UA125339C2 - Пристрій та спосіб швидкого одержання гарячої води - Google Patents

Description

Цей винахід стосується нового апарата для одержання гарячої води, способу одержання гарячої води та застосувань, в яких можливо використання такого нового апарата для одержання гарячої води.

Передумови створення винаходу

Одержання гарячої води є необхідним в численних технічних застосуваннях у промисловості, наприклад, у виробничих процесах, у промислових або побутових застосуваннях, подібних до пристроїв для чищення, та в побутовій техніці, призначеній для інших застосувань. У побутовій техніці такі застосування мають відношення до, наприклад, кавомашин та пристроїв для чищення.

Відомі пристрої, призначені для одержання гарячої води, мають ряд недоліків, один з яких полягає у необхідності тривалого очікування, перш ніж пристрій запрацює та користувач зможе використовувати гарячу воду.

Отже, однією із задач цього винаходу є створення апарата або пристроїв, які зменшують або усувають недоліки відомих пристроїв. Інша задача цього винаходу полягає у забезпеченні наявності гарячої води за відносно короткий проміжок часу з моменту увімкнення цього апарата.

Суть винаходу

В одному з аспектів цей винахід має відношення до апарата для одержання гарячої води, який може забезпечити наявність гарячої води за відносно короткий проміжок часу з моменту увімкнення цього апарата.

В ще одному аспекті цей винахід має відношення до способу одержання гарячої води.

В ще одному аспекті цей винахід має відношення до апарата та способу одержання гарячої води, в яких накопичувач або вмістище для зберігання гарячої води перед її використовуванням не є потрібним.

У ще одному аспекті цей винахід має відношення до пристроїв, в яких застосований такий апарат для одержання гарячої води.

Зокрема, за одним з аспектів винаходу пропонується апарат для швидкого одержання гарячої води, який включає в себе (ї) засіб для нагрівання, який являє собою швидкодійний нагрівальний елемент, (ії) засіб для закачування, (ії) засіб керування, який виконаний з можливістю керування засобом для закачування та засобом для нагрівання, при цьому засіб

Зо керування виконаний з можливістю змінювання температури засобу для нагрівання при зміненні тиску засобу для закачування. Максимальний об'єм води, що нагрівається засобом для нагрівання, не перевищує 20 мл. Засіб керування, засіб для закачування та засіб для нагрівання виконані здатними забезпечувати можливість регулювання продуктивності засобу для закачування під час випускання гарячої води з урахуванням температури швидкодійного нагрівального елемента, так щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю засобу для закачування та температурою швидкодійного нагрівального елемента, та здатними забезпечувати можливість, з використанням контуру зворотного зв'язку, керування вимірюваною температурою води, що випускається, шляхом регулювання температури нагрівального елемента. Засіб для нагрівання та засіб керування виконані здатними забезпечувати можливість налаштовування засобу для нагрівання на необхідну температуру.

Даний апарат не має додаткового вмістища для гарячої води.

В окремих варіантах здійснення апарат додатково включає в себе резервуар для води, датчик обертання для засобу для закачування, засіб для вимірювання продуктивності засобу для закачування, засіб для вимірювання температури в засобі для нагрівання, засіб для вимірювання тиску, вмістище для води засобу для нагрівання, впускний отвір для холодної води та випускний отвір для гарячої води на засобі для нагрівання та/(або додатковий водяний контур, який проходить крізь вмістище засобу для нагрівання. Засіб для нагрівання може мати вмістище для води об'ємом від 10 мл, за варіантом, якому віддають перевагу - від 5 мл, за варіантом, якому віддають більшу перевагу - 10 мл. Засіб для нагрівання та засіб керування можуть бути виконані здатними забезпечувати можливість нагрівання засобу для нагрівання до температури від 20 до 250 "С, за варіантом, якому віддають перевагу - від 80 до 200 "С. 5. Засіб для нагрівання та засіб керування можуть бути виконані здатними забезпечувати можливість підвищення температури засобу для нагрівання до необхідної температури за 0,5-5 с, за варіантом, якому віддають перевагу - за 1-3 с. Засіб для нагрівання може мати потужність від 1300 до 2500 Вт, за варіантом, якому віддають перевагу - від 1400 до 2000 Вт. Витрата гарячої води на випускному отворі для гарячої води на засобі для нагрівання та/або тиск можуть бути регульованими. Засіб керування може бути виконаний з можливістю забезпечення змінювання та/або узгоджування температури засобу для нагрівання, роботи засобу для закачування, за варіантом, якому надають перевагу - тиску та/або продуктивності цього засобу для закачування, бо витрати гарячої води та/або тиску гарячої води на випускному отворі. Засіб керування може бути виконаний з можливістю підтримування постійної заздалегідь заданої температури в засобі для нагрівання при збільшенні продуктивності засобу для закачування. Засіб для закачування може бути виконаний здатним забезпечувати продуктивність від 0 до 400 г/хв, за варіантом, якому віддають перевагу - від 50 до 200 г/хв, за варіантом, якому віддають більшу перевагу - 120 г/хв. Тиск, створюваний засобом для закачування, може становити від 0,5 МПа до 2 МПа, за варіантом, якому віддають перевагу - від 0,7 до 1,5 МПа, за варіантом, якому віддають більшу перевагу - 1 МПа. Вмістище засобу для нагрівання може виконуватися здатним уможливлювати зниження температури всередині нього за допомогою водяного контуру.

За одним з аспектів винаходу пропонується спосіб швидкого одержання гарячої води, який включає такі кроки: () закачування рідини всередину вмістища для води засобу для нагрівання, при цьому максимальний об'єм води в цьому вмістищі, який нагрівається нагрівальним елементом, не перевищує 20 мл, (ії) регулювання температури та тиску в засобі для нагрівання для досягнення необхідної температури та тиску нижче максимального значення тиску, (ії) випускання гарячої води з засобу для нагрівання крізь засіб для випускання, причому під час випускання гарячої води продуктивність засобу для закачування регулюють з урахуванням температури швидкодійного нагрівального елемента так, щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю засобу для закачування та температурою швидкодійного нагрівального елемента, та вимірюють температуру гарячої води, що випускається, при цьому контур зворотного зв'язку забезпечує керування температурою води, що випускається, шляхом регулювання температури нагрівального елемента, причому засіб для нагрівання налаштовують на необхідну температуру, при цьому в пристрої не використовується додаткове вмістище для гарячої води.

В одному з варіантів здійснення засіб для нагрівання нагрівають до температури 250 "С та регулюють так, щоб досягти необхідної температури 180 "С та/або максимального тиску від 0,5 до 1,5 МПа, за варіантом, якому віддають перевагу - менше 1,3 МПа. В одному з варіантів здійснення необхідної температури досягають за 0,5-5 с, за варіантом, якому віддають перевагу - за 0,5-3 с, за варіантом, якому віддають більшу перевагу - за 1-2 с. В одному з варіантів здійснення продуктивність регулюють так, щоб вона перебувала в діапазоні від 10 до 400 г/хв, за варіантом, якому віддають перевагу - від до 200 г/хв, за варіантом, якому віддають більшу перевагу - 120 г/хв. В одному з варіантів здійснення необхідну температуру в засобі для нагрівання регулюють в діапазоні від 80 до 250 "С. Гарячу воду можуть випускати через менш ніж 5 с, за варіантом, якому віддають перевагу - через менш ніж З с, за варіантом, якому віддають більшу перевагу - через менш ніж 1-2 с.

За одним з аспектів винаходу пропонується пристрій для кавомашини, який включає в себе зазначений вище апарат.

За одним з аспектів винаходу пропонується пристрій для роздавання гарячої води, який включає в себе зазначений вище апарат.

Короткий опис фігур

На фіг. 1 показаний апарат за цим винаходом, в якому засіб (5) для нагрівання оточений вмістищем (7) (згадується також як вмістище для води або камера для води, або бак для кип'ятіння), наповненим водою (4). Засіб (5) для нагрівання включає в себе або сполучений із засобом (б) для визначення температури нагрівального елемента. Стрілка (15) вказує на потік води всередину вмістища (7), при цьому впускний отвір для води явно не показаний, а випускний отвір для гарячої води (не показаний явно) розташований на місці стрілки, що вказує в напрямку соленоїдного клапана (8), який буде передавати значення температури гарячої води на виході до електронного блока (9) керування. Крім того, показані насос (2) й датчик (3) обертання для насоса, які сполучають резервуар (1) для води з нагрівальним елементом (5) та вмістищем (7) для води. Електронний блок (9) керування координує роботу та керує усіма параметрами апарата та процесу шляхом: керування (11) потужністю нагрівального елемента, регулювання (12) насоса та керування (13) продуктивністю й, відповідно, об'ємом та тиском, що подаються, всередині вмістища (7). Датчик температури (14) забезпечує зворотний зв'язок за температурою гарячої води, що випускається, та забезпечує можливість регулювання температури гарячої води на виході шляхом керування нагрівальним елементом (5) відповідно через електронний блок (9) керування.

На Фіг.2 показано керування регульованою температурою нагрівального елемента та взаємозв'язок компонентів (1), (2), (3), (4) пристрою.

В наведеному прикладі здійснення винаходу описаний спосіб за цим винаходом, кроки та бо послідовність кроків, виконуваних пристроєм, у розглянутому для прикладу режимі роботи:

Апарат для одержання гарячої води, використовуваний у пристрої, включає в себе вмістище для води, спеціальний насос та швидкодійний нагрівальний елемент.

Згадана послідовність кроків та параметри процесу більш детально описані нижче.

Аспект Мо 1 способу за цим винаходом.

А) Початок здійснення способу: спеціальний насос наповнює водою згадане вмістище (максимальний об'єм: 20 мл). Після цього швидкодійний нагрівальний елемент налаштовують, доки не буде досягнуто необхідної температури, значення якої складає 200 "С, при цьому тиск не перевищуватиме 13 бар (1,3 МПа); необхідні параметри одержують за менш ніж 0,5-3 с.

В) Система є готовою до випускання гарячої води: після випускання гарячої води з камери для нагрівання/води за допомогою регульованого пристрою, гарячу воду випускають крізь випускний отвір (з діаметром, наприклад, від 0,5 до 10 мм). Вимірюють температуру гарячої води та виконують з'єднання датчика з електронним блоком керування для керування та регулювання температурою(-и) гарячої води на виході. Під час випускання гарячої води продуктивність згаданого спеціального насоса регулюють з урахуванням температури швидкодійного нагрівального елемента, щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю цього спеціального насоса та температурою цього швидкодійного нагрівального елемента.

Аспект Мо 2 способу за цим винаходом.

А) Під час роботи пристрою та неперервного здійснення процесу: нагрівальний елемент регулюють так, щоб досягти або підтримувати конкретне необхідне значення температури (наприклад, 250 "С).

В) Система є готовою до випускання гарячої води: випускання гарячої води за допомогою регульованого пристрою здійснюється одночасно з наповненням вмістища водою (максимальний об'єм: 20 мл) спеціальним насосом з регульованою конкретною продуктивністю.

Гарячу воду знову випускають крізь випускний отвір. Під час випускання гарячої води продуктивність спеціального насоса регулюють з урахуванням значення температури швидкодійного нагрівального елемента таким чином, щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю цього спеціального насоса та температурою цього швидкодійного нагрівального елемента. Вимірюють температуру гарячої води, що випускається,

Зо при цьому контур зворотного зв'язку забезпечує керування температурою води, що випускається, шляхом регулювання температури нагрівального елемента (5).

Детальний опис

Далі наводиться опис цього винаходу, зокрема детальний опис різних аспектів цього винаходу, а також розкриття його переваг у порівнянні з відомими пристроями.

Нижче наводиться детальний опис деяких термінів за цим винаходом.

Терміни "апарат для одержання води" або "апарат для одержання гарячої води", які можуть використовуватись як взаємозамінні, у значенні, яке вживається в цьому описі, слід розуміти як нагрівальний елемент або нагрівальний апарат, або засіб для нагрівання, який включає в себе вмістище або камеру для води з впускним отвором для води та випускним отвором для одержуваної гарячої води. Продуктивність за гарячою водою та об'єм цієї гарячої води можна регулювати впуском холодної води в апарат для одержання гарячої води, випускний отвір переважно може включати в себе засіб керування та, відповідно, регулювати випускання гарячої води, та/або випускання гарячої води можна регулювати відповідно до впускання холодної води.

Терміни "швидко одержувана гаряча вода" або "швидко одержувана вода", які можуть використовуватись як взаємозамінні, у значенні, яке вживається в цьому описі, слід розуміти як гарячу воду, яка може бути одержаною за вимогою за дуже короткий проміжок часу, і при цьому немає потреби у тривалому часі підготовки системи перед її одержанням; крім того, у випадку "швидко отримуваної гарячої води", як слід розуміти із цього опису, немає потреби у накопичувачі або вмістищі, в яких гарячу воду приготовляють у певній кількості, який(-ке) обмежує об'єм використовуваної або готової до використання гарячої води. Одержання "швидко одержуваної гарячої води", на відміну від одержання гарячої води порціями, як у відомих пристроях, навпаки, здійснюватиметься за вимогою та неперервно.

У значенні, яке вживається в цьому описі, терміни "гаряча вода за вимогою" або "вода за вимогою", які можуть використовуватись як взаємозамінні, слід розуміти як гарячу воду, яка може бути використана відразу після її одержання в апараті для одержання гарячої води, та при цьому одержання гарячої води може бути неперервним, причому вода, або будь-яка інша рідина, або вода, яка містить інші рідини або добавки, подається в апарат для одержання гарячої води на впускний отвір для води та відводиться з цього апарата для одержання гарячої бо води крізь його випускний отвір.

Термін "тиск" в значенні, яке вживається в цьому описі, відноситься до тиску, утворюваного насосом або засобом для закачування у діапазоні від приблизно 5 бар (0,5 МПа) до приблизно 20 бар (2 МПа), і який може бути відрегульований та узгоджений з іншим апаратом або іншими умовами процесу.

Термін "потрібна температура" в значенні, яке вживається в цьому описі, може мати відношення до температури засобу для нагрівання або до температури гарячої води, одержаної апаратом для одержання гарячої води. Потрібна температура може перебувати в діапазоні від приблизно 20 до 250 "С.

Термін "вмістище для води" або "камера для води" у значенні, яке вживається в цьому описі, має відношення до посудини та об'єму, яка сполучена із засобом для нагрівання, або оточує цей засіб для нагрівання, або утворює частину цього засобу для нагрівання. Цей об'єм може знаходитись в діапазоні від приблизно 2 до 200 мл, або від 5 до 50 мл, або від 5 до 10 мл.

Термін "час нагрівання" у значенні, яке вживається в цьому описі, означає час, необхідний для досягнення потрібері температури, наприклад, посудиною, цільовою рідиною, такою як вода, засобом для нагрівання; цей час може становити менше 10 с, або менше 5 с, або від 10 до 20 с, або від 5 до 10 с, або від 0,5 до 5 с, або від 1 до З с.

В одному з аспектів цей винахід має відношення до апарата для швидкого одержання гарячої води, який включає в себе: (ї) засіб для нагрівання, (ії) засіб для закачування, (іїї) засіб керування, який керує засобом для закачування та засобом для нагрівання, при цьому засіб керування виконаний так, щоб змінювати температуру засобу для нагрівання при зміненні тиску засобу для закачування.

Одна з переваг апарата за цим винаходом полягає в тому, що наявність гарячої води може бути забезпечена за нетривалий проміжок часу після увімкнення згаданого апарата, та користувачу не потрібно очікувати стільки, скільки при використанні відомих апаратів для одержання гарячої води.

Інша перевага цього винаходу - відсутність необхідності в накопичувачі гарячої води.

Накопичувач гарячої води, такий як описаний у відомих пристроях, являє собою або вмістище, розміщене після блоку для одержання гарячої води (наприклад, нагрівального елемента), або вмістище, яке вміщує елемент для одержання гарячої води і служить при цьому накопичувачем

Зо гарячої води. З цього елемента гарячу воду випускають крізь випускний отвір або через клапан.

Один із недоліків відомого апарата для одержання гарячої води - потрібно відносно багато часу на те, щоб цей апарат став готовим до випускання гарячої води. Ще один недолік - обмежений об'єм гарячої води, яка протягом деякого часу може бути доступною для використання, тобто як тільки гаряча вода, яка міститься в цьому накопичувачі гарячої води, буде використана, або вода, яка міститься в цьому накопичувачі, буде використана, згадане вмістище необхідно повторно заповнити водою, а воду - повторно нагріти, що знову вимагатиме певного часу, доки апарат не буде готовий до випускання гарячої води. У випадку ж, коли вода неперервно подається в накопичувач, який включає в себе засіб для нагрівання, важко контролювати та регулювати температуру гарячої води. Можливою є ситуація, коли потрібна температура гарячої води не буде досягнута, та буде випускатись гаряча вода з температурою нижчою за потрібну. Тому відомі апарати для одержання гарячої води припускають тривале очікування після їх увімкнення або в процесі використання.

Перевага апарата за цим винаходом полягає в тому, що, на відміну від відомих апаратів, він може забезпечувати наявність гарячої води дуже швидко після увімкнення. Щоб випуск гарячої води став можливим, апарату потрібен лише дуже короткий проміжок часу; відповідно, перевага апарата за цим винаходом полягає в мінімальному часі очікування до моменту забезпечення наявності гарячої води. Крім того, у випадку його використовування немає потреби очікувати готовності гарячої води кожного разу, коли є необхідним повторне заповнення резервуара для води. Крім того, уможливлене керування потрібною температурою та бажаною температурою гарячої води.

З точки зору конструкції та виконання, цей винахід також забезпечує переваги, оскільки у порівнянні з відомими апаратами для одержання гарячої води він складається з меншої кількості компонентів або з компонентів, які мають менші розміри. Відповідно, пристрої можуть бути виконаними по-різному та в багатьох випадках мати менші розміри, що являє собою перевагу, а також припускає зниження витрат.

Перевага одного з варіантів здійснення цього винаходу полягає в тому, що апарат для одержання гарячої води виконаний з можливістю надавати гарячу воду без тривалого очікування при використанні такого пристрою. Також, перевагою такого апарата для одержання гарячої води за цим винаходом, загалом, є підтримування фіксованої або регульовної, бо заздалегідь встановленої або потрібної температури нагрівального елемента.

Головна ідея та один з аспектів цього винаходу полягають у тому, що на початку процесу спеціальний насос заповнює водою вмістище (з максимальним об'ємом, наприклад, від 10 до 20 мл). Швидкодійний нагрівальний елемент регулюють, доки не буде досягнуто необхідної температури, значення якої складає 200 С, при цьому тиск не перевищуватиме 15 бар (1,5 МПа); такі цільові параметри одержують менше ніж за 5 с, наприклад, за час від 0,5 до З с.

В цей момент система є готовою до випускання гарячої води. Гарячу воду випускають за допомогою регульованого пристрою з камери для нагрівання/води/гарячої води, при цьому гарячу воду випускають, наприклад, крізь випускний отвір нагрівального елемента або за через клапан.

Під час роботи пристрою та неперервного здійснення процесу нагрівальний елемент регулюють так, щоб досягти або підтримувати конкретне необхідне значення температури (наприклад, 250 "С). Система є готовою до випускання гарячої води. Ця система виконана так, щоб одночасно випускати гарячу воду за допомогою регульованого пристрою та наповнювати холодною водою вмістище спеціальним насосом з регульованою конкретною продуктивністю.

Випускання гарячої води здійснюється крізь випускний отвір нагрівального елемента. Під час випускання гарячої води продуктивність спеціального насоса регулюють з урахуванням значення температури швидкодійного нагрівального елемента таким чином, щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю спеціального насоса та значенням температури цього швидкодійного нагрівального елемента.

Апарат за цим винаходом може також включати в себе резервуар для води, датчик обертання для засобу для закачування, засіб для вимірювання продуктивності, засіб для вимірювання температури в засобі для нагрівання, засіб для вимірювання тиску, вмістище для води засобу для нагрівання, впускний отвір для холодної води та випускний отвір для гарячої води на засобі для нагрівання та/(або додатковий водяний контур, який проходить крізь вмістище засобу для нагрівання, при цьому згаданий апарат не має додаткового вмістища для гарячої води.

В одному з аспектів перевага цього винаходу полягає також в тому, що шляхом комбінування блока (9) керування з вимірювальними засобами (3), (б) та шляхом здійснення (11), (12), (13), (14) можна, наприклад, підтримувати необхідну температуру нагрівального

Зо елемента (5) та регулювати інші засоби (2) и (8), а також витрату та тиск води під час випускання гарячої води крізь соленоїдний клапан (8). Інші параметри також можна підтримувати у необхідних значеннях, і ці інші характеристики та параметри регулюватимуться для одержання гарячої води. Таким чином, блок (9) керування забезпечує загальне керування різними параметрами.

Апарат також може включати в себе додатковий водяний контур, який проходить крізь вмістище засобу для нагрівання.

Апарат може додатково характеризуватися тим, що не має жодної ємності для гарячої води або додаткової ємності для гарячої води. В відомих пристроях використовується вмістище для гарячої води, яке вміщує заздалегідь одержану гарячу воду, готову до використання, або вмістище, яке вміщує максимальний об'єм води та гарячу воду, готову до використання.

У ще одному з аспектів апарат за цим винаходом включає в себе засіб для нагрівання, який являє собою швидкодійний засіб для нагрівання, який переважно має вмістище для води об'ємом від 10 до 50 мл, переважно - від 5 до 25 мл, більш переважно - 10 мл.

В апараті, охарактеризованому формулою цього винаходу, засіб для нагрівання може бути налаштований на будь-яку наперед задану температуру, і його налаштовують на потрібну температуру, при цьому потрібна температура може змінюватися в залежності від застосування та конкретної вимоги до використовуваної гарячої води.

В апараті за цим винаходом засіб для нагрівання може бути нагрітий до температури від 20 до 250 "С, переважно - від 80 до 200 с.

Перевага згаданого апарата полягає в тому, що температура засобу для нагрівання може бути підвищена до потрібної температури за 0,5-5 с, переважно -- за 1-3 с.

Використовуваний засіб для нагрівання матиме потужність, яка зазвичай застосовується для таких апаратів, переважно засіб для нагрівання має потужність від 1300 до 2500 Вт, переважно - від 1400 до 2000 Вт.

Подача гарячої води та/або тиск можуть бути змінені під час роботи апарата. Подача води та/або тиск будуть регулюватися за вимогою та відповідно до інших параметрів апарата (таких як температура, тиск та об'єм), які можуть знадобитися для одержання гарячої води.

Непередбачено авторами була одержана конструкція апарата для одержання гарячої води, яка дозволяє одержувати гарячу воду без необхідності попереднього нагрівання або тривалого 60 очікування, перш ніж гаряча вода стане готовою до використання. Переваги цього винаходу можуть бути досягнуті електронним керуванням потрібною температурою та температурою засобу для нагрівання, регулюванням закачуваних об'ємів та/або тиску, створюваного засобом для закачування. Крім того, у такий спосіб можна забезпечити наявність гарячої води "за вимогою" негайно та у кількості, необхідній для відповідного застосування.

В одному з аспектів апарат за цим винаходом включає в себе засіб керування, який формує повністю або частково електронне керування, при цьому засіб керування може змінювати та/або узгоджувати температуру засобу для нагрівання, роботу засобу для закачування, переважно тиск та/або продуктивність цього засобу для закачування, витрату та/або тиск гарячої води на випускному отворі та/або роботу випускного клапана для гарячої води.

Засіб керування може бути налаштований на будь-яке заздалегідь задане або будь-яке змінне значення, яке має відношення до усіх відповідних частин апарата та засобів, та послідовностей процесу (одержання гарячої води|Ї. У переважному варіанті здійснення цього винаходу засіб керування підтримує постійну заздалегідь задану температуру в засобі для нагрівання, коли продуктивність засобу для закачування збільшується.

За потреби, можливе керування та регулювання продуктивністю(-ності) засобу для закачування. Переважно засіб для закачування може забезпечувати продуктивність від 0 до 400 г/хв, переважно -- від 50 до 200 г/хв, больш переважно - 120 г/хв.

За необхідності, можливе керування та регулювання тиском(-у) засобу для закачування.

Переважно тиск, створюваний засобом для закачування, становить від 5 бар (0,5 МПа) до 20 бар (2 МПа), переважно - від 7 бар (0,7 МПа) до 15 бар (1,5 МПа), більш переважно - 10 бар (1 МПа).

У апараті, якому віддається перевага, температура всередині вмістища засобу для нагрівання може бути зменшена за допомогою водяного контуру.

В ще одному з аспектів цей винахід має відношення до способу одержання гарячої води, який включає такі кроки: () закачування рідини всередину вмістища для води засобу для нагрівання, (її) регулювання температури та тиску в засобі для нагрівання для досягнення необхідної температури та тиску нижче максимального необхідного значення тиску, (її) випускання гарячої води із засобу для нагрівання крізь засіб для випускання.

Одна з переваг способу за цим винаходом полягає у можливості швидкого одержання

Зо гарячої води, у якій "є потреба", без тривалого часу, за який усі компоненти процесу дійдуть робочого стану. Гаряча вода буде одержана протягом короткого часу після запуску процесу.

У способі, якому віддається перевага, засіб для випускання гарячої води являє собою випускний отвір із придатним діаметром, переважно вихідний отвір має діаметр 0,1-50 мм.

У способі за цим винаходом засіб для нагрівання буде налаштовуватися, а змінювання температури будуть регулюватися відповідно до інших параметрів процесу. Температура засобу для нагрівання знаходитиметься в діапазоні від 20 до 250 "С, переважно від 100 до 250 С. Крім того, тиск у системі під час процесу та/або тиск засобу для закачування встановлюватиметься та регулюватиметься в діапазоні, який є відповідним з точки зору інших умов та параметрів процесу, а також в залежності від заданого обсягу витрати гарячої води. В переважному варіанті здійснення способу за цим винаходом засіб для нагрівання нагрівають до 250 С та регулюють так, щоб досягти потрібної температури 180 "С та/або максимального тиску від 5 бар (0,5 Мпа) до 15 бар (1,5 МПа), переважно - менше 13 бар (1,3 МПа).

У цьому способі засіб для нагрівання буде налаштований так, щоб досягнути потрібної температури, яка може змінюватися, як описано вище. Перевага способу за цим винаходом полягає в тому, що потрібна температура буде досягнута за дуже короткий проміжок часу.

Відповідно, гаряча вода переважно буде доступною через дуже короткий проміжок часу.

Потрібна температура переважно досягається за 0,5-5 с, переважно - за 0,5-3 с, більш переважно -- за 1-2 с.

Відповідно, гаряча вода також є готовою до випускання для використовування через проміжок часу від 0,5 до 5 с, переважно - від 0,5 до З с, більш переважно - від 1 до 2 с.

Випускання гарячої води може регулюватися будь-якими засобами, відомими фахівцю в цій галузі, та ці засоби відповідають певним настройкам та застосуванням апарата. У способі, якому віддається перевага, випускання гарячої води регулюється випускним клапаном.

У способі за цим винаходом рідину, переважно воду, закачують всередину вмістища або в камеру для води, яка є сполученою із засобом для нагрівання, або оточує цей засіб для нагрівання, або є частиною цього засобу для нагрівання, або є розміщеною в будь-який придатний спосіб із цим засобом для нагрівання. Вода закачуватиметься в такому об'ємі та/або під таким тиском, які є придатними та регулюватимуться відповідно до інших параметрів процесу. Для забезпечення неперервного подавання гарячої води закачування рідини у згадану 60 камеру має здійснюватися в залежності від випускання гарячої води, включаючи, наприклад,

об'єм гарячої води, швидкість та інше. У способі, якому віддається перевага, засіб для закачування - слідом за випуском гарячої води - закачує рідину у вмістище для води засобу для нагрівання із заданою продуктивністю, яка регулюється в залежності від температури засобу для нагрівання.

У ще одному з аспектів способу за цим винаходом подача води, яка має впускатися в камеру для води, та/або гарячої води, яка має випускатися, регулюватиметься відповідно до інших параметрів процесу, та переважно подачу регулюють так, щоб вона перебувала в діапазоні від 10 до 400 г/хв, переважно -- від 50 до 200 г/хв, більш переважно - 120 г/хв.

У ще одному з аспектів способу за цим винаходом встановлюють температуру, яка відповідає необхідній температурі засобів для нагрівання, при цьому потрібна температура може змінюватися під час процесу одержання гарячої води в залежності від різних параметрів та з урахуванням об'єму гарячої води, що випускається. Переважно, необхідну температуру засобу для нагрівання регулюють в діапазоні від 80 до 250 "С.

Однією з переваг способу за цим винаходом є швидка доступність гарячої води. У варіанті виконання цього виноходу, якому віддається перевага, гаряча вода може випускатися через менш ніж 5 с, переважно - через менш ніж З с, більш переважно - через менш ніж 1-2 с.

Апарат та спосіб, розкриті вище, можуть використовуватися та застосовуватись у будь- якому технічному, науково-дослідницькому, промисловому, побутовому або будь-якому іншому застосовуванні, в якому гаряча вода є необхідною.

Одним з можливих застосувань є застосування апарата для одержання гарячої води та способу, розкритих вище, в пристрої для роздавання гарячої води.

Такий пристрій для роздавання гарячої води може бути використаний у будь-якому застосуванні, в якому є необхідність у швидкому одержанні гарячої води за короткий проміжок часу, й швидке забезпечення гарячою водою являє собою перевагу.

Іншим можливим використанням апарата для одержання гарячої води та способу, які розкриті вище, - застосування в пристрої для приготування гарячих напоїв, таких як чай, гарячий шоколад або кава, або таких страв, як гарячі супи швидкого приготування, тощо.

Наведені нижче приклади розкривають варіанти виконання виноходу, яким віддається перевага, та не повинні розумітися як такі, що обмежують в будь-якому сенсі цей винахід.

Зо Фахівцям в цій галузі техніки слід приймати до уваги, що розкриті у прикладах ознаки, всі та будь-які з них, можуть комбінуватися зо всіма та будь-якими з ознак, які описані вище.

Приклади

Приклад 1

У цьому прикладі детально описані компоненти, які можуть бути використані в пристрої за цим винаходом:

Насос:

Тип: спеціальний

Реверсивний: Так

Тиск: 10 бар (1 МПа) максимальний

Продуктивність: 0-50 г/хв

Нагрівальний елемент:

Напруга: 230 В

Максимальна потужність: 2200 Вт

Продуктивність: 47 г/хв

Місткість: 0-10 мл

Вмістище для води:

Приклад 2

В цьому прикладі описаний пристрій за цим винаходом, кроки та послідовність кроків, виконуваних пристроєм в наведеному для прикладу режимі роботи (Фіг. 2): 1. Гаряча вода відсутня:

Регулювання потужності нагрівального елемента (Фіг. 1:55 для регулювання температури (Фіг. 1:6).

Соленоїдний клапан закритий (Фіг. 1:86). 2. Змінення від стану "гаряча вода відсутня" до стану "одержання гарячої води":

Регулювання насоса (Фіг. 1:2).

Регулювання потужності нагрівального елемента (Фіг. 1:5).

Відкривання соленоїдного клапану (Фіг. 1:8). 3. Одержання гарячої води:

Регулювання потужності нагрівального елемента (Фіг. 1:5).

Регулювання продуктивності насоса (Фіг. 1:2) для регулювання температури (Фіг. 1:6) нагрівального елемента (Фіг. 1:5).

Соленоїдний клапан відкритий (Фіг. 1:8). 4. Змінення від стану "одержання гарячої води" до стану "припинення одержання гарячої води":

Закривання соленоїдного клапана (Фіг. 1:8)

Регулювання потужності нагрівального елемента (Фіг. 1:5) для регулювання температури (Фіг. 1:6).

Список позначень 1. Резервуар для води (подавання рідини для одержання гарячої води) 2. Насос 3. Датчик обертання для насоса 4. Вода всередині вмістища/бака для кип'ятіння 5. Засіб для нагрівання/нагрівальний елемент 6. Вимірювальний засіб для визначення температури нагрівального елемента 7. Вмістище/вмістище для води апарата для одержання гарячої води/ бак для кип'ятіння 8. Соленоїдний клапан 9. Електронний блок керування 10. Гаряча вода 11. Керування потужністю нагрівального елемента 12. Регулювання насоса 13. Керування продуктивністю 14. Датчик температури у зворотному зв'язку з електронним блоком керування для регулювання температури гарячої води на виході 15. Вода

Claims (20)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Апарат для швидкого одержання гарячої води, який включає в себе: (ї) засіб для нагрівання, який являє собою швидкодіючий нагрівальний елемент, (ії) засіб для закачування, (ії) засіб керування, який виконаний з можливістю керування засобом для закачування та засобом для нагрівання, при цьому засіб керування виконаний з можливістю змінювання температури засобу для нагрівання при зміненні тиску засобу для закачування, при цьому максимальний об'єм води, що нагрівається засобом для нагрівання, не перевищує 20 мл, причому згадані засіб керування, засіб для закачування та засіб для нагрівання виконані здатними забезпечувати можливість регулювання продуктивності засобу для закачування під час випускання гарячої води з урахуванням температури швидкодіючого нагрівального елемента, так щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю засобу для закачування та температурою швидкодіючого нагрівального елемента, та здатними забезпечувати можливість, з використанням контуру зворотного зв'язку, керування вимірюваною температурою води, що випускається, шляхом регулювання температури нагрівального елемента, причому засіб для нагрівання та засіб керування виконані здатними забезпечувати можливість налаштовування засобу для нагрівання на необхідну температуру, та при цьому даний апарат не має додаткового вмістища для гарячої води.

2. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає в себе резервуар для води, датчик обертання для засобу для закачування, засіб для вимірювання продуктивності засобу для закачування, засіб для вимірювання температури в засобі для нагрівання, засіб для вимірювання тиску, вмістище для води засобу для нагрівання, впускний отвір для холодної води та випускний отвір для гарячої води на засобі для нагрівання та/або додатковий водяний контур, який проходить крізь вмістище засобу для нагрівання.

3. Апарат за п. 2, який відрізняється тим, що засіб для нагрівання являє собою швидкодіючий засіб для нагрівання, який має вмістище для води об'ємом від 10 мл, за варіантом, якому віддають перевагу, - від 5 мл, за варіантом, якому віддають більшу перевагу, - 10 мл.

4. Апарат за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що засіб для нагрівання та засіб керування виконані здатними забезпечувати можливість нагрівання засобу для нагрівання до температури від 20 до 250 "С, за варіантом, якому віддають перевагу, - від 80 до 200 С.

5. Апарат за п. 4, який відрізняється тим, що засіб для нагрівання та засіб керування виконані здатними забезпечувати можливість підвищення температури засобу для нагрівання до необхідної температури за 0,5-5 с, за варіантом, якому віддають перевагу, - за 1-3 с.

б. Апарат за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що засіб для нагрівання має потужність від 1300 до 2500 Вт, за варіантом, якому віддають перевагу, - від 1400 до 2000 Вт.

7. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що витрата гарячої води на випускному отворі для гарячої води на засобі для нагрівання та/або тиск є регульованими.

8. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що засіб керування виконаний з можливістю забезпечення змінювання та/або узгоджування температури засобу для нагрівання, роботи засобу для закачування, за варіантом, якому надають перевагу, - тиску, та/або продуктивності цього засобу для закачування, витрати гарячої води та/або тиску гарячої води на випускному отворі.

9. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що засіб керування виконаний з можливістю підтримування постійної заздалегідь заданої температури в засобі для нагрівання при збільшенні продуктивності засобу для закачування.

10. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що засіб для закачування виконаний здатним забезпечувати продуктивність від 0 до 400 г/хв, за варіантом, якому віддають перевагу, - від 50 до 200 г/хв, за варіантом, якому віддають більшу перевагу, - 120 г/хв.

11. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що тиск, створюваний засобом для закачування, становить від 0,5 до 2 МПа, за варіантом, якому віддають перевагу, - від 0,7 до 1,5 МПа, за варіантом, якому віддають більшу перевагу, - 1 МПа.

12. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що вмістище засобу для нагрівання виконане здатним уможливлювати зниження температури всередині нього за допомогою водяного контуру.

13. Спосіб швидкого одержання гарячої води, який включає такі кроки: () закачування рідини всередину вмістища для води засобу для нагрівання, при цьому максимальний об'єм води в цьому вмістищі, який нагрівається нагрівальним елементом, не перевищує 20 мл, (і) регулювання температури та тиску в засобі для нагрівання для досягнення необхідної температури та тиску нижче максимального значення тиску, (ії) випускання гарячої води з засобу для нагрівання крізь засіб для випускання, причому під час випускання гарячої води продуктивність засобу для закачування регулюють з урахуванням температури швидкодіючого нагрівального елемента так, щоб підтримувати оптимальне співвідношення між продуктивністю засобу для закачування та температурою швидкодіючого нагрівального елемента, та вимірюють температуру гарячої води, що випускається, при цьому контур зворотного зв'язку забезпечує керування температурою води, що випускається, шляхом регулювання температури нагрівального елемента, причому засіб для нагрівання налаштовують на необхідну температуру, при цьому в пристрої не використовується додаткове вмістище для гарячої води.

14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що засіб для нагрівання нагрівають до температури 250 "С та регулюють так, щоб досягти необхідної температури 180 "С та/або максимального тиску віл 0,5 до 1,5 МПа, за варіантом, якому віддають перевагу, - менше 1,3 МПа.

15. Спосіб за п. 13 або 14, який відрізняється тим, що необхідної температури досягають за 0,5-5 с, за варіантом, якому віддають перевагу, - за 0,5-3 с, за варіантом, якому віддають більшу перевагу, - за 1-2 с.

16. Спосіб за будь-яким з пп. 13-15, який відрізняється тим, що згадану продуктивність регулюють так, щоб вона перебувала в діапазоні від 10 до 400 г/хв, за варіантом, якому віддають перевагу, - від 50 до 200 г/хв, за варіантом, якому віддають більшу перевагу, - 120 г/хв.

17. Спосіб за будь-яким з пп. 13-16, який відрізняється тим, що необхідну температуру в засобі для нагрівання регулюють в діапазоні від 80 до 250 "С.

18. Спосіб за будь-яким з пп. 13-17, який відрізняється тим, що гарячу воду випускають через менш ніж 5 с, за варіантом, якому віддають перевагу, - через менш ніж З с, за варіантом, якому віддають більшу перевагу, - через менш ніж 1-2 с.

19. Пристрій для кавомашини, який включає в себе апарат за п. 1.

20. Пристрій для роздавання гарячої води, який включає в себе апарат за п. 1.