TWM447184U - 飲料製備機械之預熱式熱交換裝置 - Google Patents

Description

飲料製備機械之預熱式熱交換裝置

本創作係關於一種飲料製備機械之預熱式熱交換裝置。

飲料製備機械被運用於沖煮咖啡、茶飲或其他飲料。如圖6所示之習用飲料製備機械，主要包括有一供水裝置80、一主鍋爐81、一熱交換器82及一液體配送器83。利用該供水裝置80供應外界水源至該主鍋爐81內，並由一水位偵測器84控制該供水裝置80及鍋爐進水電磁閥95的啟閉，使主鍋爐81內水位保持於一設定範圍內；利用一蒸汽壓力偵測器85控制一加熱器86的啟閉，藉以對該主鍋爐81內的儲水進行加熱，使其保持於一設定的蒸汽壓力範圍(亦即一設定溫度範圍)內。

進行飲料製備程序時，該供水裝置80及一沖煮電磁閥87被操作而啟動，將外界水源經一冷水供應管88，依序經過一洩壓單向閥89及一流量計90，送入該穿過主鍋爐81的熱交換器82內，利用該主鍋爐81內的熱水及蒸汽，將熱交換器82內的外界水源加熱成一熱水，該熱水水流再經由一熱水供應管91流入該液體配送器83，並通過被開啟的沖煮電磁閥87，向下流入至一預置有待沖煮飲料成分的製備容器92內進行沖煮，沖煮後產生的飲料流出至一飲料盛杯94內；當該流量計90計量至一設定流量時，即時關閉該沖煮電磁閥87及供水裝置80，完成設定流量的飲料沖煮程序。

當該習用飲料製備機械處於不進行飲料沖煮程序的待機階段時，該熱交換器82內的熱水因熱揮發產生之蒸汽，經由該熱水供應管91流入該液體配送器83內，由於待機階段時該沖煮電磁閥87呈關閉狀態，故該蒸汽水流與液體配送器83進行熱交換將該液體配送器83預熱至一工作溫度後，蒸汽因與液體配送器83熱交換而變成凝結水，凝結水由一迴流管93迴流至該熱交換器82內，形成一預熱循環。

上述之沖煮程序及預熱循環中，熱水水流在流經該熱水供應管91時，因外界氣溫影響，部份熱能散失至外界，形成熱損失，相對使主鍋爐81需額外對其內部儲水進行加熱，增加能源損耗。

另外，不同種類的飲料(例如咖啡、綠茶、紅茶等)的最佳沖煮溫度並不相同。習用飲料製備機械之熱水供應系統僅能供應單一溫度的熱水至容器內進行飲料沖煮程序，因此僅能被預先設定為沖煮同一種類的飲料，可將之稱為：「單品飲料製備機械」；對於具有不同種類飲料市場需求的業者而言，即需增購多台不同設定溫度的「單品飲料製備機械」，用以沖煮不同種類的飲料，不但增加業者的設備購置成本，且有操作較不便以及設備稼動率較低的缺點。

再者，例如咖啡的最佳沖煮溫度約為95℃，習用飲料製備機械所供應的熱水為維持上述最佳沖煮溫度，致使其沖煮用的熱水並未達沸騰溫度，熱水中的生菌無法被有效殺死，可能存在衛生上的疑慮。

本創作之目的即在於提供一種飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其被加熱前的飲水(冷水，下稱低溫飲水)可與已被加熱的飲水(熱水，下稱高溫飲水)預先進行熱交換，不但可使高溫飲水降溫至配合飲料成份的最佳沖煮溫度(下稱適溫飲水)，同時可減少高溫飲水流經管路時的熱能損失，減少鍋爐的能源消耗。

本創作之次一目的係在於提供一種飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，該高溫飲水可被加熱至一高於100℃(例如鍋爐蒸汽壓2 bar時溫度約120℃)之沸騰溫度後，再利用該低溫飲水與之熱交換，使高溫飲水降溫至最佳沖煮溫度，如此該高溫飲水均被預先煮沸，藉以確保高溫飲水之衛生無虞。

本創作之另一目的係在於提供一種飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其可因應各種不同的飲料成份(例如咖啡、綠茶、紅茶等)，供應各種不同溫度的適溫飲水至預置該飲料成份之容器內，藉以沖煮出最佳口感的不同飲料，使該飲料製備機械可供製備多種不同飲料及擴大其應用範圍者。

可達成上述新型目的之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，包括有：一將內部儲水加熱至一設定溫度範圍的鍋爐；一連接及輸送一外界低溫飲水之供水裝置；一設置於該鍋爐內的子鍋式熱交換器，藉以將該低溫飲水加熱成一高溫飲水；一第一套管式熱交換器，包括一供該高溫飲水 通過之第一內管及一供該低溫飲水通過之第一外管，該第一外管係間隔包覆於該第一內管外側，使分別流經該第一內管及第一外管之高溫飲水及低溫飲水進行熱交換，藉以使該高溫飲水降溫成為一適溫飲水；一連接至該供水裝置之冷水進水管，使該低溫飲水流入該第一外管內；一將通過該第一外管之低溫飲水輸送至該子鍋式熱交換器進行加熱之第一輸送管；一將被該子鍋式熱交換器加熱後之高溫飲水輸送至該第一內管之第二輸送管；一供輸出通過該第一內管之適溫飲水之熱水輸出管；一與該熱水輸出管連接並接收其適溫飲水的液體配送器；一與該液體配送器相互組合且內部預置有一飲料成分的製備容器；以及一設置於該液體配送器上的沖煮電磁閥，其被控制開啟時，該液體配送器將該適溫飲水配送至該製備容器內，將該飲料成分製備成一飲料者。

在一較佳實施例中，該冷水進水管更連接有至少一個可控式進水歧管，該可控式進水歧管另一端被連接於該第一外管之中段位置上，藉以使部份低溫飲水可控制地由該中段位置流入該第一外管內者。

在一較佳實施例中，該可控式進水歧管上設有一控制啟閉之電磁閥。

在一較佳實施例中，該可控式進水歧管上設有一控制流量之節流閥。

在一較佳實施例中，更包括有一連接於該液體配送器與該子鍋式熱交換器間之迴流管，其在該沖煮電磁閥被關 閉時，該高溫飲水被導入該迴流管並流回至該子鍋式熱交換器者。

在一較佳實施例中，更包括一第二套管式熱交換器，其包括一供該迴流管內之高溫飲水通過之第二內管及一供該冷水進水管之低溫飲水通過之第二外管，該第二外管係間隔包覆於該第二內管外側，使分別流經該第二內管及第二外管之高溫飲水及低溫飲水進行熱交換者。

本創作提供一種飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其中，該飲料製備機械包括有如圖6所示之供水裝置、蒸汽壓力偵測器、加熱器、洩壓單向閥、流量計、製備容器、鍋爐進水電磁閥等組件，惟其並非本案之創作特徵，其構成請參見前述，不另說明。

本創作之構成特徵主要係設置有至少一個套管式熱交換器，使低溫飲水與高溫飲水預先進行熱交換，不但可使高溫飲水降溫至配合飲料成份的最佳沖煮溫度，同時可減少高溫飲水流經管路時的熱能損失，減少鍋爐的能源消耗。

請同時參閱圖1及圖2，本創作所提供之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，包括有：一將內部儲水加熱至一設定溫度範圍的鍋爐10；一連接及輸送一外界低溫飲水之供水裝置(請參見圖6)；一設置於該鍋爐10內的子鍋式熱交換器11，藉以將該低溫飲水加熱成一高溫飲水；一第一套管式熱交換器20，包括一供該高溫飲水通過之第一內管21及 一供該低溫飲水通過之第一外管22，該第一外管22係間隔包覆於該第一內管21外側，使分別流經該第一內管21及第一外管22之高溫飲水及低溫飲水進行熱交換，藉以使該高溫飲水降溫成為一最佳沖煮溫度之適溫飲水；一連接至該供水裝置之冷水進水管23，使該低溫飲水流入該第一外管22內；一將通過該第一外管22之低溫飲水輸送至該子鍋式熱交換器11進行加熱之第一輸送管24；一將被該子鍋式熱交換器11加熱後之高溫飲水輸送至該第一內管21之第二輸送管25；一供輸出通過該第一內管21之適溫飲水之熱水輸出管26；一與該熱水輸出管26連接並接收其適溫飲水的液體配送器30；一與該液體配送器30相互組合且內部預置有一飲料成分的製備容器(請參見圖6)；以及一設置於該液體配送器30上的沖煮電磁閥31，其被控制開啟時，該液體配送器30將該適溫飲水配送至該製備容器內，將該飲料成分製備成一飲料者。

如上所述，高溫飲水預先在該第一套管式熱交換器20內與低溫飲水進行熱交換，而被降溫至一最佳飲料沖煮溫度之適溫飲水，再行進入該液體配送器30進行飲料沖煮程序，其不但可減少熱能散失，且該進行熱交換前的高溫飲水可在該子鍋式熱交換器11內，被加熱至一高於100℃(例如鍋爐蒸汽壓2 bar時溫度約120℃)之沸騰溫度後，再利用該低溫飲水與之熱交換，使高溫飲水降溫至最佳沖煮溫度，如此該高溫飲水均被預先煮沸，藉以確保高溫飲水之衛生無虞。

請同時參閱圖3及圖4，該冷水進水管23更連接有至少一個可控式進水歧管27，該可控式進水歧管27另一端被連接於該第一外管22之中段位置上，藉以使部份低溫飲水可控制地由該中段位置流入該第一外管22內。並在該可控式進水歧管27上設有一控制啟閉之電磁閥28以及一控制流量之節流閥29。

該電磁閥28可由程式控制其啟閉。當該電磁閥28被控制而開啟時，使該低溫飲水部份由冷水進水管23進入該第一外管22內，其餘部份低溫飲水則由可控式進水歧管27流入該第一外管22內；由於該低溫飲水由至少二個不同位置流入該第一外管22內，因此，流經該第一內管21之高溫飲水與流經該第一外管22之低溫飲水間，進行熱交換的時間與熱交換表面積即有不同，使通過該第一套管式熱交換器20後之適溫飲水具有不同之溫度值，藉以配合不同之飲料成份，沖煮出最佳口感的不同飲料者，並使該飲料製備機械可供製備多種不同飲料，提昇其設備稼動率及應用範圍者。

請參閱圖5，本創作更包括有一連接於該液體配送器30與該子鍋式熱交換器11間之迴流管32，其在該沖煮電磁閥31被關閉時，該高溫飲水被導入該迴流管32並流回至該子鍋式熱交換器11者。另外，本創作更包括一第二套管式熱交換器40，其包括一供該迴流管32內之高溫飲水通過之第二內管41及一供該冷水進水管23之低溫飲水通過之第二外管42，該第二外管42係間隔包覆於該第二內管41外側，使 分別流經該第二內管41及第二外管42之高溫飲水及低溫飲水進行熱交換者。低溫飲水在通過該第二外管42後，由一第三輸送管43輸送至該第一套管式熱交換器20的第一外管22內，與該高溫飲水進行另一熱交換。當進行沖煮飲品程序而啟動沖煮電磁閥31時，高溫飲水從子鍋式熱交換器11上端及下端出口輸出高溫飲水，第一套管式熱交換器20及第二套管式熱交換器40同時進行熱交換，熱交換效率更佳。

本創作所提供之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其被加熱前的低溫飲水可與已被加熱的高溫飲水預先進行熱交換，不但可使高溫飲水降溫至配合飲料成份的最佳沖煮溫度，同時可減少高溫飲水流經管路時的熱能損失，減少鍋爐的能源消耗。同時，該高溫飲水可被加熱至一高於100℃(例如鍋爐蒸汽壓2 bar時溫度約120℃)之沸騰溫度後，再利用該低溫飲水與之熱交換，使高溫飲水降溫至最佳沖煮溫度，如此該高溫飲水均被預先煮沸，藉以確保高溫飲水之衛生無虞。

上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

10‧‧‧鍋爐

11‧‧‧子鍋式熱交換器

20‧‧‧第一套管式熱交換器

21‧‧‧第一內管

22‧‧‧第一外管

23‧‧‧冷水進水管

24‧‧‧第一輸送管

25‧‧‧第二輸送管

26‧‧‧熱水輸出管

27‧‧‧可控式進水歧管

28‧‧‧電磁閥

29‧‧‧節流閥

30‧‧‧液體配送器

31‧‧‧沖煮電磁閥

32‧‧‧迴流管

40‧‧‧第二套管式熱交換器

41‧‧‧第二內管

42‧‧‧第二外管

43‧‧‧第三輸送管

80‧‧‧供水裝置

81‧‧‧主鍋爐

82‧‧‧熱交換器

83‧‧‧液體配送器

84‧‧‧水位偵測器

85‧‧‧蒸汽壓力偵測器

86‧‧‧加熱器

87‧‧‧沖煮電磁閥

88‧‧‧冷水供應管

89‧‧‧洩壓單向閥

90‧‧‧流量計

91‧‧‧熱水供應管

92‧‧‧製備容器

93‧‧‧迴流管

94‧‧‧飲料盛杯

95‧‧‧鍋爐進水電磁閥

圖1為本創作飲料製備機械之預熱式熱交換裝置第一實施例之立體示意圖； 圖2為圖1所示預熱式熱交換裝置中第一套管式熱交換器之剖面視圖；圖3為該飲料製備機械之預熱式熱交換裝置第二實施例之立體示意圖；圖4為圖3之側面視圖；圖5為該飲料製備機械之預熱式熱交換裝置第三實施例之立體示意圖；以及圖6為習用飲料製備機械之立體示意圖。

10‧‧‧鍋爐

11‧‧‧子鍋式熱交換器

20‧‧‧第一套管式熱交換器

21‧‧‧第一內管

22‧‧‧第一外管

23‧‧‧冷水進水管

24‧‧‧第一輸送管

25‧‧‧第二輸送管

26‧‧‧熱水輸出管

30‧‧‧液體配送器

31‧‧‧沖煮電磁閥

Claims (6)

1. 一種飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，包括：一將內部儲水加熱至一設定溫度範圍的鍋爐；一連接及輸送一外界低溫飲水之供水裝置；一設置於該鍋爐內的子鍋式熱交換器，藉以將該低溫飲水加熱成一高溫飲水；一第一套管式熱交換器，包括一供該高溫飲水通過之第一內管及一供該低溫飲水通過之第一外管，該第一外管係間隔包覆於該第一內管外側，使分別流經該第一內管及第一外管之高溫飲水及低溫飲水進行熱交換，藉以將該高溫飲水降溫成為一適溫飲水；一連接至該供水裝置之冷水進水管，使該低溫飲水流入該第一外管內；一將通過該第一外管之低溫飲水輸送至該子鍋式熱交換器進行加熱之第一輸送管；一將被該子鍋式熱交換器加熱後之高溫飲水輸送至該第一內管之第二輸送管；一供輸出通過該第一內管之適溫飲水之熱水輸出管；一與該熱水輸出管連接並接收其適溫飲水的液體配送器；一與該液體配送器相互組合且內部預置有一飲料成分的製備容器；以及一設置於該液體配送器上的沖煮電磁閥，其被控制開啟時，該液體配送器將該適溫飲水配送至該製備容器內，將該飲料成分製備成一飲料者。
2. 如申請專利範圍第1 項所述之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其中該冷水進水管更連接有至少一個可控式進水歧管，該可控式進水歧管另一端被連接於該第一外管之中段位置上，藉以使部份低溫飲水可控制地由該中段位置流入該第一外管內者。
3. 如申請專利範圍第2 項所述之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其中該可控式進水歧管上設有一控制啟閉之電磁閥。
4. 如申請專利範圍第2 項所述之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，其中該可控式進水歧管上設有一控制流量之節流閥。
5. 如申請專利範圍第1 項所述之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，更包括有一連接於該液體配送器與該子鍋式熱交換器間之迴流管，其在該沖煮電磁閥被關閉時，該高溫飲水被導入該迴流管並流回至該子鍋式熱交換器者。
6. 如申請專利範圍第5 項所述之飲料製備機械之預熱式熱交換裝置，更包括有一第二套管式熱交換器，其包括一供該迴流管內之高溫飲水通過之第二內管及一供該冷水進水管之低溫飲水通過之第二外管，該第二外管係間隔包覆於該第二內管外側，使分別流經該第二內管及第二外管之高溫飲水及低溫飲水進行熱交換者。