專利名稱：用于供應(yīng)熱水的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于供應(yīng)熱的飲用水的方法和裝置。
公知的有一些裝置能夠提供最多一到兩升水的少量非常熱的水(不像熱水器能提供大量比較熱的水)，例如熱飲機，咖啡機或水壺。
例如，專利文獻GB 2 394 215 A披露了一種提供熱水的飲料制備裝置，它包括-液體輸送管路；-設(shè)有電源的電子控制單元，和用于該裝置的控制裝置；輸送管路包括-液體加熱單元，它具有加熱電阻，并與用來使液體以給定流量在管路中循環(huán)的泵串聯(lián)設(shè)置，該泵和加熱單元得到電力供電，并由控制裝置彼此獨立控制。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種裝置具有用于儲存由加熱單元持久加熱到50至60℃的液體的儲罐。當(dāng)使用者控制熱水量時，加熱單元就被電力激發(fā)，以便將已經(jīng)通過裝置預(yù)熱過的水加熱到可以達到沸點的溫度，而后，啟動泵以產(chǎn)生超過60℃的水。
這種裝置可快速產(chǎn)生熱水，但它具有持續(xù)消耗進行預(yù)熱所必需的能源的缺點。
對于水壺來說，其主要的缺點是，在裝置加熱水的過程中，它給使用者一種該裝置處于不起作用的狀態(tài)的印象。另一個缺點是，使用者易于對超出所需量的水進行加熱，這導(dǎo)致時間和能源的損失。
在熱飲機或“蒸餾咖啡”型咖啡機的情況下，水量或鋁塊持續(xù)保持較熱。這導(dǎo)致不必要的能源浪費。
此外，在開始輸送熱液體前所等待的時間相對較長，且通常超過5秒鐘，因此延長了獲得飲料所必需的時間。
一種無需預(yù)熱大量水的上述類型的咖啡機公開于專利文獻US 6 000317中。這種設(shè)備具有過濾器，該過濾器容納有位于水的輸送管路出口端的咖啡。操作時，水在高壓下快速加熱(例如可達到92℃到96℃的咖啡滲濾溫度，但可能由于咖啡所產(chǎn)生的回壓而超過100℃)，并以一定流量被傳送到過濾器，這種流量取決于泵并會因位于過濾器中的咖啡增多所導(dǎo)致的壓力損失而降低。因此，這種設(shè)備不能以恒定的高流量，例如每秒鐘超過0.5厘升的流量，來產(chǎn)生熱水(其溫度超過70℃并優(yōu)選地低于90℃)。
因此，本發(fā)明所要考慮的問題是，利用這樣一種方法和裝置來提供熱水，這種方法和裝置能夠相當(dāng)快地產(chǎn)生一定量的熱而不沸騰的水(最低70℃，并優(yōu)選地低于90℃)以至少足以裝滿例如一個杯子(從12到14cl)的容器，以便在不預(yù)熱該裝置的情況下制備飲料(例如茶)和/或一定體積的水，并且它無需非常高的加熱功率。
術(shù)語“預(yù)熱”的意思是在使用者控制該裝置前的任何預(yù)先的加熱操作，非常高的功率應(yīng)認為是超過3.5kW。本裝置所使用的加熱功率不超過這個數(shù)值，因為超過這個數(shù)值將會導(dǎo)致通常向小型家用電器供電的家庭電網(wǎng)中產(chǎn)生問題。
術(shù)語“相當(dāng)快地產(chǎn)生”意味著在使用者啟動控制裝置后，先是在少于5秒鐘的時間內(nèi)開始產(chǎn)生所需流量的熱液體，而后在少于25秒鐘的時間內(nèi)產(chǎn)生至少12厘升的70℃的液體。
注意，在本發(fā)明的整個說明書中，縮寫“cl”表示厘升，即等于10-2立方分米(十的負二次方立方分米)。
為了實現(xiàn)這一點，根據(jù)本發(fā)明的通過經(jīng)由液體輸送管路供應(yīng)熱水來制備飲料的方法，包括設(shè)有加熱電阻的加熱單元，和與加熱單元串聯(lián)連接、并用于循環(huán)位于管路中的液體的泵，在使用者一觸發(fā)控制裝置后，該方法如下-通過將預(yù)定平均電功率供應(yīng)到加熱電阻上來加熱液體，并檢測所加熱的液體的溫度(T)，-保持對液體的加熱，并當(dāng)測得的溫度(T)高于第一預(yù)定溫度閾值(T1)，使用于飲料的液體就以給定的小于2厘升/秒，優(yōu)選地為0.5到1.5厘升/秒的恒定額定流量(D)在所述加熱單元中循環(huán)，加熱電阻的平均電功率使得以瓦特為單位的功率與以厘升/秒為單位的恒定額定流量的比率(R)大于2000。
優(yōu)選地，所述預(yù)定平均電功率與給定的恒定額定流量的比率(R)等于在2000到4000之間的預(yù)定常數(shù)值。
因此，利用這種方法，可以滿足解決這一問題，即快速傳送一定量的高于70℃的熱液體，而無需持續(xù)預(yù)熱待輸送的液體。
由于上述比率，通過全世界的家用公眾網(wǎng)絡(luò)上可利用的市電源供應(yīng)(例如歐洲220V的電網(wǎng)和美國110V的電網(wǎng)上的16安培)，可將電源供應(yīng)到該裝置上以利用根據(jù)本發(fā)明的加熱方法。
因此，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的加熱電阻的平均電功率選擇為低于3500W，當(dāng)電阻從前述家用公眾網(wǎng)絡(luò)上獲得供電時，這個數(shù)值是可測量的。
根據(jù)本發(fā)明，泵和加熱單元彼此獨立地由電子控制單元控制，該電子控制單元設(shè)有電源和控制裝置，該方法通過使用者在控制裝置上施加的初始控制來觸發(fā)，并且該電子控制單元在接收到這個控制時將管理該方法中的這組動作。
因此，除非使用者對控制裝置進行操作，否則對液體的加熱不會被觸發(fā)，而且，在液體溫度達到第一溫度閾值之前，不會開始進行給定的固定流量的加熱液體的循環(huán)。
還可能設(shè)計這樣一種方案，一旦測得的溫度T高于一第二閾值T2，就停止向加熱電阻供電，同時保持液體的循環(huán)，并在已向使用者供應(yīng)所需量的液體時切斷液體循環(huán)。這意味著，可在液體溫度不超過其蒸發(fā)溫度的情況下，不斷傳送加熱的液體。將傳送的液體注入到優(yōu)選地是杯子的容器中。
本發(fā)明還包括一種通過供應(yīng)熱水來制備飲料的裝置，這種裝置包括如上所述的加熱裝置，并據(jù)此，泵和加熱單元設(shè)置成這樣，即，以瓦特為單位的加熱電阻的平均電功率(P)與由輸送管路的泵輸出/傳送、并以厘升/秒為單位的液體額定流量(D)之間的比率(R)大于2000。
這種裝置還解決了所提出的問題，所以根據(jù)本發(fā)明的方法能夠得以使用。
它還可包括特定的加熱單元，由于直接位于輔助單元的一個表面上的絲印加熱電阻(résistance chauffante sérigraphiée)，因此能夠快速加熱液體。由絲印電阻產(chǎn)生的熱能借由輔助單元，直接傳送到位于加熱單元中、并處于主體和輔助單元之間的液體。
有利地是，在將加熱電阻的供電切斷，并同時保持液體循環(huán)后，可這樣進行設(shè)置，即一旦測得的溫度低于一第三溫度閾值時，就再次接通加熱電阻，這個第三溫度閾值低于第二閾值并高于第一閾值，并且根據(jù)情況，使向加熱電阻供電和斷電的循環(huán)再次開始，直到已向使用者供應(yīng)了所需量的液體。
這個特性意味著，熱水可持續(xù)以給定的流量輸出，換句話說，以恒定的固定流量輸出，直到已經(jīng)獲得了所需量的液體。這個流量優(yōu)選地小于2cl/s，并且優(yōu)選地為0.5到1.5厘升/秒。
此外，在使用者進行控制(參見上述小于5秒的等待時間)后，并在液體溫度T已達到第一溫度閾值T1前，沒有液體輸出，為了讓使用者不會對此感到疑惑，因此用于飲料的液體以低于額定流量D的較低的最小流量(Dmin)在加熱裝置中進行循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的泵和電阻的特殊設(shè)計是這樣的，即當(dāng)它們接通時，加熱功率總是足以將以恒定流量循環(huán)的液體加熱到超過第一溫度閾值。因此，無需截斷液體來避免在低于第一溫度閾值的溫度下輸出液體。
這使得出現(xiàn)不受干擾的液體，以便提供的熱水總是高于第二溫度閾值。
因此，在將部分液體加熱到第一閾值溫度后，毫無疑問，只要輸送管路以給定的流量供應(yīng)液體，并且只要電阻電源接通，那么從裝置中輸出的液體就被加熱到至少第二溫度閾值(通常高于70℃)。
由于這個特性，根據(jù)本發(fā)明的裝置可用于快速分配加熱的液體，這種分配僅在使用者利用控制裝置或通過程序控制所需水量的控制之下而被中斷。
由于加熱電功率和固定流量可達到預(yù)定的比率2000，因此無需以比例模式來控制電阻。
因此加熱電阻受到控制單元的數(shù)字控制，這與比例調(diào)節(jié)方案相比特別經(jīng)濟。
有利地是，這種裝置具有溫度傳感器，該溫度傳感器連接至控制單元，并設(shè)置用來獲得位于加熱單元和自由端之間的部分管路上的溫度。應(yīng)該注意到，“位于加熱單元和自由端之間”意味著傳感器可位于加熱單元上，還可位于加熱單元的輸出側(cè)上，還可在這個單元和自由端之間。
這個溫度傳感器優(yōu)選地是具有負溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻，但它還可以是具有正溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻。
在閱讀以下參照附圖進行的說明后，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點將變得更加清楚，下面給出的說明書是出于指導(dǎo)的目的而絕非以限定性的方式給出的，附圖為

圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液體加熱裝置的主視立體圖；圖2是示出了圖1中的裝置的后視立體圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的加熱單元的分解立體圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的節(jié)制閥的一個示例的截面圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的控制電路的示意圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的方法并利用根據(jù)本發(fā)明的裝置實現(xiàn)的加熱循環(huán)的視圖。
如上所述，本發(fā)明涉及一種用于供應(yīng)熱液體的裝置，這種液體通常為預(yù)先達到約20℃到25℃的環(huán)境溫度下的水(該裝置特別適用于這種狀況)。
示于圖1和2的熱液體供應(yīng)裝置1具有液體輸送管路2和電子控制單元，該電子控制單元能夠收集使用者對裝置的控制、操作信息并用于控制裝置。因此，該控制單元管理對根據(jù)本發(fā)明的方法的使用。
假定根據(jù)本發(fā)明的裝置用于通過供應(yīng)熱水來制備飲料，輸送管路2與加熱液體(即熱水)相接觸的的部分由滿足食品質(zhì)量要求的材料，例如不銹鋼或塑料(例如帶有玻璃填料的PA)制成。根據(jù)本發(fā)明所說明的方法得到加熱和循環(huán)的水輸出到諸如杯子的容器中，并可由使用者飲用。
輸送管路2具有經(jīng)由節(jié)制閥(在圖4中說明)連接到液體儲罐15上的液體供應(yīng)端3和將經(jīng)加熱的液體供應(yīng)給使用者的另一自由端4。
由于有儲罐，所以根據(jù)本發(fā)明的裝置可在未連接到外部水源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的情況下進行操作。
一個杯子示于輸送管路2的自由端4的下方，以容納經(jīng)加熱并輸出的液體。
這條管路還具有液體加熱單元8，這個單元8在泵14的輸出側(cè)上與該泵14串聯(lián)連接。
這個泵14適用于使液體在管路2中以給定的固定流量D(換句話說是恒定的流量)循環(huán)(circulation)。泵14處于儲罐15和加熱單元8之間的位置上，這樣可以用于向泵供應(yīng)中等溫度的水，從而延長了泵的壽命。此外，由于這個位置，處于加熱單元中的液體總是略微加壓的，這是由于它是處于泵的輸出側(cè)上。這個輕微的加壓意味著可以在短時間內(nèi)達到接近沸點的加熱溫度，而不會在管路中形成大量的蒸汽。
控制單元由未示出的且連接到市電源上的供電電纜供電。如圖5所示，這個單元具有連接到溫度傳感器C上的電路，該溫度傳感器C設(shè)置在加熱單元上并靠近加熱液體的輸出端(換言之，它處于加熱單元8的加熱電阻12的輸出側(cè)上)。
示于圖3的加熱單元具有與輔助單元10連在一起的主體9，該輔助單元10覆蓋主體9的一個表面，從而限定了液體的循環(huán)區(qū)域，所述輔助單元10在其與面對主體9的表面相反的表面13上具有絲印的加熱電阻12。
主體9的熱慣性小于鋁的熱慣性，并且輔助單元在其與面對主體的表面相反的表面13上具有絲印的加熱電阻。
熱慣性(Ith)是物體存儲多少熱量的能力，它可以表達為密度值(ρ)和比熱值(cp)的乘積。
Ith＝ρ×cp根據(jù)本發(fā)明，主體是一種“熱絕緣體”，其特征在于，在加熱的過程中，由于其較低的熱慣性，它比循環(huán)的液體吸收更少卡路里的熱量。
為此，該主體9采用塑料制成。
有利地是，輔助單元具有較高的橫向熱導(dǎo)系數(shù)，例如超過40。橫向熱導(dǎo)系數(shù)(Cth)為加熱輔助單元中材料的熱導(dǎo)系數(shù)值(λ)與其以毫米為單位的厚度值(e)之比。
Cth＝λ/e換句話說，輔助單元通過傳導(dǎo)非?？斓貙崃繌募訜犭娮鑲鬟f給液體，這或者是由于輔助單元的厚度較小(對于諸如鋁的具有較高傳導(dǎo)系數(shù)的材料，約為3mm)，或者是由于諸如不銹鋼的具有較低傳導(dǎo)系數(shù)的材料的厚度非常小(約為1毫米)。
順便提及，由于加熱電阻是結(jié)合了具有良好橫向熱導(dǎo)系數(shù)的裝置的絲印類電阻，輔助加熱單元也具有較低的熱慣性，因此這降低了能量損失。帶有絲印加熱電阻12的這類加熱單元8可在遍及接觸液體的大面積上實現(xiàn)均勻加熱，這增加了其總的熱導(dǎo)系數(shù)。
換句話說，加熱單元8具有主體9，該主體9是相對熱絕緣的并被能夠快速升溫的輔助單元10所覆蓋。因此，這個輔助單元10將熱量傳遞給在將其與主體分離的空間中循環(huán)的液體上。由于通過輔助單元的傳熱的較高熱傳導(dǎo)系數(shù)，因此從絲印電阻散出的大部分能量被傳遞給循環(huán)的液體上，而不是聚集在輔助加熱單元10中。同樣，加熱主體9具有較低的熱慣性，這樣它就能夠存儲來自輔助加熱單元10的少量能量。
接著，液體非?？斓厍?guī)缀跞拷邮諄碜越z印電阻12的熱能，這樣液體幾乎被瞬時加熱。同樣，主體幾乎不參與液體的加熱現(xiàn)象，這樣，當(dāng)裝置不運行時，無需提供一定的能量，以將主體保持在足夠高的溫度下。
換句話說，在加熱階段以外，加熱裝置自身的能耗為零。因此，當(dāng)裝置最初使用時，加熱單元8的加熱過程極快，這是由于加熱體無需接收大量的能量來達到工作溫度。因此在使用者啟動含有開啟/關(guān)閉按鈕的控制裝置7之前，無需升溫階段。
在實際情況中，加熱單元8可具有不同的幾何形狀。因此，在示于圖3的第一實施例中，中心體為圓柱體形，并且形成環(huán)狀套筒的輔助加熱單元10裝在其外表面11上。
在另一實施例中，中心體可為扁平的，因此接納同樣是扁平的加熱元件。
如圖3所示，如果中心體9設(shè)有凹槽，以使得它能夠與輔助單元10一起限定液體的循環(huán)通道，并因此延長液體在加熱裝置內(nèi)部行進的通路以提高液體接收熱能的能力，那么這個裝置可以制作得更為有效。
出于同樣的理由，絲印電阻12可有利地豎向設(shè)置成與液體的循環(huán)通道相對應(yīng)。
在實際情況中，如圖3所示，當(dāng)加熱單元大致呈圓柱體形時，凹槽21是螺旋形的，而當(dāng)中心加熱體是扁平的時，凹槽也可以是螺旋形的。螺旋形凹槽21由沿本體9的表面11卷繞的螺線24構(gòu)成。
按照相同的方式，主加熱體9優(yōu)選地是中空的，以便減少其質(zhì)量，并因此降低其熱慣性。
溫度傳感器C設(shè)置在輔助單元上。
由于輔助單元10具有較高的橫向傳導(dǎo)率，并且主體9和輔助單元10具有較低的熱慣性，因此，電力控制和/或電子控制是特別動態(tài)化的，并且實際上是瞬時的，這樣就可在最少能耗的情況下以相當(dāng)穩(wěn)定的溫度輸出液體。
圖3示出了加熱單元8的一個實施例，在該實施例中，加熱單元是圓柱形的。
在這種情況下，加熱單元8包括與呈圓柱形套筒狀的輔助加熱單元10結(jié)合在一起的中心主體9。中心主體9的外表面11與套筒10的內(nèi)表面之間限定出的空間形成了液體在其中循環(huán)的中空柱形容積。
在圖示實施例中，主體9的外表面具有螺旋形凹槽4，該凹槽與套筒協(xié)作以便在主體周圍限定出液體通道。但是，在未示出的其它實施例中，主體9的外表面也可以是十足的圓柱形，它與套筒共同限定出具有一定厚度、并沿著柱面延伸的循環(huán)區(qū)域。在不超出本發(fā)明構(gòu)思的情況下，可預(yù)想其它的變型。實際上，中心主體9被連接到冷水供應(yīng)端，換句話說連接到泵的水源出口處。水的入口經(jīng)由在外表面11上開出的實際上為徑向的通道19被連接到外表面(主體的表面11)上。
中心主體9優(yōu)選地由塑料材料制成，或者更為廣泛地由具有低熱慣性Ith，即在任何情況下，均比鋁的慣性小約2.30的材料制成，以便僅儲存少量的熱能?？捎糜谥圃旄鶕?jù)本發(fā)明的主體9的材料包括聚酰胺(Ith＝1.9)，聚縮醛(Ith＝2)，聚丙烯(Ith＝1.6)，聚砜(Ith＝1.4)或者聚碳酸酯(Ith＝1.5)和聚苯硫醚PPS。
在示于圖3的實施例中，可以看出，中心主加熱體9具有中心凹部20，這將更進一步減小其重量，并因此降低其熱慣性。
在本實施例中，凹槽21的深度約為3毫米，并且其寬度約為8毫米。該凹槽21在幾何形狀上為螺旋形，并具有約9毫米的螺距。換句話說，深度小于寬度，以使得液體“開闊地”與輔助加熱單元10相接觸，并因此有利于熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選地，所制得套筒或輔助單元10具有較高的橫向熱傳導(dǎo)系數(shù)和較低的熱慣性。
取決于基本材料，套筒10的厚度可達到最小程度，以降低其熱慣性，并提高傳導(dǎo)現(xiàn)象。能夠提供良好熱特性的材料包括銅，不銹鋼，鋁和玻璃。注意，套筒10上能夠允許淀積絲印的電加熱電阻12。
用于產(chǎn)生加熱線路的方法包括絲印一層或多層絕緣材料，而后是絲印一層沿著特定路徑的傳導(dǎo)劑以形成接觸墊，最后再絲印一層或多層絕緣材料。適用的電功率可以約為2000W到3000W。
因此，這個電阻12在所示實施例中形成呈橫向圓環(huán)狀布置的條帶，并沿相同的縱線具有偏移量；套筒的全部內(nèi)表面形成加熱板，凹槽迫使液體與該加熱板相接觸地流動。如果需要，絲印電阻可以是螺旋形的，并可與主加熱體9的凹槽21限定的通道豎向?qū)?yīng)。在這種情況下，提高了加熱效率和速度。
因此，對于具有約45mm外徑的不銹鋼套筒/輔助單元10來說，套筒10的厚度可有利地為0.5毫米到1.5毫米，優(yōu)選地為0.8毫米到1毫米。其橫向熱傳導(dǎo)系數(shù)Cth約為60。不銹鋼的優(yōu)點是，它耐腐蝕，耐高溫，而且有助于制成扁平加熱單元。
可以考慮使用鋁套筒/輔助單元10，但是這需將加熱單元置于聚酰亞胺的支座上并配以具有較低烘烤溫度的膏劑。例如，用于制造有絲印的加熱單元的約3mm厚的鋁套筒的熱傳導(dǎo)系數(shù)Cth約為70。
實際上，在沿主體9的外表面11的路徑內(nèi)進行的水循環(huán)由泵控制，但這種循環(huán)也可在沒有泵的情況下實現(xiàn)，即可借助重力實現(xiàn)。但是泵具有能夠提供恒定流量的優(yōu)點。
諸如NTC電阻的溫度傳感器C被添加到與輔助加熱單元相接觸的位置上，并被連接到圖5所示的電子控制單元5上。
當(dāng)首次接通電源，并在加熱裝置是冷的時，在開始水循環(huán)之前，調(diào)節(jié)控制快速加熱約2到3秒鐘。這種預(yù)熱極其快速，幾乎不為使用者所察覺，這是由裝置的總熱慣性較低及其對容納在管路中的水的高熱傳導(dǎo)效率所導(dǎo)致的。
實際上，通過測量，這種加熱裝置(設(shè)有具備2600瓦特功率的電加熱電阻)可僅在25秒內(nèi)就將約21厘升的水加熱到70到80℃。預(yù)熱階段僅是可選擇的，并且歷時極短，這是由于在加熱裝置啟動后，不超過約3秒水就開始流動了。
通過上述情況可以了解到，根據(jù)本發(fā)明的加熱單元8具有許多優(yōu)點，特別是它具有極低的熱慣性。因此，其結(jié)果是，幾乎在加熱電阻12一啟動，在裝置中循環(huán)的水就可瞬時升溫。
當(dāng)電阻12被切斷電源時，加熱單元就由于其較低的熱慣性而快速冷卻，由此避免對附近的環(huán)境進行加熱，還有助于調(diào)節(jié)輸出溫度。
與現(xiàn)有的解決方案相比，絲印電阻的存在將加熱功率分布到更大的表面積上，以便利于熱量傳導(dǎo)。
圖4示出了安裝在儲罐下部上的節(jié)制閥16的一個實施例。這個閥門16被安裝成可在儲罐的下部中自由滑動，以便它在一種狀態(tài)下關(guān)閉液體通道17，并在另一種狀態(tài)下封堵住同一條通道。
儲罐和液體供應(yīng)端之間的連接通過將陽連接管插入到陰連接管中形成。
當(dāng)儲罐裝配有供應(yīng)端時，閥門具有圓錐形的密封部分和與供應(yīng)端的互補部分靠接的桿件22。
當(dāng)儲罐15裝有供應(yīng)端3時，閥門的桿件22停止接觸供應(yīng)端3，由此迫使閥門從其閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)到其開啟狀態(tài)。相反，當(dāng)儲罐與供應(yīng)端3分開時，閥門依靠重力和/或作用在閥門上的彈簧的壓力、或者在處于儲罐中的液體的壓力下返回到其閉合狀態(tài)。
由此，當(dāng)儲罐15連接到供應(yīng)端3上時，節(jié)制閥16自動開啟儲罐15到泵14的液體通道17，并在儲罐15從供應(yīng)端3上分離開時，自動關(guān)閉通道17。
過濾器18可設(shè)在供應(yīng)端的入口處，以防止污染顆粒進入到液體輸送管路2中。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的接線圖。
電子控制單元5和/或電力控制單元具有控制裝置7，該裝置是可與預(yù)選待分配液體的量的裝置相連接的開啟按鈕。
如果根據(jù)本發(fā)明的裝置具有用于預(yù)選待分配液體量的裝置，那么這種裝置優(yōu)選地是受控制單元5操控的手動調(diào)整的計時器。由于裝置的泵的輸出流量是固定的(恒定的)，因此實際上，待分配液體量僅僅并直接取決于具有固定流量的泵的操作時間。
例如，如果計時器設(shè)定為7秒鐘，將向泵供電7秒，以使得它以恒定的流量分配約7厘升的熱水。
控制單元還連接到溫度傳感器C和兩個開關(guān)上，一個開關(guān)用于向加熱電阻12供電，而另一個開關(guān)用于向泵14供電。
這樣，泵14和加熱單元8彼此單獨由控制單元5進行供電和控制。
發(fā)電機G(用市供電符號表示)將電能供應(yīng)到加熱電阻12和與其連接的泵14。
裝置的控制方法由單獨的初始控制所觸發(fā)，這個初始控制由使用者施加在本裝置的控制裝置7上。當(dāng)接收到這個控制時，電子控制單元管理在本方法中所包括的所有動作。
電子控制單元對這條管路的操作和對加熱及流量的管理示于圖6。
圖6示出了根據(jù)公開于本發(fā)明中的方法，并利用根據(jù)本發(fā)明的裝置執(zhí)行的加熱循環(huán)。橫坐標表示以秒為單位的時間。
從0到120℃計數(shù)的左側(cè)縱軸對應(yīng)于由NTC隨時間的變化來顯示的以攝氏度為單位的溫度曲線。這條曲線實際上表示了經(jīng)由加熱單元8的液體溫度作為時間的函數(shù)的變化曲線。
曲線D相應(yīng)于作為時間的函數(shù)的由泵所產(chǎn)生的瞬時液體流量。與這條曲線D相應(yīng)的數(shù)值示于從0到每秒1.2厘升計數(shù)的右側(cè)縱軸上，在操作中，泵的固定流量設(shè)定為每秒1厘升。
第三條曲線P是作為時間的函數(shù)的加熱電阻12的供電曲線。這條曲線并未給定供電單元。但是，曲線上面向位于左側(cè)縱軸上的0的點表示電阻的電源并未開啟。相反，曲線上面與左側(cè)縱軸上的78相面對的點代表向電阻供應(yīng)約2600瓦特的電能。
各測量均始于0秒時間處。在從0到4秒的第一階段中，所測量的液體溫度是25℃，這是待加熱液體的環(huán)境溫度。
在第4秒時，使用者利用控制裝置7來控制裝置的啟動(這個時刻以附圖標記“ON”來表示)，并相應(yīng)于21厘升的加熱液體調(diào)整到21秒的停工時間“Tpmin”。
在4秒時，加熱電阻12被供電2600瓦特，并且由“NTC(T)”給定的液體溫度曲線快速升高超過25℃。
從4秒到7秒，換句話說，在3秒過程中，液體溫度從25℃升高到55℃。
由于第一溫度閾值T1設(shè)定為55℃，因此接收溫度控制信息的電子控制單元而后以每秒1厘升的額定流量開啟泵，并持續(xù)到使用者所選定的停工時間“Tpmin”。而后，液體在輸送管路中循環(huán)21秒，換句話說，從7秒到28秒。應(yīng)該注意到，在根據(jù)本發(fā)明的控制方法中，時間“Tpmin”定義了在經(jīng)過了第一閾值T1時泵開始操作的時間。
盡管泵投入運轉(zhuǎn)，液體溫度仍然持續(xù)升高，并在10秒時達到設(shè)定為95℃的第二閾值T2。
在泵處于運轉(zhuǎn)過程中的溫升與這樣的事實相關(guān)，即以瓦特為單位的加熱功率與泵所產(chǎn)生的液體的給定固定流量之間的比率R大于2000。
一旦檢測到設(shè)定為95℃的第二閾值T2，電子控制單元5就切斷向加熱電阻12的供電。
從切斷發(fā)生的10秒到11秒，溫度持續(xù)升高，直到在11秒達到105℃的峰值。
超過11秒，液體溫度在13秒降低到約89℃的第三閾值T3。這個閾值T3優(yōu)選地通過從第二閾值T2中減掉一個溫度Δ值計算得出。由此第三閾值T3總是略小于第二閾值T2，在所示示例中，該溫度Δ值為1℃。這個Δ值可以在1℃到10℃之間。該溫度Δ值被選擇得盡可能小，這是由于當(dāng)這個Δ值較小時，加熱裝置出口處的水溫變化將會較小。理想地，在裝置出口處的水溫應(yīng)該傾向于是一個常數(shù)。
從T3開始，控制裝置再次向電阻12供電，如在加熱功率曲線P中所見，在13秒加熱功率從0變化到2600瓦特。
由于熱慣性，液體溫度持續(xù)降低，而后在降低到最低溫度62℃后，快速升高到接近90℃的溫度。
在28秒，當(dāng)控制單元同時切斷向加熱電阻供電以及向泵供電時，利用根據(jù)本發(fā)明的方法的加熱循環(huán)被中斷。
或者，在不停止泵的情況下，當(dāng)溫度下降低于T3時，只是通過繼續(xù)檢測液體溫度的變化，并向電阻供電，而當(dāng)溫度高于T2時，切斷供電，那么加熱循環(huán)就可以被延長。
用于這種裝置的控制方法中的一個可能的選擇是，在液體溫度T已達到第一溫度閾值T1前，使液體在所述加熱裝置1中以小于額定流量D的最小流量Dmin循環(huán)。
利用這個特性，一旦使用者開啟控制，未得到充分加熱(低于T1)的少量液體就能夠進行循環(huán)，由此可向使用者顯示出裝置立即可用的印象。在任何情況下，在使用者輸入他的控制后的3秒鐘內(nèi)，液體溫度將高于閾值T1。
取決于根據(jù)本發(fā)明的方案，可作出如下選擇-第一溫度閾值T1在50℃到70℃之間，優(yōu)選地為55℃；-第二溫度閾值T2在80℃和100℃之間，優(yōu)選地為90℃；-第三溫度閾值T3比T2低一個Δ溫度值，該Δ溫度值為1到10℃，優(yōu)選地為1℃。
權(quán)利要求
1.一種通過經(jīng)由液體輸送管路(2)供應(yīng)熱水來制備飲料的方法，包括-設(shè)有加熱電阻(12)的加熱單元(8)；-與加熱單元(8)串聯(lián)連接并用于使液體在管路(2)中循環(huán)的泵(14)；在使用者觸發(fā)一控制裝置(7)后，所述方法如下-通過將預(yù)定的平均電功率供應(yīng)給加熱電阻來加熱液體，并檢測所加熱的液體的溫度(T)；-保持對液體的加熱；當(dāng)測得的溫度(T)高于第一預(yù)定溫度閾值(T1)時，使用于飲料的液體以給定的小于2厘升/秒、優(yōu)選地為0.5到1.5厘升/秒的恒定額定流量(D)在所述加熱單元(8)中循環(huán)，加熱電阻(12)的平均電功率使得以瓦特為單位的功率與以厘升/秒為單位的恒定額定流量的比率(R)大于2000。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定平均電功率與給定的恒定額定流量的比率(R)等于在2000到4000之間的預(yù)定常數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，一旦測得的溫度(T)高于一第二閾值(T2)，就停止向加熱電阻供電，同時保持液體的循環(huán)，并在已向使用者供應(yīng)所需量的液體時切斷液體的循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在將加熱電阻(12)的供電切斷并同時保持液體循環(huán)后，一旦測得的溫度(T)低于一第三溫度閾值(T3)，就再次接通加熱電阻(12)，這個第三溫度閾值(T3)低于所述第二閾值(T2)并高于所述第一閾值(T1)，并且根據(jù)情況，使向加熱電阻供電和切斷供電的循環(huán)再次開始，直到已向使用者供應(yīng)了所需量的液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一項所述的方法，其特征在于，在液體的溫度(T)達到第一溫度閾值(T1)前，用于飲料的液體以低于所述額定流量(D)的較低的最小流量(Dmin)在所述加熱裝置(1)中循環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項所述的方法，其特征在于，所述第一溫度閾值(T1)為50℃到70℃，優(yōu)選地為55℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中的任一項所述的方法，其特征在于，所述第二溫度閾值(T2)為80℃到100℃，優(yōu)選地為90℃。
8.根據(jù)在結(jié)合權(quán)利要求4和5的情況下的權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第三溫度閾值(T3)比所述第二閾值(T2)低一個Δ溫度值，所述Δ溫度值為1到10℃，優(yōu)選地為1℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項所述的方法，其特征在于，泵(14)和加熱單元(8)彼此獨立地由電子控制單元(5)控制，所述電子控制單元(5)設(shè)有電源和控制裝置(7)，所述方法通過使用者在控制裝置(7)上施加的單獨的初始控制來觸發(fā)，并且所述電子控制單元在接受到這個控制時將管理所有包括在所述方法中的動作。
10.一種通過供應(yīng)熱水來制備飲料的裝置(1)，包括-液體輸送管路(2)；-電子控制單元(5)，其設(shè)有電源和用于所述裝置的控制裝置(7)；所述輸送管路(2)，包括液體加熱單元(8)，所述單元(8)包括加熱電阻(12)，并與泵(14)串聯(lián)連接，所述泵(14)用于使液體在管路(2)中以給定流量(D)循環(huán)，所述泵(14)與所述加熱單元(8)通過所述控制單元(5)獲得供電，并彼此獨立地由所述控制單元(5)控制；其特征在于，所述泵和所述加熱單元設(shè)置成這樣，即，以瓦特為單位的加熱電阻(12)的平均電功率(P)與由輸送管路(2)的泵(14)輸出、并以厘升/秒為單位的液體額定流量(D)之間的比率(R)大于2000。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置(1)，其特征在于，所述加熱單元(8)和泵的尺寸使所述比率(R)為2000到4000。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置(1)，其特征在于，所述加熱單元具有主體(9)，所述主體(9)與覆蓋在主體(9)的一個表面上的輔助單元(10)相配合以定出一個液體循環(huán)的容積，所述輔助單元(10)在其與面對主體(9)的表面相反的表面(13)上具有絲印的加熱電阻(12)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10到12中的任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述加熱電阻(12)受到控制單元(5)的數(shù)字控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求10到13中的任一項所述的裝置(1)，其特征在于，它具有溫度傳感器(C)，所述溫度傳感器(C)連接至控制單元(5)并設(shè)置用來獲得部分管路上的溫度(T)，所述部分管路位于加熱單元(8)和液體輸送管路(2)的自由端(4)之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置(1)，其特征在于，所述溫度傳感器(C)是具有負溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻。
16.根據(jù)權(quán)利要求10到14中的任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述輸送管路(2)具有液體儲罐(15)，所述儲罐(15)經(jīng)由管路的供應(yīng)端(3)與所述泵(14)串聯(lián)連接，并將待加熱的液體供應(yīng)給所述管路(2)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置(1)，其特征在于，所述儲罐(15)是可拆卸的，并設(shè)有節(jié)制閥(16)，當(dāng)儲罐(15)連接到所述供應(yīng)端(3)上時，所述節(jié)制閥(16)自動開啟儲罐(15)到泵(14)的液體通道(17)，當(dāng)儲罐(15)與供應(yīng)端(3)斷開時，所述節(jié)制閥(16)自動封堵住該通道(17)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10到17中的任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述主體的熱慣性小于鋁的熱慣性。
19.根據(jù)權(quán)利要求12到18中的任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述輔助單元(10)由橫向熱傳導(dǎo)系數(shù)(Cth)超過40的金屬材料制成。
20.根據(jù)權(quán)利要求10到19中的任一項所述的裝置(1)，在結(jié)合權(quán)利要求12的情況下，其特征在于，所述主體(9)具有凹槽，它與所述輔助單元(10)一起定出液體循環(huán)通道(4)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置(1)，其特征在于，所述主體(9)是扁平的，并且所述凹槽是螺旋形的。
22.根據(jù)權(quán)利要求10到19中的任一項所述的裝置(1)，在結(jié)合權(quán)利要求12的情況下，其特征在于，所述主體(9)是圓柱形的，并且所述輔助單元(10)形成套筒以裝配在所述主體(9)的外表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過供應(yīng)經(jīng)由液體輸送管路(2)分配的用于熱飲的熱水來制備飲料的方法，包括設(shè)有加熱電阻的加熱單元(8)和泵(14)。根據(jù)本發(fā)明，一旦使用者觸發(fā)控制裝置(7)，就通過以預(yù)定的平均電功率供應(yīng)給加熱電阻來加熱液體，并保持對液體的加熱，并且一旦測得的溫度高于第一預(yù)定溫度閾值，就使用于飲料的液體以給定的0.5到1.5厘升/秒的恒定額定流量在所述加熱單元(8)中循環(huán)，并且加熱電阻(12)的平均電功率使得以瓦特為單位的功率與以厘升/秒為單位的恒定額定流量的比率(R)大于2000。
文檔編號A47J31/54GK101057113SQ200580038967
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者埃爾維·戈拉德, 塞利·古蘭德 申請人:Seb公司