НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО АППАРАТА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ Российский патент 2010 года по МПК A47J31/54 

Изобретение относится к нагревательному устройству аппарата для приготовления напитков согласно п.1 формулы.

Изобретение относится, в частности, к нагревательному устройству аппарата для приготовления напитков, имеющему резервуар для воды, по меньшей мере, один водяной насос для подачи воды к первому проточному водонагревателю для получения горячей воды и ко второму проточному водонагревателю для получения пара.

Применение независимых проточных водонагревателей для приготовления горячей воды и пара можно встретить во многих обычных на сегодняшний день аппаратах для приготовления напитков, так как с их помощью можно эффективно готовить напитки с одинаковым качеством. В частности, по причине тепловой инерции отдельных компонентов приготовления горячей воды или пара, оказывается, как правило, затруднительным получение как горячей воды, так и пара с помощью только одного проточного водонагревателя или нагревательного элемента. Однако имеется потребность в возможности предложения простых по конструкции и надежных в работе устройств для приготовления напитков, с помощью которых можно приготовить также и более значительные - при необходимости - количества горячей воды или пара за относительно короткое время.

Примером такого аппарата для приготовления напитков с двумя нагревательными элементами является патент DE 4204746 С2. В нем представлена кофеварка, имеющая нагревательный блок с двумя проточными водонагревателями и насосом. При этом первый проточный водонагреватель соединен с головкой для ошпаривания для получения кофейного настоя, тогда как второй проточный водонагреватель соединен с паровым соплом для нагрева или образования молочной пены. В этом устройстве активен соответственно только тот проточный водонагреватель, который наполняется водой. Другой проточный водонагреватель хотя и становится горячим, однако остается неактивным. Тем самым здесь имеется (общеизвестным образом) постоянное подчинение проточного водонагревателя соответствующей функции (получение горячей воды или пара).

В DE 3912788 А1 также описана кофеварка, в данном случае даже с тремя проточными водонагревателями и насосом, причем проточные водонагреватели снова наделены четкими функциями, т.е. они служат для получения кофе, горячей воды или пара.

Наконец, в DE 3521989 А1 раскрыто устройство для получения водяного пара, соединенное с аппаратом для приготовления кофе или эспрессомашиной для нагревания жидкостей. Это устройство имеет насос, первый водонагреватель и головку для отпаривания кофе, причем перед головкой для ошпаривания находится двухходовой клапан, который позволяет воде, нагретой от первого нагревателя, произвольно течь к головке для ошпаривания или ко второму водонагревателю. Второй водонагреватель служит для того, чтобы в уже нагретую воду подать необходимую теплоту парообразования для преобразования ее в пар. Таким образом, и здесь оба нагревателя наделены четкими функциями (получение горячей воды или пара), однако при образовании пара существует зависимость, так как здесь постоянно задействован первый водонагреватель.

Задача изобретения заключается в создании нагревательного устройства аппарата для приготовления напитков, в котором нагревательные элементы (например, проточные водонагреватели) можно было бы использовать наиболее эффективно и разносторонне.

Эта задача решается с помощью признаков п.1 формулы изобретения.

Решение задачи основывается на том, что два в принципе автономно работающих проточных водонагревателя могут работать в связи с выполненным соответствующим образом устройством управления, а также со специальной системой конструктивных элементов, а также каждый по отдельности или также оба вместе могут работать для одного и того же продукта (горячая вода или пар).

В частности, исходят из того, что первый проточный водонагреватель предназначен для получения горячей воды, а второй проточный водонагреватель - для получения пара. При этом первый проточный водонагреватель можно при необходимости переключать на производство пара и подключать ко второму проточному водонагревателю, и/или второй проточный водонагреватель можно при необходимости переключать на производство горячей воды и подключать к первому проточному водонагревателю.

Таким образом, благодаря параллельному включению нагревательных элементов может возрасти при необходимости либо производительность горячей воды, либо производительность пара. Заявленное решение позволяет поэтому простым способом наделить аппараты для приготовления напитков схожего по структуре типа (т.е. с двумя проточными водонагревателями) этими расширенными функциональными возможностями.

Так как (и это уже было упомянуто) тепловая инерция применяемых отдельных компонентов приготовления горячей воды или пара играет роль, то важное значение имеет то, что первый и/или второй проточный водонагреватель подключается/подключаются к другому проточному водонагревателю одновременно или с задержкой. Подключение с задержкой нужно, например, тогда, когда после приготовления порции напитка с помощью горячей воды требуется приготовление большой порции напитка с помощью пара, или когда после приготовления большой порции с помощью пара требуется приготовление большой порции напитка с помощью горячей воды. В первом случае для нагревательного элемента, используемого для поддержки, требуется некоторое время для нагрева, в последнем случае для нагревательного элемента, используемого для поддержки, необходимо некоторое время для охлаждения. Подразумевается, что для технического управления такими соотношениями должно существовать также подходящее устройство управления. Устройство управления применяется для управления переключением проточного водонагревателя для получения горячей воды или пара, а также для управления подключением проточного водонагревателя. В отношении управления подключением речь идет о подключении первого проточного водонагревателя ко второму проточному водонагревателю или о подключении второго проточного водонагревателя к первому проточному водонагревателю, - и то, и другое в зависимости от введенных данных в устройстве обслуживания и предшествующего режима работы аппарата для приготовления напитков или устройства нагрева. Кроме того, благодаря заявленному расположению конструктивных элементов нагревательного устройства улучшается техническая возможность удержания.

Таким образом - поскольку оба нагревательных элемента имеют возможность переключения - можно добиться того, что с помощью введенных данных в устройстве обслуживания в принципе можно выбрать режимы «нормальный выход пара», «повышенный выход пара», «нормальный выход воды», «повышенный выход воды». «Повышенные» возможности показывают, что заявленное устройство для нагрева может обеспечить либо повышенную производительность воды, либо повышенную производительность пара. Тем не менее, можно также предусмотреть упрощенные варианты аппаратов для приготовления напитков, в которых наряду с нормальными возможностями можно выбрать только «повышенный выход воды» или только «повышенный выход пара».

В отношении особого расположения элементов конструкции нагревательного устройства можно предусмотреть следующее.

Выгодно предусмотреть вторую выпускную трубку для пара. Выпускные трубки для пара аппаратов для приготовления напитков имеют обычно определенный диаметр, который нужно выбирать не слишком малым, но и не слишком большим. Если он слишком мал, то выпускное давление пара слишком велико. Если он, однако, слишком большой, то ухудшается качество пара. Поэтому в случае повышенной мощности выделения пара будет более выгодно предусмотреть более широкую выпускную трубку.

Предпочтительно, принципиальное расположение конструктивных элементов в нагревательном устройстве таково, что первая выпускная трубка для пара соединена со вторым проточным водонагревателем (как правило, предусмотренным для получения пара) при помощи первого электромагнитного клапана, а вторая выпускная трубка для пара соединена с первым (как правило, предусмотренным для получения горячей воды) проточным водонагревателем при помощи второго электромагнитного клапана.

Кроме того, выгодно соединить выпускную трубку для горячей воды через третий электромагнитный клапан и дроссельный клапан со вторым проточным водонагревателем, а через переключающий клапан и обратный клапан - с первым проточным водонагревателем. С помощью дроссельного клапана обеспечивается то, что напор во втором проточном водонагревателе (который применяется, как правило, для создания пара) - в случае потребности в большем количестве горячей воды - не приведет к тому, что горячая вода опасным образом брызнет в чашку. Обратный клапан обеспечивает то, что при нагреве первого проточного водонагревателя вода не будет неожиданно капать из выпускной трубки для горячей воды, пока переключающий клапан (предназначенный для переключения с выхода кофе на выход горячей воды) находится в положении «открыто».

Переключающий клапан (переключение с выхода кофе на выход горячей воды) выполнен с возможностью предпочтительно ручного или электрического управления, так как соответствующий выбор при использовании традиционных аппаратов для приготовления кофе может происходить, как правило, вручную или с помощью устройства обслуживания.

Пример заявленного нагревательного устройства описан ниже со ссылками на чертежи.

Фиг.1 - принципиальное расположение конструктивных элементов нагревательного устройства;

Фиг.2 - схематичное изображение режима работы «нормальное выделение пара;

Фиг.3 - схематичное изображение режима работы «повышенное выделение пара»;

Фиг.4 - схематичное изображение режима работы «нормальный выход воды»;

Фиг.5 - схематичное изображение режима работы «повышенный выход воды»;

Фиг.6 - принципиальное расположение конструктивных элементов нагревательного устройства с двумя водяными насосами.

На фиг.1 показано принципиальное расположение конструктивных элементов заявленного нагревательного устройства аппарата для приготовления напитков. Из резервуара для воды 1 вода течет через устройство измерения расхода воды 2 к водяному насосу 3 с мембранным регулятором расхода. Водяной насос 3 питает первый проточный водонагреватель 4 и второй проточный водонагреватель 5. Первый проточный водонагреватель 4 служит в штатном режиме для производства горячей воды, либо для получения горячей воды, либо также для получения кофе. Второй проточный водонагреватель 5 служит в штатном режиме для производства пара для выхода пара. Однако оба проточных водонагревателя 4, 5 (в общем обозначенные также как термоблоки, нагревательные блоки, нагревательные элементы и т.д.) служат для производства горячей воды или пара и размещены соответствующим образом.

Выход первого проточного водонагревателя 4 связан с помощью обратного клапана 6 с переключающим клапаном 7. Переключающий клапан 7 служит для переключения режима работы с выдачи горячей воды на выдачу кофе (и наоборот). Переключающий клапан 7 можно приводить в действие вручную или с помощью электроэнергии. Конец переключающего клапана 7 связан, с одной стороны, с устройством приготовления кофе 8, а с другой стороны, с выпускной трубкой для горячей воды 9. В случае получения горячей воды выдача горячей воды происходит всегда по выпускной трубке для горячей воды 9. Так как в противоположность этому приготовление кофе само по себе не является главным предметом предложенного изобретения, то принцип работы специалисту известен и здесь не освещается подробно.

Выход второго проточного водонагревателя 5 связан с помощью первого электромагнитного клапана 10 с первой выпускной трубкой для пара 11. В случае нормальной выдачи пара выход пара происходит всегда через выпускную трубку для пара 11.

Для расширения функциональных возможностей в смысле предложенного изобретения выход первого проточного водонагревателя 4 соединен, кроме того, со второй выпускной трубкой для пара 13 с помощью второго электромагнитного клапана 12. К тому же выход второго проточного водонагревателя 5 также соединен с выпускной трубкой для горячей воды 9 с помощью дроссельного клапана 14 и третьего электромагнитного клапана 15. В случае потребности в повышенной производительности пара или повышенной производительности горячей воды с помощью второго и третьего электромагнитных клапанов 12, 15 можно подать желаемый продукт к соответствующим выходам. Как видно, для повышенной производительности пара предусмотрена вторая выпускная трубка для пара 13 для гарантии качества и надежности пара. Для повышенной производительности горячей воды, наоборот, можно просто применять уже имеющуюся выпускную трубку для горячей воды 9, так как здесь не возникает никаких дополнительных проблем.

Управление всеми процессами в заявленном нагревательном устройстве или в аппарате для приготовления напитков с заявленным нагревательным устройством происходит с помощью устройства управления 16 и устройства обслуживания 17. При этом устройство управления 16 можно реализовать известным для специалиста образом, например, с помощью микропроцессора. Устройство обслуживания содержит известные специалисту элементы управления, включения и сигнализации, которые делают возможным и облегчают пользование аппаратом для приготовления напитков. Кроме того, устройство управления имеет, конечно же, связи с управляемыми конструктивными элементами, такими как устройство измерения расхода воды 2, водяной насос 3, первый проточный водонагреватель 4, второй проточный водонагреватель 5, переключающий клапан 7 и электромагнитные клапаны 10, 12, 15. Эти связи могут иметь связи управления и контроля, последние, например, для контроля за температурой.

Как уже было сказано, заявленное нагревательное устройство обладает в принципе следующими четырьмя режимными возможностями или процессами:

1 - «нормальный выход пара»,

2 - «повышенный выход пара»,

3 - «нормальный выход воды»,

4 - «повышенный выход воды».

На фиг.2-5 эти четыре вида режима представлены схематично с указанием главного пути прохождения потока:

1. «Нормальный выход пара» (ср. фиг.2):

- сначала происходит запуск выхода пара с помощью устройства обслуживания 17;

- электронные блоки устройства управления 16 удерживают электромагнитные клапаны 12, 15 закрытыми, открывают первый электромагнитный клапан 10 и активизируют водяной насос 3 с мембранным регулятором;

- вода течет из резервуара 1 через устройство измерения расхода воды 2 и далее через водяной насос 3 с мембранным регулятором. Во втором проточном водонагревателе 5 вода нагревается до получения пара, и пар поступает через первый электромагнитный клапан 10 в первую выпускную трубку для пара 11;

- через определенное время водяной насос 3 выключается с помощью электронных блоков устройства управления 16, и электронные блоки устройства управления 16 снова закрывают первый электромагнитный клапан 10.

2. «Повышенный выход пара» (ср. фиг.3):

- сначала происходит запуск выхода пара с помощью устройства обслуживания 17;

- электронные блоки устройства управления 16 удерживают электромагнитные клапаны 12, 15, открывают первый электромагнитный клапан 10 и активизируют водяной насос 3 с мембранным регулятором;

- вода течет из резервуара 1 через устройство измерения расхода воды 2 и далее через водяной насос 3 с мембранным регулятором. Во втором проточном водонагревателе 5 вода нагревается до получения пара, и пар поступает через первый электромагнитный клапан 10 в первую выпускную трубку для пара 11;

- в то же время первый проточный водонагреватель 4 нагревается до температуры пара. При достигнутой температуре электронные блоки устройства управления 16 открывают второй электромагнитный клапан 12. Благодаря этому дополнительно произведенный пар может попасть в нагреваемую жидкость через вторую выпускную трубку для пара 13;

- через определенное время водяной насос отключается с помощью электронных блоков устройства управления 16, и электронные блоки устройства управления 16 снова закрывают электромагнитные клапаны 10, 12;

- если в течение какого-то времени пар больше не нужен, то первый проточный водонагреватель 4 снова переходит на температурный режим для производства горячей воды.

Примечание

Для обеспечения оптимального качества пара и воды необходимо, чтобы поперечные сечения выпускных трубок совпадали. Это значит, что для производства пара необходимо иметь две выпускные трубки. Поэтому в этом случае происходит выход пара через обе выпускные трубки для пара 11 и 13.

3. «Нормальный выход воды» (ср. фиг.4):

- сначала происходит запуск выхода воды либо с помощью устройства обслуживания 17, либо напрямую (вручную) с помощью переключающего клапана 7;

- электронные блоки устройства управления 16 удерживают электромагнитные клапаны 10, 12, 15 закрытыми, открывают переключающий клапан 7 (если он не был открыт вручную) и активизируют водяной насос 3 с мембранным регулятором;

- вода течет теперь из резервуара 1 через устройство измерения расхода воды 2 и далее через водяной насос 3 с мембранным регулятором. В первом проточном водонагревателе 4 вода нагревается и попадает через обратный клапан 6 к переключающему клапану 7. Затем горячая вода попадает через выпускную трубку для горячей воды 9 в чашку или т.п.;

- устройство измерения расхода воды 2 сообщает электронным блокам устройства управления 16 о проходящем количестве воды. При достигнутом количестве воды водяной насос 3 отключается с помощью электронных блоков устройства управления 16;

- электронные блоки устройства управления 16 закрывают переключающий клапан 7 или показывают пользователю, что его нужно закрыть вручную.

Примечание

Мембранный регулятор водяного насоса 3 служит для успокоения системы и улавливает биение водяного насоса. Обратный клапан 6 нужен для того, чтобы при нагреве первого проточного водонагревателя 4 вода не начала неожиданно капать из выпускной трубки для горячей воды 9, пока переключающий клапан 7 открыт.

4. «Повышенный выход воды» (ср. фиг.5):

- сначала происходит запуск выхода воды с помощью устройства обслуживания 17;

- электронные блоки устройства управления 16 удерживают электромагнитные клапаны 10, 12 закрытыми, открывают переключающий клапан 7 и третий электромагнитный клапан 15 и активизируют водяной насос 3 с мембранным регулятором;

- вода течет теперь из резервуара 1 через устройство измерения расхода воды 2 и далее через водяной насос 3 с мембранным регулятором. В первом проточном водонагревателе 4 вода нагревается и попадает через обратный клапан 6 к переключающему клапану 7. Затем горячая вода попадает через выпускную трубку для горячей воды 9 в чашку или т.п.;

- в это же время вода течет также через второй проточный водонагреватель 5, через дроссельный клапан 14 и третий электромагнитный клапан 15 и также через выпускную трубку для горячей воды 9;

- устройство измерения расхода воды 2 сообщает электронным блокам устройства управления 16 о проходящем количестве воды. При достигнутом количестве воды водяной насос 3 отключается с помощью электронных блоков устройства управления 16;

- электронные блоки устройства управления 16 закрывают третий электромагнитный клапан 15 и переключающий клапан 7 или показывают, что последний нужно закрыть вручную.

Примечания

Дроссельный клапан 14 снижает давление, чтобы второй проточный водонагреватель 5, если он, как было упомянуто выше, имеет температуру пара, не позволял горячей воде брызгать в чашку.

Кроме того, имеется возможность получать горячую воду с примесью пара, если это желательно или целесообразно для определенного применения. Для этого нужно лишь эксплуатировать второй проточный водонагреватель 5 с необходимой для этого и большей по сравнению с первым проточным водонагревателем 4 производительностью. По-прежнему имеется выход текучей среды с повышенной производительностью благодаря другому проточному водонагревателю.

Наконец, на фиг.6 показано еще одно принципиальное размещение конструктивных элементов нагревательного устройства с двумя водяными насосами. Для улучшения качества продуктов может быть необходимым или желательным подвести к каждому проточному водонагревателю контролируемое соответствующе необходимое количество воды, причем здесь это - в случае с первым проточным водонагревателем 4 - водяной насос 18, а в случае со вторым проточным водонагревателем 5 - водяной насос 3.

Также и в этом случае происходит контроль расхода воды с помощью устройства управления 16. Принцип работы в четырех режимах - «нормальный выход пара», «повышенный выход пара», «нормальный выход воды», «повышенный выход воды» - в принципе тот же, что и на соответствующих фиг.2-5, и описан в соответствующих пояснениях.

Кроме того, специалисту известно, что показанные функциональные схемы служат лишь для пояснения принципа работы и что поэтому все общеизвестные технические подробности детально не представлены и не описаны. Так, на фиг.6 показан еще дополнительный предохранительный клапан 19, который в целях безопасности расположен обычно в области проточного водонагревателя 5.

Перечень обозначений

1 Резервуар для воды

2 Устройство измерения расхода воды

3 Водяной насос

4 Первый проточный водонагреватель

5 Второй проточный водонагреватель

6 Обратный клапан

7 Переключающий клапан

8 Устройство для приготовления кофе

9 Выпускная трубка для горячей воды

10 Первый электромагнитный клапан

11 Первая выпускная трубка для пара

12 Второй электромагнитный клапан

13 Вторая выпускная трубка для пара

14 Дроссельный клапан

15 Третий электромагнитный клапан

16 Устройство управления

17 Устройство обслуживания

18 Второй водяной насос

19 Предохранительный клапан

Нагревательное устройство аппарата для приготовления напитков имеет один водяной насос для подачи воды к первому проточному водонагревателю для производства горячей воды и ко второму проточному водонагревателю для производства пара. При этом первый проточный водонагреватель выполнен с возможностью переключения при необходимости на производство пара и с возможностью подключения ко второму проточному водонагревателю. Второй проточный водонагреватель выполнен с возможностью переключения при необходимости на производство горячей воды и с возможностью подключения к первому проточному водонагревателю. Устройство управления предназначено для управления переключениями и подключениями проточных водонагревателей, которые происходят в зависимости от введенных данных в устройстве обслуживания и предшествующего состояния эксплуатации нагревательного устройства. Конструкция нагревательного устройства позволяет при необходимости производить большее количество горячей воды или пара за относительно короткое время. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Нагревательное устройство аппарата для приготовления напитков, имеющее, по меньшей мере, один водяной насос (3) для подачи воды к первому проточному водонагревателю (4) для производства горячей воды и ко второму проточному водонагревателю (5) для производства пара, отличающееся тем, что первый проточный водонагреватель (4) выполнен с возможностью переключения при необходимости на производство пара и с возможностью подключения ко второму проточному водонагревателю (5) и/или второй проточный водонагреватель (5) выполнен с возможностью переключения при необходимости на производство горячей воды и с возможностью подключения к первому проточному водонагревателю (4).

2. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и/или второй проточные водонагреватели (4, 5) выполнен/выполнены с возможностью одновременного подключения или подключения с задержкой к соответствующему другому проточному водонагревателю (5, 4).

3. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что имеется устройство управления (16), которое служит для управления переключением проточных водонагревателей (4, 5) для производства горячей воды или пара, а также для управления подключением первого проточного водонагревателя (4) ко второму проточному водонагревателю (5) или второго проточного водонагревателя (5) к первому проточному водонагревателю (4) в зависимости от введенных данных в устройстве обслуживания (17) и предшествующего состояния эксплуатации нагревательного устройства.

4. Нагревательное устройство по п.3, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью, с помощью введенных данных в устройстве обслуживания (17), выбрать режимы «нормальный выход пара», «повышенный выход пара», «нормальный выход воды» и «повышенный выход воды».

5. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что имеются две выпускные трубки для пара (11, 13).

6. Нагревательное устройство по п.5, отличающееся тем, что первая выпускная трубка для пара (11) соединена со вторым проточным водонагревателем (5) с помощью первого электромагнитного клапана (10).

7. Нагревательное устройство по п.5, отличающееся тем, что вторая выпускная трубка для пара (13) соединена с первым проточным водонагревателем (4) с помощью второго электромагнитного клапана (12).

8. Нагревательное устройство п.5, отличающееся тем, что выпускная трубка для горячей воды (9) соединена с помощью третьего электромагнитного клапана (15) и дроссельного клапана (14) со вторым проточным водонагревателем (5), а с помощью переключающего клапана (7) и обратного клапана (6) с первым проточным водонагревателем (4).

9. Нагревательное устройство по п.8, отличающееся тем, что переключающий клапан (7) выполнен с возможностью ручного управления или электроуправления.

10. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей один, водяной насос (3) подает воду из резервуара для воды (1) во всех режимах работы нагревательного устройства.

11. Нагревательное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждому проточному водонагревателю (4, 5) придан свой водяной насос (18, 3).

12. Нагревательное устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что первый проточный водонагреватель (4) выполнен с возможностью подключения ко второму проточному водонагревателю (5) или второй проточный водонагреватель (5) выполнен с возможностью подключения к первому проточному водонагревателю (4) таким образом, что по сравнению с наличием только одного проточного водонагревателя выходит большее количество горячей воды или большее количество пара или количество горячей воды с примесью пара.