CN105916413B - 用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置(1)包括至少一个加热金属管道(2)和电磁感应绕组(3)。该装置是加热和馈送组件的一部分，其中，通过逻辑单元可执行这样的方法，其中，针对机器能分配的每种饮料类型，经加热的水的温度达到能被用户选择的特定温度。

Description

用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于加热制作和分配诸如咖啡、茶、巧克力之类饮料的机器中的水的装置和方法；此种机器包括适于执行上述方法的馈送和加热组件。
背景技术
设有烧水装置的用于制作和分配饮料的机器是众所周知的，该烧水装置大体限定为烧水器或水壶；通常由电流供电的此种装置能够借助加热元件来加热容纳在储罐中的水。
通常由电阻材料制成的加热元件永久地浸在容纳于储罐中的水内；将电势差施加在加热元件的端部处，然后产生电流，从而由于焦耳效应来通过加热水来耗散呈热量形式的能量。实践中，这是用于对传统的烧水器内部的水进行加热的同一技术。
然后，需要将容纳在加热装置中的水维持在期望的温度，同样在机器未运行时也如此，以使得确保分配期望温度下的饮料而无需较长的等待时间。然后，如果机器较长时间不运行的话，为了将水维持在较高温度(通常高于85℃)下会存在较大的能量消耗。
例如，在用于借助可溶物质来制备饮料的烧水器的情形中，在每次分配结束时，容纳在烧水器中的热水的液位会下降，并且环境温度下的水会进入以再次充满烧水器。然后，整个水温会下降并且为了确保饮料的后续分配会在期望的温度下发生，需要或长或短的等待时间来再次加热水；该等待时间会取决于一次或多次之前分配中馈送的热水量。
除了温度以外，须完成的重要指征是所馈送热水的流量，尤其是取决于待制作的饮料类型；例如，在借助可溶物质来生产饮料的情形中，需要相当大的热水流量(至少10cc/s)；为了满足该指征并不简单，实际上在所馈送的热水具有较高流量的情形下，容纳在储罐中的水温会快速地下降，从而导致后续分配具有较长的等待时间或者获得其可溶物质会产生一些团块的饮料。
与在饮料制作和分配的机器中烧水相关的主要问题是由于所加热的确定的水质量的热惯性引起的；为了实现快速地烧水，能使用电磁感应现象以在与待加热的水接触的导电元件内部产生电涡流；该电涡流由于焦耳效应而以供暖的形式耗散能量，从而加热导电元件并且由此加热与其接触的水。
众所周知的是，电磁感应加热器具有如下特性：对其中感应出电涡流的金属管内部流动的水进行快速地加热。
以工业技术研究院名义的文献US5262621示出了一种加热设备，该加热设备用于对在其中卷绕有电磁感应绕组的金属管内部流动的水进行加热。绕组由AC电压供电，因此在管内部产生对管进行加热的电涡流，由此使得在该管内部流动的水的温度升高。水由于重力作用通过该管，因此并不对具有较高流量的热水进行分配。同样，在DE10350064中示出一种用于加热咖啡机中的水的装置，其中，电磁感应绕组卷绕在具有薄壁的镀铬钢管的周围。
不管怎样，前述加热器均具有如下问题：在加热管内部，容纳在水中的水垢会由于加热而沉积；然后，在加热管内部会形成水垢的内涂层，该内涂层在开始时限制从管朝向水的热传导，随后会能够堵塞加热管的内部，并相应地对装置或整个机器造成损伤。因此，为了避免机器损伤或者更换加热器，将借助除垢物质来周期性地执行清洁循环，以从加热管去除水垢。
例如，EP2044869示出了一种设有超声波发生器的感应加热器；该加热器包括由铁磁材料制成的圆柱形壳体，且电磁感应绕组卷绕在该壳体中；在该铁磁壳体的内部存在用于待加热的水的流路，并且超声波发生器集成在所述壳体的一个端部处；这样，通过由该超声波发生器产生的超声振动来防止加热器内部的水垢形成。
然而，上述加热器具有需要精确地维护加热管道的问题。在加热管道被堵塞的情形中，更换这些加热器会是复杂且昂贵的操作。
发明内容
本发明的目的是实现一种用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置，该装置避免本领域的缺点。
本发明的又一目的是提供一种用于在制作和分配饮料的机器中快速地加热水的装置，该装置是便宜的、便于使用、具有减小的功率消耗并且其更换是简单、快速且便宜的。
该目的以及又一些目的由本发明通过如权利要求1以及相应的从属权利要求所述的用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置来实现。
具体地说，根据本发明，用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置包括至少一个金属管道和至少一个电磁感应绕组，该至少一个金属管道用于使得水在入口与出口之间流动，其特征在于，所述绕组的线圈卷绕在由电绝缘材料制成的线轴周围，该线轴具有空腔，所述金属管道容纳在该空腔内部，并且所述金属管道和所述线轴在所述空腔内部至少部分地隔开一定间隙。
实际上，本发明的独特方面在于，在故障的情形中、例如加热管道由于水垢沉积而效率降低或堵塞的情形中，可简单地并且快速地仅仅更换该管道；并不需要更换整个加热器，这是因为该加热器设计成使得电磁感应绕组和金属管道是两个物理上隔开的部件；这允许简便地对电部件(电磁感应绕组)和液压部件(加热管道)进行单独地维护。
详细地说，根据本发明的装置包括至少一个用于所述绕组的电力供给电路，通过使用电磁感应现象，在金属管道内部产生电涡流，这些电涡流由于焦耳效应来加热该管道。
根据本发明的装置能够使得水达到高于75℃的温度，同样也能够以大于10cc/s的流量进行分配。这是由于水在通过金属管道时几乎瞬时地被加热而实现，该金属管道由电磁感应元件、较佳地由铁磁材料制成，并具有这样的厚度和截面以具有较大的表面来接触需在该管道内部加热的水。
为了优化空间，有利的是该管道具有螺旋形状，并且较佳地是，该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换加热元件。
为了进一步简化对加热管道的更换，存在本领域已知的推入配件，这些推入配件允许将加热管道连接于液压回路的剩余部分以及使该加热管道从上述剩余部分脱开，而不会干涉电磁感应绕组。
本发明的又一目的是一种如权利要求6以及相应的从属权利要求所述的用于对支座和分配饮料的机器中的水进行馈送和加热的组件，该组件包括根据本发明的所述用于加热水的装置以及用于使得待加热的水在加热管道内部流动的泵，该水例如从独立的储罐或主要连接流出。
该组件能进一步包括储水罐，典型地称为“空气阻断件(air break)”；该储罐基本上是通常存在于自动分配机或者通常存在于与供水主管直接连接的机器中的腔室。该空气阻断腔室将供水主管与分配机器的液压回路隔开，以避免可能存在于机器的液压回路内部的细菌或微生物会污染整个供水主管。
分隔通过空气层进行；具体地说，空气阻断腔室(下文简称为分离腔室)典型地设有入口和出口，该入口用于直接地来自供水主管的水，而该出口朝向分配机器的液压回路。该入口布置在高于出口的高度处，并且由于液位传感器(通常是浮标)，容纳在该分离腔室内部的水的液位无法达到该入口；因而，供水主管和分配机器的液压回路之间的分隔通过该分离腔室内部的空气层来获得。
根据本发明的馈送和加热组件在它的其中一个实施例中可包括分离腔室，该分离腔室在该情形中设有两个入口和一个出口；该分离腔室的出口液压地连接于加热管道的入口，借助三通电子阀使得该分离腔室的第一入口连接于供水主管并使得该分离腔室的第二入口连接于加热管道的出口。然后，提供这样的可能性：使得热水的流动从加热管道的出口选择性地偏向出水管道或朝向分离腔室。这样，如果待加热的热水需达到的温度和/或流量较高的话，则可以对存在于分离腔室中的水执行一个或多个预加热循环。
本发明的再一目的是一种如权利要求12以及相应的从属权利要求所述的、用于通过根据本发明的用于加热水的装置对支座和分配饮料的机器中的水进行馈送和加热的方法；该方法允许加热并馈送在能由用户所选择的确定温度下的水，并且使得水具有基于待分配的饮料类型的确定流量。
附图说明
从参照所附的示意图并且出于说明性而非限制性的目的做出的描述中，本发明的又一些方面和目的将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的装置的实施例的立体图；
图2是图1所示装置的分解视图；
图3A和3B是根据本发明的装置的加热管道的两个实施例的立体图；
图4是馈送和加热组件的实施例的框图，且通过该组件来执行根据本发明的用于馈送和加热水的方法。
图5是馈送和加热组件的附加实施例的框图，且通过该组件来执行根据本发明的用于馈送和加热水的方法。
具体实施方式
参考图1和2，用于加热制作和分配饮料的机器中的水的装置1包括金属管道2和电磁感应绕组3，该金属管道用于使得水在入口2a和出口2b之间流动，而电磁感应绕组的线圈卷绕在由电绝缘材料制成的线轴4的周围。线轴4具有空腔5并具有与绕组3的轴线重合的对称轴线6，该空腔具有基本上圆柱形的形状。在具体示出的实施例中，金属管道2由导电材料制成、较佳地由铁磁材料制成并且具有圆柱形螺旋的形状。
该金属管道2容纳在空腔5内部，以使得线轴4和金属管道2至少部分地隔开一定间隙，因此使得它们物理地隔开，从而使管道2能松松地在空腔5内部滑动。
术语“间隙”意指这样的空间区域：其中基本上不存在机械约束。
已选择螺旋形状来使得金属管道2能容纳在水质量最大并且使得此种管道2的结构尽可能紧凑。
换言之，由绝缘材料制成的线轴4和金属管道2是两个物理地隔开的部件，其中，电磁感应绕组3的线圈卷绕在该线轴上。
具体地说，将线轴4限制成用于制备饮料的机器的支承结构(未示出)，而液压地连接于同一机器的液压回路的金属管道2基本上与线轴4不具有机械约束。然后，通过将金属管道2从液压回路断开，可将管道2从空腔5抽出而维持系统的剩余部分不变。例如，如果管道已经由于故障或维护而更换的话，对于操作者而言由于存在推入配件18a、18b而能简便地并且快速地将管道2从空腔5中抽出，该推入配件分别用于将管道2的入口2a和出口2b连接于用于制备饮料的机器的液压回路的剩余部分。
根据这里在图1和2中示出的实施例，绝缘线轴4、空腔5以及电磁感应绕组3均具有基本上圆柱形的形状，该形状具有与轴线6重合的对称轴线。
参见图1和2，金属管道2具有其自身的对称轴线，该对称轴线在具体示出的实施例中与轴线6平行并且重合。
该电磁感应绕组3的线圈包括电线3c，该电线铠装由电器绝缘材料并且卷绕在该绝缘线轴4的周围。该电线3c具有两个端部3a和3b，绕组3能利用这两个端部电气地通电。
根据本发明的装置1进一步包括电力供给电路7，该电力供给电路将交流(AC)电压施加在绕组3的端部3a、3b处。其中产生的交流(AC)电流在绕组3内部流动且因此产生同样交流的磁场，该磁场的流动线通过绕组3并且具体地通过线轴4的其中容纳有金属管道2的空腔5内部。为了使得由于在绕组3的线圈中流动的电流耗散的热量产生的损失最小，将电线3c实施成具有大断面并且具有减小的电阻率数值，以具有尽可能低的电阻率数值。
如前所述，通过利用电路7来为绕组3供电，在空腔5内部产生交流磁场，该交流磁场的流动线通过容纳在该空腔5内部的金属管道2。根据法拉第定理，磁场的流变化在金属管道2内部产生电涡流、也称为“法拉第电流”，该电涡流由于焦耳效应加热管道2并且因此加热在该管道内部流动的水。
有利的是，该管道2较佳地由铁磁材料制成。利用由铁磁材料制成的管道2，磁场线更多地聚集在管道2上并且并不分散在空腔5内部的绕组3和管道2之间的空间内，以优化电涡流的产生。
电力供给电路7为绕组3供给确定的电力并且以确定的频率将交流(AC)电压施加在绕组3的端部3a、3b处，该确定的频率较佳地高于20kHz。具体地说，该电路7具有连接于电力网的输入20和连接于绕组3的端子3a和3b的输出21。通过本领域已知的方法，由电力网施加的交流(AC)电压经由电路7调制以使得电力频率增大至高于20kHz的数值。换言之，电路7例如从电力网获取50Hz的交流(AC)电压，并且以高于20Hz的频率为绕组3供给确定的电力和交流(AC)电压。
通过为绕组3供给高于20Hz的频率，实现如下两个优点：由落在超声波领域内的装置1产生的振动超出可听频率以避免恼人的噪声或嗡嗡声；此外，所产生的超声波防止水垢沉积在管道2的内壁上。
通过改变振荡频率，能改变感应出电流的幅值并且然后能根据此种频率来改变管道2的温度。具体地说，当绕组3的端部处电压的振荡频率达到特定的频率数值(共振频率)时，电路7的效率是最高的并且以来自管道2的热量的形式呈现的耗散能量也是最大的。绕组3和管道2之间的耦合确定共振频率的数值，该数值取决于如下大量因素：例如所制造的加热管道2的形状、尺寸和材料以及绕组3的类型。因此，通过为绕组3供给确定的电力和所具有的振荡频率等于共振频率数值的交流(AC)电压，该管道达到最大温度。通过调节交流(AC)电压的振荡频率能使得上述温度下降并且降至期望且确定的数值，该绕组3供给由该交流电压。具体地说，通过为绕组3供给所具有的振荡频率高于或低于共振频率的交流(AC)电压，以来自管道2的热量的形式耗散的能量较少，该管道达到的温度低于通过为绕组供给所具有的振荡频率等于共振频率的交流(AC)电压所达到的温度。因此，通过调节电路7为绕组3供给的交流(AC)电压的振荡频率可使得管道2的温度达到特定的期望数值。
参见图3A和3B，金属管道2具有入口2a和出口2b以供水流动。入口2a和出口2b例如在图3A所示的实施例中能布置在管道2的同一端上，或者例如在图3B所示的实施例中布置在不同的端部上。
在较佳的实施例中，使用至少一个金属管道2，其中，供水流动的入口2a和出口2b定位在管道2的同一端上；例如，如图3B所示呈圆柱形螺旋形状的管道2具有位于相对端部上的供水流动的入口2a和出口2b；例如图1、图2以及图3A中所示，通过使得管道2的出口2b或入口2a延伸并且从螺旋中心通过所述延伸部，获得这样的管道，其中入口2a和出口2b均定位在同一端上。与入口2a和出口2b布置在不同端部上的实施例相比，入口2a和出口2b存在于管道2的同一端部上允许可以更简单并且更快速地从空腔5更换管道2。
例如，管道2在一实施例中能具有螺旋形状，例如在图3A或3B中示出的那样，具有包括在0.3mm和1.5mm之间的壁厚和所具有的内直径包括在3mm和15mm之间的截面以及包括在30g和70g之间的重量。
管道2较佳地由食品级不锈钢制造，例如EN 1.4509，该不锈钢也具有良好的铁磁特征以及约25kHz的共振频率数值。
图4示出用以馈送和加热饮料制作机中的水的组件10，该组件包括泵9和根据本发明的用于加热水的装置1，该泵具有入口9a和出口9b。
泵9的入口9a经由管道15和电子阀25液压地连接于用于供水的单元，例如独立的储罐(未示出)；该泵9的出口液压地连接于管道2的入口2a。该泵9能较佳地具有可变速度并且能被控制成使得在管道2内部泵送的水具有与待制备的饮料类型相对应的确定流量。
如前所述，为了促进和加速从空腔5中抽出管道2，本领域已知的推入配件18a、18b分别将管道2的入口2a和出口2b与组件10的液压回路的剩余部分相连接。
该组件10进一步包括至少一个位移计26和至少一个温度传感器，该位移计设置在管道2的入口2a的上游、较佳地设置在泵9的入口9a的上游，而该温度传感器至少设置在用于加热水的装置1的管道2的端部2b附近。图4中示出的特定实施例提供两个温度传感器17a和17b，他们分别布置在管道2的入口2a和出口2b处。例如，温度传感器17a、17b的至少一个可以是热电偶。提供这样的实施例，其中用于馈送和加热水的组件10包括不同数量的本领域已知的温度传感器，这些传感器布置在液压回路的不同位点处，其中的至少一个温度传感器布置成至少靠近管道2的出口2b，同时仍落在本发明的保护范围内。
一般而言，温度传感器17a如果存在的话能基本上布置在加热管道2的入口2a的上游，以测量进入管道2的水的温度，而传感器17b能基本上布置在加热管道2的出口2b的下游以测量流出管道2的水的温度。
该组件10进一步包括逻辑单元19，该逻辑单元用于获取由温度传感器17a、17b所测得的温度数值。该逻辑单元19对所获取的由传感器17a、17b所测得的数值进行处理并且确定在管道2内部流动的水的温度。
因此，该逻辑单元9调节来自电路7的振荡频率和/或电力输出，以使得在管道2内部流动的水的温度能达到用户所选择的确定温度。
具体地说，该逻辑单元19通过调节电力供给电路7的振荡频率来控制该电路。基于由传感器17a和17b所测得的温度数值，该逻辑单元19确定由电路7向电磁感应绕组3供给的振荡频率。因此，电路7例如从电力网获取50Hz的交流(AC)电压并为绕组3提供在由逻辑单元19所确定频率下的交流(AC)电压。
该逻辑单元19通过本领域已知的方法、例如通过对电路7的电压输出的PWM调制来进一步调节从电路7传递至绕组3的电力。
然后，该逻辑单元19控制电路7，以使得从电路7提供给绕组3的电压具有确定的频率和/或确定的电力。
绕组3的端部处的电压则能等于零，即该逻辑单元19控制电路7的接通和断开。例如，在温度传感器17a和17b探测到高于确定的上阈值的温度的情形中，逻辑单元19控制电路7的端口，或者反之亦然，在温度传感器17a和17b探测到低于确定的下阈值的温度的情形中，该逻辑单元19控制电路7的接通。
该逻辑单元19借助位移计26来确定由泵9泵送至管道9的水量。此外，该逻辑单元19能确定水流量并且具体地说，如果泵具有恒流量类型，则逻辑单元19从存储有流量数值的内存储器来确定该流量数值。在泵9具有可变流量、即泵的转速能被调节的情形中，该逻辑单元19能基于饮料类型的选择来确定该流量数值并且能进一步调节泵9的速度，以使得水以与用户所选择的饮料类型相对应的确定流量从出水管道16馈送出。泵速度的控制能例如通过泵9的电源线电压来进行。泵的电源线电压则能通过开环或闭环控制来调节。在开环控制的情形中，该逻辑单元19例如利用如下电压数值来调节该泵9的电源线电压：这些电压数值存储在该单元19的存储器中或者存储在与该单元连接的存储器中并且与期望流量的所有可能数值相对应。在闭环控制的情形中，存在至少一个流量传感器(流量计)，逻辑单元19通过该流量传感器来确定在管道2内部流动的水流量。然后，通过将该流量数值与对应于用户所选择饮料类型的期望流量数值进行比较，该逻辑单元19例如由此来调节泵9的电源线电压。
图5示出用于馈送和加热饮料制作机中的水的组件10的另一实施例。相对于图4中示出的实施例，该组件10进一步包括分离腔室8和一个三通电子阀14，该分离腔室8具有用于水的至少一个入口12、13和一个出口11。
参见图5，该分离腔室8较佳地包括两个用于水的入口：第一入口12，该第一入口将腔室8与管道15液压地连接，该管道经由电子阀25连接于供水总管；第二入口13，该第二入口将腔室8与管道2的出口2b液压地连接以加热水。这样，可促使来自供水总管15和加热管道2的出口2b的水进入分离腔室8。
该分离腔室8的出口11液压地连接于泵9的入口9a。类似于图4中示出的实施例，泵9的出口9a液压地连接于管道2的入口2a，且至少一个位移计26连接在加热管道2的入口2a的上游、较佳地连接在泵9的入口9a的上游，更佳地在分离腔室8的第一入口12的上游。
该三通电子阀14包括入口14a、第一出口14b以及第二出口14c。该入口14a液压地连接于管道2的出口2b；该出口14b液压地连接于出水管道16，该组件10从该出水管道馈送由装置1加热的水；该出口14c液压地连接于分离腔室8的入口13。
通过切换电子阀14中的路径，经加热水的流动能从管道2的出口2b朝向分离腔室8或出水管道16偏转。在第一种情形中，如果分离腔室8中存在的水的温度相对于已馈送的水的温度过低的话或者如果待馈送的热水的流量过高的话，经加热的流体能返回到腔室8中用以执行一个或多个预加热循环。
具体地说，电子阀14能切换以避免水流向两个出口14b、14c的至少一个。具体地说，通过控制出口14c的闭合和出口14b的打开，电子阀14允许水通向出水管道16以及阻塞管道2和分离腔室8的第二入口13之间的水通道；反之亦然，通过控制出口14c的打开和出口14b的闭合，电子阀14阻塞管道2的出口2b和出水管道16之间的水通道，然后水不会馈送至管道16但流向分离腔室8的入口13。
例如之前针对图4中示出实施例的描述，该逻辑单元19调节电路7的振荡频率和电力输出；然后，通过温度传感器17a和17b，该逻辑单元19确定在加热管道2内部流动的水的温度并且调节电路7的振荡频率和/或电力输出，以使得在管道2内部流动的水的温度达到由用户选择的确定温度。
该逻辑单元19借助至少一个位移计26确定由泵9泵送至管道2的水量。此外，该逻辑单元19能确定水流量，并且在泵9具有可变速度的情形中，该逻辑单元19进一步以前述在图4中示出实施例所描述的相同方式调节泵9的速度，即使得在管道2内部泵送的水具有与待制作饮料类型相对应的确定流量。
参见图5，该逻辑单元18进一步调节电子阀14的切换。如前所述，如果待馈送至管道16的热水需达到较高的温度和/或流量，可执行一个或多个预加热循环；在该情形中，该逻辑单元19控制出口14b的闭合和出口14c的打开。因此，水并非立即从出水管道16馈送而是在加热管道2和分离腔室8之间循环，直到存在于腔室8中的水会达到该确定的预加热温度为止，从而使得经预加热的水能在后续加热循环期间达到期望的温度。该温度数值由逻辑单元19基于所选择的饮料以及在所测得温度数值和期望温度数值之间的差值所确定，热水须在该期望的温度数值在馈送至出水管道16。在达到上述温度数值时，逻辑单元19控制出口14b的打开和出口14c的闭合以执行加热循环，并在期望的温度和流量下将热水馈送至出水管道16。
现在根据本发明的较佳实施例对在饮料制作机中通过组件10来馈送和加热水的方法步骤进行描述。
在开始时，用户选择饮料类型，并且在某些情形中选择机器须制备的饮料的温度；对于每种饮料类型而言，确定的水量并且在某些情形中确定的水流量是相关的，以由组件10馈送并加热至选定温度。因此，该逻辑单元19根据饮料类型和组件10须馈送至出水管道16的水的温度来切换电子阀14，以具有合适的加热循环。
具体地说，在须执行较长的加热循环、即须对待加热的水进行预加热(在图5中所示的实施例)的情形中，该逻辑单元19以如下构造切换电子阀14，其中出口14b打开而出口14c闭合。该逻辑单元19控制电子阀25的打开，然后促使水从供水总管升至分离腔室8以达到与用于制备由用户所选择的确定饮料所需的水量相对应的确定液位。
当例如由位移计26探测而达到期望的液位时，该逻辑单元19控制电子阀25的闭合以及泵9的接通，以使得水从分离腔室8的出口11朝向管道2的入口2a泵送。
在须执行较短的加热循环、即从出水管道16进行直接分配的情形中，该逻辑单元19仅仅控制电子阀25的打开和泵9的接通，直至分配结束为止。然后，该逻辑单元19借助位移计26确定泵送至管道2的水量，并且当与用户所选择的特定饮料类型相对应的确定水量馈送至出水管道16时停止分配。
在附加的实施例中，该逻辑单元19进一步确定泵送至管道2的水流量，并且在泵9具有可变速度的情形中，该逻辑单元19进一步调节泵9的速度，以使得在管道2内部流动的水具有适于用户所选择饮料类型的流量。在这之后，确定的水量以及确定的流量在管道2内部在入口2a和出口2b之间流动。
然后，在管道2内部流动的水借助装置1加热。实际上，该逻辑单元19控制电路7的接通，该电路为电磁感应绕组3供给确定的电力和交流(AC)电压，该交流电压具有等于共振频率的振荡频率。为绕组3供电的电路7的振荡频率由逻辑单元19调节，并且通过改变电源7的振荡频率，能对在管道2内部流动的水的温度进行调节。在开始时，逻辑单元19确定共振频率并且将电路7的振荡频率调节至该共振频率。
该逻辑单元19通过传感器17a和17b确定在管道2内部的水的温度。如果由传感器17a和17b所确定的温度数值与由用户选择的温度不同，则逻辑单元19调节电路7的振荡频率和/或由电路7向绕组3供给的电力，以使得在管道内部的水能达到选定的温度。如前所述，该共振频率高于20kHz，以使得装置1所产生的振动会落在超声波域内并超出可听频率。该逻辑单元19因此在如下范围内调节电路7的振荡频率：其中这些频率高于20kHz，较佳地高于共振频率。例如在前述实施例的一个实施例中，该共振频率具有约25kHz的数值。在温度传感器17a和17b探测到高于确定的上阈值的温度的情形中，逻辑单元19控制电路7的断开，或者反之亦然，在温度传感器17a和17b探测到低于确定的下阈值的温度的情形中，该逻辑单元19控制电路7的接通。
然后，热水在用户所选择的温度下馈送至出水管道16，并且在一定情形中，流量对应于用户所选择的饮料类型。该控制逻辑单元19调节电路7的振荡频率和/或由电路7供给至绕组3的电力，直到分离腔室8中的所有水都已馈送至出水管道16为止，以使得水温保持恒定并等于由用户选择的数值。
在待馈送的水需达到的温度和流量均较高的情形中，该方法可以实现对分离腔室8中存在的水执行一个或多个加热循环。在该情形中，逻辑单元19通过传感器17a或17b来确定在分离腔室中的水的温度，且如果该温度数值低于确定的预加热温度数值，则该逻辑单元19通过控制出口14b的闭合和出口14c的打开来接通电子阀14；然后，具有确定的流量的确定的数量在加热管道2和分离腔室8之间流动，以使其达到该预加热温度，从而该水能在后续加热步骤期间达到期望的温度。
换言之，后续的加热步骤等同于图4中所示实施例的步骤，但在管道2的入口2a处，在特定数值的预加热温度下泵送经预加热的水。该预加热温度由逻辑单元19根据用户所选择的饮料类型并且根据由传感器17a和17b所测得的温度数值和期望温度数值之间的差值来确定。一旦水达到预加热温度，逻辑单元19就控制出口14b的打开和出口14c的闭合以执行加热循环，其中，经预加热的水再次在管道2中流动、被加热并且在期望的温度和流量下馈送至出水管道16。
在馈送结束时，泵9和电路7均断开并且使得组件10的整个液压回路清空，即在该液压回路内部没有水并准备好启动新的馈送和加热循环。
有利的是，该逻辑单元19刚好在组件10的液压回路中存在的水都已馈送至出水管道16之前控制电路7的断开。这样，水流的最后部分(没有多少cc)由于管道2的热惯性而加热，而管道2也由此有利地被冷却。
该方法也能提供清洗步骤，即利用每次循环结束时的冷却来清洗整个液压回路，以消除沉积在管道2内部的可能水垢。
本发明能提供与前文描述并且在附图中示出的那些实施例不同的实施例；例如，参照图2的几何形状，已观察到包括直管2或具有U形或平螺纹形状的管道2的实施例落在本发明的保护范围内。
也提供这样的实施例，其中管道2实施成若干圆柱形螺纹的形状。
具有不同数量的由不同材料类型制成的金属管道2的附加实施例仍落在本发明的保护范围内。
不管怎样，其它实施例能提供不同几何形状的线轴4和/或空腔5和/或电磁感应绕组3。能为容纳在空腔5内部的金属管道2提供附加的实施例，其中，绝缘线轴4和/或电磁感应绕组3和/或空腔5和/或金属管道2的对称轴线并不重合，但仍落在本发明的保护范围内。
已选择整个结构的几何形状以及对称性，以实现更简便地实施和描述本发明。
提供另一实施例，其中管道2在外侧铠装有一些绝缘材料；在该情形中，绝缘涂层和线轴4在空腔5内部至少部分地隔开一定间隙，以使得具有涂层的该管道2能松松地在线轴4的空腔5内部滑动。此外在该情形中，管道2和线轴4均至少部分地隔开一定间隙，即允许热绝缘涂层和线轴4之间进行松松滑动的空间。
组件10的另一实施例能提供分离腔室8，该分离腔室设有至少一个布置在其内部的加热元件，用于对来自管道15的水进行预加热。在该情形中，水在分离腔室8内部预加热至达到确定的预加热温度，而无需对整个加热管道2执行预加热循环。

Claims (16)

1.一种用于制作和分配饮料的机器，所述机器包括用于加热水的装置(1)，所述装置(1)包括至少一个金属管道(2)和至少一个电磁感应绕组(3)，所述至少一个金属管道用于使得所述水在入口(2a)与出口(2b)之间流动，其特征在于，所述绕组(3)的线圈卷绕在由电绝缘材料制成的线轴(4)周围，所述线轴具有空腔(5)，所述金属管道(2)容纳在所述空腔内部，并且所述金属管道(2)的外表面和所述线轴(4)的内表面在所述空腔(5)内部至少部分地隔开一定间隙，所述间隙从所述金属管道(2)的所述外表面不间断地延伸至所述线轴(4)的所述内表面。
2.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述至少一个金属管道(2)具有螺旋形状。
3.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述至少一个金属管道(2)由铁磁材料制成。
4.如权利要求1所述的机器，其特征在于，供所述水流动的所述入口(2a)和所述出口(2b)布置在所述至少一个金属管道(2)的同一端上。
5.如权利要求1所述的机器，其特征在于，所述装置(1)包括至少一个电力供给电路(7)，所述至少一个电力供给电路将高于20kHz的频率的交流(AC)电压施加在所述电磁感应绕组(3)的端子(3a、3b)之间。
6.如权利要求1至5中任一项所述的机器，其特征在于，包括用于供给并加热水的组件(10)，所述组件(10)包括具有入口(9a)和出口(9b)的至少一个泵(9)、用于供水的管道(15)和出水管道(16)，以及用于加热水的所述装置(1)。
7.如权利要求6所述的机器，其特征在于，所述组件(10)还包括：至少一个分离腔室(8)，所述至少一个分离腔室具有用于所述水的至少一个入口(12、13)和一个出口(11)，其中，所述泵(9)的所述入口(9a)与所述至少一个分离腔室(8)的所述出口(11)液压地连接，并且所述泵(9)的所述出口(9b)与所述管道(2)的所述入口(2a)液压地连接。
8.如权利要求7所述的机器，其特征在于，所述组件(10)包括：三通电子阀(14)，所述三通电子阀具有入口(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)与所述电子阀(14)的所述入口(14a)液压地连接；所述三通电子阀(14)适于使得所述水流从所述装置(1)的管道(2)的出口(2b)选择性地偏向所述分离腔室(8)的所述入口(13)或者偏向所述出水管道(16)。
9.如权利要求6所述的机器，其特征在于，所述组件(10)包括至少一个温度传感器(17a、17b)，所述至少一个温度传感器至少布置在所述管道(2)的所述出口(2b)附近。
10.如权利要求9所述的机器，其特征在于，所述组件(10)包括逻辑单元(19)，所述逻辑单元用于控制电力供给电路(7)，其中所述逻辑单元(19)进一步适于控制所述泵(9)并获取由所述至少一个温度传感器(17a、17b)所测得的温度数值。
11.如权利要求10所述的机器，其特征在于，所述逻辑单元(19)进一步适于切换所述三通电子阀(14)，用以打开和/或闭合至少一个出口(14b、14c)。
12.一种用于供给和加热用于制作和分配饮料的机器中的水的方法，所述机器包括如权利要求1至11中任一项所述的装置(1)，所述方法包括如下步骤：
a)选择饮料类型和待供给至出水管道(16)的水的温度；
b)将根据在所述步骤a)期间选定的饮料类型确定的所确定水量泵送到所述装置(1)的加热管道(2)中；
c)通过所述装置(1)经由电磁感应来加热在所述步骤b)期间泵送到所述管道(2)中的水；
d)确定至少在所述管道(2)的出口(2b)处的水温；
e)将在所述步骤b)期间泵送的以及在所述步骤c)期间加热的水供给至所述出水管道(16)；
f)根据在所述步骤a)中选定的饮料类型以及根据在所述步骤d)期间确定的在所述管道(2)的出口(2b)处的水温数值和在所述步骤a)期间选定的温度数值之间的差值来调制由所述装置(1)的电路(7)供给的电源线电压，以使得在所述管道(2)内部流动的水达到在所述步骤a)期间选定的温度；
其特征在于，对在所述步骤f)中由所述电路(7)供给的电源线电压进行频繁地调制，并且由所述电路(7)供给的电压的振荡频率高于20kHz。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括步骤g)，其中将所述水预加热以升温至达到确定的预加热温度数值。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预加热的温度数值通过所述逻辑单元(19)根据在所述步骤a)中选定的饮料类型以及在所述步骤d)期间确定的水温数值和在所述步骤a)期间选定的温度数值之间的差值来确定。
15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤e)接续在所述步骤g)之后，而所述步骤b)、c)、d)以及f)是同步的。
16.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤f)期间，所述电路(7)的振荡频率高于通过将所述装置(1)的所述管道(2)和绕组(3)进行耦合所确定的共振频率。
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