JP2007524068A - 液体を加熱するためのデバイスおよび方法、と基本構造 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的効率的に、そして迅速に液体を加熱することが可能な、序文で述べたタイプの改善型デバイスを提供する。
【解決手段】液体を加熱するためのデバイスは、長い間知られていた。また、これらのデバイスの用途は非常に多様である。そのような加熱デバイスは、大規模に、または構成要素として、例えば、湯沸かし器、食器洗い機、洗濯機、コーヒーメーカ、シャワー温水器等に既に適用されている。本発明は、液体を加熱するためのデバイスに関する。また、本発明は、そのようなデバイス内に適用するための基本構造に関する。本発明は、さらに、液体を加熱するための方法に関する。
【選択図】図２a

Description

本発明は、基本構造、そしてこの基本構造に結合する少なくとも一つの加熱素子からなる、液体を加熱するためのデバイスに関する。このデバイスには、加熱すべき液体を通過させるために、基本構造と加熱素子との間に、少なくとも一つの非直線的な溝構造が配置される。本発明は、さらに、液体を加熱するための方法に関する。

液体を加熱するためのデバイスは、かなり以前から知られている。また、このデバイスの用途も非常に多様である。そのような加熱デバイスは、既に大規模に、あるいは構成要素として、例えば、湯沸かし器、食器洗い機、洗濯機、コーヒーメーカ、シャワー温水器等に適用されている。例えばコーヒーメーカにおいては、デバイスは、特に熱水を即座に供給するように適応している。この目的のために、そのようなデバイスは、通常、加熱すべき液体が通過するように適応した管状ボディを備える。液体は、管状ボディを通過する間に、管状ボディ上の、あるいは管状ボディの近くに配置した加熱素子によって加熱される。液体を加熱するそのような方法には、多数の欠点がある。既知のデバイスの本質的な欠点は、他の原因もあるが、表面積対体積比が比較的不利（低い）なため、液体の加熱が比較的に困難であることである。したがって一般的に、所望の加熱結果を実現するために、管長は比較的長くなければならない。比較的に長い管状ボディの適用は、一般的に、液体を必要十分なだけ加熱するために、液体を比較的長時間に渡ってデバイス内に留めることを意味する。したがって、ユーザが熱水を利用できるまでには、通常、比較的長時間がかかる。さらに、加熱素子から、加熱すべき液体への管状ボディを介する熱伝達が比較的非能率なため、液体の加熱は困難であり、このことが悪影響となり、液体の加熱も比較的遅い。加えて、既知のデバイスの製造コストは比較的高い。また、デバイスの稼働コストも（比較的に非能率的な加熱であるため）高い。米国特許公報ＵＳ４，５０８，５９７は、序文で説明した改善型加熱デバイスを開示している。これは、溝構造が直線形状をとらないため、加熱素子と、溝構造内に位置する加熱すべき液体との間の接触面積を増加させることができる。その結果、液体の迅速な加熱が可能な、比較的コンパクトなデバイスとなっている。しかしながら、この既知のデバイスも、いくつかの欠点を持つ。既知のデバイスの重大な欠点は、デバイスの作動中、加熱素子内の温度差から発生する加熱素子の膨張のために、基本構造と加熱素子との間に隙間が生じることである。基本構造および加熱素子間の接触の損失は、漏れにつながるため、溝構造内に短絡（近道）が発生する。これは、デバイス内での液体の滞留時間と、加熱素子から液体への熱伝導効率とをかなり低下させるため、加熱デバイスの加熱伝導効率に有害である。

本発明の目的は、比較的効率的に、そして迅速に液体を加熱することが可能な、序文で述べたタイプの改善型デバイスを提供することである。

この目的のために、本発明は、基本構造が付勢の下で加熱素子に結合することを可能にする付勢発生手段からなることを特徴とする、序文で述べたタイプのデバイスを提供する。付勢発生手段の適用は、付勢下で加熱素子に対して基本構造を押圧することによって、加熱素子と基本構造との間の隙間の形成を防止できる。その結果、加熱素子へのストリップの恒久的な結合が可能である。また、実際に、加熱素子の変形に対する補償が可能になる。この付勢は、例えばダイアフラムばね等の、付勢発生手段によって実現する。この場合、ダイアフラムばねは、均一に分布した付勢を実現可能であるという点で、特に有利である。溝構造は、実際、基本構造と加熱素子とに囲まれて形成される。したがって、他の要素を間に入れることなく、加熱素子から加熱すべき液体へ直接的に熱を伝達することができるため、熱伝導は比較的効率的である。特に、溝構造を通して液体を比較的高速度で通過させる場合、単位時間に対して、比較的効率的で迅速な、液体の単位体積当たりの熱伝達を達成することができる。もう一つの利点は、比較的に高流速であるため、溝構造内に沈殿物、例えば石灰粉等が生じない、または少なくともほとんど発生しない。その結果として、デバイスの保守は比較的に低コストである。溝構造が直線形状をとらないため、加熱素子と、溝構造内に位置する加熱すべき液体との間の接触面は最大になる。このことは、所望の温度への液体の比較的に迅速な加熱に加えて、液体の迅速で効果的な加熱のための、比較的コンパクトなデバイスを可能にする。さらに、エネルギー的に有利な状態で機能する本発明によるデバイスの適用は、通常、コスト削減になる。基本構造と加熱素子との間に溝構造を配置することによって、比較的単純な方法で、例えば、溝構造の一本の溝または複数の溝を比較的平坦に（浅く）形成し、溝構造の表面積対体積比をさらに最大化できる。これによって、溝構造の容積を制限して、単位時間当たりの、加熱液体の温度上昇をかなり改善することができる。単位時間当たりの液体の加熱が改善されたことによって、デバイスを通過する液体の処理時間は、かなり減少できる。このため、ユーザは比較的素早く加熱液体を利用できる。この場合、１秒につき数メートルまでの、より好ましくは１秒につき１から３メートルの流速で、溝構造を通して液体を誘導できる。そのような比較的に高い流速は、特に、溝構造内で発生し得る蒸気泡を、デバイスから通常すぐに排出するのに有利である。そのような比較的高流速は、さらに、加熱素子および／あるいは基本構造への、例えば石灰等の汚染物質の付着を防止する。加熱素子への汚染物質の付着は、特に、加熱素子から加熱液体への熱伝達に不都合である。注目すべきことは、非直線的な溝構造が、オプションとして相互に平行な、一つ以上の非直線的な溝を備えることである。この溝内で、加熱液体は、非直線的な二次元の、または三次元の流路を通過する。しかしながら、溝構造の一部が直線形状ではあるが、液体が複雑な流路を通ってデバイスを通過するように構成することも大いに可能である。

好適実施例においては、溝構造の少なくとも一部を、基本構造の外面内に凹部を形成して配置する。溝構造は、基本構造の製造段階で、予め基本構造内に配置することもできるが、その後の過程で、基本構造内に配置してもよい。基本構造は、通常、プラスチックおよび／あるいは金属の担体レイヤから形成し、その中に、一つ以上の非直線的な溝を配置する。溝構造は、基本構造内の空洞として配置することができる。もう一つの好適実施例では、溝構造の少なくとも一部を、加熱素子内に凹部を形成して配置する。このような好適実施例は、加熱素子と、加熱すべき液体との間の接触面を増加できるという点で有利である。その結果として、通常、より強力で、より迅速な加熱を達成できる。基本構造内に空洞パターンとして溝構造を配置するように構成することも可能である。この場合、加熱素子には、その空洞パターン上に結合する対向空洞パターンが設けられる。

加熱素子は、実質的に板状であることが好ましい。板状の加熱素子は、既に市販されており、通常、製造コストが比較的に安い。構造の視点からも、一般的に、平坦な加熱素子を適用することは有利である。加熱素子は、通常、電気的な加熱素子から形成する。この素子は、溝構造から遠隔側に、トラック状の厚膜を備えることが好ましい。この厚膜は、所望の熱を発生させるために、電流を強制的に伝導させるためのものである。

もう一つの好適実施例では、溝構造の溝全長が、０．３から７メートルの間、特に０．５から５メートルの間である。とりわけ、実質的に２メートルであることが好ましい。そのような長さは、通常、水、油等の液体を、室温から摂氏９０度以上の温度まで加熱するのに十分である。溝構造が非直線的な形状を持つため、溝構造が占有する容積は、比較的に限定される。したがって、本発明によるデバイスは取り扱い易い。

さらにもう一つの好適実施例では、溝構造の断面が、１から１００mm²の面積、特に２から５０mm² の面積を持つ。正確な面積は、通常、デバイスの特定な用途に依存する。したがって、お茶またはコーヒーを入れるための水を加熱するためのデバイスは、２から５mm² の断面を持つことが好ましい。シャワー・タップまたは浴室タップ等のタップを通して注ぐ水を加熱するためには、１０から６０mm² の断面を持つ溝構造を用いることが好ましい。同じ断面のものを、例えば天ぷら油を加熱するために用いることもできる。

非直線的な溝構造は、少なくとも部分的に角ばった形状を持つことが好ましい。溝構造内に一つ以上の角を配置することによって、二次元的な、またはオプションとして三次元的な、加熱液体の流れを実現することができる。したがって、必要温度まで加熱するために、（比較的コンパクトな）加熱素子に沿って、液体を比較的効率的に誘導できる。もう一つの好適実施例においては、溝構造は、少なくとも部分的に湾曲した形状を持つ。例えば、溝構造を実質的に螺旋形状に形成することによって、比較的コンパクトで強力な状態で、液体を必要温度まで加熱することもできる。基本構造は、少なくとも部分的に柔軟な形状をとることが好ましい。この場合、特に、加熱素子に対向する基本構造の側面を、柔軟な、特に弾性のある形状にすることが好ましい。この目的のために、基本構造は、少なくとも部分的に、弾性材料、特にエラストマーから製造することが好ましい。代替的な好適実施例では、基本構造は、金属板と、金属板に結合した断熱層との複合材のストリップからなり、実際、スパイラルに巻いた状態のストリップによって、溝構造が形成される。この目的のために、金属板の高さは、断熱層の高さよりも高いことが好ましい。断熱に加えて、溝構造に漏れを防ぐシーリングをも施すように、断熱層は加硫ゴムから形成することが好ましい。断熱層は、エラストマーから製造することが好ましい。熱伝導金属板は、例えば、ストリップ鋼から形成できる。２ｘ２ミリメートルの断面を持つ溝構造は、例えば、高さが６ミリメートルで厚さが約０．６ミリメートルのストリップ鋼に、高さが４ミリメートルで厚さが２ミリメートルの加硫ゴム材料を粘着した複合材ストリップを圧延加工して形成することができる。代替実施例においては、複合材ストリップは、比較的高いストリップ部品と、それに隣接する比較的低いストリップ部品とを統合した構造であってもよい。金属ストリップは、通常、比較的堅固であるが、巻いた複合材ストリップは、ストリップの相互に隣接するストリップ部品が、相互に対して滑動できるという点で、特定な柔軟性を持つ。そのような柔軟な性質は、加熱素子の加熱中に発生する加熱素子の（かなりの）変形や高さの違いを補正できるため、特に有利である。この場合、ストリップは、加熱素子の変形の度合いに関係なく、高い信頼性で媒質を漏らさない状態で、加熱素子に結合することができるため、デバイスからの液体の漏れ、そして発生する蒸発ガスの漏れを防止できる。加熱素子にストリップを恒久的に結合し、そして加熱素子の変形に対する実際の補正を可能にするために、ストリップは、付勢の下で加熱素子に対して押圧される。このことによって、加熱素子と基本構造と間における隙間の形成を防止できる。

さらにもう一つの好適実施例では、基本構造は、複数の別個の、相互に結合したベース・モジュールから形成する。ベース・モジュールは、非常に多様な性質を持つことができ、例えば、スペーサによって相互間距離を保持した隔壁によって形成してもよい。この場合、ベース・モジュールの相対定位が溝構造を決定する。

加熱すべき液体を、圧力下で溝構造内を通過させるために、デバイスはポンプを備えることが好ましい。本発明によるデバイスを使用すれば、比較的急速に、集中的に、そして効率的に液体を加熱できるため、溝構造を通過する液体流量は、一方で、液体のあまりに強力な加熱を防止するために、また他方で、デバイスの処理能力を増加させるために増加させてもよい。ポンプのポンプ流量、すなわち単位時間当たりの液体体積の単位数は、調節できることが好ましい。比較的単純な方法でユーザの必要を満たすために、ポンプ流量は調節可能であることが有利である。例えば大量の液体が必要な場合、ポンプ流量を（一時的に）増加させることによって、比較的素早くユーザの要求を満たすことができる。特定な好適実施例では、溝構造内の液体温度の影響を受けるポンプ流量を調節するために、デバイスには、ポンプに結合したセンサ手段が設けられる。この場合、センサ手段は、冷たい液体の温度を測るために、デバイスの前に配置することが好ましい。液体の所望の最終温度と加熱素子の熱伝達性能とから、加熱システムに遅延を生じさせることなく、最も理想的なポンプ流量を計算し適用することができる。この後者のやり方は、センサ手段をデバイスの後に配置して加熱液体の温度を検出するように適応したこれまでのものとは、対照的である。ポンプ流量を調節することによって、例えば、溝構造内での液体の過熱を防止できる。一つ以上の危険温度を超過した場合、過熱を防止するために、ポンプ流量を増加させることができる。例えば、加熱素子のスイッチを入れたばかりで、溝構造内の液体温度が比較的低い場合には、溝構造内での液体の滞留時間を増加させるために、ポンプ流量をある程度（一時的に）低下させることによって、液体の加熱を改善できる。

好適実施例においては、加熱素子は、溝構造に結合した（閉）位置と、溝構造から少なくとも部分的に離れた（開）位置との間で、基本構造に対して変位可能である（その逆も可能）。通常の位置は、概して、加熱素子が基本構造を結合する位置によって定まり、このときに実際に溝構造を囲む。それから、加熱すべき液体を、加熱素子に沿って溝構造を通過誘導し、加熱する。圧力下で溝構造内における液体の通過を誘導することによって、溝構造内での液体の蒸発を防止、または少なくとも抑制できる。加熱素子が少なくとも部分的に溝構造（したがって基本構造）から離れた開位置においては、デバイス内を誘導される液体は、もはや、溝構造だけを通過するようには誘導されず、蒸発する。その結果、蒸気、通常、水蒸気が発生し、それは、加熱素子と基本構造とが形成する溝構造の容積に比べ、比較的に膨大な、包囲のある蒸発室または蒸気室内で広がる。したがって、単一の加熱素子によって、加熱液体および蒸気を生成することが可能である。加熱素子と基本構造との間の相対定位は、電気機械的に、空圧によって、油圧によって、または手作業で、所望の位置関係へ変更できる。加熱素子と基本構造との間の定位の変更を可能にするために、加熱素子は、基本構造に対して、回転可能な、あるいはオプションとして垂直方向へ統合的に変位可能な形態をとることができる。注目すべきことは、開位置は、溝構造を含み、加熱素子および基本構造の両方へのアクセスが容易になるため、保守操作の場合にも有利であることである。特定な好適実施例においては、加熱素子と基本構造との相対定位を変化させるために、加熱素子および／あるいは基本構造にポンプが結合される。この場合、圧力の下で基本構造へ液体を供給することに加えて、ポンプは、必要に応じて、加熱素子および基本構造を相互に対して変位させるように適応している。

本発明は、また、このようなデバイスのための基本構造に関する。

本発明は、さらに、このようなデバイスを使用して液体を加熱するための方法に関する。この方法は、ａ）加熱素子を作動させるステップ、ｂ）加熱素子と基本構造との間に形成した通路を通して、加熱すべき液体を誘導するステップ、そしてｃ）付勢下で加熱素子に基本構造を押圧するステップからなる。この通路は、通常、溝構造によって形成される。しかしなから、既に前述で説明したように、加熱素子を、溝構造から少なくとも部分的に離して配置することも可能である。そうする事によって、流路の容積を増加させることができるため、蒸気の生成（水蒸気の生成）も可能である。この場合、発生する膨大な水蒸気に対する放出開口は、デバイスからの発生水蒸気の排出の障害を防止するために、通常、加熱液体のための放出開口よりも大きい。しかしながら、ステップｂ）の実行中、加熱すべき液体は、液体の十分な加熱を保証するために、加熱素子に沿って誘導することが好ましい。ステップｂ）による、加熱素子に沿った加熱液体の溝構造内通過誘導は、増加させた圧力の下で行うことが好ましい。この高圧は、大気圧から、より高い圧力へ、最高約１０バールまで変化させることができる。本発明による方法の他の利点は、前述において既に詳細に説明している。

本発明を、以下の図に示す非限定的模範的な実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明によるデバイス１を部分的に切除した斜視図である。デバイス１は、基本構造２と、媒質が実質的に漏れない状態でそれに結合した加熱素子４とからなる。加熱素子４および基本構造２は、締着手段（図示せず）によって一緒に締着させる。基本構造２と加熱素子４との間、特に基本構造２の上面内に、加熱素子４に沿って加熱すべき液体を誘導するための非直線的な溝構造３が配置されている。加熱すべき液体は、溝構造３内へ供給開口５を通してポンプで送り込まれ、加熱後、溝構造３から放出開口６を通して出る。図１は、溝構造３が、ジグザグ形状を持ち、さらに、一つの直線溝部から隣接する直線溝部への、複数の角度的転換を備えることを示している。明白であるが、この角ばった非直線形状を持つために、溝構造の全長は、加熱素子の長さの数倍になっている。このため、比較的効率的に、そして強力に液体の加熱が行える。

図２ａは、本発明によるデバイス７の、第二の実施例を示す部分切除の平面図である。デバイス７は、基本構造１４と、それに結合する加熱素子９とからなる。図２ａは、媒質を漏らさない密閉の目的で、加熱素子９と基本構造１４との間にシーリング要素１５が設けられることを示す。例えば、熱耐性ゴムのＯリングを、シーリング要素として使用できる。加熱素子９と基本構造１４とは、締着手段（図示せず）によって一緒に締着させる。基本構造１４内の凹部には、複数のガイド要素１０、１１が、液体に対する流路１２を共に形成するように配置される。加熱すべき液体は、供給開口８を通して流路１２内へ供給され、加熱素子による加熱後、放出開口１６を通して放出される。

図２ｂおよび図２ｃは、図２ａ内に示すラインＡ−ＡおよびＢ−Ｂ矢視による断面図である。流路１２は、実際、基本構造１４の凹部内に相互に隣接させて配置した、ガイド要素１０および１１の異なる寸法によって形成されている。これは、ガイド要素１０の幅が基本構造１４の凹部の幅よりも狭く、そしてガイド要素１１の高さが基本構造１４の凹部の高さよりも低いことによって達成している。基本構造の凹部の一方側および他方側に交互にガイド要素１０の幅における空間を配置することによって、ガイド要素１０の両側における、ガイド要素１１の上方に位置する空間は、相互に結合される。その結果、ジグザグ形状の流路１２を得る。この流路内において、加熱すべき液体は、実質的に、加熱素子９の縦方向を横切る方向へ流れる。この場合、ガイド要素１０および１１は、例えばゴム・コードで形成した結合要素１３によって、相互に結合することが好ましい。加熱素子９へのガイド要素１０、１１の実質的に媒質不浸透性結合を生じさせるために、ガイド要素１０、１１は、弾性要素１７上に配置する。

図３ａは、本発明によるデバイス１８の、第三の実施例を示す断面図である。この断面図は、図３ｂ内に示すラインＤ−Ｄに沿った平面図である。デバイス１８は、基本構造７１と、基本構造に７１に結合した加熱素子２３からなる。この場合、基本構造７１は、加熱すべき液体のための、一方の側が開いたスパイラル溝２０を形成している。しかし、図示の模範的な実施例では、隣接する加熱素子２３によって、溝２０は、媒質が漏れないように密閉されている。基本構造７１を加熱素子２３に安定な、信頼性の高い、そして媒質が漏れない状態で結合するために、デバイス１８は、スパイラル形状溝２０に信頼性の高いシーリングを実現するために、付勢の下で基本構造７１を加熱素子上へ押圧するための押圧要素２４、特にダイアフラムばねからなる。基本構造７１は、実際、スパイラル形状に巻いた金属、特にストリップ鋼、またはプラスチック・ストリップ２５と、この板に結合した隣接の断熱（ゴム）ストリップ２６とから構成される。基本構造７１の巻いた状態において、基本構造は、基本構造７１の相互に隣接する部品が、相互に変位可能であるため、バンド２５の一般的に堅固な性質にもかかわらず、特定な柔軟性を持つ。これは、加熱素子２３の加熱の結果として加熱素子２３自体が変形する場合、特に有利である。このように、溝２０の恒久的な、そして媒質を漏らさないシーリングが保証できる。この場合、デバイス１８、特に加熱素子２３の変形は、比較的簡単に、そして効果的に補正することができる。溝２０から外への、そして押圧要素２４に沿う液体の流れを防止するために、シール（図示せず）を適用できる。加熱素子２３を締着するように適応した環状シール２１は、加熱素子２３をデバイス１８に結合し、それを溝２０に対して適所に保持することによって、要素２４を押圧する。既に述べたように、押圧要素２４は、弾力のある材料、例えばダイアフラムばねから製造することが好ましいため、加熱素子２３の平坦さに多少の差違があっても、基本構造７１は、完全に、そして恒久的に加熱素子２３に結合する。一般的に、そのような要素は、それに所望の圧縮強度を得るため、僅かに凹形状を持つ場合が多い。溝２０は、片側が開いているが、板状の加熱素子２３（図３ｂを参照）によって完全に覆われるようになっている。溝２０には、液体のための供給口１９および吐出口２２が設けられている。この場合、液体は、溝２０を通して、大気圧を超える圧力下で、ポンプで送ることが好ましい。円筒押圧要素２４は、実質的に媒質を漏らさない状態で、デバイスの内壁に封入される。しかし、他のやり方で、比較的に冷たい液体と熱い液体との間を分離することも可能である。図３ｂは、図３ａ内に示すラインＣ−Ｃ矢視による断面図である。液体は、供給口１９を通してデバイス１８内へ供給され、スパイラル形状溝２０を通過した後、吐出口２２を通ってデバイスから排出する。溝２０を通過する間、液体は、直接的に、すなわち他の要素を全く介さずに、溝２０を囲う板状加熱素子２３によって加熱される。溝断面２０がかなり小さい（一般的に２から５０mm² の間）ため、同様に、デバイス１８の液体容積も比較的小さい。しかし、加熱素子２３から液体への効率的で強力な熱伝達のため、液体は、比較的急速に所望の温度に達することが可能である。液体の過熱を防止し、そしてデバイス１８の能力を増すために、液体は、通常、約１０バールの圧力下でデバイス１８内へポンプで注入する。液体は、０．５、１、２、４、５または６メートルの溝全長を満たすことが好ましい。図３ｃは、図３ｂ内の細部Ｅを示す。この図は、溝２０が、スパイラル形状に巻いた金属（鋼）またはプラスチック・ストリップ２５と、隣接する断熱（ゴム）ストリップ２６とからモジュール式に形成されることを示している。試験結果から、パラメータａ、ｂ、ｃおよびｄ（図３ｃを参照）間の特定な比率が、液体の加熱に有益な効果を示すことが分かっている。比率ａ：ｂ：ｃ：ｄに対して、比率３０：１０：１：５を適用するならば、所望の温度への液体の加熱を最適化できる。加熱素子２３と加熱すべき液体との間の接触面を最大にするために、パラメータｃを最小にすることが特に有利である。スパイラル形状溝を形成するための、基本構造のモジュール構成は、比較的簡単に基本構造を他の基本構造で置換することが可能で、それと共に異なる寸法設計の溝に換えることが可能な点において、高度な柔軟性を提供する。図示の模範的な実施例では、この目的のために、バンド２５および／あるいはストリップ２６は、各々、異なる寸法設計の板あるいはストリップで置換できる。溝２０を通過する液体の流量は、通常一定であるため、寸法設計、特に溝２０の長さおよび断面が、熱伝導性能を決定する。したがって、デバイス１８、特にデバイス１８の性能は、デバイス１８の特定な用途に合わせて、比較的簡単に変更が可能である。さらに、断熱ストリップ２６が熱損失を防止して、加熱液体中への蓄熱を促進するため、デバイスは、熱を比較的効率的に、そして有効に伝達することができる。

図４は、本発明によるデバイス２７の、もう一つの実施例を示す概略図である。このデバイス２７は、ポンプ３３と、ポンプ３３に結合した非直線的な溝構造３１とからなる。この場合の溝構造３１は、湾曲部および角部の両方を持つ単一の溝から形成されている。溝構造３１は、溝構造３１を通って流れる液体、例えば水または油を加熱するために、厚膜素子（図示せず）に結合している。このため、比較的に冷たい液体は、最初、導管３４を通してポンプ３３へ誘導され、その後、もう一つの導管３２を通して、圧力下で溝構造３１の方向へ誘導される。液体は溝構造３１内で加熱される。加熱液体は、放出導管２９を通してデバイス２７から取り外し、ユーザが利用する、または他の目的に使用することができる。デバイス２７には、温度センサ３０が設けられている。このセンサは、導管２８を通してポンプ３３に結合され、そして溝構造３１の放出導管２９内、またはその近くに配置されている。センサ３０が、液体温度が臨界許容値を上回ったことを検出した場合、センサ３０は、センサに結合したレギュレータ（図示せず）を介して、ポンプ３３のポンプ流量を増加させる。このため、（過）加熱液体はデバイス２７から比較的急速に流出し、過熱を防止できる。類似する（逆の）状況も発生する。液体の加熱が不十分である場合、ポンプ流量を（一時的に）低下させることができる。

図５ａは、本発明によるデバイス３５の、さらにもう一つの実施例を示す部分切除の平面図である。デバイス３５は支持構造３６からなり、支持構造３６の上側には、平行に配置した、複数の非直線的な溝３７が設けられている。これらの溝は、支持構造３６の両端において、コレクタ３９によって相互に結合されている。溝３７は、液体の通過に適応されており、液体のための流入口３８および放出口４１を備える。非直線的な溝３７の上側は、溝構造として、板状の電気加熱素子４２によって完全に覆われる。支持構造３６と加熱素子４２との間には、デバイス３５からの液体の漏れを防止する、または少なくともそれに対抗するシール４０が配置される。図５ｂは、図５ａ内に示すラインＥ−Ｅ矢視による断面図である。図５ｂは、支持構造３６に対向する加熱素子４２の面にも、（三本の）非直線的な、（ジグザグ形状の）同一の溝４３が設けられていることを示している。この場合、支持構造３６の溝３７は、実質的に全長に渡って、加熱素子４２の溝４３に結合する。このように、デバイス３５の溝容積をある程度増加させ、デバイス３５の熱伝達性能を少なくとも維持できる。

図６は、本発明によるデバイス４４の、第六の実施例を示す斜視図である。デバイス４４は基本構造４５からなり、この構造内に、第一に加熱液体を誘導するように適応した溝構造４６が配置されている。デバイス４４は、また、デバイス４４へ供給した液体を加熱するように適応した加熱素子４７からなる。基本構造４５と加熱素子４７との相対定位は変化させることができる。この場合、加熱素子４７は、基本構造４５に対して変位可能であり、（この模範的な実施例では）加熱素子４７に結合した変位部材５０によって静的に保持されている。図６は、デバイス４４を開位置で示している。このとき、加熱素子は、溝構造４６に直接的には結合していない。この場合、基本構造４５内に配置した供給開口４９を通して溝構造４６内へ供給された液体は、蒸気となり、溝構造４６から、基本構造４５と加熱素子４７との間の空間の方へ蒸発する。その蒸気は、それから、基本構造４５内に形成した放出開口４８を通して排出でき、有効に使用することができる。加熱素子を基本構造４５に対向させて配置し、加熱素子４７で溝構造４６の一方側を実際に囲んだ場合、溝構造４６へ特定な圧力下で供給した液体は、加熱されるのみで、放出開口４８を通してデバイス４４から排出される。その加熱液体を使用できる。したがって、図６に示すデバイス４４を使用して、単一の加熱素子４７によって、液体を加熱する、あるいは蒸気を生成することができる。デバイス４４は、コーヒーメーカ（または飲料を調製するための他のデバイス）に特に有利に適用できる。このデバイスによれば、蒸気を使用してエスプレッソコーヒー等も調製できる。本発明によって効率的に構成した比較的コンパクトなデバイス４４によれば、同様にコーヒーメーカも、比較的コンパクトな形態を採ることができる。

図７ａは、本発明によるデバイス５１の、第七の実施例を示す部分切除の平面図である。デバイス５１は、流路５５を備えた基本構造５６と、基本構造５６にヒンジ要素５３を介してヒンジ式に結合した加熱素子５４とからなる。液体は、供給開口５２を通して流路５５へ供給できる。加熱素子５４が基本構造５６にシーリング要素５７を介して結合する場合、デバイス５１へ供給した液体は、加熱素子５４によって流路５５内で加熱され、その後、加熱液体は、放出開口５８を通してデバイス５１から取り外され、所定の目的に使用できる。加熱素子５４を、基本構造５６から遠のく方向へ回転させた場合、流路５５は実質的に開放されるため、デバイス５１に供給した液体の蒸発が可能になり、デバイス５１内で蒸気を生成することができる。図７ｂは、図７ａ内に示すラインＦ−Ｆ矢視による、閉位置にあるデバイス５１を示す断面図である。図７ａから図７ｃに示すデバイス５１は、図２ａから図２ｃに示すデバイス７と構造的にほぼ同一であり、基本構造５６には、結合要素５９によって相互に結合した複数のガイド要素６８、７０のアセンブリが設けられている。このアセンブリは、基本構造５６内に配置された弾性要素６０を支持する。図２ａから図２ｃに示す実施例との違いは、加熱素子５４が片側で基本構造５６にヒンジ５３によってヒンジ式に結合されているということである。図示の状態では、加熱素子５４が流路５５を閉じるため、流路５５内における蒸気の生成は防止できる、または少なくとも抑えることができる。したがって、液体を所望の温度へだけ加熱できる。図７ｃは、開位置にあるデバイスの、図７ａ内に示すラインＦ−Ｆ矢視による断面図である。この開状態では、基本構造５６または少なくともガイド要素６８、７０と、加熱素子５４との間で蒸気が発生する。この蒸気を、例えば、飲料を調製する、表面を洗浄するために、有効に使用できる。

図８ａは、本発明によるデバイス６１の、第八の実施例を示す断面図である。このデバイス６１は、図３ａから図３ｃに示すデバイス１８の実施例に構造的に類似している。デバイス６１は、供給口６２及び吐出口６４を備えたスパイラル形状溝６３からなる。溝６３は、溝６３へ供給した液体を効率的に加熱できるように、溝６３に結合する押圧要素６６によって、板状の加熱素子６７に押しつけることができる。この場合の加熱素子６７は、環状シール６５によって静止位置に保持される。押圧要素６６、それと共に溝６３も、上述の通り、加熱素子６７に対して、第一の（閉じた）位置（図８ｂを参照）で押圧できるが、加熱素子６７から離れる方向にある第二の（開いた）位置へ変位させることができる。このため、溝６３と加熱素子６７との間に形成される蒸気室６９内で、蒸気の生成を実現できる（図８ｃを参照）。発生蒸気は、吐出口６４を通して、デバイス６１から取り外すことができる。したがって、（単一の）加熱素子６７と溝６３との相対定位を変化させることによって、比較的有効な、そして効率的な状態で、液体を加熱する、または蒸気あるいは少なくとも湯気を生成することが可能である。

明らかではあるが、本発明は、本文に 図示し説明した模範的な実施例に限られず、この分野の同業者には自明である多数の変形例が、添付の請求項の範囲内で可能である。

本発明によるデバイスの、第一の実施例を示す部分切除の斜視図である。 本発明によるデバイスの、第二の実施例を示す部分断面平面図である。 図２ａ内に示すラインＡ−Ａ矢視による断面図である。 図２ａ内に示すラインＢ−Ｂ矢視による断面図である。 本発明によるデバイスの、第三の実施例を示す断面図である。 図３ａ内に示すラインＣ−Ｃ矢視による断面図である。 図３ｂ内の細部Ｅを示す。 本発明によるデバイスの、もう一つの実施例を示す概略図である。 本発明によるデバイスの、第五の実施例を示す部分切除の平面図である。 図５ａ内に示すラインＥ−Ｅ矢視による断面図である。 本発明によるデバイスの、第六の実施例を示す斜視図である。 本発明によるデバイスの、第七の実施例を示す部分切除の平面図である。 図７ａ内に示すラインＦ−Ｆ矢視による、閉位置にあるデバイスを示す断面図である。 図７ａ内に示すラインＦ−Ｆ矢視による、開位置にあるデバイスを示す断面図である。 本発明によるデバイスの、第八の実施例を示す断面図である。 図８ａ内に示すラインＧ−Ｇ矢視による、閉位置にあるデバイスを示す断面図である。 図８ａ内に示すラインＧ−Ｇ矢視による、開位置にあるデバイスを示す断面図である。

Claims (23)

1. 液体を加熱するためのデバイスであって、
   ・基本構造、そして
   ・前記基本構造に結合する少なくとも一つの加熱素子からなり、
   加熱すべき液体が通過するために、少なくとも一つの、非直線的な溝構造が、前記基本構造と前記加熱素子との間に配置されている、デバイス。
2. 前記溝構造の少なくとも一部が、前記基本構造の外面内へ凹部を形成して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記溝構造の少なくとも一部が、前記加熱素子に凹部を形成して配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 前記加熱素子が実質的に板状の形態をとることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
5. 前記溝構造の溝全長が、０．３から７メートルの間、特に０．５から５メートルの間にあることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
6. 前記溝構造の断面が、１から１００mm² の間、特に２から５０mm² の間の表面積を持つことを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
7. 前記溝構造が、少なくとも部分的に角ばった形状を持つことを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
8. 前記溝構造が、少なくとも部分的に湾曲した形状を持つことを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
9. 前記溝構造が少なくとも部分的にスパイラル形状を持ち、前記溝構造が、少なくとも一つの、スパイラルに巻いたストリップによって、少なくとも部分的に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記加熱素子に対向する前記基本構造の少なくとも一部が、少なくとも部分的に柔軟な形態をとり、特に柔軟な材料から少なくとも部分的に製造されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
11. 前記デバイスが、付勢の下で前記基本構造を前記加熱素子に結合させることを可能にする、付勢発生手段からなることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
12. 前記基本構造が、複数の別個の、相互に結合したベース・モジュールから形成されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
13. 前記デバイスが、加熱すべき液体を、圧力の下で前記溝構造へ注入して通過させるために、ポンプを備えることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
14. 前記ポンプのポンプ流量が調節可能であることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記デバイスが、前記溝構造内の液体温度の影響を受ける前記ポンプ流量を調節するために、前記ポンプに結合したセンサ手段を備えることを特徴とする、請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記加熱素子が、前記基本構造に対して、前記溝構造に結合する位置と、前記溝構造から離れた位置との間で変位可能であることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
17. 前記基本構造と、前記基本構造から離れた位置にある前記加熱素子とが、相互に蒸発室を囲むことを特徴とする、請求項１５に記載のデバイス。
18. 前記加熱素子および前記基本構造の相対定位を変化させるために、前記ポンプが、前記加熱素子および／あるいは前記基本構造に結合されていることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか、および請求項１６あるいは１７に記載のデバイス。
19. 請求項１から１８のいずれかに記載のデバイス内に用いる基本構造。
20. 請求項１から１８のいずれかに記載のデバイスを使用して液体を加熱するための方法であって、
    ａ）前記加熱素子を作動させるステップ、そして
    ｂ）前記加熱素子と前記基本構造との間に形成した通路を通して、加熱すべき液体を誘導するステップからなる、方法。
21. ステップｂ）の実行中、前記加熱すべき液体が、前記溝構造を通して前記加熱素子に沿って誘導される、請求項２０に記載の方法。
22. ステップｂ）の実行中、前記加熱すべき液体が、蒸気を発生しながら、前記加熱素子に沿った前記通路を通して誘導される、請求項２０に記載の方法。
23. ステップｂ）による、前記加熱素子と前記基本構造との間に形成した前記通路を通しての、加熱すべき液体の誘導が、高圧の下で実行されることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。

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