温控瓶的系统和方法

技术领域

本公开所在领域为对容器中容纳的液体进行温度控制。更具体地，本公开提供了用于检测瓶中的液体(主要是饮料)的水平或存在以及温度、并将液体加热或制冷至期望水平的系统和方法。

背景技术

真空容器(例如瓶和瓶子)在日常生活中有许多应用。这样的容器提供良好的绝缘性，并且可以使饮料保温或保冷多个小时。

一些真空容器可能会使饮料保温的时间长于所需时间。饮用此类饮料的一方可能需要比所需的速度更慢地饮用此类饮料，并且口部可能会被烫伤或灼伤。

消费者对饮料的温度水平有不同的偏爱。例如，通常特定温度的热咖啡、碳酸苏打和啤酒才能最好地满足消费者。当这些饮料的实际温度偏离消费者期望的水平时，消费者的满意度会打折。

在某些情况下，饮料的温度不仅仅是偏好问题。饮料(例如水、牛奶、液体食物或液体药物)的适宜温度对婴儿或病人的健康和安全乃是至关重要的。

发明内容

本公开提供了具有专用盖子的智能瓶或其它液体容器的多个实施例。瓶体和盖子通过加热/制冷设备连接在一起。检测瓶中当前的液体的水平或存在。如果满足，则确定液体的温度。基于当前温度和期望温度，可以激活加热/制冷设备以将瓶中的液体的温度升高或降低到期望水平。

在第一实施例中，瓶可以为圆柱形，具有可移除的顶盖和可移除的底盖。底盖包含与加热/制冷设备相互作用以实现这种加热和制冷的组件。底盖具有用于液位和液体温度的传感器。底盖还具有蓝牙模块，该蓝牙模块通过传感器测量液位和温度。

蓝牙模块将捕获的数据传输到加热/制冷设备，在加热/制冷设备中，有源热组件产生加热功率或制冷功率。功率通过加热/制冷设备和底盖中的导热器被传递到瓶和所容纳的液体。

在第二实施例中，可将瓶抽真空，构造为双壁，并具有非真空底表面。底盖通过螺钉附接在瓶的瓶身上。底盖包含上述蓝牙模块，用于收集和传送测量结果。如上所述，带有底盖的瓶直接位于加热/制冷设备的上方。在本实施例中，加热/制冷设备上的导热器或组件直接接触底壁以传递加热作用和制冷作用之一。

在第三实施例中，可将瓶抽真空并且在其侧面和底部构造为双壁。顶盖可以类似于第一实施例和第二实施例中的底盖，因此包含温度和液位传感器、导热器或组件以及无线蓝牙模块。

在第三实施例中，加热/制冷设备可以置于瓶的上方并与顶盖直接接触。备选地，可以将瓶倒置，使得顶盖位于倒置后的瓶的底部。那么，倒置后的瓶和顶盖可置于加热/制冷设备的上方，该加热/制冷设备如在第一实施例和第二实施例中常规进行的那样放置在平坦的表面上。

上面概述的第一实施例、第二实施例和第三实施例旨在就本文所述的组件的使用和相互作用而言是非限制性的。可以在不脱离本发明的情况下对组件和相互作用进行修改。

附图说明

图1是智能瓶的实施例的透视图，该智能瓶包括瓶以及加热和制冷设备。

图2是图1中的瓶的爆炸透视图；

图3是图1中的底盖的详细透视图；

图4是图3中的底盖沿A-A的剖面图；

图4a是导热器的实施例的透视图；

图5是图1中的加热和制冷设备的透视图；

图6是图5中的加热和制冷设备沿B-B的剖面图；

图7是智能瓶的另一实施例的透视图；

图8是图7中的智能瓶沿C-C的剖面图；

图9是图7中的底部设备的透视图；

图10是智能瓶的另一实施例的透视图；

图11是图10中的智能瓶沿D-D的剖面图；以及

图12是图10的盖设备的透视图。

具体实施方式

本文所述的系统和方法提供了一种瓶或类似的容器，可以观测其液体内容物的量和温度，并根据需要对其进行加热或制冷。瓶可以是单壁或双壁，瓶为双壁时，内部被抽真空。瓶具有带传感器的盖，以用于确定瓶中液体的当前水平以及瓶中液体的当前温度。盖具有蓝牙无线模块，用于测量和报告液位和温度。盖具有盖导热器，用于接收来自加热/制冷设备的加热和制冷作用，在多个实施例中，瓶被放置在加热/制冷设备上。

加热/制冷设备包括设备导热器，该设备导热器与盖导热器直接接触，并传递设备导热器从加热/制冷设备中的有源热组件接收的供热或制冷。加热/制冷设备还包括散热器和用于移动供热或制冷的风扇。

可以通过操控盖上的按钮或通过蓝牙连接操控智能手机或平板设备上的按钮来设置瓶中容纳的液体的期望温度。根据当前温度与期望温度之间的差异，可以控制加热/制冷设备中的有源热组件来产生加热功率或制冷功率。该功率从有源热组件通过设备导热器传递到盖导热器，该盖导热器直接接触液体，从而传递到瓶。根据需要加热或制冷液体。

其它实施例涉及底部设备而不是底盖，其中瓶的底部以单壁方式永久密封。底部设备通过螺钉附接到瓶的单壁底部。

在这样的其它实施例中，瓶具有带内侧壁和外侧壁的真空侧壁。内侧壁和外侧壁之间存在真空间隙。上述瓶的单壁底部位于真空侧壁的底部。

底部设备在其组件和相互作用方面与上述实施例中的底盖相似，明显的区别在于：本实施例中的底部设备不具有底盖的盖导热器。相反，底部设备接触加热/制冷设备。

上述的设备导热器直接接触瓶的底部，并且不通过底部设备中的导热器传递加热功率或制冷功率，因为在本实施例中未提供这种组件。如前所述，有源热组件会产生加热功率或制冷功率，传递到设备导热器并通过设备导热器传递。

其它实施例涉及最初提供的在瓶的顶部而非瓶的下方的(具有盖导热器的)底盖。在该其它实施例中，盖可以包含盖导热器、液位传感器、温度传感器和无线蓝牙模块。

在该其它实施例中，在瓶的上方的盖的位置上，加热/制冷设备置于盖的上方。然后，加热/设备将提供如前所述的加热功率和制冷功率。

参考附图，图1是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。在加热/制冷设备100的上方示出了智能瓶10。瓶10包括顶盖11、瓶身12和底盖13。

图2是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。图2示出了瓶10的爆炸透视图，其中示出了底盖13的内部组件。

图3和图4是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。图3是图1和图2所示的底盖13的详细透视图。

图3示出了包括外壳21和盖导热器20的底盖13。底盖13还包括温度传感器31和液位传感器32。

如本文所使用的导热器20是指由食品级不锈钢、聚合物材料或其它导热材料制成的导热材料块。导热器20将来自加热或制冷源的供热或制冷传导至另一导热器，进而传导至目标，或直接传导至目标。

图4是图3所示底盖13沿A-A的剖面图。图4所示底盖13的其它组件包括底表面23、密封O形圈24、印制电路板(PCB)30、和盖电子连接器34。底盖13还包括无线蓝牙模块、电池和其它电子组件。

图4a是导热器40的另一实施例，其中导热器20的主体被切成条状41、42、43以增加导热器的表面积。

图5和图6是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图，具体是加热/制冷设备100的示意图。在这里提供的多个实施例中，将瓶10置于加热/制冷设备100的上方，以促进加热功率和制冷功率从加热/制冷设备100传递到瓶10中所容纳的液体。

进一步参考图5和图6，图5示出的加热和制冷设备100包括外壳101、设备电子连接器102和设备导热器103。图6是图5中的加热/制冷设备100沿B-B的剖面图，示出了图5所示的组件以及诸如热电芯片(TEC)或电阻加热器之类的有源热组件104。

图6还示出了设备导热器103、有源热组件104、散热器106、风扇107、底部罩108、具有设备电子连接器102的PCB 109、电子插座105、顶表面110、继电器(或多个继电器)和其它电子组件。设备导热器103可以由铜、黄铜、铝、不锈钢或其它材料制成。

瓶10由顶盖11、底盖13和瓶身12组装。瓶身12可以是双壁真空管，并且可以由不锈钢、玻璃、塑料或陶瓷制成。通过瓶身12两头的螺纹以及顶盖11和底盖13上的螺纹，瓶身12、顶盖11和底盖13可以用螺纹连接在一起以形成瓶10，顶盖11和底盖13上具有O形密封圈(如底盖13上O形圈24)，该瓶10容纳液体，例如饮料。

将瓶10放置在加热/制冷设备100上。电连接器34与电连接器102连接。设备导热器103的顶表面110附接到盖导热器20的底表面23。

直流(DC)功率通过电子插座105施加到PCB109。

通过电子连接器102和34，DC电源还被施加到PCB 30，在PCB30中，可充电电池被充电，并且蓝牙模块被供电。

蓝牙模块通过控制软件与智能手机或平板电脑等移动设备进行通信。

用户可以使用在智能手机或平板电脑上执行的应用程序或控制软件来设置瓶10中液体的目标温度。智能手机或平板电脑将目标温度发送到底盖12中的蓝牙模块。

蓝牙模块利用液位传感器32检测瓶10中的液位。如果在瓶10中存在一定量的液体，则根据目标温度与温度传感器31所检测的温度之间的差异，蓝牙模块将通过电子连接器34和102向PCB 109发送控制信号，PCB 109具有继电器，该继电器控制有源热组件104产生热量或进行制冷。

就制冷而言，将有源热组件104的顶侧制冷并将底侧加热。DC风扇107通过散热器106从底侧向周围环境散热。设备导热器103附接到有源热组件104的顶侧，并且将从有源热组件104接收的制冷功率通过附接表面110和23传导至盖导热器20，然后传导至瓶10中的饮料或液体。

就加热而言，将有源热组件104的顶侧加热并且将底侧制冷。DC风扇107通过散热器106从底侧向周围环境散冷。设备导热器103附接到有源热组件104的顶侧。设备导热器103将加热功率通过附接表面110和23传导至盖导热器20，然后传导至瓶10中的饮料或其它液体。

可以使用具有两个或三个按钮的微处理器来直接设置底盖13上的目标温度，以代替使用蓝牙无线模块和智能电话或平板电脑来设置目标温度。

图7是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。图7示出了瓶200的另一实施例，瓶200包括顶盖201、底部设备210和瓶身202。

图8是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图，并且是瓶200的更详细的视图。瓶身202包括具有外壁203、内壁205和真空间隙204的真空侧壁202，以及单壁底部206。底壁206上有凸起的圆顶207，该凸起的圆顶207容纳底部设备210上的温度传感器221。

图9是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。图9提供了底部设备210的更详细的视图。底部设备210包括外壳211、PCB 220、温度传感器221、无线蓝牙模块223和可充电电池224。PCB 220在其底部具有电子连接器，该电子连接器在PCB 220与瓶200所在的加热/制冷设备100的PCB 109之间建立DC电源和控制信号的连接。

外壳211上具有四个孔213，用于通过螺钉固定到瓶身202上的四个螺纹孔208，以将底部设备210安装到瓶身202的底部。还具有开口212，用于当将瓶200置于加热和制冷设备100上时容纳加热和制冷设备100的设备导热器103。设备导热器103的顶表面110附接到瓶身202的底壁206。来自有源热组件104的加热功率或制冷功率通过底壁206传导至瓶200中的液体。至少在图7和图8中描述了本发明的第二实施例的操作，图9类似于图1至图6所示的第一实施例的操作。

图10是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。图10示出了具有盖设备301和瓶身320的瓶300。

图11是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。参考图11示出的图10所示智能瓶300的剖面图，瓶身320包括外壁322、内壁323和真空间隙321。

图12是根据本公开的实施例的温控瓶的示意图。图12进一步描述了图10和图11描述的第三实施例，并提供了盖设备301的透视图。

盖设备301包括外壳体303、顶部罩302、以及用于密封盖设备301和瓶身320的顶部开口的O形圈305。盖设备301还包括：盖导热器306；具有温度传感器308、液位传感器310、盖电子连接器304和无线蓝牙模块(未示出)的PCB 307；可充电电池(未示出)；以及其它电子组件(未示出)。

盖设备301的顶部设有开口309，以容纳加热/制冷设备100中的设备导热器103，加热/制冷设备100可以置于智能瓶300的上方以加热或制冷瓶身320中的液体。盖导热器306的表面311附接到加热/制冷设备100的表面110。来自有源热组件104的加热功率或制冷功率通过导热器103和306传导至瓶300中的液体。

在这里所提供的图10至图12中的第三实施例的至少两个操作场景是可用的。在第一操作场景中，将瓶300直立放置，并将盖设备301置于顶部。用液体充满瓶300。液位传感器310检测液体充满信号。温度传感器308检测瓶300中的液体的温度。如果液体的温度不满足在智能电话或平板电脑上执行的应用或应用程序的用户所设置的目标温度，则通过盖电子连接器304和设备电子连接器102向加热/制冷设备100发送控制信号，以控制有源热组件104产生加热功率或制冷功率。加热功率或制冷功率被传导到导热器306以加热或制冷瓶300中的液体。

在这里所提供的图10至图12中的第三实施例的另一种操作场景中，将瓶300倒置放置，并将盖设备301置于底部。如果液体未完全充满瓶300，则液位传感器310检测到未充满的液位信号。可以将智能瓶300倒置放置，使得液位传感器310可以检测液体信号，然后，瓶300内部液体的加热或制冷与第一实施例中所述的相同。

智能瓶300也可以单独工作，其中加热组件直接附接到导热器306的顶表面311。这样的加热组件可以是柔性硅橡胶加热器、Kapton聚酰胺箔加热器或简单地为功率晶体管。在这种场景下，不使用加热/制冷设备100。顶部罩302可以覆盖盖设备301的整个顶部，而不设开口309。

智能瓶300也可以单独工作，其中有源热组件直接附接到导热器306的顶表面311。在这种应用场景中，加热/制冷设备100可以组合到盖设备301中。散热器附接到有源热组件的另一侧。DC风扇用于将散热器的热量或冷量带到周边环境中。

这里所提供的智能瓶相对先前的实施方式具有优点。用户可以将诸如饮料、果汁、茶、牛奶、啤酒或烈酒之类的液体保持在喜欢的温度下。由于电子元件已嵌入设备中并且外壳可防水，或者诸如底盖设备或顶盖设备之类的设备可从瓶上卸下，因此可以像常规瓶一样清洗智能瓶。智能瓶可以单独工作以指示瓶内温度，或将温度发送到智能手机或平板电脑。

尽管已参考特定实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例对于本发明的某些原理和应用仅是说明性的。在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对示意性实施例进行多种修改，并且可以设计出其它布置。