中，所述管的端部在所述腔内的高度是可变的，用于改变在喷出所述已加热的液体之后留在所述加热腔内的液体的量。

23.如上述权利要求中的任一项所述的设备，包括出口虹吸装置，使得当所述分配腔中的液位达到预定液位时建立虹吸，且持续排出所述分配腔中的液体。

24.如权利要求23所述的设备，包括用于中断所述虹吸的自动控制装置。

25.如上述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述分配腔在其上部具有一个或多个通气出口。

26.如上述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述加热腔构造为在所述加热腔中将一定量液体加热至沸腾，其中与沸腾有关的压力增长迫使所述已加热的液体进入所述管道并排入所述分配腔。

27.如上述权利要求中的任一项所述的设备，包括用于控制在所述加热腔中加热的液体的量的装置。

28.如权利要求27所述的设备，其中，所述加热腔构造为使得空气随着液体进入所述加热腔而通过一个或多个排放孔排出，所述一个或多个排放孔布置为当所述加热腔中的液位达到相应于预定量时封闭。

29.一种用于加热预定量液体的设备，包括：

加热腔，所述加热腔具有出口，液体在所述腔中加热后，在压力作用下从所述出口喷出；

液体贮存器；

用于从所述贮存器传送液体到所述加热腔的装置；

其中，所述加热腔构造为使得空气随着液体进入所述加热腔而通过一个或多个排放孔排出，所述一个或多个排放孔布置为当所述加热腔中的液位达到相应于所述预定量时封闭。

30.如权利要求28或29所述的设备，其中，所述排放孔包括已加热的水从所述加热腔喷出所通过的所述出口或管道。

31.如权利要求28、29或30所述的设备，其中，所述液体本身覆盖所述排放孔以封闭所述排放孔。

32.如权利要求28至31中的任一项所述的设备，其中，水的所述预定量能够由使用者调节。

33.一种用于加热预定量液体的设备，包括：

加热腔，所述加热腔具有出口，液体在所述腔中加热后，在压力作用下从所述出口中喷出；

液体贮存器；

用于从所述贮存器传送液体到所述加热腔的装置；和

用于当达到液体的所述预定量时停止从所述贮存器到所述加热腔的液体传送的装置；

其中，所述用于停止液体传送的装置是可调节的，用以改变液体的所述预定量。

34.如权利要求33所述的设备，其中，所述加热腔包括排放孔，以允许空气随着所述腔填充液体而排出，所述用于停止液体传送的装置包括所述排放孔的排列，所述布置使得当达到所述预定量时所述排放孔封闭。

35.如权利要求29、从属于权利要求29的任一项权利要求、权利要求33或34所述的设备，其中，所述出口与将液体传导至分配腔以从所述分配腔进行分配的管道相连接。

36.一种用于加热测定量的液体的设备，所述设备包括加热腔和用于分配从所述加热腔来的液体的分配装置，所述加热腔具有用于在其中加热液体的电加热器，其中，所述分配装置包括用于中断所述液体的分配的可手动操作的阀，其中所述阀与开关触点相耦合，以中断或减少供应至所述电加热器的电力。

37.如权利要求36所述的设备，其中，所述开关触点与蒸气敏感开关相关联。

38.如权利要求37所述的设备，其中，所述开关触点可独立操作以在不中断分配的情况下中断或减少供应至所述电加热器的电力。

39.如上述权利要求中的任一项所述的设备，包括供应所述加热腔的可移除液体贮存器。

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