TW200416010A - A device for the heating of a liquid - Google Patents

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)

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