CN105658125A - 液体加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于热饮机的液体加热设备（10），其包括：-通流加热器（18,18ˊ）；-第一罐（12），其用于容纳待加热的液体（24）；-第二罐（14），其用于临时存储预热过的液体（24ˊ）；-液体出口（22），其用于释放已加热的液体；以及-切换单元（20,20ˊ,20ˊˊ,20ˊˊˊ），其配置成在预加热循环和最终加热循环之间切换液体加热设备（10）的液体流动循环，在预加热循环中，液体（24）从第一罐（12）经过通流加热器（18,18ˊ）流动并进入第二罐（14）内以便将预热过的液体（24ˊ）临时存储在第二罐（14）内，在最终加热循环中，预热过的液体（24ˊ）从第二罐（14）经过通流加热器（18,18ˊ）流到液体出口（22）。

Description

液体加热设备

技术领域

本发明涉及热饮机（例如咖啡和/或浓咖啡机）的液体加热设备。本发明还涉及包括这样的液体加热设备的热饮机，特别是涉及咖啡和/或浓咖啡机。优选地，可在单杯的自动、半自动或手动咖啡和/或浓咖啡机中应用所提出的液体加热设备。然而，所提出的液体加热设备不限于在这样的器具中使用。

背景技术

在热饮机（例如单杯咖啡机和浓咖啡机）中的主要挑战之一是以能量高效的方式在足够高的流量下提供热水。为了泡制咖啡或浓咖啡，需要大约90-95℃的泡制温度。给定自来水通常用作入口液体的事实，这意味着在咖啡或浓咖啡机中的这样的液体加热设备通常必须将水从大约15-20℃的入口温度一直加热到大约90-95℃的出口温度。

这样的热饮机的两种不同类型的液体加热系统通常是已知的。第一机器类型借助于烧水器来加热水。第二机器类型使用一个或多个通流加热器或热块。使用烧水器的机器最适合于在低压下的高流量，这特别适合于一般具有大约120ml的体积的“常规”咖啡饮料的产生。使用通流加热器的机器另一方面最适合于在高压下的较低流量，这特别适合于具有大约40-60ml的一般体积的浓咖啡的制作。

如果一个且同一个液体加热设备应当被用于允许制作“常规”咖啡饮料以及浓咖啡的组合机器，则这变得特别有挑战性。对于“常规”咖啡饮料，应在高流量下并且在低压下提供水，同时需要比较低的流量和高的压力以便产生对于浓咖啡饮料来说高度青睐的咖啡油。因此，目前技术水平的烧水器和目前技术水平通流加热技术看起来都不适合于这样的组合咖啡和浓咖啡机。

这两种类型的目前技术水平液体加热技术的另一差异是它们的不同水平的功率消耗。虽然烧水器加热系统通常具有在1450W左右变动的功率水平，现代热块由于其内在流量限制而必须在大约2100W下工作，以便产生大约5-6ml/s、特别是5.6ml/s的所需流量。即使热块由于其对付较高的水压的能力而通常是优选的，上面提到的高功率水平也使热块不适合于在低电压国家（例如巴西和美国）中使用。

另一方面，简单地使用高压烧水器系统也不被推荐用于大量制作的产品，因为这样的高压烧水器系统相当复杂且制造起来昂贵。除了那以外，还有置于这样的系统上的非常高的安全要求，可通过使用通流加热器而不是高压烧水器系统来更容易满足该安全要求。

EP2481329A1公开了使用常规通流加热器产生高流量的尝试。为了克服这样的通流加热器的固有流量限制，EP2481329A1提出提前借助于通流加热器预先加热水储存器，使得在储存器内的水的入口温度被预先加热到大约40℃的温度。一旦咖啡饮料必须被制作，水就“只”必须在40℃开始被加热到高达大约90-95℃的水分配温度。这使能减少根据要求将水加热到分配温度所花费的时间。然而，不断地将水储存器加热到40℃的温度也看起来是相当能量低效的，特别是如果只很少需要热水，例如，如果咖啡机每小时只被使用一次或两次。如果用户只泡制少量的咖啡例如1或2杯，同时水容器的全容量被预先加热的话，则这个系统是特别低效的。

因此，仍然有改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提供用于热饮机的替代的液体加热设备，其使能在高流量下且如果需要的话也在高压下产生热液体供应，其中液体加热设备可在比较低的功率水平下被操作。

根据本发明的第一方面，这个目的由用于热饮机的液体加热设备来解决，液体加热设备包括：

-通流加热器；

-用于容纳待加热的液体的第一罐；

-用于临时存储预热过的液体的第二罐；

-用于释放已加热的液体的液体出口；以及

-切换单元，其配置成在预加热循环和最终加热循环之间切换液体加热设备的液体流动循环，在预加热循环中，液体从第一罐经过通流加热器流动并进入第二罐内以便将预热过的液体临时存储在第二罐内，在最终加热循环中，预热过的液体从第二罐经过通流加热器流到液体出口。

在本发明的另一方面中，提出包括上面提到的类型的液体加热设备的热饮机。

在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应理解，所主张的热饮机具有与所主张的液体加热设备并且与在从属权利要求中限定的相似和/或相同的优选实施例。

如上面解释的，通流加热器的流量主要取决于必须被实现的液体温度增加和通流加热器被操作时的功率水平。本发明的思想是使用两个分离的加热循环：预先加热液体的第一加热循环（被表示为预加热循环）和第二循环，其中预热过的液体被最终加热到期望最终温度（被表示为最终加热循环）。

与在EP2481329A1中提出的系统相反，这不是通过预先加热整个液体罐（其是相当能量低效的）而是通过只预先加热来自主储存器（被表示为第一罐）的液体的一部分并将它临时存储在第二储存器（被表示为第二罐）中来完成。所提出的液体加热设备此外包括切换单元，其使能在两个不同的加热循环之间切换在液体加热设备内的流体流。

在预加热循环中，存储在第一罐中的液体的部分优选地借助于泵被抽出并经过通流加热器被泵送到达用作临时存储器的第二罐内。在这个预加热循环中，从第一罐抽出的液体的部分被预先加热到优选大约35-40℃的温度，且其后被临时存储在第二罐中。在最终加热循环中，可然后从第二罐抽出预热过的液体，以便借助于通流加热器最终将它加热到期望最终温度，其中它最终被输送到液体出口。这个液体出口可流体地连接到咖啡和/或浓咖啡机的泡制室，咖啡和/或浓咖啡在泡制室中被最终泡制。

根据本发明的液体加热设备因此利用两步骤的液体加热系统。这具有下面的明显优点：

将水预先加热到大约35-40℃可以在第一加热步骤中（在预加热循环内）在相当高的流量下以低功耗完成。如果液体然后在第二加热步骤加热中（在最终加热循环内）被加热到其最终温度（大约90-95℃），则与液体在单个加热循环中从15-20℃被直接加热到90-95℃的情况比较，大约5-6ml/s的期望流量消耗少得多的功率。这允许使用在较低功率水平下、优选地在大约1400W下操作的通流加热器。

与根据可以说也利用两步骤加热方法的EP2481329A1的通流加热装置相反，不是整个主储存器（在本文中被表示为第一罐）不断地被预先加热，而是只有较少量的液体被预先加热并临时存储在第二、分离的罐中。实际上只预先加热对一杯热饮来说足够的典型体积（例如对于浓咖啡的40ml或对于“常规”咖啡的120ml）的液体将是有意义的。液体的其余部分可保持在第一罐中未加热。

在启动液体加热设备之前，整个量的待加热的液体被容纳在第一罐内，且第二罐是空的。然而通常可设想的是默认地将例如对一杯咖啡或茶来说足够的某个量的预加热液体预先存储在第二罐中（不取决于要求热饮的用户），根据本发明优选的是，第一加热循环（预加热循环）取决于用户的要求，即一旦用户选择某个类型的热饮，第一加热循环就被发起。

根据本发明的实施例，切换单元包括配置成根据从第一罐释放的液体的预定义量在预加热循环和最终加热循环之间切换的控制器。

这意味着一旦从第一罐释放的液体的量达到用户所选择的热饮所需的液体的量，则控制器就从预加热循环切换到最终加热循环。换句话说，只有选定热饮所需的量的液体被预先加热，而液体的其余部分可保持在第一罐中未加热。以这种方式，没有额外的能量被消耗来加热在当前情况下不必被加热的液体量。因此，第二罐根据该实施例只在请求时被填补，且一旦足够的液体已被预先加热用于选定热饮，第二罐就再次被腾空。

如上面解释的，一旦从第一罐释放的液体的量达到某个阈值（被表示为液体的预定义量），切换单元的控制器就从预加热循环切换到最终加热循环。可以用几种方式测量从第一罐释放的这个量的液体。

根据一个实施例，液体加热设备还包括用于测量从第一罐释放的液体流量并用于计算从其释放的液体的总量的流量计，其中控制器配置成当所释放的液体的被计算出的总量达到液体的预定义量时在预加热循环和最终加热循环之间切换。

根据替代的实施例，液体加热设备可包括用于测量在第二罐内的流体水平的流体水平传感器，其中控制器配置成当在第二罐内的流体水平达到流体的预定量时在预加热循环和最终加热循环之间切换。

根据第一提到的替代方案，通过在时间上对所测量的液体流量求积分来计算从第一罐释放的液体的量。这可以用非常准确的方式完成。在第二提到的替代方案中，只通过检查到达第二罐的液体的量来间接地测量从第一罐释放的液体的量。第二替代方案具有下面的优点：可借助于例如电气或机械传感器以相当容易的方式测量在第二罐内的流体水平。

应注意，这两个替代方案也可组合，即具有用于测量从第一罐抽取的液体流量的流量计以及用于测量在第二罐内的流体水平的流体水平传感器。在这种情况下，由流量计测量的值可甚至与由流体水平传感器测量的值比较，以便可监控是否有在离开第一罐的液体的量和在预加热循环之后到达第二罐的液体的量的差异。这可帮助检测在系统内的任何泄漏。

然而，根据上面提到的实施例，一旦足够的液体已被预先加热，从第一罐释放的液体的所计算的量和/或在第二罐内的流体水平就可用于触发控制器从预加热循环切换到最终加热循环。

根据另一实施例，液体加热设备可包括用于接收液体的预定义量的数据接口，液体的预定义量是用户所选择的热饮所必需的液体的量，其中所述数据接口连接到控制器。

如果用户选择某种类型的热饮，则数据接口可因此接收选定热饮所必需的液体的量，并可将这个信息传送到控制器，其接着通过将切换单元切换到第一位置来发起预加热循环，且一旦选定热饮所必需的预定义量的液体已从第一罐被释放、被预先加热并被转移到第二罐内就将切换单元切换到第二位置，使得预热过的液体可接着在第二加热循环中被加热到期望最终温度。

可以用不同的方式确定选定热饮所必需的液体的量。热饮机可包括几个按钮，其中每个按钮允许选择不同种类的配方，例如第一按钮可用于“常规”咖啡而第二按钮可用于浓咖啡。在这种情况下，配方本身（即对于“常规”咖啡或浓咖啡需要多少液体）可存储在系统中在小存储单元中。假如用户例如选择浓咖啡，控制器可因此接收对于浓咖啡需要40ml的信息，使得控制器接着控制切换单元展开预加热循环直到40ml被预先加热并转移到第二罐为止，并接着将切换单元切换到其第二位置以展开第二加热循环，以便将预热过的40ml液体加热到期望最终温度。

另一方面，也可设想的是，用户可手动地确定应当用于制作选定热饮的加热液体的期望量。在这种情况下，一旦由用户手动选择的液体量已被预先加热，控制器就将切换单元从第一位置切换到第二位置。

在预加热循环和最终加热循环之间的切换可在切换单元内以不同的技术方式完成。

根据实施例，切换单元包括一个或多个切换阀和配置成在第一阀位置和第二阀位置之间切换该一个或多个切换阀的阀位置以便在预加热循环和最终加热循环之间切换液体加热设备的液体流动循环的控制器。

在这种情况下，切换单元连接到通流加热器、第一罐、第二罐和液体出口。一个或多个切换阀适于将通流加热器与第一罐、第二罐和/或液体出口选择性地连接。在预加热循环中，通流加热器经由切换单元（经由切换单元的一个或多个阀）在其入口侧处与第一罐且在其出口侧处与第二罐流体地连接。在最终加热循环中，通流加热器经由切换单元（经由切换单元的一个或多个阀）在其入口侧处与第二罐且在其出口侧处与液体出口流体地连接。

根据另一实施例，切换单元只包括与通流加热器、第一罐、第二罐和液体出口连接的单个切换阀。单个切换阀具有比多个阀消耗更少空间的优点。除了那以外，控制单个切换阀的处理时间可减少。

所述单个切换阀被实现为包括控制器的电气切换阀是特别优选的。与机械切换阀相反，这样的电气切换阀允许甚至更快地改变阀位置并可容易被校准。控制器可在这种情况下集成到电气阀内，使得不需要单独的实体。

根据另一实施例，控制器配置成也将一个或多个切换阀的阀位置切换到第三阀位置，在第三阀位置中预热过的液体可从第二罐经过通流加热器流动并且再次回到第二罐内。

以这种方式，预先加热可通过泵送液体经过通流加热器几次在几个步骤中发生。实际上，这可如下工作：在第一步骤中，切换单元的控制器将一个或多个切换阀的阀位置切换到第一阀位置，其中液体被抽出第一罐、通过流经通流加热器而被加热并接着临时存储在第二罐中。之后，控制器接着将一个或多个切换阀的阀位置切换到第三阀位置以便泵送来自第二罐的临时存储的预热过的液体第二次经过通流加热器并再次回到第二罐内。这个第三加热循环可重复，直到液体被预先加热到期望预加热温度为止。一旦这个预加热温度被达到，切换单元的控制器就可接着将一个或多个切换阀切换到其第二位置，以便从第二罐抽取预热过的水，泵送它经过通流加热器以便将它加热到期望最终泡制温度，并接着将它转移到液体出口，它可从液体出口流入泡制室内。与上面提到的实施例相反，液体在这种情况下，在预热过的液体最终在第二加热循环中被加热到最终期望的最终温度之前，经过预加热循环不仅一次而是几次。

如果液体经过预加热循环多于一次，则液体可在被存储在第二罐内之前被甚至更多地预加热到例如高于45℃的温度。理想地，每循环（包括最终加热循环）的温度增加被最小化以使能较低功率通流加热器的使用。系统的能量消耗将保持相同，因为相同量的液体被加热到与在前一实施例中相同的最终温度。然而热块的功率可减小，因为每个加热循环将需要较少的功率来操作。

不是使用如上面指示的阀，如果切换单元包括可选择性地被控制的至少两个泵，则可实现本发明的技术原理。

根据实施例，切换单元包括：

-第一泵，其在其入口侧上流体地连接到第一罐而在其出口侧上流体地连接到通流加热器，

-第二泵，其在其入口侧上流体地连接到第二罐而在其出口侧上流体地连接到通流加热器，以及

-控制器，其配置成选择性地打开第一泵或第二泵，以便在预加热循环和最终加热循环之间切换液体加热设备的液体流动循环。

为了发起预加热循环，第一泵将被打开，直到预定义量的液体已从第一罐被抽取（借助于第一泵），在通流加热器内被预先加热，并被转移到第二罐为止。然后第一泵将被关闭且第二泵将被打开。这发起最终加热循环，其中预热过的液体被抽出第二罐（借助于第二泵），在通流加热器内被加热，并最后转移到液体出口。在这两个泵之间的切换由切换单元的控制器控制。

根据后面提到的实施例，优选的是，第一泵的出口侧流体地连接到通流加热器的第一入口以及第二泵的出口侧流体地连接到通流加热器的不同于第一入口的第二入口。因此，在预加热循环中的液体流经通流加热器的第一部分，而在最终加热循环中，液体流经通流加热器的不同于和独立于第一部分的第二部分。通流加热器的第一部分可例如包括比通流加热器的第二部分短的导管，使得液体在最终加热循环内比在预加热循环内被加热到更高的程度。然而，通流加热器的第一部分也可具有比第二部分低的温度。仍然进一步地，可设想在通流加热器的第一部分内的导管，与在通流加热器的第二部分内的导管相比，与在通流加热器内的加热线圈更隔绝。

与在利用具有一个或多个不同的切换阀的切换单元的前面提到的实施例中类似，具有两个泵的后面提到的实施例也优选地使用一个且同一个通流加热器用于预加热循环以及用于最终加热循环。唯一的差异是，在如上面提到的不同步骤中分离的预加热（借助于第三阀位置）对于使用两个泵的实施例是不可能的。

根据另一实施例，通流加热器包括热块。除了能够对付高水压的上面提到的优点以外，这样的热块还准备好在非常短的加热期之后使用。

第二罐根据本发明优选地被选择为小于第一罐。为了防止第二罐例如由于系统的故障而引起的溢流，根据另一实施例，优选的是第二罐包括流体地连接到第一罐的溢流出口。在第二罐中构建的压力或溢流可因此实际上被防止。如果由于任何原因太多的液体被预先加热并转移到第二罐内，则过剩的预热过的液体可接着经由溢流出口流回到第一罐内。

根据又一实施例，所提出的液体加热设备此外可包括用于预先加热在第一罐内的液体的第二加热元件。在这种情况下，液体加热设备将不仅包括通流加热器而且包括第二加热元件，第二加热元件可以用恒定的方式、用适时可变方式或当请求时加热在第一罐内的液体。如果液体在第一罐内已经被预先加热，则上面提到的不同加热循环可以用甚至更快的方式被经过，使得可在液体出口处供应的总流量可进一步降低。

附图说明

本发明的这些和其它方面将根据并且参考在下文中所述的（多个）实施例而变得清楚并得以阐明。在接下来的附图中：

图1示出根据本发明的液体加热设备的第一实施例；

图2示出根据本发明的液体加热设备的第二实施例；

图3示出根据本发明的液体加热设备的第三实施例；以及

图4示出根据本发明的液体加热设备的第四实施例。

具体实施方式

图1示出根据本发明的液体加热设备的第一实施例。液体加热设备整个用参考数字10表示。液体加热设备10优选地用于加热在热饮机（例如咖啡、浓咖啡和/或茶机）中的液体。液体加热设备10可以是这样的机器的部分并优选地集成到机器的内部内。

液体加热设备10包括两个分离的液体罐或储存器：第一罐12和第二罐14。此外，设备10包括泵16、通流加热器18、切换单元20和液体出口22。

第一罐12、第二罐14、通流加热器18和液体出口22可借助于切换单元20选择性地彼此连接。根据第一实施例，这个切换单元20包括多个入口和多个出口。在当前的情况下，切换单元20包括三个入口I1-I3和三个出口O1-O3。切换单元20的第一入口I1流体地连接到第一罐12的出口O12。切换单元20的第二入口I2流体地连接到第二罐14的出口O14。切换单元20的第三入口I3流体地连接到通流加热器18的出口O18。切换单元20的第一出口O1经由泵16流体地连接到通流加热器18的入口I18。切换单元20的第二出口O2流体地连接到第二罐14的入口I14。切换单元20的第三出口O3流体地连接到液体出口22。

切换单元20主要具有选择性地将第一罐12、第二罐14和/或液体出口22与通流加热器18连接的功能。这可通过使切换单元20的不同入口I1-I3与不同出口O1-O3在内部彼此选择性地连接来完成。这允许建立在系统10内的不同液体流动或加热循环。

根据本发明，待加热的液体24优选地在两个分离的循环中被加热。在图1A中示意性图示的第一循环中，液体24被预先加热到优选地大约35-40℃的中间温度。这个第一循环在下文中也被表示为预加热循环。在图1B中示意性图示的第二循环中，预热过的液体24'被预先加热到优选地大约90-95℃的期望最终温度。这个第二循环在下文中被表示为最终加热循环或泡制循环。

根据图1所示的第一实施例，切换单元20可借助于多个阀26.1-26.4在这两个循环之间切换。

当启动液体加热设备10被集成于的热饮机时，情况通常如图1A所示。待加热的液体24被容纳在或填充到第一罐12内。这个第一罐12是主液体罐。在咖啡、浓咖啡或茶机中，水通常用作液体24。第二罐14在这个阶段是空的。通流加热器18被加热，以便准备使用。一旦所有这些要求被满足，图1A所示的预加热循环就可开始。泵16接着将某个量的液体24泵送出第一罐12。阀26.1另外在其打开位置上。被抽取量的液体24将从第一罐12的出口O12流到切换单元20的入口I1，通过阀26.1到切换单元20的出口O1，并经由泵16到通流加热器18的入口I18。这个量的液体24然后通过流经通流加热器18被预先加热。预热过的液体24'在出口O18处离开通流加热器18，流到切换单元20的入口I3，经由阀26.3到切换单元20的出口O2，并最后到达第二罐14的入口I14。预热过的液体24'然后临时存储在第二罐14内。应注意，只有某个量的液体24被预先加热并接着存储在第二罐14中。这个量的预热过的液体24'优选地足够用于应当由热饮机制作的一杯热液体。这意味着例如对于浓咖啡是40-60ml的量，对于“常规”咖啡是100-140ml的量，或对于茶是例如高达200ml的量。第二罐14可因此具有比第一罐12更小的体积。

通常可设想的是，预先加热预定量的液体24，可以说存货。然而优选地，上面提到的预加热循环由用户在请求选定热饮时初始化。用户的选择将接着发起上面提到的预加热循环。从第一罐12抽取并被预热的液体24的量于是将对应于选定热饮所需的液体的量。这意味着只有产生选定热饮所需的该量的液体24被预先加热并临时存储在第二罐14内。

一旦足够的液体24已被预先加热，切换单元20就可切换到它的第二位置内，其中存储在第二罐14中的预热过的液体24'被加热到期望最终温度。这在图1B中示意性图示的泡制循环中完成。在这个泡制循环中，预热过的液体24'再次被泵送出第二罐14。这优选地由也在预加热循环内将冷的液体24泵送出第一罐12的泵相同的泵16完成。泵16因此优选地布置在切换单元20的出口O1和通流加热器18的入口I18之间。在泡制循环中，预热过的液体24'将因此如下流动（见图1B）：预热过的液体24'离开第二泵14的出口O14，到达切换单元20的入口I2，流经阀26.2到切换单元20的出口O1并从那里经由泵16到通流加热器18的入口I18。预热过的液体24'然后通过（第二次）流经通流加热器18被加热到其最终温度。在具有期望最终温度之后，已加热的液体将接着在出口O18处离开通流加热器18，经由阀26.4流经切换单元20的入口I3到切换单元的出口O3并最终到液体出口22。在咖啡或浓咖啡机中，液体加热设备10的这个液体出口22可与泡制室流体地连接，咖啡和/或茶在该泡制室中被制作。

通过比较两个加热循环（图1A相比图1B），可观察到，阀26.1-26.4的阀位置是不同的。换句话说，切换单元20当从预加热循环改变到泡制循环时必须将阀26.1-26.4的阀位置从第一位置切换到第二位置。在第一位置上（见图1A），阀26.1和26.3是打开的，而阀26.2和26.4是关闭的。在第二位置上（见图1B），阀26.1和26.3是关闭的，而阀26.2和26.4是打开的。

这个切换，即阀26.1-26.4的阀位置的改变可由控制器28完成。这个控制器28可以是机械或电子控制器。控制器28还可被表示为控制单元。根据优选的实施例，控制器28被实现为包括芯片的处理单元，芯片具有存储在其上的允许切换阀26.1-26.4的阀位置的逻辑。这个控制器28优选地集成到切换单元20内。然而，控制器28也可定位成远离切换单元20（如在附图中所示的）。在后面提到的情况下，它可经由无线数据连接或经由硬连线数据连接而连接到切换单元20。

此外，应注意，图1所示的第一实施例包括四个不同的阀26.1-26.4，因为这是实现在两个加热循环之间的切换的最简单的情况。然而，如果使用允许选择性地划分流体流的歧管阀，也可利用更少的阀来实现相同的原理。仍然进一步地，应注意，阀26.1-26.4在图1中被示为双向阀。这些阀26.1-26.4被设计为单向阀的情况也是可设想和足够的。

使用根据本发明的液体加热设备10实现的两步骤加热原理具有下面的优点：可利用通流加热器18的比较低的功率消耗来实现高液体流量，不管是需要高压还是低压。通流加热器18优选地被设计为热块。为了在仅仅一个加热循环中将水从大约15-20℃的输入温度直接加热到90-95℃的最终温度，这样的热块将通常必须在大约1900W的功率水平下操作，如果对这样的热饮机典型的大约5-6ml/s的流量必须被实现的话。如果水在预加热循环中被预先加热到35-40℃的温度并接着在泡制循环中被加热到它的90-95℃的最终温度，则如果加热块在大约1400W的功率水平下操作的话，可甚至实现相同的流量。这允许在低电压国家如巴西和美国中也使用所提出的液体加热设备10。另一优点是，这种的液体加热设备10可用在组合的咖啡和浓咖啡机中，因为它允许产生在低压（“常规”咖啡所需的）下以及在高压（浓咖啡所需的）下的热液体流。

图2示出根据本发明的液体加热设备10的第二实施例。与图1所示的第一实施例的主要差异是，不是使用机械切换阀26.1-26.4，切换单元20'在这种情况下只包括单个切换阀26。这个单个切换阀26优选地被实现为电气切换阀。有两个分离的加热循环——预加热循环和泡制循环（切换单元20'可在这两个循环之间切换流动路径）——的原理然而保持相同。图2A示出预加热循环，而图2B示出泡制循环。

这样的单电气切换阀可以不仅节省成本，而且与第一实施例比较允许以甚至更快的方式切换液体流。不是关闭和打开不同的机械阀，电气切换阀26只切换内部路径。如图2所示，当从预加热循环改变到泡制循环时，切换单元20'将在出口O1处离开切换单元20'的流动路径从入口I1切换到入口I2。以相同的方式，它也将在入口I3处进入切换单元的流动路径从出口O2切换到出口O3。根据第一实施例被示为单独实体的控制器28可在图2所示的第二实施例中直接集成到切换单元20'内。

可从图3A到3C所示的第三实施例中观察到根据本发明的液体加热设备10的另外的细化。

液体加热设备10还可包括用于预先加热在第一罐12内的液体24的第二加热元件30。这个第二加热元件30可以例如被实现为加热板或浸没式加热器。以这种方式，在第一罐12内的所有量的液体24将被预先加热到例如20-25℃的温度，甚至在它从第一罐12被释放并接着在预加热循环内被预先加热之前。

此外，第二罐14可包括与第一罐12流体地连接的溢流出口32。这个溢流出口可例如经由溢流管或导管34与第一罐12连接。这可防止在第二罐14内的溢流，如果太多的液体24在预加热循环期间被泵送到第二罐14内，则该溢流可能出现。

如果液体加热设备10此外包括连接到切换单元20''的控制器28的数据接口36，则可实现另一细化。这个数据接口36可配置成接收用户所选择的热饮所必需的预定义量的液体24。如果用户例如通过按下“浓咖啡”——热饮机的按钮——来选择浓咖啡，则这个数据接口36可接收对于浓咖啡的配方必须供应40ml量的已加热液体的信息。控制器28可接着控制切换单元20''展开预加热循环（见图3A），直到40ml从第一罐12被抽出为止。一旦这个量的液体24在预加热循环内被预先加热并转移到第二罐14，控制器28就可接着通过将电气阀26切换到它的第二位置来切换该切换单元20''以便展开泡制循环。这确保没有不必要的能量被消耗来预先加热液体24。换句话说，只有选定热饮所需的量的液体24接着在预加热循环中被预先加热且其后在图3C所示的泡制循环内被加热到最终温度。

在这种情况下，应测量从第一罐12抽取的液体24的量，使得控制器28接收何时切换该切换单元20''的切换阀26的信息。这可使用流量计38和/或使用布置在第二罐14内的流体水平传感器40来完成。

流量计38可测量从第一罐12释放的液体流量。这个液体流量可在时间上被积分，这可由流量计38本身或通过将所测量的流量传输到控制器28来完成，从而控制器接着计算已从第一罐12释放的液体24的总量。流量计38可布置在第一罐13和切换单元20''之间，如图3所示。替代地，它也可布置在切换单元20''和泵16（未单独示出）之间。然而，在任何情况下，它优选地布置在泵16之前，以便在系统10的低压状态中测量流量。将它布置在第一罐12和切换单元20''之间甚至提供在冷水状态中测量流量的优点。

另一方面，也可使用布置在第二罐14内的流体水平传感器40来测量预热过的液体24'的量。这个流体水平传感器40可以是机械传感器或电子传感器。与流量计38类似，它也应连接到控制器28，以便能够将何时将切换单元20''切换到它的第二位置（用于泡制循环）的必要信息传输到控制器28。这个连接可以是硬连线或无线连接。

应清楚，不是流量计38和流体水平传感器40都是必要的，以便测量经过预加热循环的液体24的量。然而，使用流量计38和流体水平传感器40两者具有下面的优点：在系统内的泄漏可被检测到，即可检测当液体24经过预加热循环时多少液体24被失去。

从图3B中可观察到液体加热设备10的又一细化。如在图3B中所示的，切换单元20''也可配置成将切换阀26的阀位置切换到第三阀位置，其中预热过的液体24'可从第二罐14流经通流加热器18并回到第二罐14内。在这种情况下，第二罐14的出口O14可连接到切换单元20''的入口I2，且切换单元20''的出口O2可连接到第二罐14的入口I14。这导致液体从第二罐14流经通流加热器18并且流经通流加热器18到第二罐14的闭合回路。这允许将预加热过程分成几个循环，意味着流体24将接着经过通流加热器18多于一次，以便被预先加热。

实际上，这可如图3A到3C所示那样工作。切换单元20''首先将切换阀26切换到它的第一位置（见图3A），以便将液体24泵送出第一罐12，借助于通流加热器18预先加热它并将它转移到第二罐14（预加热循环的第一步骤）。然后，切换单元20''将切换阀26切换到它的第三位置（见图3B），使得预热过的液体24'被泵送出第二罐14，在通流加热器18中再次被预先加热并转移回到第二罐14（第二预加热步骤）。这也可重复一次或多次。最后，切换单元20''将切换阀26的阀位置切换到它的第二位置（见图3C），使得预热过的液体24'被泵送出第二罐14并借助于通流加热器18被加热到它的期望最终温度，并可接着转移到液体出口22或到热饮机的泡制室内。

如果预加热循环被分成几个循环，则通流加热器18可在甚至更低的功率水平下操作。这归因于通流加热器18的功率可降低的事实，因为每个加热循环将需要较少的功率。

仍然进一步地，应注意，根据上面提到的三个实施例（在图1到3中示出），也可能切换所述切换单元20、20'、20''，以使得第二罐14被旁路。在这种情况下，液体24将从第一罐12经过通流加热器18直接流到液体出口22。换句话说，液体24将不如上面解释的那样被预先加热，但直接被加热到期望最终温度。切换单元20、20'、20''此外只必须将通流加热器18的入口I18流体地连接到第一罐的出口O12并将通流加热器18的出口O18连接到液体出口22。这个配置对在低流量下的泡制配方（如浓咖啡）是有益的，因为在通流加热器18中的功率于是足以将在这些低流量下的液体14直接加热到期望最终温度。这是比在两个阶段中加热液体24更不耗费时间的。

图4示出根据本发明的液体加热设备10的第四实施例，其中图4A再次示出预加热循环而图4B示出最终加热循环。本发明的技术原理仍然保持相同。液体24仍然在两个步骤中被加热并临时存储在第二罐14内。第一步骤（预加热循环）可在选择热饮的用户要求时或默认地被发起。上文关于前三个实施例提到的细化因此可仍然与根据第四实施例的液体加热设备组合或被包括在根据第四实施例的液体加热设备中。

然而根据第四实施例的液体加热设备10的差异是，切换单元20'''包括两个泵42、44而不是一个或多个阀。第一泵42用于预加热循环而第二泵44用于最终加热循环，如这将在下面进一步被解释的那样。第四实施例的另一差异是，通流加热器18'包括两个不同的部分或流体通道46、48。在预加热循环中，液体24流经通流加热器18'的第一部分46，而在最终加热循环中，液体24流经通流加热器18'的第二部分48，如这也将在下面进一步被解释的那样。

为了在预加热循环和最终加热循环之间切换液体加热设备10，切换单元20'''优选地再次包括控制器28'。这个控制器28'可被实现为单独的实体或为集成的实体（例如集成在两个泵42、44中）。控制器或控制单元28'配置成选择性地给第一泵42或第二泵44供电。

在预加热循环（见图4A）中，控制器28'将打开第一泵42。这个第一泵42在其入口侧50处流体地连接到第一罐12的出口O12并在其出口侧52处流体地连接到通流加热器18'的第一入口54。在预加热循环中，第一泵42因此从第一罐12抽取液体24并经由第一入口54推动它经过通流加热器18'的第一部分46。液体24将由此从通流加热器18'的第一入口54流到通流加热器18'的第一出口56。预热过的液体24'接着从通流加热器18'的第一出口56流到第二罐14，以便临时存储在其中。第一泵42可以是相对便宜的泵，因为它将只必须在非常低的压力（接近周围环境压力）下操作。

在最终加热循环中，第二泵44将被打开，以便从第二罐14抽取预热过的液体24'并推动它经过通流加热器18'的第二部分48，以便将它加热到期望最终温度。第二泵44的入口侧58流体地连接到第二罐14。第二泵44的出口侧60流体地连接到通流加热器18'的第二入口62。术语“流体地连接”在本文通常意指部位被直接或间接地流体地连接。在图4所示的情况下，第二泵44的出口侧60间接地流体地连接到通流加热器18'的第二入口62，因为液体24将优选地经过在其间的流量计38'。在经过通流加热器18'的第二部分48之后，然后被加热到期望最终温度的液体24将流到液体出口22。

与根据图1到3所示的前三个实施例的类似，控制器28'将优选地控制两个泵42、44，使得在预加热循环内被预热过的液体24的量等于由用户选择的热饮所需的液体24的量。这可借助于数据接口36（未在图4A、4B中明确示出）用与参考图3A和3B所解释的相同的方式完成。可以用几种方式测量经过预加热循环的液体24的量。

根据第一替代方案，借助于流量计38'来测量液体24的量。根据第二替代方案，可借助于泵42、44来确定或限定经过预加热循环的液体的量。可预先校准每个泵42、44的所产生的流量，使得基于由每个泵42、44产生的预先校准的流量和每个泵42、44被打开的时间来计算液体24的量。对于甚至更精确的测量，第二流量计（未明确示出）可布置在第一泵42和通流加热器18'的第一入口54之间。这样的第二流量计将允许单独地测量在这两个循环内、即在预加热循环内以及在最终加热循环内的液体的流量/量。

最后，应注意，在图4中只以示意性方式示出通流加热器18'。通流加热器18'的具体设计可不同于图4中示出的设计。通流加热器18'也可被设计为快响应通流加热器。为了实现本发明的第四实施例的技术原理，通流加热器18'只必须包括两个单独的流体通道46、48，一个针对预加热循环而一个针对最终加热循环。这两个不同的流体通道46、48可以不同地被隔绝和/或可具有不同的长度。

应注意，额外的细化例如第二加热元件30、溢流出口32、数据接口36、流量计38和/或流体水平传感器40可以不仅仅在根据图3所示的第三实施例的液体加热系统10中实施。所有这些元件可以单独地或一起地也在根据图1和2所示的前两个实施例的任一个或根据图4所示的第四实施例的液体加热设备10中实现。

虽然在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，这样的图示和描述应被考虑为例证性的或示例性的且不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。从附图、本公开和所附权利要求的研究中，对所公开的实施例的其它改变可由本领域中的技术人员在实践所主张的发明时理解和实现。

在权利要求中，词“包括”并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一种”并不排除多个。单个元件或其它单元可实现在权利要求中列举的几个项目的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中被列举的起码事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

在权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于热饮机的液体加热设备（10），包括：

-通流加热器（18,18'）；

-第一罐（12），其用于容纳待加热的液体（24）；

-第二罐（14），其用于临时存储预热过的液体（24'）；

-液体出口（22），其用于释放已加热的液体；以及

-切换单元（20,20',20'',20'''），其配置成在预加热循环和最终加热循环之间切换所述液体加热设备（10）的液体流动循环，在所述预加热循环中，液体（24）从所述第一罐（12）经过所述通流加热器（18,18'）流动并进入所述第二罐（14）内以便将预热过的液体（24'）临时存储在所述第二罐（14）内，在所述最终加热循环中，所述预热过的液体（24'）从所述第二罐（14）经过所述通流加热器（18,18'）流到所述液体出口（22）。

2.根据权利要求1所述的液体加热设备，其中所述切换单元（20,20',20'',20'''）包括配置成根据从所述第一罐（12）释放的液体（24）的预定义量在所述预加热循环和所述最终加热循环之间切换的控制器（28）。

3.根据权利要求2所述的液体加热设备，还包括用于测量从所述第一罐（12）释放的液体流量并用于计算从其释放的液体（24）的总量的流量计（38），其中所述控制器（28）配置成当所释放的液体（24）的被计算出的总量达到液体的所述预定义量时在所述预加热循环和所述最终加热循环之间切换。

4.根据权利要求2所述的液体加热设备，还包括用于测量在所述第二罐（14）内的流体水平的流体水平传感器（40），其中所述控制器（28）配置成当在所述第二罐（14）内的流体水平达到流体的所述预定义量时在所述预加热循环和所述最终加热循环之间切换。

5.根据权利要求2到4中的任一项所述的液体加热设备，还包括用于接收液体（24）的所述预定义量的数据接口(36)，液体（24）的所述预定义量是用户所选择的热饮所必需的液体(24)的量，其中所述数据接口（36）连接到所述控制器（28）。

6.根据权利要求1所述的液体加热设备，其中所述切换单元（20,20',20'',20'''）包括一个或多个切换阀（26）以及控制器（28），所述控制器（28）配置成在第一阀位置和第二阀位置之间切换所述一个或多个切换阀（26）的阀位置以便在所述预加热循环和所述最终加热循环之间切换所述液体加热设备（10）的液体流动循环。

7.根据权利要求1所述的液体加热设备，其中所述一个或多个切换阀（26）包括电气切换阀，所述电气切换阀包括所述控制器（28）。

8.根据权利要求6所述的液体加热设备，其中所述控制器（28）配置成还将所述一个或多个切换阀（26）的阀位置切换到第三阀位置，在所述第三阀位置中所述预热过的液体（24）能从所述第二罐（14）流经所述通流加热器（18）并且再次回到所述第二罐（14）内。

9.根据权利要求1所述的液体加热设备，其中所述切换单元（20,20',20'',20'''）包括：

-第一泵（42），其在其入口侧（50）上流体地连接到所述第一罐（12）而在其出口侧（52）上流体地连接到所述通流加热器（18'），

-第二泵（44），其在其入口侧（58）上流体地连接到所述第二罐（14）而在其出口侧(60)上流体地连接到所述通流加热器（18'），以及

-控制器（28），其配置成选择性地打开所述第一泵（42）或所述第二泵（44），以便在所述预加热循环和所述最终加热循环之间切换所述液体加热设备（10）的液体流动循环。

10.根据权利要求9所述的液体加热设备，其中所述第一泵（42）的所述出口侧（52）流体地连接到所述通流加热器（18'）的第一入口（54），以及其中所述第二泵（44）的所述出口侧（60）流体地连接到不同于所述第一入口（54）的所述通流加热器（18'）的第二入口（62）。

11.根据权利要求1所述的液体加热设备，其中所述第二罐（14）小于所述第一罐（12）。

12.根据权利要求1所述的液体加热设备，其中所述第二罐（14）包括流体地连接到所述第一罐（12）的溢流出口（32）。

13.根据权利要求1所述的液体加热设备，还包括用于预先加热在所述第一罐（12）内的所述液体（24）的第二加热元件(30)。

14.一种包括如在权利要求1中所述的液体加热设备（10）的热饮机。

15.根据权利要求14所述的热饮机，其中所述热饮机是咖啡机并包括适于容纳待提取的咖啡产品的泡制室，其中所述泡制室流体地连接到所述液体加热设备（10）的所述液体出口（22）。