CN1304083C - 电热水器具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电热水器具。液体加热器具(120)具有用于将器具内的液体加热至沸腾的较高功率加热装置，和用于使液体在预定时间内维持沸腾状态的较低功率加热装置。第一蒸汽敏感控制器(140)使该器具从高功率转换到低功率，第二敏感控制器(142)使低功率加热装置断开。注入该器具内的液体可通过一个过滤器(116)进行处理。

Description

电热水器具

本申请是申请日为：2000年12月20日，申请号为：00805335.9，申请人为：施特里克斯有限公司，名称为：电热水器具的发明的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于加热水的电加热器具，如电热水壶、热水罐、饮料制机等，更具体地说，涉及这些器具内水的净化。

背景技术

饮用水可能会被许多污染源污染，这些污染源包括家庭有害废物，农药、废渣、燃烧源和存储箱、动物废物、化粪系统、工业材料、不正确的贮水和处理，以及从管道系统中析出的材料等。

在饮用水系统中已查明的材料的例子包括：挥发性有机化合物、杀虫剂、农药、氡、铅、汞、铁、石棉纤维、硝酸盐、硫酸盐、细菌，以及由于过量的钙或镁使水的硬度过高。

饮用水中的这些材料可能会导致口味和气味、可见微粒、颜色、水垢沉积和暴露于细菌的危险等方面的问题。顾客关心由这些污染所带来的与潜在的美观和健康有关的问题，这些问题促进了对家用水处理系统的研制，从而改善了供水质量。这些系统能减少一般污染物的存在，从而提供家用的较为纯净安全的、有较好口味和气味的水。

当前的家用处理系统包括碳纤维、离子交换树脂、纤维过滤器、反渗透、蒸馏、臭氧处理、紫外线处理和消毒处理。

使用碳纤维可去除大部分能引起口味和气味问题的有机化合物，以及在消毒处理中产生的氯气，氯气作为辅助消毒产品源是有害于人类健康的。碳纤维的效力取决于所用碳的量、及碳与水之间的接触时间。但是，当口味和气味的问题重新出现时，必须定期更换碳过滤器，而且这些碳过滤器使用到一定程度时，在过滤器内的细菌就会繁殖，从而使生成的过滤水的微生物含量增加。

离子交换树脂是将水中的离子与树脂上的离子进行交换，从而去除或减少了污染的离子或带电化合物，并且用树脂中的其它离子取代它们。利用这种方式去除或减少的无机材料的范围包括镉、铅、铜、锌、钙、镁、硝酸盐和碱。大量的这些物质是已知的健康危害物，并且钙、镁和碱是造成硬水的原因。硬水对冲洗、洗衣及其它水处理过程具有不良作用，并且在热水(例如茶杯中的热水)的表面会形成泡沫。非常容易理解的是，由于水垢沉积在家用器具的加热表面上，从而增加了加热水的成本，并降低了器具的使用寿命。当前市场上可买到的离子交换树脂的性能表明，下列物质的百分比浓度降低了：农药85％、暂时硬度79％、锌86％、铝80％、镉95％、氯气90％、铜91％和铅88％。

这些离子交换树脂的主要缺陷如下：在它们的使用寿命期间，树脂是密实的，而交换过程本身使树脂膨胀。这样就大大降低了通过树脂的流量。在150升的典型水过滤器中，总通过量只达到20升后，过滤一升水所需的时间就从140秒提高到300秒以上。这种不一致的性能使大量的器具在该技术上的应用成为问题。

在家庭饮水系统中对微生物的控制，通常由连续的氯消毒系统来完成，该系统输送足量的氯气进入水中，以杀灭细菌。为了确保消毒过程的彻底，必须在水中保留一部分氯气。氯的必要流量取决于许多因素，包括流量和水系的pH值，因此必须仔细控制，以确保成功地应用该技术。在水处理中使用氯气可能会产生二次氯化的有机产品，经证明，这些有机产品会对健康产生不良作用。此外，残留的氯气将造成口味上的问题。

如果不适当地应用该技术，则在水处理厂使用氯消毒工艺不一定能保证向终端用户提供经正确消毒的水，从而无法提供合格的水，在供水中会有过量的微生物或造成水的积滞或水流动区小，这样在输送到使用地点前就会滋生细菌。

因此，有人提出解决上述问题的建议，例如在FR-A-2712474(MoulinexSwan Hoidings有限公司)和WO 96/22045中，提供了一种用在水壶中的水过滤器。然而，这些结构仍然存在与上述相同的问题，而且如果过滤器不及时改进，就不能对水进行彻底处理。因此，在家用沸水器具，如水壶中需要一种改进的水处理系统。

发明内容

根据第一个方面，本发明提供一种沸水器具，包括一个在器具中处理待加热水的过滤器，和一个用于在器具中延时沸腾的沸腾控制器。

因此，按照本发明的一个方面，沸水器具不仅具有水处理装置，还有用于在器具中延时沸腾的控制器。“延时沸腾”的意思是相对于传统容器来说沸腾延时了，在传统容器中，通常在大约3-50秒后进行断续的沸腾。通过延时沸腾，在饮用水中的潜在的病菌就会被杀死。此外，在延时沸腾期间，暴露处理材料于延长期的灭菌蒸汽，从而大大降低了在处理材料中微生物繁殖的危险性。

延长沸腾时间的另一个优点在于，使水垢粒子的不断核化延续到整个这段时期，从而使水垢沉积在器具的加热腔内。这就减少了将水倒出器具后在水表面形成的泡沫。最好对结构和布置方式进行调整，以使水至少沸腾一分钟。该时间符合世界卫生组织(WHO)的建议，即水应当至少沸腾一分钟，以杀死水中有害的微生物和细菌。

在过滤器中的处理材料最好包括活性碳和离子交换树脂。

较好的方式是将处理材料容纳在一个盒体内，最好是一个细长的管状盒体内，这样，在进入加热腔以前，注入到器具内的水必须沿盒体的长度方向流动。

如上所述，重要的是要使水以恒定的过滤时间通过过滤器，以便使器具中的液体在沸腾之前完成过滤。另外，过滤器的性能与待过滤的液体通过过滤器的时间长短有关。因此，为保证相一致的液体质量，过滤时间也应是相一致的。

在市场上买到的过滤器没有给出一致的过滤时间。申请人认为，通过过滤器的流量可通过对过滤器出口进行节流的方式进行控制。这样，可对通过过滤器的水流量进行有效的“节流”，从而使流动时间更趋一致。

因此，根据另一个方面，本发明提供一种液体处理过滤器，它包括一个过滤器腔、一种位于所述腔内的液体处理介质，所述腔具有一种节流出口，以便控制通过处理介质的液体流量。

根据再一个方面，本发明提供一种对通过在过滤器处理腔内的液体处理介质的液体处理进行控制的方法，包括提供具有节流出口的腔。

现已发现，这是一种实现一致处理时间的极为成功的方法。对出口的节流有助于避免过滤材料被压实。此外，节流使过滤材料层的深度减小，从而不会对其性能造成不利的影响，这从设计的角度来看则是有利的。液体处理时间及液体质量可通过改变腔出口的大小进行控制。

一般来说，过滤器腔的出口小于1cm，较好的是小于6mm，最好小于4mm。现发现，在过滤器整个有效寿命期间，后一尺寸可形成大约每升100秒的相一致的过滤时间，从水处理的观点来看，这是较为令人满意的，而且在器具的加热腔内的经过滤的液体，在过滤完成之前不用花费太长时间就已沸腾。

在一个优选实施例中，过滤器包括一个塑料外壳，该外壳具有位于上端和下端的筛网，筛网用于保存过滤介质。最好在下过滤器的下方设置一个通向过滤器出口的排水空间。该空间最好朝出口方向倾斜。

过滤器筛网可以用例如塑料制成，并且安装(如粘接)到过滤器体上的安装凸缘上。在一个优选实施例中，筛网由例如模铸在一个例如塑料支承件上的插件所支承。

过滤器可安装在器具的液体加热容器的盖内或盖上，或安装在其它位置。所以，在某些实施例中，过滤器可悬挂在容器盖的下表面。但在其它实施例中，过滤器也可安装在容器的上部区域，例如适当地安装在通过容器体上部延伸的壁上形成的开口上。过滤器最好包括用于将过滤器安装在所需位置上的装置。过滤器最好以很容易取出或更换的方式安装。因此，过滤器可装有一个可释放的紧固件，如转锁、卡口或类似装配件。

在该器具的水加热容器内可设置一个腔室，待烧开的水被注入到该腔室内，并通过过滤器流出该腔室。但是，在一个优选实施例中，设置了一个独立的水斗，将水注入到该水斗中，然后将该水斗安装到容器上。这种方式的优点是可在一个潜在的小水箱上，而不是在整个器具上形成一个注水用的开关。最好在水箱内装一个阀机构，以便在将水斗放置在容器上时可开始释放水。

这种结构本身是有创造性的，根据另一个方面，本发明提供一种水加热器具，它包括一个加热容器，一个可拆卸地安装在所述容器上的、用于接收来自水源的待加热水的水箱、用于处理待加热水的过滤装置、和一个当水斗放置在加热容器上时，用于将水从水箱中释放到加热容器内的阀装置。

为了确保用户不会将容器装得过满，在腔室上设置表示容器内两个容积双注水刻度、和指示水斗内最大容积的倒数刻度(inverse scale)。

最好设置一装置，在注水后，最好在加热容器内保留所需的水容积，以确保在加热过程开始阶段，在水通过过滤器之前加热器表面没水的情况下，部件不会产生过热。因此，最好在例如壶体上或在出口过滤器上设置一块挡板，以便在利用通常的注水过程使容器排空后，在加热区内保留小容积的水。所保留的容积可以是100cm³。

另外，还可设置一种装置，它能在加热开始时或开始前将预定量的液体释放到加热容器内。在上述具有独立的水斗的结构中，过滤器可安装在水斗和形成在水斗内的过滤水腔内，这样，当水斗定位于加热容器上时，一定量的过滤水立即被释放到加热容器内。

过滤器筛网最好设置在加热容器的出口内，以防止在加热过程中形成的任何水垢流出该容器。

在过滤器中处理材料的压实，以及处理材料的消毒，可通过限制蒸汽向大气的排放来进行改进。这样就促使蒸汽在通过处理材料时对材料进行了冲洗。因此，在容器的水嘴处设置一个能减小蒸汽喷射出口的阻挡件。该阻挡件例如包括一个安装在水嘴内的活板。该活板最好是可转动地安装，以便在水从容器中倒出时使活板脱离原来的位置。

冷凝在树脂内的蒸汽促进了树脂材料的流化，并大大减轻了压实程度，从而有助于确保获得通过过滤器的一致性流动。另一个优点是：利用通过过滤器的蒸汽压力去除了沉积在碳上的氯，并建议对活性碳进行再生，以延长产品的使用寿命。

通过处理材料的蒸汽的选择性沟流也是一般应用，所以根据另一个方面，本发明提供一种水沸器具，包括一个处理注入到器具内的水的过滤器和一个注水嘴，水通过该注水嘴流出该器具，所述注水嘴设有用于减小或防止蒸汽喷出的装置，从而使更多的蒸汽通过所述过滤器。

在具有一个水斗的上述结构中，可在水斗上设置一个适当的装置，该装置就位后，加热期间可关闭该水嘴，但在取下水斗时应能使水从水嘴中流出。

处理1升水的时间最好不超过180秒，该时间是考虑到利用高功率的加热元件将水从室温加热到沸腾所必须花费的时间。

用在器具内的加热器可以是传统的外壳式加热器，加热器可穿过壁延伸到加热容器内，或安装在容器底部的下侧。但是，加热器最好是所谓的厚膜加热器。这种加热器现已被广泛应用于水壶和热水罐。

用于延长沸腾时间的沸腾控制器可按多种方式构成。在一个简单的实施例中，可采用一种标准的沸腾控制器(如Strix U18，U28或R48控制器)，但具有延长的通向控制器执行机构的蒸汽通路。另一种可能性是使用一种独立的、由蒸汽叶片起动的定时器机构，或是在一个理想的时间周期内可连续沸腾操作的其它机构。也可采用电子控制器方式。

但是，控制器的结构及布置方式是这样的：即以较高的功率加热的容器中的水，直到水沸腾为止，然后降低功率，以在预定的所需沸腾时间内不断地维持沸腾状态。其优点在于产生的蒸汽总量减小了，从而避免在器具外侧出现过量的冷凝水，同时可产生足够的蒸汽，以冲洗过滤器。这种控制器可利用电子方式或机电方式实现，例如可采用在WO 99/02080中描述的系统。

在一种结构中，可采用两个独立的沸腾敏感控制器。第一个控制器很好地与腔室流体连通，从而在水沸腾后使操作极为迅速。这种操作例如可通过断开两个或多个并联的加热元件，以便减小加热功率。其它的蒸汽敏感控制器与腔室不能很好地连通，所以在某预定时间之后便不工作。当该控制器工作时，它可以完全断开提供给加热器的电源，或可以只让一个非常小的“保持温热”元件通电。

这种控制本身就是一种特别简单的实现所需加热状态的方式，所以根据另一个方面，本发明提供一种液体加热器具，它具有一个液体加热容器，该容器设有较高功率加热装置和较低功率加热装置、一个用于控制高功率加热装置的第一蒸汽敏感控制器、和一个用于控制低功率加热装置的第二蒸汽敏感控制器。

通向第二蒸汽敏感控制器的蒸汽通路可以是一条蒸汽通道，如与容器内流体连通并延时第二控制器动作的蒸汽管道，可在蒸汽通道内，最好在通道的入口处设置一个阻挡件。但是，为了避免出现由于蒸汽在通道入口周围冷凝而形成的水、因其表面张力存留在入口处的可能性，该阻挡件最好具有最小的尺寸，如约大于1mm。阻挡件可以是通道挡板上的一个孔，该孔最好具有一个形成在通道端部的槽。为了有助于将冷凝水从孔中排出，从而减小水挡住孔的可能性，该挡板最好相对于水平方向至少倾斜30°。

可以理解到，节流蒸汽通道比刚才描述的结构具有更广泛的应用，如在需要延长沸腾时间的任何情况下可采用这种节流蒸汽通道。因此，根据另一个方面，本发明提供一种用在液体沸腾器具内的蒸汽通道，所述通道具有阻挡件，以限制蒸汽流入或通过该通道。

但事实上，由于形成不断沸腾的低功率产生的蒸汽较少，所以不需要阻挡件，这就意味着第二控制器无论如何都需要工作较长时间。

可理解到，在延长沸腾期间使第一控制器与产生的蒸汽保持连通状态可能并不具有优越性，因为这样可能不利于该控制器的操作。因此，最好提供一种装置，在该装置运行后能断开或限制容器内部与第一控制器之间的连通。

这是一种优越的系统，其可在初始加热后需要降小加热功率的任何范围内应用，所以根据另一个方面，本发明提供一种具有第一和第二蒸汽敏感控制器的液体加热器具，该控制器与器具的液体加热容器内部流体连通，该器具包括在第一控制器工作时，用于阻断或限制第一控制器与液体加热容器内部流体连通的装置。

阻断或限制与液体加热容器内部流体连通可利用一个闸板来实现，该闸板有选择地覆盖或打开蒸汽流向第一控制器的孔，可使该孔与第一控制器可操作地连接。所安装的该闸板可线性运动或最好可转动运动。

在该优选实施例中，阻断或限制第二控制器与容器内部之间的流体连通，直到第一控制器工作为止。这样将使全部或较大量的蒸汽作用在第一控制器上，从而确保第一控制器迅速动作。

这种方式本身是有利的，所以根据另一个方面，本发明提供一种液体加热器具，该器具包括第一和第二蒸汽敏感控制器，各控制器与该器具的液体加热容器的内部流体连通，并且还包括用于阻断或限制第二控制器与容器内部之间的流体连通的装置，直到第一控制器工作为止。

这种阻断或限制最好通过第一控制器的流动阻断或节流装置实现。利用这种结构，可设置单个的流动阻断或节流装置，该装置交替地对流向一个控制器或该控制器之外的其它控制器的蒸汽进行阻断或节流。因此，在该优选实施例中，可线性运动或最好旋转地往复闸板可操作地连接到第一控制器上，以便有选择地阻断提供给第一和第二控制器的蒸汽。

要求能通过普通致动器如控制按钮或类似装置操纵各控制器。理想的是，第一控制器应使致动器进行一定程度的运动，以指示控制器已在进行工作，然后通过第二控制器的操作使致动器进一步运动。在设定致动器后应再设定两个控制器。因此，在本发明的一个优选实施例中，给两个控制器设置一个普通致动器。该致动器最好装有一个无效运动机构，以确保第一控制器的操作不会使致动器装置运动得太远，以致操纵了第二控制器。该致动器例如可具有一个在两个控制器之间延伸的可直线运动的臂。

但是，该致动器最好是分裂式致动器，它包括一些相关的致动器部件，第一致动器部件可操作地与第一控制器相连，第二致动器部件可操作地与第二控制器相连。

致动器部件最好这样设置，即第一控制器应只操纵第一致动器部件的运动，但第二控制器应至少操纵第二致动器部件的运动。特别地，这种结构最好应使第二控制器工作之后第一控制器才工作，然后两个致动器部件再一起运动，并且第一控制器还被第一致动器部件所操纵。

如果第二控制器装有过热保护装置，或在器具从支承表面被提升，从而使大功率和小功率加热装置的电源断开时，这种结构是特别重要的。事实上，这种方法除了可应用于上述的采用两个沸腾控制器的特定结构外，还可应用于其它结构，如第二加热器是一种能保持温热的或慢煮沸的加热器，它能使器具内的液体在沸腾之后保持温热但不必沸腾。

因此，根据本发明的另一个方面，本发明提供一种液体加热器具，它包括第一和第二液体加热装置，和用于控制所述加热装置的第一和第二控制器，以及一个用于使所述控制器动作的致动器，所述致动器包括分别可操作地与第一和第二控制器相连的第一和第二相关部件，其设置是这样的，即第一控制器的操作可断开所述第一加热装置，但不断开所述第二加热装置，从而在第二控制器断开第二加热器时可确保这两个加热器都断开。

根据再一个方面，本发明还提供一种液体加热器具，它包括第一和第二加热装置及用于控制所述加热装置的第一和第二控制器，以及一个用于使所述控制器动作的致动器，所述致动器包括第一和第二相关部件，它们分别可操作地连接到第一和第二控制器上，并可在各自的开关位置之间运动，这些部件能使第一致动器部件从其开的位置运动到其关的位置，而第二部件不从其开的位置运动到其关的位置。

致动器部件较好的是可绕公共轴转动地安装，最好这些部件在外形上是联锁的，最好一个部件的一部分伸入到另一个部件内，从而用户可很容易使它们相互动作。

第一致动器部件可安排于第二部件上，这样，当处于某一位置时，第一部件从该位置朝远离第二部件的方向运动，并且不会引起第二部件运动。但是，第二致动器部件可具有一个凸缘、凸耳或类似部件，以便在第一致动器部件还未远离第二部件运动时靠接并推动第一致动器部件运动。如果必要的话，这些部件的联锁外形可以是锥形的，以削弱其作用。

根据另一个方面，本发明提供一种液体加热器具，它包括第一和第二加热装置，及用于控制所述加热装置的第一和第二控制器，以及一个用于使所述控制器互相动作的致动器，所述致动器包括相关的第一和第二部件，它们分别可操作地连接到第一和第二控制器上，并且最好分别可绕公共轴转动地安装。

附图说明

现在将参照附图，只以举例的方式描述本发明的某些优选实施例，其中：

图1是本发明第一实施例的示意图；

图2表示本发明的第二实施例；

图3表示本发明的第三实施例；

图4是图1的实施例的电路图；

图5A至5C表示处于三种工作状态的本发明的器具；

图6A至6C是按照对应工作状态，更详细地表示图5A至5C装置的按钮；

图7A至7C是按照对应的工作状态，更详细地表示图5A至5C装置中的蒸汽闸板；

图8表示本发明的一种过滤器；

图9更详细地表示出图8的过滤器的结构；

图10是表示过滤器性能的曲线图。

具体实施方式

参照图1，无绳电加热壶形式的沸水器具，包括一个限定沸水容器5的容器体4和一个电源底座单元6。厚膜加热器8按已知方式设置在容器体4的底部。加热器包括两个并联的加热膜带(tracks)10，12，如图4所示。第一加热膜带10的功率大约为1800W，第二加热膜带12的功率大约为400W。

该壶还包括一个可取下的盖14和一个可取下地安装在该盖14上的细长形过滤器盒16。该盒16包括一个管状外壁18，该外壁是用塑料制成并且其两端中的一端用网20封闭。该盒包含一种活性碳和离子交换树脂的组合物。盒16例如可卡在盖14内或扭锁在盖14内。安装盒16使其倾斜远离容器体4的前面。该盖14在盒16的上方具有一个开孔24。

在位于容器体4的上端设有一个注水嘴30。在水嘴内设有可取出的过滤网32，以防止水垢或类似物从容器体内被倒出。另外，在该注水嘴的出口处设置一块可转动安装的活板34，其原因将在下文中进行解释。将一个挡板36设置在容器体4的紧靠注水嘴30下部处，其原因也将在下文中进行解释。

器具2具有一个控制器，它包括两个热敏开关单元40，42。第一开关单元40是一个蒸汽敏感开关部件，它设置在器具2的手柄44的上部。为简便起见，该第一开关单元40可以是一个标准蒸汽开关，如申请人自己的R48开关。这种开关单元40能通过设置在容器体4上部的蒸汽开孔46与容器5内部很好地流体连通。如图4所示，第一开关单元40设置在具有加热器8的一个膜带10的电路内。

第二开关单元42设置在容器体4的底部下面。该第二开关单元42也是一个蒸汽敏感开关，它通过设置在容器体4上部的第二开孔48和蒸汽管50与容器5内部流体连通。开孔48和/或蒸汽管50的布置与结构，应使第二开关单元42比第一开关单元40更少地与容器5进行流体连通。

在该实施例中，第二开关单元42还包括用于加热器8的过热保护装置。为了更加方便，第二开关单元42是申请人的U28控制器系列中的一种，包括一种蒸汽敏感双金属致动器52，在工作时，该致动器拨动一个杆臂54，该臂54打开第二开关单元42中的一组接触器(图中未示出)。在器具过热的情况下，设置在与加热器8有良好热接触的一对双金属致动器(图中未示出)打开相同的接触器。正如从图4可看出的，第二开关单元42与两个加热膜带10，12串联设置。第二开关单元42还装有一个无绳电连接器56，它用于与底座单元6上的互补连接器58接合。

控制按钮60安装在杆62上，杆62在第一和第二开关装置之间延伸。杆的下端直接连接在第二开关单元42的杆臂54上，这样，当按钮运动到“开”的位置上时，杆臂54也在某一方向上运动，以设置第二开关单元42。如果按钮60运动到“关”的位置上，则杆臂54也运动到它的“关”的位置。同样，如果通过第二开关单元42的操作，则杆62和按钮60运动到它们的“关”的位置。

杆62的上端与第一开关单元40按下述方式相连：当控制按钮运动到“开”的位置时，它就设定了第一开关单元40。但是无效运动的程度取决于该连接，这样，当第一开关单元40动作时，它不会推动杆62运动。

水箱或水斗70可取下地安装在容器5上。水斗中接收的水通过过滤器盒16注入到容器5内。水斗70上设有易于使用的手柄71。水斗70通过它的圆周凸缘72固定在容器体4的顶部，并且水斗可具有适当的定位装置，以便使水箱70准确地定位在容器体4上。

在水斗70的底部76上设有开孔74，该开孔74与盖14上的开孔24对齐。该开孔装配了一个阀78，该阀具有橡胶密封件80、连接在密封件80上的轴82及一个头部84。弹簧86装在水斗70的底座86与头部之间，该弹簧通常对密封件80施加偏压，以使密封件紧压在底座上，以便密封该开孔。但是，当水斗70定位在容器体上时，头部84被向上推，以释放阀并使水流入容器5。

过滤器寿命指示器“钟”90或类似部件可设置在水斗70的上面。另外，水斗70上可刻有表示水斗中液体量的刻度92。如果要向容器5内引入特定量的待烧开的水，则这种刻度是有用的。为了使容器5不会注入过量的水，也可在容器上设置刻度94。在一侧96表示在容器2内有多少量的液体，而在另一侧98可表示必须再向水斗内增加多少水就可使容器达到最大充水高度。

现在描述上述实施例的工作过程。首先，将所需的水量引入到水斗70内，然后将水斗放置在容器体4的顶部。当阀头84紧靠在过滤器盒16的网20上以开启阀80，并使水经盒16流入容器5时，向上推动阀轴82。当水通过盒时由过滤材料处理水，以去除有害成分。

然后，利用按钮60接通壶2的电源，关闭两个开关单元40，42，以向加热器的加热膜带10，12供电，利用2200W的电源对壶中的水进行加热。当水在加热的同时还可使水流入壶2中。而后可取下水斗70。

壶2中的水沸腾时会产生蒸汽。由于设有水嘴活板34，所以蒸汽基本上被引出壶体的开孔46，48并流向开关单元40，42，然后再向上流过过滤器盒16。第一开关单元40快速动作，以断开提供给1800W加热器膜带10的电源。但是继续向400W的膜带供电，就意味着水会在容器内继续沸腾，但产生的蒸汽较少。这样就避免了可能在壶外侧表面上出现过量冷凝水的问题。设置通向第二开关单元42的蒸汽通路，这样可使沸腾延续1分钟或更长，从而可确保对壶内的水进行充分杀菌。例如，蒸汽管50的端部相对于双金属致动器52偏斜，因此利用蒸汽在致动器上冷凝而不会使该致动器过快地加热。另外，可使蒸汽管50收缩，以限制流向致动器52的蒸汽流量。

在延长沸腾期间产生的蒸汽冲洗盒内材料，从而使过滤器材料变松散并防止在过滤器内滋生细菌。

当第二开关单元42工作时，所有加热器电源都被断开，因此停止沸腾，并且按钮60运动到它的“关”的位置。然后可将水通过水嘴30从壶2中倒出。当倒水时，水嘴活板34被水向外转开。在水嘴30下方的挡板36起着在壶2内保留一定量水(一般为100cm³)的作用，所以在下次使用壶时，该一定量的水将覆盖加热器8，从而可防止该加热器过热。通过过滤器16的过滤，使倒出的水非常纯净，通过延长沸腾时间而使水得到消毒。另外，在壶2倾斜时起搅动作用，并因而使过滤器材料22变松散，这样有助于保持恒定的过滤时间。

当需要再烧开壶内一些液体时，可使按钮60运动到再次闭合开关单元40，42的位置，以再次向加热器8供电，于是可将更多的液体从水斗70中经过滤器16补充到容器5中。

现在回到图2，该图表示出本发明的一个改进的实施例。如下所述，本实施例的主要工作过程与第一实施例大致相同，但某些细节是不同的。

在前面的实施例中，无绳电热壶102包括一个限定沸水容器105的容器体104，和一个电源底座单元106。厚膜加热器108设置在容器体104的底部。如前所述，加热器包括两个并联的加热膜带10，12，如图4所示。

该壶包括一个盖114和一个可取下的圆筒形过滤器盒116。下面将参照图8和9更详细地描述盒116的结构和连接到盖上的情况。如前所述，盒116包含活性碳和离子交换树脂的组合物。该盖具有一个开孔124，它位于盒116的上方。

容器体104的上端具有一个注水嘴130。可取下的过滤器(图中未示出)可设置在水嘴130内，以防止水垢或类似物从水嘴130中倒出。

如前所述，壶102具有两个蒸汽敏感开关单元140，142。第一开关单元140是现有技术已知的、申请人的R48蒸汽开关中的一种，所以这里不须详细描述。第一开关单元140通过设置在容器体104上部的蒸汽开孔146与容器105很好地流体连通。

第二开关单元142是申请人的U28控制器中的一种，它通过开孔146和蒸汽管150与容器105流体连通。从现有技术中可得知，U28包括一个蒸汽敏感双金属片152、一对与加热器108很好地热接触的过热保护双金属片(图中未示出)，以及一个用于与底座单元106上的互补连接器158接合的电连接器156。连接器158是申请人的P72连接器中的一种。

推杆162在第一和第二开关单元140，142之间延伸。推杆在其下端直接与第二开关单元142的杆臂154相连。推杆162的上端连接在双部件控制器按钮160的一端。控制器按钮160的另一端与第一蒸汽开关单元140相连。

从图7A至7C中可更清楚地看出，在第一开关单元140的弹簧负载可动臂164上设有一个凸轮161，控制器与设置在按钮160的第一部件168上的凸耳166接合，按钮160可绕轴170转动地安装。推杆162的上端设有一个导向件172，该导向件中接收一个销子174，该销子连接在控制按钮160的第二部件176上，该控制按钮160也可绕轴170转动地安装。推杆162穿过容器的手柄171，但在另一个实施例中可穿过容器的后壁。

从图6A至6C中可非常清楚地看出，第一和第二按钮部件168，176是联锁形成的，第一部件168具有一个伸入到形成在第二部件176上的互补凹槽180内。下文将进一步解释，第一和第二部件168，176可独立地绕轴170转动。

从图7A至7C中可更清楚地看出，可转动安装的、通常为L形的闸板190还连接在第一开关单元140上。该闸板190可在两个位置之间运动。在图5B和7B中所示的第一位置，闸板190挡住通向蒸汽管150的入口192，从而可防止蒸汽达到第二开关单元142。在例如图5A和7A中所示的第二位置，闸板挡住通向第一蒸汽开关单元140的蒸汽入口194。

再返回到图2中所示的器具的总体结构上，水斗200安放在容器体104的盖114上。水斗200上设有一个容易使用的手柄202。该水斗200利用其圆周凸缘204固定在容器体104的顶部。可以看出，凸缘204的前部205向下延伸到注水嘴130内，以执行与第一实施例中的活板32相似的功能。

在水斗200的底座208上设置一个开孔206，该开孔206与盖114上的开孔124对齐。事实上，盖开孔124位于凹槽210内，水斗开孔206位于凹槽210内的套管212上。开孔206上装有一个阀214。该阀包括一个阀杆216，阀杆可滑动地安装在孔218内，并且其上端装有一个密封件220。弹簧222设置在底座与阀杆的下端224之间的孔218内，该弹簧通常对密封件220施加偏压，以使密封件紧压在底座上，用以关闭该开孔。然而，当水斗200位于阀体204上时，利用套管226向上推动阀杆216，该套管226形成在盖上，用以释放密封件220，并使水流入容器205内。

现在参照图3描述本发明的第三实施例。该实施例在结构上和工作模式上与图2中的非常相似，不同之处仅在于过滤器250和水斗252的布置。因此，这里将只描述这些不同之处。

在该实施例中，过滤器盒250实际上是装在水斗252内，而不是装在容器体104内。特别地，水斗252具有大致水平的分隔壁254，它位于水斗252的一半到向下2/3处，利用例如一个卡口将过滤器250安装在该壁254上。过滤器250的结构与图2的实施例的结构大致相似，因此这里不必进行详细描述。但是，该过滤器比前面实施例的过滤器略微短粗些。

水斗的底座256位于容器体104的盖258的上表面，并具有一个与图2实施例的阀机构相同的阀260。盖258装有一个套管262，用以释放阀260。

分隔壁254的作用是建立一个过滤水的水箱270，水斗252一旦放到容器体104上，过滤的水就被释放到容器205内，从而水立即将加热器覆盖，这样，当加热器马上接通电源时它不太可能造成过热。

现在将参照图5至7恰当地描述图2和3的实施例的工作方式。

图5A，6A和7A表示在两个加热器10，12电源断开时的工作状态。在这种状态下，水斗200，252可充水并将水送回到容器体104。在“关”位置处，按钮部件168，176处于第一共面位置。

对于容器内的液体来说，可通过按压处于按钮部件的联锁区179内的按钮160接通加热器的电源，将两个按钮部件168，176共同移到图5B所示的第二共面位置，在该位置，通过与各按钮部件168，170可操作地相连的各开关单元140，142，接通这两个加热器的电源。特别地，推杆162向下推动第二开关单元142的杆臂154，并且第一按钮部件168的凸耳166推动第一开关单元140的可动部件164的凸轮161，以关闭开关单元内的各组接触器。

在第二位置，蒸汽闸板190的垂直臂196从离开汽开孔194运动到第一开关单元40，以使蒸汽进入该开关。但是，其曲线臂198挡住通向蒸汽管150的开孔192，以防止蒸汽进入蒸汽管150并从而达到第二开关单元142。当在容器内的液体沸腾时，差不多全都流入蒸汽入口146的蒸汽被引导到将要快速动作的第一开关单元140。

当容器内的液体沸腾时，第一开关单元140将进行工作，以断开容器的主加热器。此时，第一开关单元140的凸轮162将推动凸耳166，并从而使第一按钮部件168回到它的初始位置，如图7A，7B和7C所示。但由于两个按钮部件168，176是独立转动的，所以第二按钮部件176保持在其第二位置，这样第二开关单元142就不工作，而下部电源加热器12将保持通电状态。按钮160采用“断回”(brokenback)形貌，它指示给器具的使用者水已沸腾并处于延时沸腾模式。

同时，连接在第一开关单元140上的蒸汽闸板190运动到图7C所示的位置，在该位置，垂直臂196运动并封闭通向第一开关单元140的蒸汽开孔194，曲线臂198离开处于蒸汽管150顶部的开孔192，以使蒸汽流到第二开关单元142。

当足量的蒸汽流到第二开关单元142时，该控制器也将断开低功率的加热器12。控制器的杆臂154向上运动并向上推动推杆162。推杆162使第二按钮部件176转回到初始位置，如图5A，6A和7A所示。在这种状态下，两个加热器的电源被断开，取下水斗并且液体从器具中流出。

在延时的低功率加热期间，通过按压第一按钮部件204的突出部178，上述机构还使主加热器10重新接通电源，从而有效地使系统返回到图5B，6B和7B所示的状态。

另外，在第二开关单元142在第一开关单元140工作以前的情况下，例如在加热器接通蒸发干或如果从电源座抬起的容器沸腾蒸发干的情况下，该机构的结构能使这两个加热器10，12断开电源。按钮部件168，176的联锁结构应能使第二开关单元142在如下状态下工作，即该联锁结构的运动将通过第二按钮部件176转换到第一按钮部件168，以断开第一开关单元140。在另一些实施例中，如果需要的话，突出部178和凹进部180可从它们各自的上表面向内倾斜，或在第二按钮部件176上设置凸缘或类似结构，这样当第二按钮部件176运动时，它将托起第一部件168。

具有上述操作模式的器件，还详细给出过滤器盒116的装置和结构。

从图8和9中可以看出，过滤器盒116包括一个注塑体，如聚丙烯体300，并且包含一个离子交换树脂和活性碳颗粒302层。利用上下塑料网304，306将这些颗粒302保持在过滤器体300内。尽管这些网可以是用适当地粘接到过滤器体300上的简单的网，但在该实施例中，这些网可分别插铸在辐条架308，310内。上网304的顶部是倾斜是，以促使水朝盒116的中心流动。颗粒填充到上网304下约不到5mm的高度307处。

过滤器体的下端312设有一个锥形排水内腔314和一个节流孔316。在本实施例中，该锥体的斜角约为20°。多根径向延伸的肋318用于支承内腔314上部的下网306。可利用例如超声波的方式将该网连接到肋318上。在本实施例中，过滤器的直径约为60-65mm，开孔的直径约为4mm。过滤材料302层约为40-50mm。

过滤器体300的上端322设有一个凸缘322，上网304例如粘接在该凸缘上。凸缘322具有三个等间距排列的扭转锁定凸耳324，它们用于与安装环328上的对应凹槽326相接合。安装环328适合于利用例如穿过孔330延伸的固定件固定到容器102的盖114上。这样就使盒的安装非常容易，并且当其寿命终结时也容易更换。

在盒底部的节流开孔316的作用，是控制液体通过过滤器的流动，以获得恒定的通过过滤器的流动时间。这在图10中作了说明。该图表示1升水通过过滤器的时间长度对总排水升数的关系。线400和402表示出从市场上购买的没有节流作用的过滤器在水通过它时的结果。从图中可以看出，在流动时间上有较大幅度的变化，因此在处理水的质量上也有较大幅度的变化。另外，在某种情况下这意味着排放到加热容器内的水在过滤完成之前已沸腾了。这是不可接受的。但是，线404，406和408表示出过滤器出口节流的作用。线404代表一个在标准深度的过滤器中的2mm直径的开孔，而线406和408分别代表在标准深度的过滤器中和在较浅过滤器中的4mm直径的开孔。

2mm开孔可得到恒定的，但较慢的过滤时间，而4mm的开孔(较深的或较浅的过滤器)可得到非常令人满意的大约100秒/升的时间。这些孔径只为了举例说明，可对孔径进行选择，以在过滤水和流动时间之间得到适当的平衡，以确保容器内的液体在沸腾之前就完成了过滤。

显然，在不脱离本发明的保护范围的情况下，可对上述特定的实施例进行各种变换。

例如，在图5，6和7中所示的蒸汽管的顶部具有节流用的环形开孔192(例如该孔是可以与管成一整体形成的，或是安装在管上的独立部件)。其它的结构也是可采用的。例如，蒸汽管150可以用具有一个开孔的斜面封闭。斜面(例如倾斜至少30°，最好45°)的作用，是防止在可阻止蒸汽流入蒸汽管内的封闭物上生成冷凝水。出于相同的原因，该开孔最好大于1mm。

当然，在蒸汽管内或在蒸汽管的入口处进行节流可以是不必要的，实践中，为了获得第二开关单元142工作的理想时间，蒸汽管的结构可根据经验进行设计。

另外，还可用与容器整体形成的水斗取代可分离的水斗。因此，在某些实施例中，过滤器盒可安装在通过容器105延伸的壁上。这样，容器105的上部就起着水斗的作用。在另一种结构中，水斗可绕旋转轴，最好是靠近手柄的旋转轴转动地安装在容器体的顶部。

另外，也可采用不同的控制方法，例如电子或其它机电系统。可理解到，加热装置可以是与所示具体结构不同的结构。例如，加热装置可以是用外皮包覆的加热元件，而不是这里公开的厚膜加热元件。

另外，加热器或加热膜带可采用不同的结构。例如可采用两个串联的，而不是并联的加热器或加热膜带。在这种结构中，安排第一蒸汽控制器的第二加热器或加热膜带与第一加热器或加热膜带串联连接，以便减小总加热功率(总电阻将加大)。这种结构显然在本发明的保护范围之内。第二控制器的作用可断开两个元件或只接通一个元件，以使容器105内的水在沸腾之后保持温热。

此外，虽然在优选实施例中已描述了单个的具有不同电阻，从而加热功率不同的膜带部分，但各膜带也可以是相同的。在这种情况下，如果“延时沸腾”加热装置和“沸腾”加热装置是先并联，然后利用第一控制器断开其中一个加热装置，则“延时沸腾”加热装置的功率是“沸腾”加热装置的功率的一半；或者如果第一控制器控制串联的两个加热器，则前者是后者功率的四分之一。

另外，该器具可具有两个以上加热装置，它们分别由各自的控制装置控制，所以根据另一个主要方面，本发明提供一种液体加热器具，它具有多个加热装置和用于控制第一加热装置的第一蒸汽敏感控制器，以及用于控制第二加热装置的第二蒸汽敏感控制器。例如，可利用各控制器逐级减小加热装置的功率。

还应当理解到，上述分离的按钮机构较比用在所示的特定加热容器中可以有更广泛的应用。例如，它可用于任何需要不同加热等级的地方，比如用在需提供主加热器并保持温热的加热器的地方，除了上述的蒸汽控制器外，它还能与沸腾控制器，如容器的贮水器的感温类型的沸腾控制器(如在WO97/04694中的控制器)结合起来使用。本发明的某些其它方面通常也可具有更广泛的应用，而不仅仅是用在具有过滤器的器具中。

还应理解到，上述的主要用在液体加热容器中的过滤器也能具有其它应用，如用在家庭或工业的过滤工艺中。

上面提到的特定的过滤器尺寸只是为了举例说明。在某些实施例中，例如过滤器盒的处理材料的深度可不小于75mm。该盒最好具有环形横截面，平均直径通常为45mm，总的内容积一般为120cm³。但是，这些附图仅仅是为了举例说明，而不是对本发明保护范围的限制。

Claims (11)

1.一种水加热器具，包括水加热容器、可取下地安装在所述容器上的水接收水斗、用于处理待加热水的过滤器装置、及用于适应水斗定位在加热容器上时将水从水斗释放到容器中的阀装置。

2.按照权利要求1的器具，其中设置有用于在注水后使容器内的水保持所需容积的挡板。

3.按照权利要求1或2的器具，其中在水斗中设置过滤器，并设置用于在水斗放置在容器内后将经过滤的预定量的液体从水斗中释放到容器内的释放装置。

4.按照权利要求3的器具，其中在过滤器下方的水斗内形成过滤后的水腔，当水斗放置在容器上时，将腔内的液体释放到容器内。

5.按照权利要求1的器具，其中所述过滤器安装在器具的液体加热容器的盖内或盖上。

6.按照权利要求5的器具，其中过滤器安装在盖内或盖上所需位置。

7.按照权利要求6的器具，其中所述过滤器包括用于将其安装在所需位置的扭转锁或卡口装配件。

8.按照权利要求5的器具，其中所述盖包括与阀装置配合工作的致动器，以在水斗放置在液体加热容器上时打开阀装置。

9.按照权利要求8的器具，其中所述致动器是向上突出的套管。

10.按照权利要求1的器具，其中容器设置有水嘴，该水嘴设置有能减小在沸腾时蒸汽从水嘴喷出的阻挡件。

11.按照权利要求10的器具，其中所述阻挡件设置在水斗上。

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