CN113412076B - 分配冷、热液体的瓶子 - Google Patents

Abstract

一种便携式瓶子，具有热液体出口(18)、用于容纳液体的储液器(14)、以及将储液器连接到热液体出口的热液体流动路径(22)。加热器(28)布置在热液体流动路径中，使得加热器能够加热从储液器(14)流经到热液体出口(18)的液体。当没有液体经过热液体流动路径时，加热器(28)可以不起作用，并且仅当热液体要被分配时，加热器可以是起作用的。瓶子可以包括用于给加热器供电的电池(50)。瓶子可以包括冷液体出口(20)和冷液体流动路径(34)，并且可以被布置成使得在一个方向上倾斜瓶子会引起热液体被分配，而在另一个方向上倾斜瓶子会引起冷液体被分配。

Description

分配冷、热液体的瓶子

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月4日提交的美国临时专利申请No.62/788,237的申请日期的权益，该申请的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

背景技术

本发明涉及用于分配液体的瓶子。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种用于分配液体的便携式瓶子。根据本发明这个方面的瓶子理想地包括限定储液器和一个或更多个液体出口的壳体和用于检测何时通过一个或更多个液体出口来排出热液体的装置。根据本发明的这个方面的瓶子还理想地包括设置在壳体中的结构以及设置在壳体中的加热器，该结构限定连接储液器与一个或更多个出口的一个或更多个流动路径；当热液体要被排出时，加热器起作用以将从储液器流动到一个或更多个液体出口的液体加热到设定点温度，当没有热液体要被排出时，加热器不起作用。

优选地，加热器是具有多个电极的“欧姆”加热器，多个电极被布置成接触沿着流动路径之一流动的液体，并且通过向电极中的不同电极施加不同电压以使得电流通过液体在电极之间流动来加热液体。例如，电极可以成对布置。一对电极中的一个电极可以保持在中性点电压。当加热器起作用时，不同于中性点电压的电压被施加到该对电极中的另一个电极。在某些实施例中，瓶子能够通过一个或更多个液体出口来分配热液体或冷液体，并且用于确定的装置可操作以确定是否要分配热液体以及何时分配冷液体。可以设置控制电路，该控制电路可操作以控制欧姆加热器，以在排出热液体时将液体加热至设定点温度。控制电路还可以被操作以在用于检测的装置指示热液体要被排出时激活加热器，并且在没有热液体要被排出时停用加热器。因此，根据本发明的前述方面并具有这些优选特征的便携式瓶子可以包括：

(a)壳体，该壳体限定储液器和一个或更多个液体出口；

(b)装置，该装置用于检测何时通过一个或更多个液体出口来排出热液体以及何时从一个或更多个液体出口排出冷液体；

(c)结构，该结构设置在壳体中，限定连接储液器与一个或更多个出口的一个或更多个流动路径；

(d)欧姆加热器，该欧姆加热器设置在壳体中，该欧姆加热器可操作以通过引导电流通过液体来加热液体；以及

(e)控制电路，该控制电路可操作以在用于检测的装置指示热液体要被排出时激活欧姆加热器并控制欧姆加热器以将从储液器流动到一个或更多个液体出口的液体加热至设定点温度，并在没有热液体要被排出时停用加热器。

根据本发明的另一方面，一种用于分配液体的便携式瓶子优选地包括壳体，该壳体限定了冷液体储液器、冷液体喷口和与冷液体喷口分离的热液体喷口。瓶子还理想地包括设置在壳体中的流动结构，该流动结构限定了连接储液器与喷口的一个或更多个流动路径，使得当壳体朝向冷液体喷口倾斜时，液体将从储液器通过冷液体喷口被分配，而当壳体朝向热液体喷口倾斜时，液体将从热液体喷口被分配。根据本发明的这个方面的瓶子还理想地包括加热器，该加热器设置在壳体中并连接在一个或更多个流动路径之一中，使得加热器能够加热从储液器流动到热液体喷口的液体。

根据本发明的这个方面的瓶子理想地包括控制电路，该控制电路可操作以控制加热器将从储液器流动到热液体喷口的液体加热至设定点温度。理想地，加热器仅在加热液体要从热液体喷口被分配时才起作用。例如，控制电路可以操作以在液体流向热液体喷口时激活加热器，并且在没有液体流向热液体喷口时停用加热器。这里，加热器也可以是欧姆加热器，该欧姆加热器可操作以通过引导电流通过液体来加热液体。在根据本发明的这个方面的瓶子中，一个或更多个流动路径可以包括延伸通过加热器的热液体流动路径和不延伸通过加热器的冷液体流动路径。瓶子可以被布置成使得在一个方向上倾斜瓶子将引导液体通过热液体流动路径到达热液体喷口，而在不同于第一方向的第二方向上倾斜瓶子将引导液体通过冷液体路径到达冷液体喷口。在这种布置中，用户可以仅通过沿适当方向倾斜瓶子来选择分配热液体或冷液体。例如，热液体喷口可被设置在壳体的第一侧上，并且热液体流动路径可具有与储液器连通的在壳体的第一侧上的第一入口。冷液体喷口可设置在壳体的与第一侧相对的第二侧上，冷液体流动路径具有与储液器连通的在壳体的第二侧上的第二入口。

根据本发明的任一前述方面的瓶子还可以包括电池，并且加热器可以被布置成当加热器被激活时从电池汲取功率。例如，如上所述的控制电路可操作以控制欧姆加热器从电池汲取功率。最优选地，电池被设置在壳体内。

如在下面讨论的某些示例性实施例中所示的，本发明的两个方面的特征可以一起使用。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的瓶子在静止位置的示意性剖视图。

图2是图1的瓶子的示意性俯视平面图。

图3和图4是描绘图1的瓶子在操作期间处于倾斜位置的示意性剖视图。

图5是描绘根据本发明另一实施例的瓶子的部分的示意性局部剖视图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例的瓶子包括壳体10(图1)，壳体10包括上主体12和下主体14。下主体14是中空的，并限定用于存储待分配的液体(最典型地是水)的储液器16。上主体12理想地例如通过闩锁机构(未示出)可释放地连接到下主体14，用户可以容易地操作闩锁机构以将下主体14与上主体分开，从而可以清洁下主体的内部。密封件(未示出)设置在上主体和下主体的接合处，使得液体无法在接合处从瓶子泄漏出来。

如本公开中所使用的，诸如“上”、“下”、“向上”和“向下”的术语是参考当瓶子处于中间或如图1所示的静止位置时，例如当下部14的底部搁置在桌子等上时，瓶子的元件的位置和取向而使用的。

上主体12限定了热液体喷口18和冷液体喷口20，如图1的剖面图所示。热液体喷口设置在壳体的第一侧(如图1和图2所示，朝向左边)，而冷液体喷口设置在与第一侧相对的第二侧(如图1所示，朝向右边)。图1中示意性地示出了安装在壳体的上主体12内的元件。如图1中的箭头示意性地指示的包括导管22的结构限定了热液体流动路径24。上主体具有设置在壳体的第一侧或左侧上邻近储液器16顶部的第一入口26。热液体流动路径从第一口26延伸至第一喷口18。加热器28连接在热液体流动路径中，使得加热器能够在水沿热液体流动路径流动时对水进行加热。加热器28理想地是电致动加热器。最优选地，加热器28是欧姆加热器。欧姆加热器被布置成通过引导电流通过液体本身来加热液体。例如，如美国专利7,817,906和8,861,943中所公开的，其公开内容通过引用合并于此，并且其副本作为本公开的一部分附加于此，欧姆加热器理想地包括多个电极，该多个电极被布置成接触流过加热器的液体。电极可以连接到电源的源极的相对极，以便在极之间限定许多不同的电流路径。通过选择性地将适当的电极连接到电源，可以提供具有不同电阻的电流路径，以便改变施加到液体的功率。

流量控制元件30(例如节流阀或计量泵)理想地连接在热液体流动路径24中。流量控制元件30链接到用户输入控制器，该用户输入控制器示意性地示出为用户可接近的可旋转旋钮32。用户可以将用户输入元件32设置为一系列设置中的任何一个，以便设置流量控制元件30。尽管用户输入元件32被描述为具有相邻标记的旋钮，但是可以采用任何形式的用户输入元件。例如，如果流量控制元件30是电控的，则用户输入元件32可以是按钮、触摸屏或通常用于将信息输入到数字控制系统中的其它元件的形式。在其它布置中，用户输入可以被输入到远程设备(例如专用远程控制单元或“智能”蜂窝电话)中，并且通过RF或其它通信介质被传送到安装在壳体中的接收设备。在流量控制阀是机械阀的情况下，用户输入元件可以机械地链接到流量控制阀。

上主体内的结构还包括限定了在上主体12中的第二口36和冷液体喷口20之间延伸的冷液体流动路径34的导管。第二口设置在壳体的第二侧上，靠近储液器16的顶部。流量控制元件38连接在冷液体流动路径34中。元件38可包括上面参照热液体路径中的流量控制元件30所讨论的任何设备。冷液体路径中的流量控制元件38链接到用户输入件40，使得用户可以调节通过冷液体路径34的流速。

填充开口42设置在上主体12顶部。填充开口42通过填充流动路径46连接到与壳体连通的填充口48。在填充流动路径中设置有过滤器44。过滤器44可以是适于从水中去除污染物的常规的可更换的筒式过滤器。可以在填充路径中设置止回阀(未示出)，以在瓶子的使用过程中防止液体从储液器16流到填充口。在一种变型中，填充流动路径可经由第一口16和第二口36中的一个或两个与储液器16连通，并且可省略填充口48。

电源50安装在壳体的上主体12内。在所示的实施例中，电源包括可再充电电池，该可再充电电池电连接到上主体外部上的端子52。端子被布置成与外部充电器(未示出)连接，外部充电器又连接到公用电源。在一种变型中，外部端子可以由用于电池和充电器之间的“无线”连接的电感或电容耦合装置来代替。在另一变型中，电池可以被省略，并且电源50可以包括壳体内的导电元件，该导电元件直接或通过外部变压器连接到常规插头，该常规插头又将连接到公用电源，例如家用电源插座。

控制电路54与电源50和加热器28连接。控制电路可以是模拟电路，或者更典型地是数字电路，该数字电路包括可编程处理器和存储由处理器执行的数据与指令的存储器。控制电路被布置成控制加热器28，使得加热器28将流经它的液体加热到设定点温度。例如，在加热器30是如上所述的欧姆加热器的情况下，控制电路可以响应于一个或更多个温度传感器(未示出，例如热敏电阻或电阻传感器)，以致动开关(未示出，例如半导体开关元件)，以便选择性地将加热器的不同电极连接到电源，并且因此改变由加热器耗散的功率。在一个示例中，控制电路执行反馈控制操作，使得当流经加热器的液体的温度低于设定点温度时，控制电路增加功率，并且当液体的温度高于设定点温度时，控制电路降低功率。设定点温度可由用户输入件56选择。用户输入件56示意性地示出为旋钮，但通常包括适于输入数字信息的设备。例如，可以采用触摸屏或键盘，或者如上所述，远程设备可以将设置提供给位于壳体中的接收器。通常，整个控制电路54被设置在壳体10内。然而，控制电路可以包括远离壳体的元件，这些元件通过通信介质(例如射频通信)连接到电路的其它元件。

在操作中，用户通过填充开口40用待分配的液体(最典型地是水)来填充瓶子。在中间或图1所示的静止位置的液位L设置在喷口18和20的下方，使得没有液体被分配。用户可通过将壳体朝第一侧(如附图所示向左)倾斜以将热液体喷口18降低至液位以下而从储液器分配热水，如图3所示。在这种情况下，水从储液器通过热液体路径24(图1)流至热液体喷口18，并由此经过加热器28，该加热器28将液体加热至设定点温度。在这种情况下，冷液体喷口20被设置在液位L上方，因此没有液体经过冷液体路径34到达喷口20。

用户可通过使壳体朝向第二侧(如附图中所示向右)倾斜以便将冷液体喷口20降低到液位以下而从储液器分配冷水，如图4所示。在这种情况下，水从储液器通过冷液体路径34(图1)流至冷液体喷口20。在这种情况下，热液体喷口18被设置在液位L上方，因此没有液体经过热液体路径34到达喷口18，因此没有液体流过加热器28。

优选地，控制电路54被布置成当没有液体流过热液体路径和加热器时，将加热器28保持在“关闭”状态，在“关闭”状态加热器中没有功率耗散。例如，在加热器是欧姆加热器的情况下，可以将各个电极连接到电源的开关打开，使得电极与电源断开。控制电路被布置成仅当液体流过加热器时或者当即将流过加热器时才致动加热器。为此目的，控制电路54可以包括如图1中示意性地描绘的一个或更多个传感器56。传感器56可包括流量计，例如布置成直接检测热液体路径24中的流量的超声波流量计。可替代地或附加地，传感器56可包括布置成检测热液体路径内的压力的压力传感器；压力的增加表明壳体已经在如图3所示的第一方向上倾斜，使得即将或发生流动。可替代地或附加地，传感器56可以包括直接检测壳体倾斜的传感器，例如响应于传感器中所包括的质量块上的重力的微机电(“MEMS”)传感器。

因为当没有流量通过加热器时，加热器不耗散功率，所以当瓶子处于中间或静止位置(图1)时或当瓶子分配冷液体时(图4)，消耗的唯一功率是控制电路消耗的最小功率。换句话说，加热器28以“瞬时”模式操作；当没有热液体被分配时，加热器28不保持热液体的储液器。这使得使用电池功率来操作瓶子是实用的。理想地，加热器和控制电路被布置成使得加热器可在分配少量液体(例如几立方厘米)所花费的时间内(例如在几秒或更短的间隔内)使流动液体达到在距设定点温度的小温度公差内的温度。欧姆加热器特别适合于这个目的。

如上面提到的出版物和专利中所解释的，由欧姆加热器耗散的功率以及因此经过加热器的液体的温度上升随着液体的电导率而显著变化。而且，经过加热器的液体的温度上升与通过加热器的液体的流速成反比。排出的液体的温度也随着入口温度而变化。在通过加热器的流动开始时，控制系统可以基于液体的测量电导率和温度，并且基于流量控制元件30的设置的预期流速，来设置控制欧姆加热器的开关，使得预测初始设置以产生在设定点温度或接近设定点温度的液体。在这种初始设置下启动加热器可以进一步减少排出液体的温度稳定在设定点温度所需的时间。

在另一变型中，加热器本身可用于检测沿着热液体路径流动的液体。例如，如图5中部分描绘的加热器包括欧姆加热器128，该欧姆加热器128具有设置在导管103内的电极101，该导管103形成储液器114和热液体出口或喷口118之间的热液体流动路径的一部分。电极通过开关109(例如由控制电路154控制的半导体开关)连接到电源150的相对极105和107。控制电路被设置成通常使至少一对开关109闭合，以便至少两个电极连接到电源的相对极，并因此保持在不同的电压。在该实施例中，控制器可操作以响应于来自温度传感器111的输入，通过断开和闭合开关109来选择电极的不同组合，以改变在液体流过加热器时由加热器施加的加热速率，从而将到达热液体出口喷口118的热液体保持在设定点温度。

导管103和热液体流动路径作为整体被布置成使得当瓶子处于静止位置时，在液位L低于加热器的液位的情况下，液体将从加热器排出到储液器中。因此，当瓶子处于静止位置并且没有分配热液体时，导管103将基本上或完全没有液体。在这种情况下，连接到电源的相对极的电极将彼此电隔离。在这种情况下，没有电流将从电源流过电极，并且加热器将保持不起作用。当瓶子倾斜以引导液体通过热液体流动路径时，电极将被彼此电连接，并且加热器将变得起作用。换句话说，欧姆加热器可以是自激活的。控制电路154可以使用电流传感器113检测电流，并且可以仅在检测到流向电极的电流时选择电极来控制热液体的温度。

在一个变型中，控制电路154可操作以通过改变由电源施加的平均电压来控制热液体的温度。除了如上所述的电极的选择之外或者代替电极选择，可以使用该方法。在后一种情况下，可以省略开关109。

在另一变型中，控制电路可以完全省略，使得用户可以通过改变流速来控制热液体的温度。

上述瓶子提供了独特和实用的用户体验。一旦用户设定了用户输入，用户可以简单地通过拿起瓶子并在适当的方向上使瓶子倾斜来随意分配热液体或冷液体。

通常，由用户选择的热液体排出温度将取决于液体的用途。例如，根据咖啡的类型，用于冲泡咖啡或从粉末重新配制咖啡的水通常应为195–205°F(90.5-96.1℃)，而茶是在175°F(79.4℃)下冲泡的，并且用于制备婴儿配方食品的水理想地是在较低温度下。

上述特征可以改变。例如，可以省略一个或两个流量控制设备，在这种情况下，用户可以通过改变壳体的倾斜角度来控制流速。壳体可以具有基本上任何尺寸和形状，但最典型地是设置为使得用户可以方便地处理它的尺寸。提供两个完全分离的流动路径不是必需的。在上面参照图1-图4讨论的瓶子的变型中，单个流动路径延伸通过加热器和加热器下游的分支，其中，一个分支延伸到热液体喷口，另一个分支延伸到冷液体喷口。控制系统可以包括倾斜传感器，使得当瓶子沿第二方向倾斜以分配冷水时，加热器保持关闭并且不加热液体。

在上述实施例中，瓶子通过使用直接检测壳体倾斜方向的元件或通过检测由倾斜产生的流动或压力来检测何时分配热液体。如上所述，使用欧姆加热器或以瞬时模式操作的其它加热器提供了显著的益处，包括依靠电池功率操作的能力。这些益处可以在其它类型的瓶子中实现。例如，瓶子可以包含在正常操作期间保持站立在桌子上的壳体，以及可由用户操作以将水泵送出瓶子的泵。在本发明的另一实施例中，这种瓶子可以包含两个泵。一个泵被致动以抽取热液体，而另一个泵被致动以抽取冷液体。在这种瓶子中，可操作以检测手柄的移动的开关或其它传感器可用于检测是否将输送热液体。在该方法的变型中，单个泵可以配备有两个手柄，一个用于热液体，一个用于冷液体。这里，控制系统可被布置成当需要冷液体时使加热器关闭。还有其它类型的瓶子，包括在瓶子底部处的出口阀，以及可由用户致动以打开阀的手柄。这种瓶子可以被布置成使得手柄在一个方向上的运动能打开阀并且指示热液体将被输送，而手柄在相对方向上的运动能打开阀并且指示冷液体将被输送。在这种布置中，检测手柄的运动方向的传感器可用于检测热液体将被输送。在又一些变型中，瓶子可设置有与用于起始液体流动的元件(例如开关)分离的用户可操作控制元件，以要求热水或冷水。从前面的描述中可以明显看出，本文中使用的术语“瓶子”不限于特定形状的容器，也不限于适于通过抬起和倾倒来分配液体的容器。因此，本文所实用的术语“瓶子”与术语“容器”同义。

从前面的描述中可以理解，瓶子可以被操作以仅分配热液体。如果不需要分配冷液体的功能，则省略冷液体出口(例如冷液体喷口20，图1)和冷液体流动路径34(图1)。

由于可以使用上述特征的许多进一步的变型和组合，因此上述描述应当被认为是对本发明的说明而不是限制。

尽管本文已经参考特定实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例仅是本发明的原理和应用的说明。因此，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对示例性实施例进行许多修改，并且可以设计出其它布置。

Claims (7)

1.一种用于分配液体的便携式瓶子，所述瓶子包括：

（a）壳体，所述壳体限定冷液体储液器、冷液体喷口和与所述冷液体喷口分离的热液体喷口；

（b）流动结构，所述流动结构设置在所述壳体中，限定连接所述储液器与所述喷口的一个或更多个流动路径，使得当所述壳体朝向所述冷液体喷口倾斜时，所述液体将从所述储液器通过所述冷液体喷口被分配，而当所述壳体朝向所述热液体喷口倾斜时，所述液体将从所述热液体喷口被分配；

（c）加热器，所述加热器设置在所述壳体中并且连接在所述一个或更多个流动路径之一中，使得所述加热器能够加热从所述储液器流动到所述热液体喷口的所述液体。

2.根据权利要求1所述的瓶子，还包括控制电路，所述控制电路可操作以控制所述加热器将从所述储液器流动到所述热液体喷口的所述液体加热至设定点温度。

3.根据权利要求1所述的瓶子，其中，控制电路可操作以在所述液体流向所述热液体喷口时激活所述加热器，并且在所述液体没有流向所述热液体喷口时停用所述加热器。

4.根据权利要求1或2或3所述的瓶子，其中，所述加热器是欧姆加热器，所述欧姆加热器可操作以通过引导电流通过液体来加热所述液体。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的瓶子，其中，所述一个或更多个流动路径包括延伸通过所述加热器的热液体流动路径和不延伸通过所述加热器的冷液体流动路径。

6.根据权利要求5所述的瓶子，其中，所述瓶子被布置成使得在第一方向上倾斜所述瓶子将引导所述液体通过所述热液体流动路径到达所述热液体喷口，而在不同于所述第一方向的第二方向上倾斜所述瓶子将引导所述液体通过所述冷液体流动路径到达所述冷液体喷口。

7.根据权利要求5所述的瓶子，其中，所述热液体喷口被设置在所述壳体的第一侧上，并且所述热液流动路径具有与所述储液器连通的在所述壳体的第一侧上的第一入口，其中，所述冷液体喷口被设置在所述壳体的与所述第一侧相对的第二侧上，所述冷液体流动路径具有与所述储液器连通的在所述壳体的第二侧上的第二入口。

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