专利名称：水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高频感应加热并能多档自动恒温的煮水和超声波振动磁化水处理以及超声波雾化熏蒸的装置(也称器具)，尤其是容水器皿适配活动连接基座的、基座上设置高频感应加热炉盘、容水器皿底部相应配置涡流发热盘的超声波振动磁化水处理熏蒸装置。
本实用新型属于水(剂)加热、煮沸、熏蒸应用领域，亦属于超声波和磁保健应用领域。
超声波振动磁化的水处理方式及其保健养生在很多文章和公开的专利中已有阐述，通过对水、茶、咖啡、奶、酒、药、果汁等水剂超声波振动磁化处理，杀灭细菌和实现大分子团簇的粉碎解离、活化，变成容易被人体消化吸收的饮品。
与此同时，不同饮品需要在特定的温度下做浸泡、煮沸等处理，所以在水(剂)振动磁化处理的同时应该有加热和恒温装置。此前的超声波磁化水处理装置，如中国专利03222736.1号公开的一种“水剂的超声波振动磁化器具”中，存在加热方式不理想的弊端，压电陶瓷晶片也不宜被打孔后使用。本实用新型在其基础上加以改进。
本实用新型的目的在于设计一种和中国专利03222736.1号不同结构的多用途的水处理装置，首先实现安全快速热水和煮沸的功能，这是饮水、泡茶、煮咖啡所必需的；其次具备水体的超声波振动磁化处理功能，生成一种保健饮品；再次具备冷雾/热雾熏蒸理疗、空气加湿、香熏功能并具备观赏价值。可用于茶馆、酒巴台、家庭茶水台、宾馆饭店等场所。
区别于中国专利03222736.1号，本实用新型的目的是这样实现的容水器皿和基座可自由离合，基座顶部设置有高频感应加热炉盘、容水器皿底部相应配置涡流发热盘，只有容水器皿和基座结合在一起才具备以上所述功能；水剂的超声波振动磁化处理和雾化熏蒸配置的压电陶瓷晶片和磁体均设置在容水器皿上(基座内不再设置用于磁化水的磁体)；在容水器皿上配置专用雾化熏蒸顶盒；容水器皿本体不再设置发光装置，在基座上设置发光装置，通过折射或投射等方式将彩光映射到(多为透明的)容水器皿上产生云烟缭绕的视觉效果。
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述
图1是本实用新型实施例示意图；图2是本实用新型实施例的组装关系图和局部放大示意图；图3和图4是本实用新型实施例中容水器皿配置了专用雾化熏蒸顶盒(或顶盖)的构成示意图；图5是本实用新型实施例中容水器皿的简化结构；图6是本实用新型实施例中高频感应加热磁路构成示意图。
图1中，1-容水器皿、2-基座、3-压电陶瓷晶片、4-磁体间隙、5-主控电路模块、6-子电路模块、7-高频感应加热炉盘、8-涡流发热盘、20-彩色发光装置、21-控制输入按钮、22-专用雾化熏蒸顶盒。
图2中，1-容水器皿、2-基座、3-压电陶瓷晶片、4-磁体间隙、5-主控电路模块、6-子电路模块、7-高频感应加热炉盘、8-涡流发热盘、9-U形铁氧体、10-高频线圈、11-电极触片、12-电极触片、13-弹性体、14-电极触片、15-电极触片、16-浇注集成块、17-测温探头、18-缺水保护电极、19-外壳、20-彩色发光装置、21-控制输入按钮、22-专用雾化熏蒸顶盒、29-器皿体。
图3中，1-容水器皿、3-压电陶瓷晶片、4-磁体间隙、8-涡流发热盘、16-浇注集成块、22-专用雾化熏蒸顶盒、23-隔离容器、24-伸缩式可变向导汽管、26-可调风门、27-风扇、29-器皿体。
图4中，1-容水器皿、3-压电陶瓷晶片、4-磁体间隙、8-涡流发热盘、16-浇注集成块、22-专用雾化熏蒸顶盒、24-伸缩式可变向导汽管、25-隔栅、26-可调风门、27-风扇、29-器皿体。
图5中，1-容水器皿、3-压电陶瓷晶片、4-磁体间隙、8-涡流发热盘、16-浇注集成块、28-滤透杯、29-器皿体、30-器皿盖。
图6中，7-高频感应加热炉盘、8-涡流发热盘、9-U形铁氧体、10-高频线圈。
注附
图1-4中标识的箭头表示气体(汽体)流向。附图6中箭头为交变磁场的某瞬时方向，箭头组成的环路表示闭合磁路。
图1所示实施例，是容水器皿1和基座2活动连接的、容水器皿1带专用雾化熏蒸顶盒的组合式超声波振动磁化水处理装置。
图2展示
图1的装配关系和局部放大结构。
首先，参看
图1、图2、图6来仔细说明本实用新型实施例的结构、工作原理、和实现的功能。
参看图2，装置总体结构是一个容水器皿1和一个基座2两部分构成。容水器皿1包括器皿体29和专用雾化熏蒸顶盒22。基座2的外部顶面有一个突起的圆环形高频感应加热炉盘7，容水器皿1的外部底面有一个凹陷的涡流发热盘8，二者形成凹凸配合的定心对接结构，在对接面中央有同心环形的、弹性的电极触片组，电极触片组实现容水器皿1和基座2的平面360°活动式电气联接。内有超声波振动磁化场的容水器皿1和内置主控电路模块5的基座2靠重力叠置在一起。
再参看图6，在图6主视图和俯视图联合示意的高频感应加热磁路构成中，高频感应加热炉盘7由高频线圈10和环形磁芯构成。环形磁芯是一个环形的、环截面为“U”形的铁氧体磁芯9，简称其为“U形铁氧体9”。U形铁氧体9可以是整体烧结成的全铁氧体环形磁芯或由多个小“U”形磁体环形排列用树脂浇注而成的环形磁芯。U形铁氧体9内部安装有高频线圈10，U形铁氧体9开口处和导磁不锈钢制成的涡流发热盘8紧密接触(理想间隙为零，制造时要保证U形铁氧体9和涡流发热盘8的配合平面足够平整)，U形铁氧体9和涡流发热盘8形成闭合磁路，闭合磁路中没有非磁性材料。当高频交变的磁通沿涡流发热盘8的盘平面径向通过时，涡流发热盘8上产生强大的涡流而迅速发热。由于水体和涡流发热盘8直接接触而迅速对流换热。高频感应加热的频率一般在50kHz-150kHz范围，相应涡流发热盘8的理想厚度在0.3mm-0.8mm范围。由于涡流发热盘8很薄，所以涡流发热盘8内沿厚度方向的温度梯度较小，亦即热量很容易传导进入水体而不是大量向高频感应加热炉盘7传递。由于工作频率很高，而且磁路中没有非磁性材料间隙，所以在涡流发热盘8上实现了高功率密度，实现了电磁感应加热单元的小型化，这种结构还能有效屏蔽漏磁干扰和电磁辐射。
顺便指出，高功率密度发热则需要高效换热相适配，而涡流发热盘8中央的超声波波辐射压力推动水体对流正好起到搅拌换热作用。
高频感应加热炉盘7的驱动和控制电路在基座2内部的主控电路模块5上。
超声波换能器是一块压电陶瓷晶片3，位于容水器皿1上，安装在涡流发热盘8的中间开孔处。压电陶瓷晶片3的超声波波辐射面指向容水器皿1顶部敞口处；在容水器皿1内部、超声波波辐射面前方区域安置有强磁性材料制成的磁体间隙4，这些磁体间隙平面和换能器产生的超声波振动方向基本平行。超声波振动频率在1MHz-3MHz范围，目的是使水易于产生雾化效果。磁体间隙4是基本相互平行排列的磁体形成的间隔，间隔内水可以顺畅流动通过，加载超声波振动场的水流过磁体间隙4，从而实现水(剂)的超声波振动磁化处理。磁体可以放置在(隔离容器23、隔栅25)滤透杯28的内部或外部。滤透杯28底部为筛网或多孔结构，目的是超声波容易通透，并且杯内外水介质容易交换对流。本实用新型中压电陶瓷晶片3没有被打孔破坏，提高了其使用寿命，保持了声功率最大输出效果，也保证了密封可靠性。
超声波振动的驱动和控制电路也在基座2内部的主控电路模块5上。
在超声波振动磁化装置上引入闪烁的流光溢彩总是产生引人入胜的效果。如果基座2的外壳19是透明的玻璃或塑料，外壳19外表面最佳为凹凸棱锥形状，在基座内部设置随机闪烁变换的彩色发光装置，通过外壳19折射将彩光映射到容水器皿1上；如果基座2的外壳19是不透明的材料，如陶、瓷、不锈钢等，则在基座2外部顶面安置随机闪烁变换的彩色发光装置20(俗称射灯)，彩色发光装置20通过投射方式将彩光映射到容水器皿1上。本实用新型采用在基座2上设置光源的方式，效果优于中国专利03222736.1号公开的在容水器皿内部设置光源或通过容水器皿底部导入光源的技术方案。
虽然上面描述的基本配置已经完成我们的设计目标。但是，由于在无水空载状态下，在2-3秒钟内涡流发热盘8会被烧红，在数秒内压电陶瓷晶片3也会被干烧损坏。这就要求控制电路有瞬态响应的水监测和保护电路；另外，为获得不同温度的水，还需要有恒温测控电路；为了用电安全还要求有防触电保护电路。为完成这些功能，本实用新型在容水器皿1底部配置了子电路模块6协同基座2上的主控电路模块5工作。
在容水器皿1的涡流发热盘8中间开孔位置、压电陶瓷晶片3的背后位置镶嵌有一个树脂浇注集成块16，其中包封了一个完成超声波激励电流传输、加热器缺水保护、换能器缺水保护、水温探测和多档恒温控制功能的子电路模块6，浇注集成块16上还镶嵌有测温探头17、缺水保护电极18以及连接电极组，浇注集成块16连同压电陶瓷晶片3和涡流发热盘8密封装配集成在一起，压电陶瓷晶片3和浇注集成块16之间有微小空气间隙，用于隔绝超声波和热量向浇注集成块16传递；子电路模块6和基座2上的主控电路模块5通过同心的环形电极触片组弹性接触连接。本实用新型实现了子电路模块的高度集成，使环形电极触片组弹性接触连接线只有两根。
当容水器皿1移离基座2状态发生时，电极触片11、12分别和14、15断开，子电路模块6和主控电路模块5形成的回路断路，主控电路模块5上的保护继电器动作，高频感应加热炉盘7的高频线圈10和置于底座顶面中心的裸露电极11、12完全不带电。这就避免了人体触电或金属异物的跌落造成的短路事故；在无水状态，即使有铁磁类物质放置在高频感应加热炉盘7上也没有感应电流输出。
这种两根导线连接容水器皿1和基座2的工作方案使得子电路模块6要么断路掉电保护要么通路正常工作，避免多电极结构的电极触片组出现的某回路接触不良出现不协同工作而发生保护失控。
尽管本实用新型只有两根线连接容水器皿1和基座2，但却可以控制容水器皿1中的水恒温在多个不同的设定温度状态，两根连接导线构成的回路中包含超声波激励用交流电流和控制用直流反馈信号。
无论使用何种金属或非金属电极，直流信号、甚至低频交流信号的水探测电路是不可靠不完美的，因为存在水电解、电极腐蚀、钝化等影响信号可靠性的缺陷。本实用新型缺水保护电路中探测两个电极间有水存在的小电流信号为超声波激励频率交流信号，频率达到2MHz，使得电极状态和灵敏度完好如初。水探测电极对由压电陶瓷晶片3的内侧电极和缺水保护电极18构成。
主控电路模块5安置在基座2内部。
基座2外部只有一个通过顺次触摸设置不同电路工作状态的触摸式或按压式控制输入按钮21。电路工作状态有多种组合，如待机状态、仅超声波输出状态、超声波输出协同感应加热并恒温在1、2、3、4等不同温度档输出状态、仅感应加热并恒温在在1、2、3、4等不同温度档输出状态、关闭彩灯输出状态等，电路工作状态顺序由主控电路模块5的逻辑电路设定，通过控制输入按钮21顺次触摸或按压就可完成电路工作状态选择。虽然一键控制却可以做到大功率煮沸后自动小功率煎熬状态，满足煮咖啡、煎熬汤药等需求而避免过度沸腾。
本实用新型实现了一种傻瓜式操作概念，无论容水器皿1和基座2是否结合，随意触摸控制输入按钮21不会造成任何损坏，也不会因此而触电。
其次，参考图3和图4来说明本实用新型实施例具有超声波热雾熏蒸的功能。
超声波雾化不同于煮沸蒸馏雾化，超声波形成的雾水基本上和水剂具有相同的化学成份，而煮沸蒸馏雾化形成的雾汽则和水剂具有大不相同的化学成份，就好比海水蒸馏获得淡水的道理一样。利用该原理实现冷雾/热雾草约熏蒸或美容是本实用新型的另一特色。
参看图3中示意出本实用新型实施例中容水器皿1配置了专用雾化熏蒸顶盒22(或顶盖)的构成图，专用雾化熏蒸顶盒22配置有向隔离容器23内鼓风的风扇27，在风扇27和隔离容器23之间配置有通过旋转开闭并调节入风量大小的可调风门26，专用雾化熏蒸顶盒22还有一个伸缩式可变向导汽管24(最简单的就是万向伸缩波纹管)；专用雾化熏蒸顶盒22和器皿体29叠装使用但相互间靠隔离容器23分隔，二者之间，没有气体和液体的相互交换，只有热量和超声波传导。这种方式，避免专用雾化熏蒸顶盒22中的物质对皿体29污染，使用时减免清洗之劳苦。
参看图4中示意出本实用新型实施例中容水器皿1配置了专用雾化熏蒸顶盒22(或顶盖)的构成图，专用雾化熏蒸顶盒22配置有通过隔栅25向器皿体29内鼓风的风扇27，在风扇27和隔栅25之间配置有通过旋转开闭并调节入风量大小的可调风门26，专用雾化熏蒸顶盒22还有一个伸缩式可变向导汽管24(最简单的就是万向伸缩波纹管)；专用雾化熏蒸顶盒22和器皿体29叠装使用，二者之间，除了有热量和超声波传导外，也有汽体和液体的相互交换。这种方式，实际上是一个专用的熏蒸装置和煮水装置的统一，甚至也可以简化取消隔栅25。
在图3和图4的方案中，风扇27的低压直流电源取自基座2的主控电路模块5上，通过插头插座连接。风扇27也可使用电池或其他方式驱动。
再次，参考图5来说明本实用新型实施例具有基本的煮水功能。
参看图5，当把图3或图4中专用雾化熏蒸顶盒22代换为简单的器皿盖30时，容水器皿1便简化为图5的结构，其中配置了一个滤透杯28。滤透杯主要盛放固体的药用或饮用品。这种装置主要用于煮水和超声波振动磁化水处理。
本实用新型所述的容水器皿1指呈壶、罐、杯、碟、盒、碗等形状和结构的盛水容器。容水器皿1和基座2的壳体材料可以是金属、搪瓷、陶瓷、玻璃、塑料、玻璃钢复合材料或由它们构成的复合体。容水器皿1含有器皿把、器皿盖、器皿嘴中的全部或部分。
本实用新型通过高频感应加热方式实现了水剂的快速加热和恒温。是一个典型的快速热水器。此前的采用传统电阻发热盘技术方案中，要么发热盘在底座顶面，移除容水器皿时，高温的电阻发热盘极易烫伤人而且不能有水散落到电阻发热盘上；要么发热盘在容水器皿底部，移除容水器皿时，底座顶面暴露出工频高压电极触片组，这样容易造成触电，尤其放置在儿童能够触及的茶几上使用时很危险。高频感应加热方式就克服了这些缺陷。
本实用新型实现了水剂的快速感应加热并多档恒温；通过超声波振动磁化把液体饮料(如水、茶、咖啡、奶、酒、果汁、药剂)的大分子团粉碎、磁化和杀灭细菌体，变成容易被人体消化吸收的饮品；另外，超声波的辐射压力推动器皿内的液体对流，加以超声波的空化作用，可加速固体饮品(如茶、咖啡等)的溶解，提高溶出度，并散发出奶香、茶香、或酒香，还能产生彩色飘绕的水雾；通过配置专用雾化熏蒸顶盒，实现热雾熏蒸，或将瓜果草药汁液雾化，熏蒸美容。具备实用性、保健性、观赏性。
权利要求1.一种涉及水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，包括相互间可自由离合的容水器皿(1)和基座(2)两部分，在容水器皿(1)和基座(2)上安装有超声波换能器、永磁体、高频激励驱动及控制电路、彩色发光体等，其特征在于基座(2)顶部设置有高频感应加热炉盘(7)、容水器皿(1)底部相应配置涡流发热盘(8)，基座(2)和容水器皿(1)分别有必须叠置在一起才能完成感应加热和超声波输出的主控电路模块(5)和子电路模块(6)；实现水剂的超声波振动磁化以及超声波雾化所配置的超声波换能器和磁体均设置在容水器皿(1)本体上；容水器皿(1)上有专用雾化熏蒸顶盒(22)。
2.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于高频感应加热炉盘(7)由U形铁氧体(9)和高频线圈(10)构成，U形铁氧体(9)内部安装有高频线圈(10)；U形铁氧体(9)和高频线圈(10)用树脂浇注灌封成一体；U形铁氧体(9)和涡流发热盘(8)形成闭合磁路，U形铁氧体(9)开口处和导磁不锈钢涡流发热盘(8)紧密接触(理想间隙为零)，闭合磁路中没有非磁性材料；高频感应加热的工作频率一般在50kHz-150kHz范围，相应涡流发热盘(8)的理想厚度在0.3mm-0.8mm范围。
3.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于在涡流发热盘(8)中间开孔位置装配有超声波换能器的压电陶瓷晶片(3)，压电陶瓷晶片(3)的超声波波辐射面指向容水器皿(1)顶部敞口处；在容水器皿(1)内部、超声波波辐射面前方区域安置有强磁性材料制成的磁体间隙(4)，这些磁体间隙平面和换能器产生的超声波振动方向基本平行；超声波振动频率在1MHz-3MHz范围。
4.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于容水器皿(1)顶部配置有专用雾化熏蒸顶盒(22)，专用雾化熏蒸顶盒(22)配置有向隔离容器(23)内鼓风的风扇(27)，在风扇(27)和隔离容器(23)之间配置有通过旋转开闭并调节输入风量大小的可调风门(26)，专用雾化熏蒸顶盒(22)有一个伸缩式可变向导汽管(24)；专用雾化熏蒸顶盒(22)和器皿体(29)叠装使用但相互间靠隔离容器(23)分隔，二者之间，没有气体和液体的相互交换，只有热量和超声波传导。
5.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于容水器皿(1)顶部配置有专用雾化熏蒸顶盒(22)，专用雾化熏蒸顶盒(22)配置有通过隔栅(25)向器皿体(29)内鼓风的风扇(27)，在风扇(27)和专用雾化熏蒸顶盒(22)顶盖板之间配置有通过旋转开闭并调节入风量大小的可调风门(26)，专用雾化熏蒸顶盒(22)有一个伸缩式可变向导汽管(24)；专用雾化熏蒸顶盒(22)和器皿体(29)叠装使用，二者之间，除了有热量和超声波传导外，也有汽体和液体的相互交换。
6.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于在基座(2)上有彩色发光装置，当基座(2)的外壳(19)是透明的玻璃或塑料时，外壳(19)外表型面最佳为凹凸的棱锥形状，在基座(2)内部安装有通过外壳(19)折射作用映射彩光到容水器皿(1)外表的、随机闪烁变换的彩色发光装置；当基座(2)的外壳(19)是不透明的材料时，在基座(2)外面顶部安置有通过投射方式映射彩光到容水器皿(1)外表的、随机闪烁变换的彩色发光装置(20)。
7.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于在涡流发热盘(8)中间开孔位置、压电陶瓷晶片(3)的背后位置镶嵌有一个树脂浇注集成块(16)，其中包封了一个完成超声波激励电流传输、加热器缺水保护、换能器缺水保护、水温探测和多档恒温控制功能的子电路模块(6)，浇注集成块(16)上还镶嵌有测温探头(17)、缺水保护电极(18)以及连接电极组，浇注集成块(16)连同压电陶瓷晶片(3)和涡流发热盘(8)密封装配集成在一起，压电陶瓷晶片(3)和浇注集成块(16)之间有空气间隙；子电路模块(6)和基座(2)上的主控电路模块(5)通过同心的环形电极触片组弹性接触连接。
8.根据权利要求1或7所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于容水器皿(1)上的子电路模块(6)和基座(2)上的主控电路模块(5)之间实现电气联结的环形电极触片组只有两根连接导线构成，两根连接导线构成的回路中包含超声波激励用交流电流和控制用直流反馈信号。
9.根据权利要求1或7所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于缺水保护电路中探测两个电极间有水存在的小电流信号为超声波激励频率的高频交流信号。
10.根据权利要求1所述的水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置，其特征在于基座(2)外部只有一个通过顺次触摸或按压选择设置超声波输出、感应加热、彩色发光体闪烁以及三者相互的组合等不同电路工作状态的触摸式或按压式控制输入按钮(21)。
专利摘要一种涉及水剂的高频感应加热和超声波振动磁化熏蒸装置属于水(剂)加热、煮沸、熏蒸应用领域，亦属于超声波和磁保健应用领域。其特征在于容水器皿适配自由离合的基座、二者通过两根导体进行电气连接，基座上设置高频感应加热炉盘、容水器皿底部相应配置涡流发热盘；在容水器皿中有超声波振动场和磁场的共同作用场；在容水器皿上配置有专用雾化熏蒸顶盒；底座上有彩色发光体。高频感应加热方式有高效、安全的优点；超声波的辐射压力推动器皿内的液体对流并换热；超声波振动磁化可加速固体饮品的溶解度和溶出度，并在液体表面形成流光溢彩的飘绕水雾。该装置可用于煮水、冲饮、美容、熏蒸、理疗等，具备实用性、保健性、观赏性。
文档编号C02F1/04GK2679136SQ200320119589
公开日2005年2月16日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者张向增, 张长增 申请人:张向增, 张长增