CN110384396A - 液体加热装置及其加热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体加热装置及其加热控制方法，装置包括控制器、设有最高液位线的储液容器(1)以及用于对储液容器(1)可调功率加热的加热组件(2)，控制器包括比较器、大功率加热控制模块(43)和小功率加热控制模块(44)；其中，比较器在实时液体温度T小于预设阈值温度T0时发出大功率触发信号，大功率加热控制模块(43)在接收大功率触发信号后被触发并控制加热组件(2)以最大功率P0持续加热；且比较器在实时液体温度T不小于预设阈值温度T0时发出小功率触发信号，小功率加热控制模块(44)在接收小功率触发信号后被触发并控制加热组件(2)降功率加热和/或间歇性加热。本发明的液体加热装置生产成本低、用户体验好。

Description

液体加热装置及其加热控制方法

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，具体地，涉及一种液体加热装置及方法。

背景技术

为缩减用户在使用液体加热装置时所需等待的时间，现有的液体加热装置通常具有较大的加热功率，例如，市面上的电热水壶的加热功率通常在1500W～1800W之间。而由于液体在沸腾时会产生剧烈的翻滚，现有的液体加热装置通常会在储液容器中设置最高液位线，以此来提醒用户必须在最高液位线的上方留有一定的空间以防止液体在沸腾时溢出。

然而，现有的最高液位线一般不会设置太高，这就使得用户在实际使用液体加热装置时会觉得最高液位线上方留有的空间太大，因此会继续加入液体至超过该最高液位线，因而依然会导致液体沸腾时溢出储液容器，用户体验不好。此外，最高液位线上方留有的空间太大会影响储液容器的容腔利用率，在一定程度上增加了厂家的生产成本。

可见，在储液容器中设置最高液位线难以真正有效地防止液体在沸腾时溢出，在一定程度上还会带来用户体验差、厂家生产成本增加等问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种液体加热装置及其加热控制方法，既能提高储液容器的容腔利用率，亦能有效防止液体在沸腾时溢出，在实现低减生产成本的情况下有效改善用户的使用体验。

为实现上述目的，本发明提供了一种液体加热装置，所述液体加热装置包括：

储液容器，所述储液容器的容腔内壁设有最高液位线；

加热组件，用于对所述容腔内的液体加热且加热功率能够调节；

感温元件，用于感测所述容腔内的实时液体温度T；以及

控制器，包括：

比较器，用于接收所述实时液体温度T信号并与预设阈值温度T0相比较，当T＜T0时，发出大功率触发信号，当T≥T0时，发出小功率触发信号；

大功率加热控制模块，配置为在接收所述大功率触发信号后被触发并控制所述加热组件以最大功率P0持续加热；和

小功率加热控制模块，配置为在接收所述小功率触发信号后被触发并控制所述加热组件降功率加热和/或间歇性加热。

优选地，在所述容腔内，所述最高液位线的下方容积为V1，所述容腔的总容积为V，0.65≤V1/V≤0.85。

优选地，0.7≤V1/V≤0.8。

优选地，所述小功率加热控制模块配置为：控制所述加热组件以第一加热功率P1进行持续加热，其中P1＜P0。

优选地，P0≥1500W，100W≤P1≤800W，优选为300W≤P1≤600W。

优选地，所述小功率加热控制模块配置为：控制所述加热组件以第二加热功率P2进行等周期间歇性加热，其中P2≤P0。

优选地，所述等周期间歇性加热的每个加热周期的周期加热时长为t1，周期间隔时长为t2，满足：0＜t1≤10s且1s≤t2≤5s。

优选地，0＜P2≤2500W，100W≤P2*t1/(t1+t2)≤800W；优选为，300W≤P2≤1500W，300W≤P2*t1/(t1+t2)≤600W。

优选地，所述小功率加热控制模块还配置为：所述实时液体温度T保持不变的恒温时长达到设定恒温时长t时，控制所述加热组件停止加热或继续加热设定延缓时长t3后停止加热。

优选地，10s≤t≤60s，优选为，20s≤t≤40s。

优选地，所述比较器还用于在所述实时液体温度T达到沸点温度Tb时发出停止加热触发信号，所述小功率加热控制模块还配置为：在接收所述停止加热触发信号时控制所述加热组件停止加热或继续加热设定延缓时长t3后停止加热。

优选地，3℃≤(Tb-T0)≤12℃，优选为，4℃≤(Tb-T0)≤8℃。

优选地，所述控制器配置为在所述液体加热装置的首次使用过程中记录并存储所述沸点温度Tb，其中，首次使用过程中的所述沸点温度Tb为恒温时长达到设定恒温时长t时的所述实时液体温度T。

优选地，所述控制器还配置为：根据用户的按键输入设定所述沸点温度Tb，或者根据用户输入的当地海拔高度自动对应生成当地的所述沸点温度Tb。

优选地，所述液体加热装置为电水壶。

此外，本发明还提供了一种液体加热装置的加热控制方法，包括：

实时感测容腔内的实时液体温度T；

在所述实时液体温度T小于预设阈值温度T0时，控制加热组件以最大功率P0持续加热所述容腔内的液体；

在所述实时液体温度T达到所述预设阈值温度T0后，控制所述加热组件降功率加热和/或间歇性加热。

优选地，所述液体加热装置为电水壶，所述电水壶的所述最大功率P0≥1500W，所述电水壶的容腔内壁设有最高液位线，所述最高液位线的下方容积为V1，所述容腔的总容积为V，0.7≤V1/V≤0.8。

优选地，所述方法还可包括：

当所述加热组件持续加热且所述实时液体温度T保持不变的恒温时长达到设定恒温时长t时，或者在所述实时液体温度T达到沸点温度Tb时，控制所述加热组件停止加热或继续加热设定延缓时长t3后停止加热。

本发明的液体加热装置在对液体进行加热的过程中，能够先以最大功率P0将液体持续加热至预设阈值温度T0，紧接着以降功率和/或间歇性加热的方式将液体加热至沸腾。通过设置上述加热控制方式，储液容器中的沸腾液体不会由于翻滚过于剧烈而溢出，有效改善用户的使用体验。此外，上述加热控制方式有利于将储液容器中的最高液位线进一步升高，从而提高容腔利用率，并能够为厂家节约生产成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的具体实施方式中的液体加热装置的立体图；

图2为图1中的液体加热装置的剖视图；

图3为能够在计时液体的恒温时长后控制停止加热的液体加热装置的结构示意图；

图4为实施方式一中的液体加热装置的加热控制逻辑示意图；

图5为实施方式二中的液体加热装置的加热控制逻辑示意图；

图6为能够在实时液体温度T达到沸点温度Tb后控制立即停止加热的液体加热装置的结构示意图；

图7为能够在实时液体温度T达到沸点温度Tb后控制停止加热(需延迟设定延缓时长t3)的液体加热装置的结构示意图。

附图标记说明：

100 液体加热装置

1 储液容器 2 加热组件

3 感温元件 4 控制器

41 比较器 42 参数预设模块

43 大功率加热控制模块 44 小功率加热控制模块

45 计时模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种液体加热装置100，如图1至图7所示，该液体加热装置100包括储液容器1、加热组件2、感温元件3和控制器4，该控制器4包括比较器41、参数预设模块42、大功率加热控制模块43、小功率加热控制模块44以及计时模块45。其中，储液容器1的容腔内壁设有用于防溢水的最高液位线，加热组件2用于对容腔内的液体进行加热且其加热功率能够调节，感温元件3用于感测容腔内的实时液体温度T。

以下说明液体加热装置100的加热控制原理：

在液体加热装置100对液体进行加热的过程中，比较器41会先分别接收来自感温元件3感测到的实时液体温度T信号和来自参数预设模块42中存储的预设阈值温度T0信号。紧接着，比较器41会对这两种温度信号进行数值比较，当T＜T0时，比较器41会将大功率触发信号输出至大功率加热控制模块43，大功率加热控制模块43由此被触发并控制加热组件2以最大功率P0对容腔内的液体持续加热。此时，比较器41仍不断接收新的实时液体温度T信号并将其与预设阈值温度T0信号进行实时的数值比较。当T≥T0时，比较器41停止输出大功率触发信号，转而将小功率触发信号输出至小功率加热控制模块44，此时小功率加热控制模块44被触发并控制加热组件2以降功率加热和/或间歇性加热的方式将容腔内的液体加热至沸腾状态。

需要说明的是，上述降功率加热和/或间歇性加热的方式是指当小功率加热控制模块44被触发后，其能够控制加热组件2以降功率持续加热、降功率间歇性加热或者间歇性加热中的任意一种加热方式进行加热，其中，间歇性加热的加热功率优选设置为不大于最大功率P0。如前所述，现有的电热水壶的加热功率通常在1500W～1800W之间甚至更高。因而此处的P0取值优选为不小于1500W。

可见，本发明的液体加热装置100能够在对液体加热的加热后期(T≥T0时)自动控制调节加热组件2的加热功率和加热方式，使得液体在沸腾时不会产生过于剧烈的翻滚，进而避免液体从容腔中溢出，有效改善了用户的使用体验。

此外，上述加热控制方式有利于将容腔中的最高液位线进一步升高以更好地满足用户的使用要求。例如，如图2所示，可将液体加热装置100的最高液位线的下方容积设为V1，并且将容腔的总容积设为V。V1和V之间满足：0.65≤V1/V≤0.85，且更优选地满足：0.7≤V1/V≤0.8。可见，本发明的液体加热装置100的容腔利用率较之现有的液体加热装置的容腔利用率要高，即意味着用户一次性可煮的液体量增多，用户体验得以有效改善，并且在一定程度上节约了厂家的生产成本。

以下将通过不同的实施方式对液体加热装置100的不同加热控制方式进行示例性的说明。其中，实施方式一为在加热后期(T≥T0时)采用降功率持续加热的液体加热装置100，实施方式二为在加热后期(T≥T0时)采用间歇性加热的液体加热装置100，实施方式三为能够在计时液体的恒温时长后控制停止加热的液体加热装置100，实施方式四为能够在实时液体温度T达到沸点温度Tb后控制停止加热的液体加热装置100。

实施方式一

在本实施方式中，可参考图1至图4，液体加热装置100在加热后期(T≥T0时)采用降功率持续加热的加热方式。即T≥T0时，比较器41会将小功率触发信号输出至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44由此控制加热组件2以恒定的第一加热功率P1将容腔内的液体持续加热至沸腾状态。此时P1＜P0，意味着液体沸腾时的加热功率不会太高，从而降低了液体在沸腾状态时的剧烈翻滚程度，有效避免液体的溢出。

通常情况下，1500W≤P0≤1800W。因此在本实施方式中，100W≤P1≤800W，更优选地，300W≤P1≤600W。

实施方式二

在本实施方式中，可参考图1至图3以及图5，液体加热装置100在加热后期(T≥T0时)采用间歇性加热(包括降功率的间歇性加热和不降功率的间歇性加热)的加热方式。即T≥T0时，比较器41会将小功率触发信号输出至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44由此控制加热组件2以第二加热功率P2间歇性地对容腔内的液体进行加热。可见，由于在加热后期采用间歇性加热的加热方式，临近沸腾或已经沸腾的液体不会持续性地剧烈翻滚，液体溢出容腔的可能性大大降低。

进一步地，本实施方式中的液体加热装置100的间歇性加热可优选设置为等周期间歇性加热。此时，每个加热周期的周期加热时长为t1，周期间隔时长为t2，且满足：0＜t1≤10s且1s≤t2≤5s。换言之，当T≥T0时，加热组件2每对容腔内的液体加热t1的时长，即停止t2的时长，如此循环至液体沸腾。

需要说明的是，上述等周期间歇性加热的加热方式需要控制器4中的计时模块45参与才能实现，即可以将小功率加热控制模块44与计时模块45电连通。当计时模块45的计时时长达到周期加热时长t1时，计时模块45会将停止加热信号输出至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44由此控制加热组件2停止加热，当计时模块45的计时时长达到周期间隔时长t2时，计时模块45会将小功率触发信号输出至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44由此控制加热组件2继续加热，如此循环直至液体沸腾，即使得本实施方式中的液体加热装置100能够以等周期间歇性加热的加热方式工作。

此外，在将液体从预设阈值温度T0加热至沸腾温度的整个时长中，加热组件2以第二加热功率P2在该整个时长进行间歇性加热的间歇性加热总功率应该要小于其以最大功率P0在该整个时长进行持续加热的加热总功率，才能有效降低液体的沸腾剧烈程度。因此，在本实施方式中，可设置0＜P2≤2500W且100W≤P2*t1/(t1+t2)≤800W。或者，更优选地设置300W≤P2≤1500W且300W≤P2*t1/(t1+t2)≤600W。

实施方式三

在本实施方式中，可参考图1至图3，液体加热装置100能够在计时液体的恒温时长后控制停止加热。具体地，感温元件3感测到的实时液体温度T信号会同时输出至比较器41和计时模块45，由上述可知，比较器41在加热后期(T≥T0时)会将小功率触发信号输出至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44由此控制加热组件2以降功率加热和/或间歇性加热的方式将容腔内的液体加热。在液体到达沸腾状态后，感温元件3感测到的实时液体温度T信号会保持不变，此时计时模块45会对该保持不变的实时液体温度T信号进行计时，当计时时长达到设定恒温时长t后，计时模块45会输出立即停止加热的信号至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44进而控制加热组件2立即停止加热。或者，计时模块45也可以延迟一段时长(设定延缓时长t3)后再输出停止加热信号至小功率加热控制模块44。例如，可设置10s≤t≤60s，且优选设置20s≤t≤40s。

本实施方式中的液体加热装置100的停止加热控制方式能够确保液体在沸腾后及时停止受热，避免出现液体溢出或烧干的情况，提高液体加热装置100的安全性和可靠性。

实施方式四

在本实施方式中，可参考图1和2、图6和图7，液体加热装置100能够在实时液体温度T达到沸点温度Tb后控制停止加热。具体地，参数预设模块42将其存储的沸点温度Tb信号输出至比较器41，比较器41将来自感温元件3的实时液体温度T信号与来自参数预设模块42的沸点温度Tb信号进行数值比较。如图6所示，当T＝Tb时，比较器41会将立即停止加热的信号输出至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44进而控制加热组件2立即停止加热。或者如图7所示，比较器41可先将立即停止加热的信号输出至计时模块45，计时模块45会延迟一段时长(设定延缓时长t3)后再输出立即停止加热的信号至小功率加热控制模块44，小功率加热控制模块44进而控制加热组件2立即停止加热。

需要说明的是，在能够确定沸点温度Tb的前提下，需要进一步合理设置预设阈值温度T0的大小。这是由于当Tb-T0过大时，会导致液体加热装置100的加热时间变长，从而增加了用户的等待时间。当Tb-T0过小时，液体加热装置100以最大功率P0加热后的余热很容易使液体剧烈沸腾，从而导致液体溢出。因此，在本实施方式中，可设置3℃≤Tb-T0≤12℃，且优选设置4℃≤Tb-T0≤8℃。

此外，本实施方式中的参数预设模块42存储的沸点温度Tb可通过以下三种不同的方式进行预设，以下结合图1和2以及图6和图7分别进行说明。

首先，可将控制器4配置为在液体加热装置100的首次使用过程中记录并存储沸点温度Tb信号。具体地，在用户首次使用液体加热装置100时，感温元件3会在液体沸腾时感测到此时的实时液体温度T信号，并将该实时液体温度T信号输出至计时模块45，计时模块45在接收到该实时液体温度T信号后开始计时，当计时时长达到恒温时长t时，控制参数预设模块42存储此时的实时液体温度T信号作为沸点温度Tb信号，从而完成沸点温度Tb的预设。

或者，也可以通过将参数预设模块42配置为根据用户按键输入设定沸点温度Tb的方式进行预设。具体地，用户可通过液体加热装置100上的控制面板手动录入沸点温度Tb的具体数值，此时，与控制面板电连通的参数预设模块42能够对录入的数据进行存储。

再者，也可以通过将参数预设模块42配置为根据用户输入的当地海拔高度自动对应生成当地的沸点温度Tb的方式进行预设。具体地，用户可通过液体加热装置100上的控制面板手动录入当地海拔高度的具体数值，参数预设模块42能够根据录入的数据自动生成相应的沸点温度Tb的数值并进行存储。

此外，本发明的液体加热装置100可以是用于煮水的电水壶，或者是其他能够加热特定的液体的专用加热装置。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种液体加热装置，其特征在于，所述液体加热装置(100)包括：

储液容器(1)；

加热组件(2)，用于对所述储液容器(1)的容腔内的液体加热且加热功率能够调节；

感温元件(3)，用于感测所述容腔内的实时液体温度T；以及

控制器(4)，包括：

比较器(41)，用于接收所述实时液体温度T信号并与预设阈值温度T0相比较，当T＜T0时，发出大功率触发信号，当T≥T0时，发出小功率触发信号；

大功率加热控制模块(43)，配置为在接收所述大功率触发信号后被触发并控制所述加热组件(2)以最大功率P0持续加热；和

小功率加热控制模块(44)，配置为在接收所述小功率触发信号后被触发并控制所述加热组件(2)降功率加热和/或间歇性加热。

2.根据权利要求1所述的液体加热装置，其特征在于，所述储液容器(1)的容腔内壁设有最高液位线，所述最高液位线的下方容积为V1，所述容腔的总容积为V，0.65≤V1/V≤0.85。

3.根据权利要求2所述的液体加热装置，其特征在于，0.7≤V1/V≤0.8。

4.根据权利要求1所述的液体加热装置，其特征在于，所述小功率加热控制模块(44)配置为：控制所述加热组件(2)以第一加热功率P1进行持续加热，其中P1＜P0。

5.根据权利要求4所述的液体加热装置，其特征在于，P0≥1500W，100W≤P1≤800W，优选为300W≤P1≤600W。

6.根据权利要求1所述的液体加热装置，其特征在于，所述小功率加热控制模块(44)配置为：控制所述加热组件(2)以第二加热功率P2进行等周期间歇性加热，其中P2≤P0。

7.根据权利要求6所述的液体加热装置，其特征在于，所述等周期间歇性加热的每个加热周期的周期加热时长为t1，周期间隔时长为t2，满足：0＜t1≤10s且1s≤t2≤5s。

8.根据权利要求7所述的液体加热装置，其特征在于，0＜P2≤2500W，100W≤P2*t1/(t1+t2)≤800W；优选为，300W≤P2≤1500W，300W≤P2*t1/(t1+t2)≤600W。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的液体加热装置，其特征在于，所述小功率加热控制模块(44)还配置为：所述实时液体温度T保持不变的恒温时长达到设定恒温时长t时，控制所述加热组件(2)停止加热或继续加热设定延缓时长t3后停止加热。

10.根据权利要求9所述的液体加热装置，其特征在于，10s≤t≤60s，优选为，20s≤t≤40s。

11.根据权利要求1～8中任意一项所述的液体加热装置，其特征在于，所述比较器(41)还用于在所述实时液体温度T达到沸点温度Tb时发出停止加热触发信号，所述小功率加热控制模块(44)还配置为：在接收所述停止加热触发信号时控制所述加热组件(2)停止加热或继续加热设定延缓时长t3后停止加热。

12.根据权利要求11所述的液体加热装置，其特征在于，3℃≤(Tb-T0)≤12℃，优选为，4℃≤(Tb-T0)≤8℃。

13.根据权利要求11所述的液体加热装置，其特征在于，所述控制器(4)配置为在所述液体加热装置(100)的首次使用过程中记录并存储所述沸点温度Tb，其中，首次使用过程中的所述沸点温度Tb为恒温时长达到设定恒温时长t时的所述实时液体温度T。

14.根据权利要求11所述的液体加热装置，其特征在于，所述控制器(4)还配置为：根据用户的按键输入设定所述沸点温度Tb，或者根据用户输入的当地海拔高度自动对应生成当地的所述沸点温度Tb。

15.根据权利要求1所述的液体加热装置，其特征在于，所述液体加热装置(100)为电水壶。

16.一种液体加热装置的加热控制方法，其特征在于，所述方法包括：

实时感测容腔内的实时液体温度T；

在所述实时液体温度T小于预设阈值温度T0时，控制加热组件(2)以最大功率P0持续加热所述容腔内的液体；

在所述实时液体温度T达到所述预设阈值温度T0后，控制所述加热组件(2)降功率加热和/或间歇性加热。

17.根据权利要求16所述的加热控制方法，其特征在于，所述液体加热装置(100)为电水壶，所述电水壶的所述最大功率P0≥1500W，所述电水壶的容腔内壁设有最高液位线，所述最高液位线的下方容积为V1，所述容腔的总容积为V，0.7≤V1/V≤0.8。

18.根据权利要求16或17所述的加热控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述加热组件(2)持续加热且所述实时液体温度T保持不变的恒温时长达到设定恒温时长t时，或者在所述实时液体温度T达到沸点温度Tb时，控制所述加热组件(2)停止加热或继续加热设定延缓时长t3后停止加热。