用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置和方法
【專利摘要】用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置(1)包括至少一個(gè)加熱金屬管道(2)和電磁感應(yīng)繞組(3)。該裝置是加熱和饋送組件的一部分，其中，通過邏輯單元可執(zhí)行這樣的方法，其中，針對(duì)機(jī)器能分配的每種飲料類型，經(jīng)加熱的水的溫度達(dá)到能被用戶選擇的特定溫度。
【專利說明】
用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于加熱制作和分配諸如咖啡、茶、巧克力之類飲料的機(jī)器中的水的裝置和方法;此種機(jī)器包括適于執(zhí)行上述方法的饋送和加熱組件。
【背景技術(shù)】
[0002]設(shè)有燒水裝置的用于制作和分配飲料的機(jī)器是眾所周知的，該燒水裝置大體限定為燒水器或水壺；通常由電流供電的此種裝置能夠借助加熱元件來加熱容納在儲(chǔ)罐中的水。
[0003]通常由電阻材料制成的加熱元件永久地浸在容納于儲(chǔ)罐中的水內(nèi)；將電勢(shì)差施加在加熱元件的端部處，然后產(chǎn)生電流，從而由于焦耳效應(yīng)來通過加熱水來耗散呈熱量形式的能量。實(shí)踐中，這是用于對(duì)傳統(tǒng)的燒水器內(nèi)部的水進(jìn)行加熱的同一技術(shù)。
[0004]然后，需要將容納在加熱裝置中的水維持在期望的溫度，同樣在機(jī)器未運(yùn)行時(shí)也如此，以使得確保分配期望溫度下的飲料而無需較長(zhǎng)的等待時(shí)間。然后，如果機(jī)器較長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行的話，為了將水維持在較高溫度(通常高于85°C)下會(huì)存在較大的能量消耗。
[0005]例如，在用于借助可溶物質(zhì)來制備飲料的燒水器的情形中，在每次分配結(jié)束時(shí)，容納在燒水器中的熱水的液位會(huì)下降，并且環(huán)境溫度下的水會(huì)進(jìn)入以再次充滿燒水器。然后，整個(gè)水溫會(huì)下降并且為了確保飲料的后續(xù)分配會(huì)在期望的溫度下發(fā)生，需要或長(zhǎng)或短的等待時(shí)間來再次加熱水;該等待時(shí)間會(huì)取決于一次或多次之前分配中饋送的熱水量。
[0006]除了溫度以外，須完成的重要指征是所饋送熱水的流量，尤其是取決于待制作的飲料類型;例如，在借助可溶物質(zhì)來生產(chǎn)飲料的情形中，需要相當(dāng)大的熱水流量(至少1cc/S);為了滿足該指征并不簡(jiǎn)單，實(shí)際上在所饋送的熱水具有較高流量的情形下，容納在儲(chǔ)罐中的水溫會(huì)快速地下降，從而導(dǎo)致后續(xù)分配具有較長(zhǎng)的等待時(shí)間或者獲得其可溶物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一些團(tuán)塊的飲料。
[0007 ]與在飲料制作和分配的機(jī)器中燒水相關(guān)的主要問題是由于所加熱的確定的水質(zhì)量的熱慣性引起的；為了實(shí)現(xiàn)快速地?zé)苁褂秒姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象以在與待加熱的水接觸的導(dǎo)電元件內(nèi)部產(chǎn)生電渦流;該電渦流由于焦耳效應(yīng)而以供暖的形式耗散能量，從而加熱導(dǎo)電元件并且由此加熱與其接觸的水。
[0008]眾所周知的是，電磁感應(yīng)加熱器具有如下特性:對(duì)其中感應(yīng)出電渦流的金屬管內(nèi)部流動(dòng)的水進(jìn)行快速地加熱。
[0009]以工業(yè)技術(shù)研究院名義的文獻(xiàn)US5262621示出了一種加熱設(shè)備，該加熱設(shè)備用于對(duì)在其中卷繞有電磁感應(yīng)繞組的金屬管內(nèi)部流動(dòng)的水進(jìn)行加熱。繞組由AC電壓供電，因此在管內(nèi)部產(chǎn)生對(duì)管進(jìn)行加熱的電渦流，由此使得在該管內(nèi)部流動(dòng)的水的溫度升高。水由于重力作用通過該管，因此并不對(duì)具有較高流量的熱水進(jìn)行分配。同樣，在DE10350064中示出一種用于加熱咖啡機(jī)中的水的裝置，其中，電磁感應(yīng)繞組卷繞在具有薄壁的鍍鉻鋼管的周圍。
[0010]不管怎樣，前述加熱器均具有如下問題:在加熱管內(nèi)部，容納在水中的水垢會(huì)由于加熱而沉積;然后，在加熱管內(nèi)部會(huì)形成水垢的內(nèi)涂層，該內(nèi)涂層在開始時(shí)限制從管朝向水的熱傳導(dǎo)，隨后會(huì)能夠堵塞加熱管的內(nèi)部，并相應(yīng)地對(duì)裝置或整個(gè)機(jī)器造成損傷。因此，為了避免機(jī)器損傷或者更換加熱器，將借助除垢物質(zhì)來周期性地執(zhí)行清潔循環(huán)，以從加熱管去除水垢。
[0011]例如，EP2044869示出了一種設(shè)有超聲波發(fā)生器的感應(yīng)加熱器;該加熱器包括由鐵磁材料制成的圓柱形殼體，且電磁感應(yīng)繞組卷繞在該殼體中；在該鐵磁殼體的內(nèi)部存在用于待加熱的水的流路，并且超聲波發(fā)生器集成在所述殼體的一個(gè)端部處;這樣，通過由該超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)來防止加熱器內(nèi)部的水垢形成。
[0012]然而，上述加熱器具有需要精確地維護(hù)加熱管道的問題。在加熱管道被堵塞的情形中，更換這些加熱器會(huì)是復(fù)雜且昂貴的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置，該裝置避免本領(lǐng)域的缺點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的又一目的是提供一種用于在制作和分配飲料的機(jī)器中快速地加熱水的裝置，該裝置是便宜的、便于使用、具有減小的功率消耗并且其更換是簡(jiǎn)單、快速且便宜的。
[0015]該目的以及又一些目的由本發(fā)明通過如權(quán)利要求1以及相應(yīng)的從屬權(quán)利要求所述的用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置來實(shí)現(xiàn)。
[0016]具體地說，根據(jù)本發(fā)明，用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置包括至少一個(gè)金屬管道和至少一個(gè)電磁感應(yīng)繞組，該至少一個(gè)金屬管道用于使得水在入口與出口之間流動(dòng)，其特征在于，所述繞組的線圈卷繞在由電絕緣材料制成的線軸周圍，該線軸具有空腔，所述金屬管道容納在該空腔內(nèi)部，并且所述金屬管道和所述線軸在所述空腔內(nèi)部至少部分地隔開一定間隙。
[0017]實(shí)際上，本發(fā)明的獨(dú)特方面在于，在故障的情形中、例如加熱管道由于水垢沉積而效率降低或堵塞的情形中，可簡(jiǎn)單地并且快速地僅僅更換該管道;并不需要更換整個(gè)加熱器，這是因?yàn)樵摷訜崞髟O(shè)計(jì)成使得電磁感應(yīng)繞組和金屬管道是兩個(gè)物理上隔開的部件;這允許簡(jiǎn)便地對(duì)電部件(電磁感應(yīng)繞組)和液壓部件(加熱管道)進(jìn)行單獨(dú)地維護(hù)。
[0018]詳細(xì)地說，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括至少一個(gè)用于所述繞組的電力供給電路，通過使用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在金屬管道內(nèi)部產(chǎn)生電渦流，這些電渦流由于焦耳效應(yīng)來加熱該管道。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠使得水達(dá)到高于75°C的溫度，同樣也能夠以大于lOcc/s的流量進(jìn)行分配。這是由于水在通過金屬管道時(shí)幾乎瞬時(shí)地被加熱而實(shí)現(xiàn)，該金屬管道由電磁感應(yīng)元件、較佳地由鐵磁材料制成，并具有這樣的厚度和截面以具有較大的表面來接觸需在該管道內(nèi)部加熱的水。
[0020]為了優(yōu)化空間，有利的是該管道具有螺旋形狀，并且較佳地是，該管道的入口和出口制造在同一端部上，以使得操作者能容易地更換加熱元件。
[0021]為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化對(duì)加熱管道的更換，存在本領(lǐng)域已知的推入配件，這些推入配件允許將加熱管道連接于液壓回路的剩余部分以及使該加熱管道從上述剩余部分脫開，而不會(huì)干涉電磁感應(yīng)繞組。
[0022]本發(fā)明的又一目的是一種如權(quán)利要求6以及相應(yīng)的從屬權(quán)利要求所述的用于對(duì)支座和分配飲料的機(jī)器中的水進(jìn)行饋送和加熱的組件，該組件包括根據(jù)本發(fā)明的所述用于加熱水的裝置以及用于使得待加熱的水在加熱管道內(nèi)部流動(dòng)的栗，該水例如從獨(dú)立的儲(chǔ)罐或主要連接流出。
[0023]該組件能進(jìn)一步包括儲(chǔ)水罐，典型地稱為“空氣阻斷件(air break)” ；該儲(chǔ)罐基本上是通常存在于自動(dòng)分配機(jī)或者通常存在于與供水主管直接連接的機(jī)器中的腔室。該空氣阻斷腔室將供水主管與分配機(jī)器的液壓回路隔開，以避免可能存在于機(jī)器的液壓回路內(nèi)部的細(xì)菌或微生物會(huì)污染整個(gè)供水主管。
[0024]分隔通過空氣層進(jìn)行;具體地說，空氣阻斷腔室(下文簡(jiǎn)稱為分離腔室)典型地設(shè)有入口和出口，該入口用于直接地來自供水主管的水，而該出口朝向分配機(jī)器的液壓回路。該入口布置在高于出口的高度處，并且由于液位傳感器(通常是浮標(biāo))，容納在該分離腔室內(nèi)部的水的液位無法達(dá)到該入口；因而，供水主管和分配機(jī)器的液壓回路之間的分隔通過該分離腔室內(nèi)部的空氣層來獲得。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的饋送和加熱組件在它的其中一個(gè)實(shí)施例中可包括分離腔室，該分離腔室在該情形中設(shè)有兩個(gè)入口和一個(gè)出口 ；該分離腔室的出口液壓地連接于加熱管道的入口，借助三通電子閥使得該分離腔室的第一入口連接于供水主管并使得該分離腔室的第二入口連接于加熱管道的出口。然后，提供這樣的可能性:使得熱水的流動(dòng)從加熱管道的出口選擇性地偏向出水管道或朝向分離腔室。這樣，如果待加熱的熱水需達(dá)到的溫度和/或流量較高的話，則可以對(duì)存在于分離腔室中的水執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)加熱循環(huán)。
[0026]本發(fā)明的再一目的是一種如權(quán)利要求12以及相應(yīng)的從屬權(quán)利要求所述的、用于通過根據(jù)本發(fā)明的用于加熱水的裝置對(duì)支座和分配飲料的機(jī)器中的水進(jìn)行饋送和加熱的方法;該方法允許加熱并饋送在能由用戶所選擇的確定溫度下的水，并且使得水具有基于待分配的飲料類型的確定流量。
【附圖說明】
[0027]從參照所附的示意圖并且出于說明性而非限制性的目的做出的描述中，本發(fā)明的又一些方面和目的將變得更加清楚，附圖中:
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的立體圖；
[0029]圖2是圖1所示裝置的分解視圖；
[0030]圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的裝置的加熱管道的兩個(gè)實(shí)施例的立體圖；
[0031]圖4是饋送和加熱組件的實(shí)施例的框圖，且通過該組件來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于饋送和加熱水的方法。
[0032]圖5是饋送和加熱組件的附加實(shí)施例的框圖，且通過該組件來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于饋送和加熱水的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參考圖1和2，用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置I包括金屬管道2和電磁感應(yīng)繞組3，該金屬管道用于使得水在入口 2a和出口 2b之間流動(dòng)，而電磁感應(yīng)繞組的線圈卷繞在由電絕緣材料制成的線軸4的周圍。線軸4具有空腔5并具有與繞組3的軸線重合的對(duì)稱軸線6，該空腔具有基本上圓柱形的形狀。在具體示出的實(shí)施例中，金屬管道2由導(dǎo)電材料制成、較佳地由鐵磁材料制成并且具有圓柱形螺旋的形狀。
[0034]該金屬管道2容納在空腔5內(nèi)部，以使得線軸4和金屬管道2至少部分地隔開一定間隙，因此使得它們物理地隔開，從而使管道2能松松地在空腔5內(nèi)部滑動(dòng)。
[0035]術(shù)語“間隙”意指這樣的空間區(qū)域:其中基本上不存在機(jī)械約束。
[0036]已選擇螺旋形狀來使得金屬管道2能容納在水質(zhì)量最大并且使得此種管道2的結(jié)構(gòu)盡可能緊湊。
[0037]換言之，由絕緣材料制成的線軸4和金屬管道2是兩個(gè)物理地隔開的部件，其中，電磁感應(yīng)繞組3的線圈卷繞在該線軸上。
[0038]具體地說，將線軸4限制成用于制備飲料的機(jī)器的支承結(jié)構(gòu)(未示出)，而液壓地連接于同一機(jī)器的液壓回路的金屬管道2基本上與線軸4不具有機(jī)械約束。然后，通過將金屬管道2從液壓回路斷開，可將管道2從空腔5抽出而維持系統(tǒng)的剩余部分不變。例如，如果管道已經(jīng)由于故障或維護(hù)而更換的話，對(duì)于操作者而言由于存在推入配件18a、18b而能簡(jiǎn)便地并且快速地將管道2從空腔5中抽出，該推入配件分別用于將管道2的入口 2a和出口 2b連接于用于制備飲料的機(jī)器的液壓回路的剩余部分。
[0039]根據(jù)這里在圖1和2中示出的實(shí)施例，絕緣線軸4、空腔5以及電磁感應(yīng)繞組3均具有基本上圓柱形的形狀，該形狀具有與軸線6重合的對(duì)稱軸線。
[0040]參見圖1和2，金屬管道2具有其自身的對(duì)稱軸線，該對(duì)稱軸線在具體示出的實(shí)施例中與軸線6平行并且重合。
[0041]該電磁感應(yīng)繞組3的線圈包括電線3c，該電線鎧裝由電器絕緣材料并且卷繞在該絕緣線軸4的周圍。該電線3c具有兩個(gè)端部3a和3b，繞組3能利用這兩個(gè)端部電氣地通電。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的裝置I進(jìn)一步包括電力供給電路7，該電力供給電路將交流(AC)電壓施加在繞組3的端部3a、3b處。其中產(chǎn)生的交流(AC)電流在繞組3內(nèi)部流動(dòng)且因此產(chǎn)生同樣交流的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的流動(dòng)線通過繞組3并且具體地通過線軸4的其中容納有金屬管道2的空腔5內(nèi)部。為了使得由于在繞組3的線圈中流動(dòng)的電流耗散的熱量產(chǎn)生的損失最小，將電線3c實(shí)施成具有大斷面并且具有減小的電阻率數(shù)值，以具有盡可能低的電阻率數(shù)值。
[0043]如前所述，通過利用電路7來為繞組3供電，在空腔5內(nèi)部產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，該交流磁場(chǎng)的流動(dòng)線通過容納在該空腔5內(nèi)部的金屬管道2。根據(jù)法拉第定理，磁場(chǎng)的流變化在金屬管道2內(nèi)部產(chǎn)生電渦流、也稱為“法拉第電流”，該電渦流由于焦耳效應(yīng)加熱管道2并且因此加熱在該管道內(nèi)部流動(dòng)的水。
[0044]有利的是，該管道2較佳地由鐵磁材料制成。利用由鐵磁材料制成的管道2，磁場(chǎng)線更多地聚集在管道2上并且并不分散在空腔5內(nèi)部的繞組3和管道2之間的空間內(nèi)，以優(yōu)化電禍流的廣生。
[0045]電力供給電路7為繞組3供給確定的電力并且以確定的頻率將交流(AC)電壓施加在繞組3的端部3a、3b處，該確定的頻率較佳地高于20kHz。具體地說，該電路7具有連接于電力網(wǎng)的輸入20和連接于繞組3的端子3a和3b的輸出21。通過本領(lǐng)域已知的方法，由電力網(wǎng)施加的交流(AC)電壓經(jīng)由電路7調(diào)制以使得電力頻率增大至高于20kHz的數(shù)值。換言之，電路7例如從電力網(wǎng)獲取50Hz的交流(AC)電壓，并且以高于20Hz的頻率為繞組3供給確定的電力和交流(AC)電壓。
[0046]通過為繞組3供給高于20Hz的頻率，實(shí)現(xiàn)如下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):由落在超聲波領(lǐng)域內(nèi)的裝置I產(chǎn)生的振動(dòng)超出可聽頻率以避免惱人的噪聲或嗡嗡聲;此外，所產(chǎn)生的超聲波防止水垢沉積在管道2的內(nèi)壁上。
[0047]通過改變振蕩頻率，能改變感應(yīng)出電流的幅值并且然后能根據(jù)此種頻率來改變管道2的溫度。具體地說，當(dāng)繞組3的端部處電壓的振蕩頻率達(dá)到特定的頻率數(shù)值(共振頻率)時(shí)，電路7的效率是最高的并且以來自管道2的熱量的形式呈現(xiàn)的耗散能量也是最大的。繞組3和管道2之間的耦合確定共振頻率的數(shù)值，該數(shù)值取決于如下大量因素:例如所制造的加熱管道2的形狀、尺寸和材料以及繞組3的類型。因此，通過為繞組3供給確定的電力和所具有的振蕩頻率等于共振頻率數(shù)值的交流(AC)電壓，該管道達(dá)到最大溫度。通過調(diào)節(jié)交流(AC)電壓的振蕩頻率能使得上述溫度下降并且降至期望且確定的數(shù)值，該繞組3供給由該交流電壓。具體地說，通過為繞組3供給所具有的振蕩頻率高于或低于共振頻率的交流(AC)電壓，以來自管道2的熱量的形式耗散的能量較少，該管道達(dá)到的溫度低于通過為繞組供給所具有的振蕩頻率等于共振頻率的交流(AC)電壓所達(dá)到的溫度。因此，通過調(diào)節(jié)電路7為繞組3供給的交流(AC)電壓的振蕩頻率可使得管道2的溫度達(dá)到特定的期望數(shù)值。
[0048]參見圖3A和3B，金屬管道2具有入口 2a和出口 2b以供水流動(dòng)。入口 2a和出口 2b例如在圖3A所示的實(shí)施例中能布置在管道2的同一端上，或者例如在圖3B所示的實(shí)施例中布置在不同的端部上。
[0049]在較佳的實(shí)施例中，使用至少一個(gè)金屬管道2，其中，供水流動(dòng)的入口2a和出口 2b定位在管道2的同一端上;例如，如圖3B所示呈圓柱形螺旋形狀的管道2具有位于相對(duì)端部上的供水流動(dòng)的入口 2a和出口 2b;例如圖1、圖2以及圖3A中所示，通過使得管道2的出口 2b或入口 2a延伸并且從螺旋中心通過所述延伸部，獲得這樣的管道，其中入口 2a和出口 2b均定位在同一端上。與入口 2a和出口 2b布置在不同端部上的實(shí)施例相比，入口 2a和出口 2b存在于管道2的同一端部上允許可以更簡(jiǎn)單并且更快速地從空腔5更換管道2。
[0050]例如，管道2在一實(shí)施例中能具有螺旋形狀，例如在圖3A或3B中示出的那樣，具有包括在0.3mm和1.5mm之間的壁厚和所具有的內(nèi)直徑包括在3mm和15mm之間的截面以及包括在30g和70g之間的重量。
[°°511管道2較佳地由食品級(jí)不銹鋼制造，例如EN 1.4509，該不銹鋼也具有良好的鐵磁特征以及約25kHz的共振頻率數(shù)值。
[0052]圖4示出用以饋送和加熱飲料制作機(jī)中的水的組件10，該組件包括栗9和根據(jù)本發(fā)明的用于加熱水的裝置I，該栗具有入口9a和出口％。
[0053]栗9的入口9a經(jīng)由管道15和電子閥25液壓地連接于用于供水的單元，例如獨(dú)立的儲(chǔ)罐(未示出)；該栗9的出口液壓地連接于管道2的入口 2a。該栗9能較佳地具有可變速度并且能被控制成使得在管道2內(nèi)部栗送的水具有與待制備的飲料類型相對(duì)應(yīng)的確定流量。
[0054]如前所述，為了促進(jìn)和加速從空腔5中抽出管道2，本領(lǐng)域已知的推入配件18a、18b分別將管道2的入口 2a和出口 2b與組件1的液壓回路的剩余部分相連接。
[0055]該組件10進(jìn)一步包括至少一個(gè)位移計(jì)26和至少一個(gè)溫度傳感器，該位移計(jì)設(shè)置在管道2的入口 2a的上游、較佳地設(shè)置在栗9的入口 9a的上游，而該溫度傳感器至少設(shè)置在用于加熱水的裝置I的管道2的端部2b附近。圖4中示出的特定實(shí)施例提供兩個(gè)溫度傳感器17a和17b，他們分別布置在管道2的入口 2a和出口 2b處。例如，溫度傳感器17a、17b的至少一個(gè)可以是熱電偶。提供這樣的實(shí)施例，其中用于饋送和加熱水的組件10包括不同數(shù)量的本領(lǐng)域已知的溫度傳感器，這些傳感器布置在液壓回路的不同位點(diǎn)處，其中的至少一個(gè)溫度傳感器布置成至少靠近管道2的出口 2b，同時(shí)仍落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0056]一般而言，溫度傳感器17a如果存在的話能基本上布置在加熱管道2的入口 2a的上游，以測(cè)量進(jìn)入管道2的水的溫度，而傳感器17b能基本上布置在加熱管道2的出口 2b的下游以測(cè)量流出管道2的水的溫度。
[0057]該組件10進(jìn)一步包括邏輯單元19，該邏輯單元用于獲取由溫度傳感器17a、17b所測(cè)得的溫度數(shù)值。該邏輯單元19對(duì)所獲取的由傳感器17a、17b所測(cè)得的數(shù)值進(jìn)行處理并且確定在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水的溫度。
[0058]因此，該邏輯單元9調(diào)節(jié)來自電路7的振蕩頻率和/或電力輸出，以使得在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水的溫度能達(dá)到用戶所選擇的確定溫度。
[0059]具體地說，該邏輯單元19通過調(diào)節(jié)電力供給電路7的振蕩頻率來控制該電路?；谟蓚鞲衅?7a和17b所測(cè)得的溫度數(shù)值，該邏輯單元19確定由電路7向電磁感應(yīng)繞組3供給的振蕩頻率。因此，電路7例如從電力網(wǎng)獲取50Hz的交流(AC)電壓并為繞組3提供在由邏輯單元19所確定頻率下的交流(AC)電壓。
[0060 ]該邏輯單元19通過本領(lǐng)域已知的方法、例如通過對(duì)電路7的電壓輸出的PffM調(diào)制來進(jìn)一步調(diào)節(jié)從電路7傳遞至繞組3的電力。
[0061]然后，該邏輯單元19控制電路7，以使得從電路7提供給繞組3的電壓具有確定的頻率和/或確定的電力。
[0062]繞組3的端部處的電壓則能等于零，即該邏輯單元19控制電路7的接通和斷開。例如，在溫度傳感器17a和17b探測(cè)到高于確定的上閾值的溫度的情形中，邏輯單元19控制電路7的端口，或者反之亦然，在溫度傳感器17a和17b探測(cè)到低于確定的下閾值的溫度的情形中，該邏輯單元19控制電路7的接通。
[0063]該邏輯單元19借助位移計(jì)26來確定由栗9栗送至管道9的水量。此外，該邏輯單元19能確定水流量并且具體地說，如果栗具有恒流量類型，則邏輯單元19從存儲(chǔ)有流量數(shù)值的內(nèi)存儲(chǔ)器來確定該流量數(shù)值。在栗9具有可變流量、即栗的轉(zhuǎn)速能被調(diào)節(jié)的情形中，該邏輯單元19能基于飲料類型的選擇來確定該流量數(shù)值并且能進(jìn)一步調(diào)節(jié)栗9的速度，以使得水以與用戶所選擇的飲料類型相對(duì)應(yīng)的確定流量從出水管道16饋送出。栗速度的控制能例如通過栗9的電源線電壓來進(jìn)行。栗的電源線電壓則能通過開環(huán)或閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)。在開環(huán)控制的情形中，該邏輯單元19例如利用如下電壓數(shù)值來調(diào)節(jié)該栗9的電源線電壓:這些電壓數(shù)值存儲(chǔ)在該單元19的存儲(chǔ)器中或者存儲(chǔ)在與該單元連接的存儲(chǔ)器中并且與期望流量的所有可能數(shù)值相對(duì)應(yīng)。在閉環(huán)控制的情形中，存在至少一個(gè)流量傳感器(流量計(jì))，邏輯單元19通過該流量傳感器來確定在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水流量。然后，通過將該流量數(shù)值與對(duì)應(yīng)于用戶所選擇飲料類型的期望流量數(shù)值進(jìn)行比較，該邏輯單元19例如由此來調(diào)節(jié)栗9的電源線電壓。
[0064]圖5示出用于饋送和加熱飲料制作機(jī)中的水的組件10的另一實(shí)施例。相對(duì)于圖4中示出的實(shí)施例，該組件10進(jìn)一步包括分離腔室8和一個(gè)三通電子閥14，該分離腔室8具有用于水的至少一個(gè)入口 12、13和一個(gè)出口 11。
[0065]參見圖5，該分離腔室8較佳地包括兩個(gè)用于水的入口:第一入口 12，該第一入口將腔室8與管道15液壓地連接，該管道經(jīng)由電子閥25連接于供水總管;第二入口 13，該第二入口將腔室8與管道2的出口 2b液壓地連接以加熱水。這樣，可促使來自供水總管15和加熱管道2的出口 2b的水進(jìn)入分離腔室8。
[0066]該分離腔室8的出口 11液壓地連接于栗9的入口 9a。類似于圖4中示出的實(shí)施例，栗9的出口 9a液壓地連接于管道2的入口 2a，且至少一個(gè)位移計(jì)26連接在加熱管道2的入口 2a的上游、較佳地連接在栗9的入口 9a的上游，更佳地在分離腔室8的第一入口 12的上游。
[0067]該三通電子閥14包括入口 14a、第一出口 14b以及第二出口 14c。該入口 14a液壓地連接于管道2的出口 2b;該出口 14b液壓地連接于出水管道16，該組件10從該出水管道饋送由裝置I加熱的水;該出口 14c液壓地連接于分離腔室8的入口 13。
[0068]通過切換電子閥14中的路徑，經(jīng)加熱水的流動(dòng)能從管道2的出口2b朝向分離腔室8或出水管道16偏轉(zhuǎn)。在第一種情形中，如果分離腔室8中存在的水的溫度相對(duì)于已饋送的水的溫度過低的話或者如果待饋送的熱水的流量過高的話，經(jīng)加熱的流體能返回到腔室8中用以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)加熱循環(huán)。
[0069]具體地說，電子閥14能切換以避免水流向兩個(gè)出口 14b、14c的至少一個(gè)。具體地說，通過控制出口 14c的閉合和出口 14b的打開，電子閥14允許水通向出水管道16以及阻塞管道2和分離腔室8的第二入口 13之間的水通道;反之亦然，通過控制出口 14c的打開和出口14b的閉合，電子閥14阻塞管道2的出口 2b和出水管道16之間的水通道，然后水不會(huì)饋送至管道16但流向分離腔室8的入口 13。
[0070]例如之前針對(duì)圖4中示出實(shí)施例的描述，該邏輯單元19調(diào)節(jié)電路7的振蕩頻率和電力輸出；然后，通過溫度傳感器17a和17b，該邏輯單元19確定在加熱管道2內(nèi)部流動(dòng)的水的溫度并且調(diào)節(jié)電路7的振蕩頻率和/或電力輸出，以使得在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水的溫度達(dá)到由用戶選擇的確定溫度。
[0071]該邏輯單元19借助至少一個(gè)位移計(jì)26確定由栗9栗送至管道2的水量。此外，該邏輯單元19能確定水流量，并且在栗9具有可變速度的情形中，該邏輯單元19進(jìn)一步以前述在圖4中示出實(shí)施例所描述的相同方式調(diào)節(jié)栗9的速度，即使得在管道2內(nèi)部栗送的水具有與待制作飲料類型相對(duì)應(yīng)的確定流量。
[0072]參見圖5，該邏輯單元18進(jìn)一步調(diào)節(jié)電子閥14的切換。如前所述，如果待饋送至管道16的熱水需達(dá)到較高的溫度和/或流量，可執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)加熱循環(huán);在該情形中，該邏輯單元19控制出口 14b的閉合和出口 14c的打開。因此，水并非立即從出水管道16饋送而是在加熱管道2和分離腔室8之間循環(huán)，直到存在于腔室8中的水會(huì)達(dá)到該確定的預(yù)加熱溫度為止，從而使得經(jīng)預(yù)加熱的水能在后續(xù)加熱循環(huán)期間達(dá)到期望的溫度。該溫度數(shù)值由邏輯單元19基于所選擇的飲料以及在所測(cè)得溫度數(shù)值和期望溫度數(shù)值之間的差值所確定，熱水須在該期望的溫度數(shù)值在饋送至出水管道16。在達(dá)到上述溫度數(shù)值時(shí)，邏輯單元19控制出口 14b的打開和出口 14c的閉合以執(zhí)行加熱循環(huán)，并在期望的溫度和流量下將熱水饋送至出水管道16。
[0073]現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例對(duì)在飲料制作機(jī)中通過組件10來饋送和加熱水的方法步驟進(jìn)行描述。
[0074]在開始時(shí)，用戶選擇飲料類型，并且在某些情形中選擇機(jī)器須制備的飲料的溫度；對(duì)于每種飲料類型而言，確定的水量并且在某些情形中確定的水流量是相關(guān)的，以由組件10饋送并加熱至選定溫度。因此，該邏輯單元19根據(jù)飲料類型和組件10須饋送至出水管道16的水的溫度來切換電子閥14，以具有合適的加熱循環(huán)。
[0075]具體地說，在須執(zhí)行較長(zhǎng)的加熱循環(huán)、即須對(duì)待加熱的水進(jìn)行預(yù)加熱(在圖5中所示的實(shí)施例)的情形中，該邏輯單元19以如下構(gòu)造切換電子閥14，其中出口 14b打開而出口14c閉合。該邏輯單元19控制電子閥25的打開，然后促使水從供水總管升至分離腔室8以達(dá)到與用于制備由用戶所選擇的確定飲料所需的水量相對(duì)應(yīng)的確定液位。
[0076]當(dāng)例如由位移計(jì)26探測(cè)而達(dá)到期望的液位時(shí)，該邏輯單元19控制電子閥25的閉合以及栗9的接通，以使得水從分離腔室8的出口 11朝向管道2的入口 2a栗送。
[0077]在須執(zhí)行較短的加熱循環(huán)、即從出水管道16進(jìn)行直接分配的情形中，該邏輯單元19僅僅控制電子閥25的打開和栗9的接通，直至分配結(jié)束為止。然后，該邏輯單元19借助位移計(jì)26確定栗送至管道2的水量，并且當(dāng)與用戶所選擇的特定飲料類型相對(duì)應(yīng)的確定水量饋送至出水管道16時(shí)停止分配。
[0078]在附加的實(shí)施例中，該邏輯單元19進(jìn)一步確定栗送至管道2的水流量，并且在栗9具有可變速度的情形中，該邏輯單元19進(jìn)一步調(diào)節(jié)栗9的速度，以使得在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水具有適于用戶所選擇飲料類型的流量。在這之后，確定的水量以及確定的流量在管道2內(nèi)部在入口 2a和出口 2b之間流動(dòng)。
[0079]然后，在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水借助裝置I加熱。實(shí)際上，該邏輯單元19控制電路7的接通，該電路為電磁感應(yīng)繞組3供給確定的電力和交流(AC)電壓，該交流電壓具有等于共振頻率的振蕩頻率。為繞組3供電的電路7的振蕩頻率由邏輯單元19調(diào)節(jié)，并且通過改變電源7的振蕩頻率，能對(duì)在管道2內(nèi)部流動(dòng)的水的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在開始時(shí)，邏輯單元19確定共振頻率并且將電路7的振蕩頻率調(diào)節(jié)至該共振頻率。
[0080]該邏輯單元19通過傳感器17a和17b確定在管道2內(nèi)部的水的溫度。如果由傳感器17a和17b所確定的溫度數(shù)值與由用戶選擇的溫度不同，則邏輯單元19調(diào)節(jié)電路7的振蕩頻率和/或由電路7向繞組3供給的電力，以使得在管道內(nèi)部的水能達(dá)到選定的溫度。如前所述，該共振頻率高于20kHz，以使得裝置I所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)落在超聲波域內(nèi)并超出可聽頻率。該邏輯單元19因此在如下范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電路7的振蕩頻率:其中這些頻率高于20kHz，較佳地高于共振頻率。例如在前述實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例中，該共振頻率具有約25kHz的數(shù)值。在溫度傳感器17a和17b探測(cè)到高于確定的上閾值的溫度的情形中，邏輯單元19控制電路7的斷開，或者反之亦然，在溫度傳感器17a和17b探測(cè)到低于確定的下閾值的溫度的情形中，該邏輯單元19控制電路7的接通。
[0081]然后，熱水在用戶所選擇的溫度下饋送至出水管道16，并且在一定情形中，流量對(duì)應(yīng)于用戶所選擇的飲料類型。該控制邏輯單元19調(diào)節(jié)電路7的振蕩頻率和/或由電路7供給至繞組3的電力，直到分離腔室8中的所有水都已饋送至出水管道16為止，以使得水溫保持恒定并等于由用戶選擇的數(shù)值。
[0082]在待饋送的水需達(dá)到的溫度和流量均較高的情形中，該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分離腔室8中存在的水執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)加熱循環(huán)。在該情形中，邏輯單元19通過傳感器17a或17b來確定在分離腔室中的水的溫度，且如果該溫度數(shù)值低于確定的預(yù)加熱溫度數(shù)值，則該邏輯單元19通過控制出口 14b的閉合和出口 14c的打開來接通電子閥14;然后，具有確定的流量的確定的數(shù)量在加熱管道2和分離腔室8之間流動(dòng)，以使其達(dá)到該預(yù)加熱溫度，從而該水能在后續(xù)加熱步驟期間達(dá)到期望的溫度。
[0083]換言之，后續(xù)的加熱步驟等同于圖4中所示實(shí)施例的步驟，但在管道2的入口2a處，在特定數(shù)值的預(yù)加熱溫度下栗送經(jīng)預(yù)加熱的水。該預(yù)加熱溫度由邏輯單元19根據(jù)用戶所選擇的飲料類型并且根據(jù)由傳感器17a和17b所測(cè)得的溫度數(shù)值和期望溫度數(shù)值之間的差值來確定。一旦水達(dá)到預(yù)加熱溫度，邏輯單元19就控制出口 14b的打開和出口 14c的閉合以執(zhí)行加熱循環(huán)，其中，經(jīng)預(yù)加熱的水再次在管道2中流動(dòng)、被加熱并且在期望的溫度和流量下饋送至出水管道16。
[0084]在饋送結(jié)束時(shí)，栗9和電路7均斷開并且使得組件10的整個(gè)液壓回路清空，即在該液壓回路內(nèi)部沒有水并準(zhǔn)備好啟動(dòng)新的饋送和加熱循環(huán)。
[0085]有利的是，該邏輯單元19剛好在組件10的液壓回路中存在的水都已饋送至出水管道16之前控制電路7的斷開。這樣，水流的最后部分(沒有多少cc)由于管道2的熱慣性而加熱，而管道2也由此有利地被冷卻。
[0086]該方法也能提供清洗步驟，即利用每次循環(huán)結(jié)束時(shí)的冷卻來清洗整個(gè)液壓回路，以消除沉積在管道2內(nèi)部的可能水垢。
[0087]本發(fā)明能提供與前文描述并且在附圖中示出的那些實(shí)施例不同的實(shí)施例；例如，參照?qǐng)D2的幾何形狀，已觀察到包括直管2或具有U形或平螺紋形狀的管道2的實(shí)施例落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0088]也提供這樣的實(shí)施例，其中管道2實(shí)施成若干圓柱形螺紋的形狀。
[0089]具有不同數(shù)量的由不同材料類型制成的金屬管道2的附加實(shí)施例仍落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0090]不管怎樣，其它實(shí)施例能提供不同幾何形狀的線軸4和/或空腔5和/或電磁感應(yīng)繞組3。能為容納在空腔5內(nèi)部的金屬管道2提供附加的實(shí)施例，其中，絕緣線軸4和/或電磁感應(yīng)繞組3和/或空腔5和/或金屬管道2的對(duì)稱軸線并不重合，但仍落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。[0091 ]已選擇整個(gè)結(jié)構(gòu)的幾何形狀以及對(duì)稱性，以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)便地實(shí)施和描述本發(fā)明。
[0092]提供另一實(shí)施例，其中管道2在外側(cè)鎧裝有一些絕緣材料;在該情形中，絕緣涂層和線軸4在空腔5內(nèi)部至少部分地隔開一定間隙，以使得具有涂層的該管道2能松松地在線軸4的空腔5內(nèi)部滑動(dòng)。此外在該情形中，管道2和線軸4均至少部分地隔開一定間隙，即允許熱絕緣涂層和線軸4之間進(jìn)行松松滑動(dòng)的空間。
[0093]組件10的另一實(shí)施例能提供分離腔室8，該分離腔室設(shè)有至少一個(gè)布置在其內(nèi)部的加熱元件，用于對(duì)來自管道15的水進(jìn)行預(yù)加熱。在該情形中，水在分離腔室8內(nèi)部預(yù)加熱至達(dá)到確定的預(yù)加熱溫度，而無需對(duì)整個(gè)加熱管道2執(zhí)行預(yù)加熱循環(huán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于加熱制作和分配飲料的機(jī)器中的水的裝置(I)，所述裝置包括至少一個(gè)金屬管道(2)和至少一個(gè)電磁感應(yīng)繞組(3)，所述至少一個(gè)金屬管道用于使得所述水在入口(2a)與出口(2b)之間流動(dòng)，其特征在于，所述繞組(3)的線圈卷繞在由電絕緣材料制成的線軸(4)周圍，所述線軸具有空腔(5)，所述金屬管道(2)容納在所述空腔內(nèi)部，并且所述金屬管道(2)和所述線軸(4)在所述空腔(5)內(nèi)部至少部分地隔開一定間隙。2.如權(quán)利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)金屬管道(2)具有螺旋形狀。3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)金屬管道(2)由鐵磁材料制成。4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，供所述水流動(dòng)的所述入口(2a)和所述出口(2b)布置在所述至少一個(gè)金屬管道(2)的同一端上。5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，包括至少一個(gè)電力供給電路(7)，所述至少一個(gè)電力供給電路將高于20kHz的頻率的交流(AC)電壓施加在所述電磁感應(yīng)繞組(3)的端子(3a、3b)之間。6.—種用于供給并加熱飲料制備機(jī)中的水的組件(10)，所述組件包括至少一個(gè)栗(9)、用于供水的管道(15)以及出水管道(16)，所述至少一個(gè)栗具有入口(9a)和出口(9b)，其特征在于，所述組件包括如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于加熱水的裝置(I)。7.如權(quán)利要求6所述的組件(10)，其特征在于，還包括:至少一個(gè)分離腔室(8)，所述至少一個(gè)分離腔室具有用于所述水的至少一個(gè)入口(12、13)和一個(gè)出口(11)，其中，所述栗(9)的所述入口(9a)與所述至少一個(gè)分離腔室(8)的所述出口(11)液壓地連接，并且所述栗(9)的所述出口(9b)與所述管道(2)的所述入口(2a)液壓地連接。8.如權(quán)利要求7所述的組件(10)，其特征在于，包括:三通電子閥(14)，所述三通電子閥具有入口(14a)、第一出口(14b)和第二出口(14c)，其中所述管道(2)的所述出口(2b)與所述電子閥(14)的所述入口(14a)液壓地連接;所述三通電子閥(14)適于使得所述水流從所述裝置(I)的管道(2)的出口(2b)選擇性地偏向所述分離腔室(8)的所述入口(13)或者偏向所述出水管道(16)。9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的組件(10)，其特征在于，包括至少一個(gè)溫度傳感器(17a、17b)，所述至少一個(gè)溫度傳感器至少布置在所述管道(2)的所述出口(2b)附近。10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的組件(10)，其特征在于，包括邏輯單元(9)，所述邏輯單元用于控制電力供給電路(7)，其中所述邏輯單元(19)進(jìn)一步適于控制所述栗(9)并獲取由所述至少一個(gè)溫度傳感器(17a、17b)所測(cè)得的溫度數(shù)值。11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的組件(10)，其特征在于，所述邏輯單元(19)進(jìn)一步適于切換所述三通電子閥(14)，用以打開和/或閉合至少一個(gè)出口(14b、14c)。12.一種用于饋送和加熱飲料制備機(jī)中的水的方法，所述方法包括如下步驟: a)選擇飲料類型和待饋送至所述出水管道(16)的水的溫度； b)將根據(jù)在所述步驟a)期間選定的飲料類型確定的所確定水量栗送到所述裝置(I)的加熱管道(2)中； c)通過所述裝置(I)經(jīng)由電磁感應(yīng)來加熱在所述步驟b)期間栗送到所述管道(2)中的水； d)確定至少在所述管道(2)的出口(2b)處的水溫； e)將在所述步驟b)期間栗送的以及在所述步驟c)期間加熱的水饋送至出水管道(16); 其特征在于，所述方法包括如下步驟: f)根據(jù)在所述步驟a)中選定的飲料類型以及根據(jù)在所述步驟d)期間確定的在所述管道(2)的出口(2b)處的水溫?cái)?shù)值和在所述步驟a)期間選定的溫度數(shù)值之間的差值來調(diào)制由所述裝置(I)的電路(7)供給的電源線電壓，以使得在所述管道(2)內(nèi)部流動(dòng)的水達(dá)到在所述步驟a)期間選定的溫度。13.如權(quán)利要求12所述的用于饋送和加熱水的方法，其特征在于，包括步驟g)，其中將所述水預(yù)加熱以升溫至達(dá)到確定的預(yù)加熱溫度數(shù)值。14.如權(quán)利要求13所述的用于饋送和加熱水的方法，其特征在于，所述預(yù)加熱的溫度數(shù)值通過所述邏輯單元(19)根據(jù)在所述步驟a)中選定的飲料類型以及在所述步驟d)期間確定的水溫?cái)?shù)值和在所述步驟a)期間選定的溫度數(shù)值之間的差值來確定。15.如權(quán)利要求12至14所述的用于饋送和加熱水的方法，其特征在于，所述步驟e)接續(xù)在所述步驟g)之后，而所述步驟b)、c)、d)以及f)是同步的。16.如權(quán)利要求12至15的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的用于饋送和加熱水的方法，其特征在于，對(duì)在所述步驟f)中由所述電路(7)供給的電源線電壓進(jìn)行頻繁地調(diào)制，并且由所述電路(7)供給的電壓的振蕩頻率高于20kHz。17.如權(quán)利要求12至16的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的用于饋送和加熱水的方法，其特征在于，在所述步驟f)期間，所述電路(7)的振蕩頻率高于通過將所述裝置(I)的所述管道(2)和繞組(3)進(jìn)行耦合所確定的共振頻率。
【文檔編號(hào)】A47J31/54GK105916413SQ201480059407
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日
【發(fā)明人】C·道格萊尼馬杰
【申請(qǐng)人】瑞海文多斯服務(wù)股份公司