TWM571635U

TWM571635U - Wireless receiving heating system with communication

Info

Publication number: TWM571635U
Authority: TW
Publication date: 2018-12-11

Abstract

本創作涉及一種具通訊的無線接收加熱系統，是係包括有一無線充電發射裝置及一無線接收加熱裝置；其中該無線充電發射裝置包括有一殼體、一發射端線圈及一發射端隔磁片；該無線接收加熱裝置，則是置放於該無線充電發射裝置的上表面，該無線接收加熱裝置中包括有一容置部、一金屬加熱板、一接收端隔磁片及一接收端線圈。其中該無線充電發射裝置透過近場感應將能量傳送至該無線接收加熱裝置中，並使該無線接收加熱裝置中該容置部所容置的物能夠被加熱；且該無線接收加熱裝置以數位通訊執行通知該無線充電發射裝置增加或減少能量的傳送。

Description

具通訊的無線接收加熱系統

本創作涉及一種具通訊的無線接收加熱系統，特別是一種具有無線通訊傳輸資料的無線接收加熱系統。

目前，在傳統習用加熱裝置相關技術中，主要是以有線方式進行電能傳輸，之後再將電能轉換為熱能的方式進行加熱作用。常見的應用包括有空間加熱、烹飪、保溫器以及各種電熱裝置的內部都有簡單的使用加熱元件，一般而言，是以電流流經電阻器時會產生熱來做為傳統習用加熱裝置應用。茲以USB保溫杯墊為例，則是採用有線電能傳輸方式，進行傳統的加熱動作；但是與被加熱物體之間常常會存在接觸問題，當兩者的接觸面積小則熱傳導效果極差，並無法有效控制被加熱物體的溫度。

以電子保溫杯為例，在電子保溫杯底部內建電池及發熱器，針對杯內飲品維持溫度，另以有線電能傳輸方式，對於電子保溫杯底部的內建電池進行電池充電，再透過電池放電於發熱器上，達到有效控制被加熱物體的溫度，但此方式需要時間先對電池充電，然而加熱時間受電池容量限制，成本高，且硬體架構必需以電池的充電線路之後，再經過各種線路後再接到發熱器裝置，如此，其能量轉換效率極低，有待且必要加以改善。

本創作公開一種具通訊的無線接收加熱系統，由於手機充電所使用的無線充電的相關裝置已成為市場潮流，未來無線充產品將成為趨勢，到時將隨處可見無線充發射裝置，有鑑於此，本新型能夠擴大無線充產品的使用範圍，且不侷限於做為無線充電產品，而是將產品應用擴大於日常用品之上，以及能夠有效地解決習用技術多重能量轉換方式的能量轉換效率低、成本高且硬體架構複雜之缺失。

本創作的一種具通訊的無線接收加熱系統，係包括有一無線充電發射裝置及一無線接收加熱裝置；其中該無線充電發射裝置包括有：一殼體；一發射端線圈，設於該殼體內的頂部；及一發射端隔磁片，設於該殼體內，且在該發射端線圈的下方。該無線接收加熱裝置，則是置放於該無線充電發射裝置的上表面，該無線接收加熱裝置中包括有：一容置部；一金屬加熱板，設於該容置部的底部；一接收端隔磁片，設於該金屬加熱板的下表面；及一接收端線圈，設於該接收端隔磁片的下方，並與該發射端線圈相對應；一接收端無線通訊裝置，設於該接收端隔磁片的下表面。其中，該無線充電發射裝置透過近場感應將能量傳送至該無線接收加熱裝置中，並使該無線接收加熱裝置中該容置部所容置的物能夠被加熱；且該無線接收加熱裝置以數位通訊執行通知該無線充電發射裝置增加或減少能量的傳送。

經由上述說明，本創作能夠有效地達成降低成本，且能量轉換效率提高，在不必花費大錢的情形下有效達成簡單、方便且實用的保溫加溫之效果，完全符合經濟效益的成本之考量，且能被廣泛的應用。

10‧‧‧無線充電發射裝置

10a‧‧‧無線通訊發射裝置

11‧‧‧殼體

14‧‧‧發射端隔磁片

14a‧‧‧通訊發射端隔磁片

16‧‧‧發射端線圈

16a‧‧‧通訊發射端線圈

20、40‧‧‧無線接收加熱裝置

21‧‧‧容置部

22、42、52‧‧‧金屬加熱板

24、44‧‧‧接收端隔磁片

25‧‧‧接收端無線通訊裝置

26、46‧‧‧接收端線圈

27‧‧‧控制單元

28‧‧‧溫度傳感器

30‧‧‧微控制器

32‧‧‧整流單元

34‧‧‧降壓單元

36‧‧‧穩壓單元

50‧‧‧湯碗

圖1為本創作第一實施例之透視示意圖；圖2為本創作第一實施例之無線充電發射裝置的示意圖；圖3為本創作第一實施例運作時之側視示意圖；圖4為本創作第一實施例之內部組成示意圖；圖5為本創作第一實施例之無線接收加熱裝置的實施示意圖；圖6為本創作第一實施例之控制單元的實施示意圖；圖7為本創作第二實施例之實施示意圖；圖8為本創作第三實施例之實施示意圖；圖9為本創作第四實施例之實施示意圖。

本創作公開一種具通訊的無線接收加熱系統，是能夠藉由智慧型手持裝置所使用的無線充發射裝置，取得無線充發射裝置的發射能量，做為上方裝置加熱所需的能源，再以無線充裝置發射利用電磁感應加熱原理，其加熱的原理為電渦流相關作用；其中電能通過磁場變化，對上方的鐵磁性金屬內轉化為熱能。意即，利用近場感應也就是電感耦合，由無線充裝置發射將能量傳送至上方的感應裝置，該感應裝置使用接收到的能量能供其本身運作所使用，並同時能對上方的鐵磁性金屬轉換熱能之溫度進行偵測，再將能量控制的數據傳送至下方的無線充發射裝置，並且將溫度值做為能量控制依據，進而達到無線充裝置的發射能量的控制。在通訊上方法是上方加熱裝置以數位通訊方式通知無線充發射裝置增加或減小電量以達至穩定加熱溫度的效果。數位通訊的實施方式則可為單向或是雙向通訊。

在下文中將參閱隨附圖式，藉以更充分地描述各種例示性實施例，並在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本創作之概念可能以許多不同形式來加以體現，且不應解釋為僅限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本創作將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本創作概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示線圈、加熱板及控制單元之大小以及相對之尺寸大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然在本文中可能使用術語，上方、下方、上表面或頂端等來描述各種元件之位置，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以清楚地區分一元件與另一元件及其不同之設置位置。因此，下文論述之上方(或下方)元件可稱為上側(或下側)元件而不偏離本創作概念之教示；同樣的本文所使用之「頂端」僅為說明元件的相對位置關係，並不必然為各元件之上下的對應關係。如本文中使用「第一」或「第二」等術語，乃僅為用以清楚地區分一元件與另一元件，兩者間並不必然存在有一定的順序關係。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。又，本文可能使用術語「至少一個」、「複數個」或「多個」來描述具有單個以上之多個元件，但此等複數個元件並不僅限於實施有一個、二個、三個或四個以上的元件數目表示所實施的技術。此些用語之解釋，合先述明。

圖1所示為本創作具通訊的無線接收加熱系統的第一實施例透視示意圖，其中包括有一無線充電發射裝置10及一無線接收加熱裝置20，無線接收加熱裝置20放置於無線充電發射裝置10的上表面。本創作之無線接收加熱裝置20，在於利用無線充電發射裝置10，例如實施上可以示WPC的Qi標準有相關的無線充電發射裝置，或是AFA的A4WP標準有相關的無線充電發射裝置，藉此取得無線充發射裝置10的發射能量，做為上方裝置加熱所需的能源。

本創作中之無線接收加熱裝置20，則是以無線充裝置發射裝置10中利用電磁感應加熱原理，其加熱的原理與電渦流相關；電能通過磁場變化，再對上方的鐵磁性金屬內進而轉化為熱能。圖2為無線充裝置發射裝置10之實施裝置透示圖。

圖3及圖4中，本創作具通訊的無線接收加熱系統的第一實施例中包括所述的無線充電發射裝置10及無線接收加熱裝置20，其中無線充電發射裝置10包括有一殼體11、一發射端線圈 16及一發射端隔磁片14，所述的殼體即如圖2所示無線充裝置發射裝置10的外觀所呈現的殼體11。發射端線圈16設於殼體11內的頂部；發射端隔磁片14則設於該殼體11內並且在發射端線圈16的下方。無線接收加熱裝置10是放置於無線充電發射裝置10的上表面，即放在該無線充電發射裝置10的殼體11的上表面，在無線接收加熱裝置中包括有一容置部21(如圖1中的標號所示)、一金屬加熱板22、一接收端隔磁片24、一接收端無線通訊裝置25以及一接收端線圈26。在容置部21裡面能夠容置飲料或需加熱、保溫的液體或者是濃稠液態狀的物體；其中金屬加熱板22設於該容置部21的底部；接收端隔磁片24設於金屬加熱板22的下表面；接收端無線通訊裝置25設於接收端隔磁片24的下表面；接收端線圈26設於接收端隔磁片24的下方，並且與無線充電發射裝置10內部的發射端線圈16相互對應的位置而擺放。

在一實施例中，所述的接收端無線通訊裝置25是設置介於該接收端隔磁片24與該接收端線圈26之間；另外也能夠將該接收端無線通訊裝置25與該接收端線圈26設置為同一平面上，即該接收端無線通訊裝置25設於該接收端線圈26的兩側。接收端無線通訊裝置25能夠執行本創作的無線接收加熱裝置20與無線充電發射裝置10之間的通訊，以傳輸溫度資料與傳輸控制溫度的訊號。

本創作所述無線充電發射裝置10即透過近場感應，也就是電感耦合方式，將能量傳送至該無線接收加熱裝置20中，並使無線接收加熱裝置20中該容置部21所容置的物能夠被加熱；且無線接收加熱裝置20能夠以數位通訊執行通知該無線充電發射裝置10增加或減少能量的傳送，以達到控制加熱溫度調節之作用。

上述的金屬加熱板22所起的作用主要為加熱區域，而在接收端隔磁片24的區域外，當變化的磁場遇到金屬等導體時，該金屬是一整塊金屬，就會產生電渦流效應。電渦流會產生大量的熱量，如同電磁爐，能夠利用渦流效應將電能轉化為熱能。

上述的發射端隔磁片14及接收端隔磁片24所起的作用主要有導磁、擋磁的作用及功效。導磁作用說明以Qi無線充電標準為例，其原理是電磁感應。無線充電的發射端會產生一個交互磁場，為了能讓初級線圈發射的磁場能量盡可能地作用於無線充電接收端，需要對發射端線圈16的磁進行引導。此外，在接收端線圈26中加了接收端隔磁片24後，磁力線將收攏集中，而未加隔磁片引導的區域，磁力線就會比較分散。而在接收端隔磁片24區域不僅應能有效地導磁，同時也起到擋磁的作用。擋磁目的是約束無線充電發射端所產生的磁場，使磁場只能作用於接收端線圈26。

所述接收端線圈26採用非接觸式近距離的線圈共振原理傳輸能量與通訊傳輸，其中在發送端和接收端各有一個線圈，發射端線圈16是用來產生電磁信號；而接收端線圈26較小，是透過感應發射端的電磁信號從而產生電源，提供能量供該無線接收加熱裝置20本身運作之用。

圖5為圖4的V-V視圖，即圖5所示為圖4的無線接收加熱裝置的金屬加熱板22、接收端隔磁片24與接收端線圈26相關的底部實施示意圖，在無線接收加熱裝置20中是包括有一溫度傳感器28及一控制單元27；溫度傳感器28是設於金屬加熱板22的下方，用以偵測該金屬加熱板22的溫度；控制單元27則是耦接於溫度傳感器28，且與接收端線圈26耦接，並設於接收端隔磁片24的下方。該控制單元27透過該接收端線圈26，能夠以一反向散射調制，將溫度資訊傳送至該發射端線圈，可為單向通訊的傳送方式。

圖5中的控制單元27與溫度傳感器28，主要做為溫度感測與無線通訊傳輸之用。當下方之標準無線充電發射裝置10對無線接收加熱裝置20進行能量發射時，發射端的電磁信號經由接收端線圈26的作用從而產生電源，提供給該控制單元27，控制單元27 會再透過溫度傳感器28開始偵測溫度。當溫度高於設定值時，控制單元27透過接收端線圈26，以反向散射調制將溫度資訊傳送至發射端線圈16通知發射端減小電量發射；當溫度低於設定值時，控制單元27透過接收端線圈26，以反向散射調制將溫度資訊傳送至發射端線圈16通知發射端增加電量的發射，藉以達至穩定溫度的效果。

圖6主要是說明該控制單元27內部的組成電路方塊，所述的控制單元27中包括有一整流單元32、一降壓單元34、一穩壓單元36及一微控制器30。整流單元32是耦接於該接收端線圈26，用來將該接收端線圈26的電訊號加以整流；降壓單元34耦接於整流單元32，主要是將該整流單元32的輸出電壓執行降壓，讓輸出電壓下降；穩壓單元36耦接於該降壓單元34，用以穩定該降壓單元34所輸出的電壓值，避免電壓不穩定之情形；微控制器30則耦接於穩壓單元36，並耦接於溫度傳感器28，且與該接收端線圈的26兩端相耦接，如圖6所示，用以執行溫度感測後之調溫控制及無線通訊傳輸。

進一步而言，本創作由無線充電發射裝置10的發射而將能量傳送至上方的無線接收加熱裝置20，並提供該控制單元27與溫度傳感器28等感應裝置接收到的能量供其運作之用，並同時該控制單元27對上方的鐵磁性金屬轉換熱能之溫度進行偵測，再將能量控制的數據傳送至下方的無線充發射裝置10，能將溫度值做為能量控制依據，進而達到無線充裝置的發射能量的大小控制。

本創作在通訊上的方式，是由上方加熱裝置以數位通訊方式通知無線充發射裝置增加或減小電量以達至穩定加熱溫度的效果。數位通訊方式可為單向或是雙向通訊；於雙向通訊時，無線充發射裝置10以調頻(FM)發射方式，將溫度資訊傳送至接收端線圈26，之後再以反向散射調制將溫度資訊傳送回無線充發射裝置10的發射端線圈16中，以產生所需的控制訊號。此外，也可單單使用該反向散射調制進行單向通訊。

本創作的圖1中，所述的無線接收加熱裝置20的整體結構為一杯體的結構，能用以承載飲料或者是需要加熱的液體。圖7所示為本創作的第二實施例之透視示意圖，所差異之處在於圖7中的無線接收加熱裝置20的整體結構為湯碗50的碗體結構，裡面可以承載湯麵、稀飯或炒飯等等。在底部中同樣裝置有金屬加熱板52以及與圖3相同的元件，在此部與贅述。

圖8為本創作的第三實施例，能運用在解凍食物之加熱作用上。第三實施例與第一實施例的差別，除了無線接收加熱裝置40中的外觀結構為一金屬加熱板42的一個金屬平板的結構，此時該容置部即為該金屬加熱板42的上表面。除了此種實施方式之外，第三實施例中能夠實施單一個無線充電發射裝置10。在另一方面，本創作能實施有一個無線充電發射裝置10另外再加上一個無線通訊發射裝置10a的實施態樣，如此成為第四實施例的實施方式，即如圖9所示。

本創作圖8第三實施例中，於實施單一個無線充電發射裝置10時，則具通訊的無線接收加熱系統中包括有一無線充電發射裝置10及一無線接收加熱裝置40，無線充電發射裝置10同樣包括有一殼體(圖8未標示)、一發射端線圈16及一發射端隔磁片14。其中發射端線圈16設於該殼體內的頂部；發射端隔磁片14設於該殼體11內並且在發射端線圈16的下方。無線接收加熱裝置40同樣是置放於該無線充電發射裝置10的上表面，該無線接收加熱裝置40中包括有一金屬加熱板42、一接收端隔磁片44、一接收端無線通訊裝置(圖中未標示)及一接收端線圈46；其中該金屬加熱板42的上表面是直接放置被加熱物，例如能在金屬加熱板上放置所欲解凍的整條魚、牛肉條或是雞腿等等，本創作能夠執行食物的解凍；接收端隔磁片44設於該金屬加熱板42的下表面；該接收端無線通訊裝置是設於接收端隔磁片44的下表面，如同圖 3、圖4的實施例所示；接收端線圈46設於接收端隔磁片44的下方，並與發射端線圈16相對應。其中，無線充電發射裝置10透過近場感應將能量傳送至該無線接收加熱裝置40中，並使該無線接收加熱裝置40中的該被加熱物能夠被加熱；且該無線接收加熱裝置40以數位通訊執行通知該無線充電發射裝置10增加或減少能量的傳送。

另一方面，實施如圖9所示第四實施例的一個無線充電發射裝置10再加上一個無線通訊發射裝置10a的實施方式時，所差異之處在於：本創作的無線接收加熱裝置40的接收端線圈46與金屬加熱板42可分屬於不同對應的位置。該無線通訊發射裝置10a包括有一外殼體(圖9未標示)、一通訊發射端線圈16a及一通訊發射端隔磁片14a。通訊發射端線圈16a設於該外殼體內的頂部；通訊發射端隔磁片14a設於該外殼體內，且在該通訊發射端線圈16a的下方。

圖9主要是將無線通訊發射裝置10a的通訊發射端線圈16a與無線充電發射裝置10中用來加熱的發射端線圈16分離在不同位置上，由無線充電發射裝置10的發射端線圈16作為加熱線圈而發射將能量傳送至上方的金屬加熱板42。另外由無線通訊發射裝置10a提供該控制單元27與溫度傳感器28接收到的能量供其運作之用，關於所述的控制單元27及溫度傳感器28的設置方式相同於第一實施例的設置方式，同時該控制單元27對上方的鐵磁性金屬轉換熱能之溫度進行偵測，再將能量控制的數據傳送至下方的無線通訊發射裝置10a將溫度值做為能量控制依據，進而達到無線充裝置的發射能量的控制。

同樣的此第四實施例的數位通訊方式可為單向或是雙向通訊，當雙向通訊時，無線通訊發射裝置10a以調頻發射將資訊傳送至接收端線圈46，再以反向散射調制將溫度資訊傳送回該通訊發射端圈16a提供給無線通訊發射裝置10a所需的控制訊號。亦可以單單使用反向散射調制進行單向通訊。

綜上所述，本創作公開一種具通訊的無線接收加熱系統，經由上述模式說明，透過無線充電發射裝置10與上方無線接收加熱裝置20之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不需使用電線連接，因此無線充電發射裝置10及上方無線接收加熱裝置20都可以做到無導電接點外露，如此，相較於有線傳送能量的方式，則本創作的功效更為方便。並且，本創作之技術能夠擴大無線充電產品或裝置的使用範圍，不侷限於只做為無線充電產品，而是將產品應用擴大於日常用品之上，例如：保溫杯、保溫瓶、保溫碗、兒童餵食碗以及食物解凍板等等。顯見本創作之技術內容具有極強勁的新穎性、進步性和實用性等專利要件。

本創作說明所述之內容，僅為較佳實施例之舉例說明，當不能以之限定本創作所保護之範圍，任何相關局部變動、微小的修改修正或增加之技術，或為數字上或位置上的變化等等，仍不脫離本創作所保護之範圍。

Claims

一種具通訊的無線接收加熱系統，係包括：一無線充電發射裝置，該無線充電發射裝置包括有：一殼體；一發射端線圈，設於該殼體內的頂部；及一發射端隔磁片，設於該殼體內，且在該發射端線圈的下方；及一無線接收加熱裝置，是置放於該無線充電發射裝置的上表面，該無線接收加熱裝置中包括有：一容置部；一金屬加熱板，設於該容置部的底部；一接收端隔磁片，設於該金屬加熱板的下表面；一接收端無線通訊裝置，設於該接收端隔磁片的下表面；及一接收端線圈，設於該接收端隔磁片的下方，並與該發射端線圈相對應；其中，該無線充電發射裝置透過近場感應將能量傳送至該無線接收加熱裝置中，並使該無線接收加熱裝置中該容置部所容置的物能夠被加熱；且該無線接收加熱裝置以數位通訊執行通知該無線充電發射裝置增加或減少能量的傳送。
如請求項第1項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該無線接收加熱裝置中包括有：一溫度傳感器，設於該金屬加熱板的下方，用以偵測該金屬加熱板的溫度；及一控制單元，是耦接於該溫度傳感器，且與該接收端線圈耦接，並設於該接收端隔磁片的下方；該控制單元透過該接收端線圈，以一反向散射調制，將溫度資訊傳送至該發射端線圈。
如請求項第2項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該控制單元中包括有：一整流單元，耦接於該接收端線圈，將該接收端線圈的電訊號加以整流；一降壓單元，耦接於該整流單元，將該整流單元的輸出電壓執行降壓；一穩壓單元，耦接於該降壓單元，用以穩定該降壓單元的輸出電壓；及一微控制器，耦接於該穩壓單元，並耦接於溫度傳感器，且與該接收端線圈的兩端相耦接，用以執行溫度感測後之調溫控制及無線通訊傳輸。
如請求項第2項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該無線充電發射裝置與該無線接收加熱裝置執行雙向通訊時，該無線充電發射裝置是以調頻訊號發射而將資訊傳送至該接收端線圈；該接收端線圈則以該反向散射調制將資訊傳送所需要的控制訊號給該發射端線圈。
如請求項第1項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該無線接收加熱裝置整體為一杯體或一碗體的結構。
如請求項第1項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該無線接收加熱裝置整體外觀為一金屬平板的結構，該容置部為該金屬加熱板的上表面。
一種具通訊的無線接收加熱系統，包括有：一無線通訊發射裝置，該無線通訊發射裝置包括有：一外殼體；一通訊發射端線圈，設於該外殼體內的頂部；及一通訊發射端隔磁片，設於該外殼體內，且在該通訊發射端線圈的下方；一無線充電發射裝置，該無線充電發射裝置包括有：一殼體；一發射端線圈，設於該殼體內的頂部；及一發射端隔磁片，設於該殼體內，且在該發射端線圈的下方；一無線接收加熱裝置，是置放於該無線充電發射裝置的上表面，該無線接收加熱裝置中包括有：一金屬加熱板，該金屬加熱板的上表面是放置被加熱物；一接收端隔磁片，設於該金屬加熱板的下表面；一接收端無線通訊裝置，設於該接收端隔磁片的下表面；及一接收端線圈，設於該接收端隔磁片的下方，並與該通訊發射端線圈相對應；其中，該無線充電發射裝置透過近場感應將能量傳送至該無線接收加熱裝置中，並使該無線接收加熱裝置中的該被加熱物能被加熱；且該無線接收加熱裝置以數位通訊執行通知該無線通訊發射裝置增加或減少能量的傳送。
如請求項第7項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該無線接收加熱裝置中包括有：一溫度傳感器，設於該金屬加熱板的下方，用以偵測該金屬加熱板的溫度；及一控制單元，是耦接於該溫度傳感器，且與該接收端線圈耦接，並設於該接收端隔磁片的下方；該控制單元透過該接收端線圈，以一反向散射調制，將溫度資訊傳送至該通訊發射端線圈。
如請求項第8項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該控制單元中包括有：一整流單元，耦接於該接收端線圈，將該接收端線圈的電訊號加以整流；一降壓單元，耦接於該整流單元，將該整流單元的輸出電壓執行降壓；一穩壓單元，耦接於該降壓單元，用以穩定該降壓單元的輸出電壓；及一微控制器，耦接於該穩壓單元，並耦接於溫度傳感器，且與該接收端線圈的兩端相耦接，用以執行溫度感測後之調溫控制及無線通訊傳輸。
如請求項第8項所述具通訊的無線接收加熱系統，其中該無線通訊發射裝置與該無線接收加熱裝置執行雙向通訊時，該無線通訊發射裝置是以調頻訊號發射而將資訊傳送至該接收端線圈；該接收端線圈則以該反向散射調制將資訊傳送所需要的控制訊號給該通訊發射端線圈。