TW200416010A - A device for the heating of a liquid - Google Patents
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Description
200416010 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種加熱飲料機中液體的裝置。 【先前技術】 心目可已知具有一種熱飲機中所用的液體加熱模組。以讓 又人名義申請的專利申請案wo 0 1/5455 1,係關於/種熱飲 機中所用的液體加熱模組,丨包含一金屬材料空心管、一 配置於該空心管内的圓柱形襯墊、至少一電阻器,其位於 :吕件外側的第-邵份上,用於預熱液體,及至少一另〆 私阻态,其位於藏管件外侧的第二部份,用於流經該管件 的及體_整。此解決方式的問題在於該電阻器係並聯工作 因此具有向能I的需求,因為該電阻器增加其能量需求 务琢硬體溫度需要大量增加時,能量需求能達到相當高 的位準。 【發明内容】 本發明目的也是希望具有—種在熱飲機中加熱液體的裝 置其中電力需求變化較不重要,其中該液體目標溫度快 速達成,及其中在該液體到達排氣頭端或其他部份時,可 微調液體溫度。 本發明關於一種在熱飲機中加熱液體的裝置,包含: 至少一組的至少二個電阻器,其中該電阻器係電氣連結 在一起,以便能單獨使用各組的一個電阻器,或串聯使用 同組的一個或多個電阻器, 至少一組單獨的電阻器及至少一組的至少二個電卩且哭, 86140 200416010 其中該電阻器係電氣連結在一起,以便單獨使用一組的第 一電阻器,或串聯使用同組的一個或多個後續的電阻器, 該電阻器傳輸最大能量至該液體流,且容許該液體溫度得 到精確的控制。 在裝置的第一實施例中,本質上是使用典型的電阻器。 在此情形,所使用的電阻器中沒有臨界條件:為習於此技 者所習知的所有可能的電阻器均能使用。在一第二實施例 中,這些所使用的電阻器可配置在一基底上。該基底能為 任何型式的材料。較佳的是,該基底具有良好的熱傳導性 及低熱容量。此基底較佳係一金屬或陶磁材料。 如第二實施例,該電阻器較佳由一組導線及薄膜組群中 所選的形式製成。該厚薄膜科技係電子領域所習知技術, 且目前正用於電阻器的製造。該科技使用導電墨水(如同膠 水)塗在石英、金屬、銘或氧化鈹的基底上。如前所述,其 較佳為一金屬基底。 該電阻器具有一高達1 5至70瓦/公分2的功率密度。此電阻 器的功率密度容許水從室溫非常快速增加至約85-90°C。為 空心管具有良好的電絕緣,其較佳在電阻器下方的該管外 側具有一層亮光漆。此塗漆的厚度通常在100及300微米之 間。最後,空心管的電阻器厚度塗以一層電離子導電材料 ,例如一層亮光漆或塑膠。此絕緣層可為一管件或一層非 導電材料。 必須在本發明裝置中加熱的液體非標準的且能為任何型 式流體液體。較佳的是,所加熱的液體係水,例如用於製 86140 200416010 ^ 咖啡或其他飲料。其也可能是熱牛奶,例如用於準 请可可奴料。該加熱器也能用於加熱可汲送流體或膠水, 士 ’昜/十或suces。蒸汽的產生也能加以考慮,例如直接加熱 、中的水或冲泡牛奶。本發明裝置的使用也能考慮小型機 夺’如咖啡機或較大型機器,如自動販賣機。 本毛明重要特性係在於該加熱裝置與所使用的電阻器成 串恥關係·這相當重要,因為就至少三個電阻器而言 ,所使用的功率P並非總是單一電阻器功率的相加,而是, 例如’就η的串聯電阻器而言,
Pt〇tal-(PlXp2X...pn)/(pi + p2+_pn) 結果是,該加熱裝置對於所需功率具有較精確的適應性 ’以及在機器出口可達到一個較好的溫
由參考圖式及範例在下文說日月。 H 泰關:利用電阻器的加熱裝置可裝配至少'组的至少二個 阻咨’尤咖啡機的而士古 ^妁而。,有1個至5個電阻器,而一個 動販賣機可能具有1至丨〇個電 土少一早獨電阻器及至少一 έ 、,且的至少—個電阻器,就一- 与Μ幾而Τ,有二至五個電阻哭,一 ⑽ 自動販賣機,可能具有1 土 10個電阻器。這些電阻器可配 杜仏g路或一平坦嚴 ^ 押 兒诅态而本發明裝置,可具有 咖 就-條管路上的電阻器而空心管 屬。較佳的是,該管路可由不銹鋼製成。該管路的^ 依據使用的型4,而能改變。例如 ,其能具有W毫米的直徑物至^用在—個咖啡機 叫土200 «米的長度。 86140 200416010 官路厚度約1至4毫米。就在一自動販賣機中的使用而言, 孩官路具有約30至50毫米的直徑及200至400毫米的長度。 官路厚度與先前相同。 屋交心官路長度與該管路直徑的比率大約在5及40之間。 如本發明加熱的模組,就一條管路的電阻器而言,其可 進一步包含一個圓柱形襯墊、此圓柱形襯墊可沿其整個長 度及大致上沿其對稱軸,配置在該空心管路内側。該襯墊 的作用主要是加強該管路至液體的熱傳輸,藉以增加水流 速度及傳輸效率。該最佳速度即一擾流達成時的速度。這 容許能量的良好傳輸及水的快速加熱。該襯墊係由一塑膠 至屬或陶磁材料製成,但必須適用於食品的等級。該襯 墊杈佳具有低的熱含量及諸如塑膠、特別是特弗隆(四氟乙 錦τ )的導笔材料,也可為其他食品等級的材料。該空心管路 直徑與該襯墊直徑比率約在丨及5之間。該襯墊可為固定式 或沿其對稱軸旋轉。就一旋轉襯墊而言,該襯墊可與配置 在該襯墊下部的流量計旋轉輪連接,如此能利用流動的冷 水來驅動,而其中的冷水能以一切角流至流量計的輪葉。 該可旋轉的圓柱形襯墊包含一金屬線刷。這些金屬刷束, 可以一縱向平面(僅在一側上或該襯墊的二對稱平面上或 以一種螺旋方式,例如丨或2個螺旋形,透過該襯墊整合在 一起。這些金屬刷束僅可建立在該空心管内側中的襯墊部 份。該刷必須具有適當的機械張力及強度,以便能除去該 内管表面的水垢。該刷束的二端可輕微與管路内側表面以 90°接觸。整個刷束必須能設計,當其利用流量計葉片驅動 86140 200416010 時,使水向上推送。 該襯墊也能為一空心物件,其可引入該熱水部份的反向 水流與冷水混合,以便水加熱時加強水的混合。 該襯墊也能在其外側表面上的螺旋切口上出現:這將是 一種良好的解決方式,其能迫使液體流入通道且達成一擾 流狀態,也因此有助於在所需溫度迅速加熱。最後,也可 沿著該襯墊配置一條彈簧。 就配置一平坦底座上的電阻器而言,通道係位於該液體 流動的結構内侧,該通道係沿著該電阻器軌道定位。在此 情形,也能使得電阻器配置在結構的單侧,或是結構的二 側。用於液體流動的通道具有一段縮減的截面,以便液體 的速度達成一擾流狀態。 本發明液體加熱模組可用作飲料製備時液體加熱機器的 一部份。本發明進一步關於液體加熱的裝置,其包含 -一液體供應器, -一泵件,用於供給該液體至 -一加熱器,如前述的液體加熱器,其中該液體從該液體 供應器流動通過一條管路或該裝置中各個管道, - 一通路,作為加熱液體的出口,可配置在所將抽取的 物質上,或在一混合器中,將該加熱液體與一粉末混 合。 如第一實施例,基於物質的抽取,諸如咖钟或茶,該液 體加熱模組可為咖啡機或其他類似機器的一部份。在此情 形,其可直接取用一咖啡座或濃咖啡機所抽取的物質,或 86140 -10- 2先製備的遽心與膠囊中所將抽取的物質,如第512,468 2 2 03號歐洲專利的那些物件。 消:=二實施例’本發明裝置係用於自動咖,也就是 敉:可直接取用茶、咖啡或可可杯中的飲料,其中該加 熱的液體在輸送至杯中前,事先與相關的粉末混合。 *月裝JL也可和其他—般咖啡或自動販賣機中的元件 ,如-閥件、一溫度控制器、一流量計整合。 ”本發明最後關於上述裝置的方法,其中電阻器及/或電阻 姦組的電力將受到控制’以便即時提供液體所需能量,藉 此依據能量平衡的原理,達到液體的目標溫度。 如本方法,該流速對於咖啡機約在5〇及3〇〇毫升/分鐘之間 ,而在自動販賣機約在300及5000毫升/分鐘之間。 本發明方法的優點之一係在於,該機器通常可直接準備 論斤需溫度或蒸汽的熱水’而不需消耗在等候期間的能 里。例如,當該消費者按下機器的“開啟,,位置且當機器準備 預製咖啡時’ $需等候時間。當消費者決定準備-杯咖啡 時,該聚件將水送至該第一電阻器高度的管路中,接著聚 :停=運轉,且該第一電阻器將水加熱至約7rc的溫度。 當在第—電阻器下加熱水量所必要的能量被傳it時,該泵 件:次開始啟動,且將水充填在第二電阻器高度的管路。 接著,此第二電阻器加熱來自第一電阻器72它的冷水至約 C在同Η争間,第一電阻器加熱新來自周遭的冷水至 72°C。該栗件再次啟動’且充填管路至第三電阻器的高度 ,接者弟二及第三電阻器串連連結,將水加熱至86。〇,且 86140 -11 - 200416010 該第一廷卩且器將冷水從周遭溫加敖 — …、土 /2 c。接耆,該泵件 再次啟動,水繼續加熱(泵件不需停止),以便抽取杯中的咖 啡。就咖啡而言,該程序約花費20至30秒的時間。想要下 一杯咖啡,重複相同程序。 另一種万法係將水以降低的速率(例如改變聚件的頻率) ,充填土最後電阻备的南度,且當最後電阻器達到時全速 啟動。 本發明就一範例進一步詳細說明。 範例 在此情形,有三個電阻器,R1=75〇 w、R2=66〇 w及们= 1300 W。我們在此實施例可單獨使用R1,R2也能單獨使用 或串連R3。這意謂著你能具有下列功率輸出的可能性:
R1 750 W R2 660 W R1 R2 1410 W R2 + R3 438 W Rl,R2 + R3 1188 W 此計算結果係依據上述公式而得。由表中明顯的看出,本 發明不可能另外添加3個電阻器,這意謂著你具有精確的溫度 適應性,而且不須大功率的需求。該管路係一具有2〇毫米直 徑及1 7 0笔米長度的不銹空心管。該襯塾係由特弗隆製成,且 具有1 6笔米直徑及如空心管相同的長度。該水係以5〇至2⑻ 毫升/分鐘的速率流動。所需溫度可在4秒内達到。 【實施方式】 86140 200416010 如圖1,該咖啡機包含一個可透過一條管線(2)連接至流量 計(3)的冷水槽(1 ),以及一個將冷水傳送至水加熱裝置(5) 的泵件(4)。該加熱裝置(5)分成3個部份:一個單獨的第一電 阻器R1,及兩個串聯連結的電阻器R2及R3。這些電阻器連 接至電源係透過(6, 7)產生。在加熱裝置(5)出口,該熱水流 經一條導管(8)且經過(1 1)達到一個内含烘焙和研磨咖啡的 濾心(9)。此濾心係一在壓力下打開的密封濾心,如第 5 1 2 ’ 4 6 8號歐洲專利。準備要喝的咖啡流入杯(1 〇)中。該咖 啡機進一步包含一冷水溫度感測器(1 2 ),一熱水溫度感測器 (1 3)以及分別配置在R1、R2及R2、R3之間的感測器(1 4)及 (1 5)。如本發明也可能在加熱器出口具有一條產生蒸汽的導 管(16)。在電路上,開關S1、32及83的出現主要是用於咖啡 機的操作。 涊咖啡機操作 、、 ^ I A從、级勁機器 。孩泵件(4)將冷水從水槽(1)輸送通過管線(2),以便水能達 的高度且录件停止。這時候,僅有開關Sl閉合,二= 電壓下以及水被加熱至溫度約7rc。當必要的能量從該第 -電阻器傳送至水(制能量均衡的計算定理)時,具、& 操作,水移動至R 2的古命 . 再/人 及82閉合。耗料次停止時,開關 傳輸至達約器:所需加熱水能量藉由電阻器 第-電阻器料達=1阻器下加熱水所需能量藉由 、C時,茲泵件再次操作, 至第三電阻器的高度。接著’開關S1_閉合且二;動 以便三個電阻器能傳輸能量至水,以便將位於裝置::的 86140 200416010 水加煞土约8 6 C。該泵件及加熱器連續操作,以便該水導 至該抽取頭。 圖2及3以管路形式提供一加熱器的近視圖。該加熱器(20) 表示入水口(21)及一出水口(22)。一襯蟄(23)係位於管路 内側且呈現在其外側螺旋切口(25)上:該水因此強迫通過通 路(26)。在官路的外側(Μ)上,有電阻器Μ、以2及尺3(未表 示),以及容許依據上述方法將水加熱。 圖4以平坦形式表示加熱器(30)。其中有一入水口(3 〇 及一出水口(32)。水流經通道(33)。如本實施例,在加熱器 的一側或二側上,可具有丨至5個電阻器(未表示)。 【圖式簡單說明】 本發明可就下列圖式及上述詳細說明而能進一乎 其中: /月白, 的咖啡機中液體加散 圖1係一用於抽取範例1封閉式濾心 器的概圖, 圖2係一如第一實施例中加熱器的概圖, 圖3係一圖2的放大概圖,及 圖4係—如第二實施例中加熱器的概圖。 【圖式代表符號說明】 2 3 4 5 冷水槽 管線 流量計 泵件 加熱裝置 86140 -14- 200416010 6、7、U 連接線 8、16 導管 9 滤心 10 杯子 12 冷水溫度感測器 13 熱水溫度感測益 14、15 感測器 , 20、30 加熱器 21、31 入水口 22、32 出水口 23 襯墊 24 外側 25 螺旋形切口 26 通路 33 通道 IU、R2、R3 電阻器 SI 、 S2 、 S3 開關 86140 -15 -
Claims (1)
- 200416010 拾、申請專利範圍: 1 · 一種在飲料機中液體加熱的裝置,包含: 一至少一組的至少兩個電阻器,其中該電阻器係電 氣連結在一起,以便能單獨使用各組的—個電阻 器,或串聯使用同組的一個或多個電阻器, -至少一組單獨的電阻器及至少一組的至少二個電 _ 阻器’其中該電阻器係電氣連結在—起,以便單 - 獨使用一組的該第一電阻器,或串聯使用該同組 的一個或多個後續的電阻器,該電阻器傳輸最大 能量至該液體流,且容許該液體溫度得到一較精 確的控制。 2·如申請專利範圍第的裝置,其中該電阻器系統係配 置在一管路上,該液體流經該管路中。 3 ·如申凊專利範圍第2項的裝置,其中該電阻器系統進一 步包含一圓柱形襯墊,該圓柱形襯墊沿其整個長度且大 致上沿其對稱軸而配置在管路内側。 4·如申請專利範圍第2或3項的裝置,其中該襯墊在其外側 表面包含螺旋形切口。 搴 5·如申請專利範圍第2至4項中任一項的裝置,其中一條彈 簧沿著該襯塾配置。 6·如申請專利範圍第2至5項中任一項的裝置,其中該管路 長度對直徑的比率係約5及4〇之間。 7.如申請專利範圍第3至5項中任一項的裝置,其中該襯墊 係一絕緣材料,其取自由塑膠、金屬及陶磁組成的該組 86140 2〇〇4l6〇10 群之中。 8•如申請專利範圍第3、4或7項中任—項的裝置,其中該 襯墊係固定式或能沿其對稱軸旋轉。 9•如申請專利範圍第3至8項中任一項的裝置,其中該襯墊 的旋轉是因為其與一個在該襯墊下部所配置的流量計 旋轉輪連接。 1〇•如申請專利範圍第9項的裝置,其中該可旋轉圓柱形襯 勢包含一線刷。 } !•如申請專利範圍第1項的裝置,其中該電阻器系統配置 在/平坦底座上,液體流經沿著該電阻器軌道定位的通 道。 l2.如申請專利範圍第11項的裝置,其中該液體流經的通道 具有一縮減截面,以便該液體流動達到一擾流狀態。 J 3.如申請專利範圍第1至12項中任—項的裝置,其中該不 同的電阻器係、由導線、厚薄膜電阻器所組成組群中選出 的形式製成。 ^ i 4 •如申请專利範圍第1至1 3項中任一項的裝置,其中所有 的電阻器具有可達15至70瓦/公分2的功率密度。 i 5 •如申請專利範圍第2項的裝置,其中在電阻器下方之兮 空心管外側具有一層亮光漆。 ~ 1 6·如申請專利範圍第1至1 5項中任一瑁的裝w,並 '、 衣且,、宁謗電 阻器以一非導電材料覆蓋或絕緣。 17. —種液體加熱裝置,包含: -一液體供應器, 86140 200416010 -一泵件,用於供給該液體至 -一加熱器,如申請專利範圍第i至16項中任一項的 液體加熱器,其中該液體從該液體供應器流動通過 一條管路或該裝置中各個管道, -一通路,其係加熱液體的出口,可配置在所將抽取 的物質上,或在一混合器中,將該加熱液體與_粉 - 末混合。 · 18. 種加熱如申請專利範圍第丨7項系統的方法,其中電阻 咨及/或電阻器組的電力受到控制,以便即時提供該液體 所舄此里,藉以依據能量平衡原理,達成該液體的目標 /CT 溫度。 19. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該流速就一咖啡機 而約在50及3 00毫升/分鐘之間,對於一自動販賣機, 約在300及5000毫升/分鐘之間。 86140
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