УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ ВОДЫ И ПОЛУЧЕНИЯ ПАРА Российский патент 2015 года по МПК A47J31/54 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам для получения горячей воды и пара. В частности, изобретение относится к усовершенствованиям в водонагреватели или устройства для нагревания горячей воды и получения пара, используемые в бытовых приборах, в частности в машинах для получения горячих напитков, таких как, например, и в частности, но не исключительно, кофе-машинах.

Предшествующий уровень техники

В электрических кофе-машинах часто обеспечивают возможность подачи горячей воды в устройство варки для получения кофе и пара для получения горячего молока, эмульгированного молока для получения капучино, молока с примесью кофе, кофе с молоком или аналогичных напитков. Для этой цели обычно используют один водонагреватель, который, с помощью управления сопротивлением нагревания, может довести температуру воды до первого значения (около 90-100°С), подходящего для приготовления кофе, и до второго значения (около 120-140°С) для получения пара. Пар подают через сопло, вводимое непосредственно в сосуд с молоком, для того чтобы нагреть и/или эмульгировать его с помощью воздуха и образовать молочную пену. В качестве альтернативы, пар используют для того чтобы питать устройство эмульгирования, в котором, с помощью эффекта Вентури, молоко всасывают с помощью внешнего сосуда, смешивают с паром, а иногда, с определенным воздушным потоком, чтобы получить горячее молоко или эмульгированное молоко.

В некоторых известных машинах используют два отдельных водонагревателя, первый водонагреватель для получения горячей воды, а второй для получения пара. Пример машин этого типа описан в WO-A-2010/044116.

Два водонагревателя могут быть расположены параллельно. В других конфигурациях (US-А-2008/0216665) водонагреватели расположены последовательно. В каждом случае водонагреватели составляют с помощью отдельных элементов, размещенных в разных областях внутри кофе-машины.

US-А-2008/0271608 раскрывает проточный водонагреватель для кофе-машины, включающий в себя блок из теплопроводящего материала, включающий в себя спирально проходящий электрический резистор и два спирально расположенных водовода. Воду подают через первый водовод, когда требуется подать горячую воду в камеру варки. В качестве альтернативы воду подают через второй водовод, если вместо этого требуется пар. Чтобы достичь желаемой температуры, управляют одним электрическим резистором.

DE-85163331 U раскрывает двойной проточный водонагреватель, включающий в себя первый водовод и первый электрический резистор, образующие первый водонагреватель, а также второй водовод и второй электрический резистор, образующие второй водонагреватель. Водоводы соединяют либо параллельно, либо последовательно. Целью этого известного устройства является получить вдвое более высокую скорость нагревания воды, благодаря устройству нагревателя с двойным электрическим резистором.

Обычно, в частности, для соблюдения последних законов по экономии энергии, используемые водонагреватели являются без накопления и обычно содержат водовод с небольшим объемом, через который течет вода, и в котором вода мгновенно нагревается во время протекания с помощью воздействия тепла, принятого из электрического сопротивления, размещенного в тепловом соединении с водоводом через металлическую массу, в которой встроены резистор и водовод. В этом случае водонагреватель составляют по существу с помощью теплообменника, в котором мгновенно нагревают воду, то есть, когда ее запрашивают пользователи, находящиеся ниже по течению водонагревателя.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение имеет целью усовершенствование характеристик традиционных водонагревателей. Задачей некоторых вариантов осуществления изобретения является улучшить тепловую эффективность и, следовательно, экономию энергии, получаемую в устройстве для получения горячей воды или пара.

В соответствии с первым аспектом, изобретение относится к устройству для нагревания воды и получения пара, содержащему первый водонагреватель с первым водоводом и первым нагревательным элементом, и второй водонагреватель со вторым водоводом и вторым нагревательным элементом, причем первый водонагреватель и второй водонагреватель находятся во взаимном тепловом соединении посредством массы из теплопроводящего материала. Двумя нагревательными элементами управляют таким образом, чтобы попеременно получать горячую воду или пар. Теплом можно обмениваться с помощью проводимости из первого водонагревателя во второй водонагреватель или наоборот. Таким образом, достигают ряда преимуществ, которые будут лучше объяснены в деталях далее в настоящей заявке.

В некоторых вариантах осуществления два водонагревателя преимущественно соединены таким образом, чтобы они могли работать попеременно: последовательно, то есть при принуждении воды протекать через первый водонагреватель и подряд через второй водонагреватель, или таким образом, чтобы заставлять первый водонагреватель, но не второй водонагреватель, работать при подаче горячей воды из выходного отверстия первого нагревателя по направлению пользователю. В первом случае получают пар, в то время как во втором случае получают горячую воду. В некоторых вариантах осуществления или режимах использования может быть обеспечено, что два водонагревателя последовательно производят горячую воду вместо пара до большего потока по отношению к потоку, который может быть получен через поток только первого водонагревателя.

В других вариантах осуществления водонагреватели соединены параллельно, и их можно питать с помощью одного насоса или с помощью двух насосов, одного для каждого водонагревателя. Насосы могут всасывать воду из обычного резервуара. Даже когда водонагреватели расположены параллельно, они преимущественно расположены таким образом, чтобы взаимно обмениваться теплом с помощью проводимости. Когда водонагреватели расположены параллельно, первый водонагреватель может быть поддержан включенным при температуре 90-100°С, готовым подавать горячую воду, например, для приготовления кофе, в то время как другой водонагреватель поддерживают выключенным, но нагретым с помощью теплопроводности с помощью первого водонагревателя. Когда запрашивают подачу пара, электропитание может быть подано во второй водонагреватель, таким образом, чтобы довести его до требуемой температуры, а затем воду заставляют протекать через водовод второго водонагревателя, чтобы получить пар. Первый водонагреватель может быть выключен и его поддерживают при достаточно высокой температуре с помощью воздействия тепла, переданного с помощью проводимости с помощью второго водонагревателя во время фазы подачи пара.

При расположении первого и второго водонагревателя таким образом, чтобы иметь тепловой обмен с помощью проводимости из одного водонагревателя в другой водонагреватель, возможно поддержание второго водонагревателя при более высокой температуре по отношения к температуре окружающей среды без необходимости включения специального нагревательного элемента, а просто с помощью использования части тепла, созданного с помощью первого водонагревателя. Таким образом, даже когда не используют второй водонагреватель, и подают электропитание только в первый водонагреватель, чтобы поддерживать его температуру, и в случае, чтобы подавать горячую воду, второй водонагреватель остается при температуре, близкой к рабочей температуре, благодаря тепловому обмену с помощью проводимости между двумя водонагревателями.

При тепловом соединении корпусов двух водонагревателей уменьшают полную поверхность теплового обмена по отношению к поверхности традиционной системы с двумя отдельными водонагревателями. Это дает возможность уменьшения потерь тепла и улучшения изоляции. Преимущественно оба водонагревателя может окружать одна общая тепловая изоляция. Тепло, рассеиваемое водонагревателем через поверхность, соединяющую с другим водонагревателем, не теряют, наоборот его используют для того, чтобы поддерживать температуру другого водонагревателя.

В настоящее время предпочтительными являются решения, в которых первый водонагреватель обеспечивает первое электрическое сопротивление, а второй водонагреватель обеспечивает второе электрическое сопротивление. Даже конфигурация более чем с двумя электрическими сопротивлениями, например, тремя или четырьмя электрическими сопротивлениями, которыми можно управлять в зависимости от выбранных условий работы, например, в зависимости от состояния (жидкости или пара), температуры, до которой желают довести вытекающую воду, или в зависимости от потока, находится в рамках объема настоящего изобретения. Например, может быть обеспечен один нагревательный элемент для первого водонагревателя и два нагревательных элемента для второго водонагревателя, которые могут быть включены в единственном числе или вместе.

Преимущественно электрические сопротивления двух водонагревателей включают, то есть в них подают электропитание, попеременно одно к другому. Когда желают получить горячую воду, включают электрическое сопротивление, образующее первый нагревательный элемент первого водонагревателя, в то время как второе электрическое сопротивление, составляющее второй нагревательный элемент, остается выключенным. Наоборот, когда желают получить пар или горячую воду при более высоких температурах, включают второй нагревательный элемент, то есть подают электропитание во второе электрическое сопротивление, в то время как преимущественно первое электрическое сопротивление остается выключенным.

Режим управления дает возможность ограничения максимальной мощности, поглощаемой машиной, в которой используют устройство. В сущности, в некоторых вариантах осуществления рассматриваемые электрические сопротивления поглощают высокую мощность, порядка 700-1700 W, предпочтительно от 1000 W до 1500 W, например, 1200-1400 W. Для того чтобы чрезмерно не увеличивать максимальную мощность, поглощаемую машиной, тогда является удобным включение только одного электрического сопротивления или только другого электрического сопротивления из двух электрических сопротивлений. В некоторых странах имеются нормы, ограничивающие максимальную мощность, которая может быть поглощена электрическим бытовым оборудованием. В этом случае вышеописанная попеременная работа дает возможность поддержания поглощаемой максимальной мощности в приемлемых пределах, в то время как взаимный тепловой контакт между водонагревателями позволяет быстро доводить ранее выключенный водонагреватель до рабочей температуры.

Однако не исключено, чтобы управлять устройством другим способом, когда это разрешено мощностью, доступной в электрическую систему, и/или, когда два сопротивления имеют достаточно ограниченную мощность. В таком случае, например, можно допустить поддерживать первый водонагреватель постоянно включенным, и включать второй водонагреватель (вместе с первым водонагревателем), когда должен быть получен пар. В других вариантах осуществления водонагревателями можно управлять таким образом, чтобы поддерживать их оба постоянно электрически питаемыми.

Так как мощность, которая может быть поглощена электрическим бытовым оборудованием, может изменяться даже в зависимости от целевого рынка электрического бытового оборудования, можно допустить модифицировать способ управления сопротивлениями двух водонагревателей с помощью модификации программного обеспечения управления машиной, оставляя неизмененной электрическую и гидравлическую конструкцию.

Высокие мощности для двух электрических сопротивлений или нагревательных элементов для двух водонагревателей используют для осуществления, так называемых, мгновенных или проточных водонагревателей. Как упомянуто ранее, на самом деле эти водонагреватели осуществляют как теплообменники, в которых воду подают вдоль водовода соответственной длины, содержащегося внутри блока, выполненного из материала с высокой теплопроводностью, например, металлического материала, такого как алюминий или тому подобный. Этот металлический блок нагревают с помощью электрического сопротивления, которое включено также внутрь материала с высокой теплопроводностью. Массу материала с высокой теплопроводностью затем используют в качестве элемента для передачи тепла с помощью проводимости из электрического сопротивления в водовод. Водонагреватель поддерживают при предварительно установленной температуре посредством устройства управления и датчика температуры, например, сопротивления NTC или РТС. В других вариантах осуществления управление температурой может быть получено посредством простых термостатов, вместо электронной системы или с электронной системой. В некоторых вариантах осуществления могут быть обеспечены системы, объединяющие электронные датчики и термостаты.

Электрическое сопротивление питают управляемым способом таким образом, чтобы поддерживать температуру водонагревателя в пределах диапазона времени около предварительно определенного значения. Когда начинается подача воды, электрическое сопротивление обычно поддерживают включенным, а его мощность является такой, что он может мгновенно нагреть воду, в то время, когда она протекает вдоль водовода включенного внутри материала с высокой теплопроводностью, в свою очередь, нагретого с помощью электрического сопротивления.

Вышеописанное имеет силу, как для первого водонагревателя, так и для второго водонагревателя, оба из которых осуществлены как мгновенные или проточные водонагреватели.

В предпочтительном варианте осуществления водовод первого водонагревателя и водовод второго водонагревателя имеют спиральную форму с одним или более витками.

Предпочтительно первый водонагреватель имеет большее число витков, чем второй водонагреватель.

В некоторых вариантах осуществления число витков первого водонагревателя приблизительно в два раза больше числа витков второго водонагревателя. Таким образом, в первом водонагревателе получают двойной объем воды по отношению к объему воды во втором водонагревателе. Эти разные объемы воды для двух водонагревателей являются предпочтительными, так как первый водонагреватель предназначен для получения горячей воды с потоком, который относительно выше, чем поток пара, для получения которого предназначен второй водонагреватель.

В возможном варианте осуществления первый водонагреватель содержит первый блок или корпус из теплопроводящего материала, а второй водонагреватель содержит второй блок или корпус из теплопроводящего материала. Преимущественно каждый из первого блока из теплопроводящего материала и второго блока из теплопроводящего материала имеет одну лицевую сторону или поверхность взаимного теплового соединения. Затем два блока или корпуса из теплопроводящего материала взаимно соединяют друг с другом с помощью размещения двух тепловых соединяющих лицевых сторон в контакте одну с другой в кожухе с размещением между ними материала, который увеличивает теплопроводность с помощью проводимости, например, материала с тестообразной консистенцией. Граница раздела, образованная при соединении между двумя лицевыми сторонами теплового соединения первого блока и второго блока дает возможность передачи тепла с помощью проводимости из первого водонагревателя во второй водонагреватель.

Между двумя блоками или корпусами из теплопроводящего материала двух водонагревателей на границе раздела соединения между двумя лицевыми сторонами теплового соединения могут быть расположены одно или более устройств, защищающих от повышенной температуры, например, один или более тепловых плавких предохранителей, или так называемый, ТСО (тепловой выключатель или температурный выключатель). Они составлены по существу с помощью плавких предохранителей, подходящим образом вмонтированных в виде проволоки в схеме электропитания первого электрического сопротивления и/или второго электрического сопротивления, образующих первый и второй нагревательный элемент двух водонагревателей. Эти тепловые плавкие предохранители гарантируют отключение электропитания в случае повышенной температуры.

В некоторых вариантах осуществления могут быть обеспечены три тепловых плавких предохранителя. Например, может быть обеспечен тепловой плавкий предохранитель на фазовом проводе и тепловой плавкий предохранитель на двух нейтральных проводах, один для каждого водонагревателя. Однако не исключены другие расположения только с двумя тепловыми плавкими предохранителями, одним на фазовом проводе, а другим на нейтральном проводе, находящимися выше по течению соответственных ответвлений по направлению к двум водонагревателям. Обычно число и расположение тепловых плавких предохранителей или других устройств защиты от повышенной температуры являются такими, чтобы давать возможность отключения схемы питания обоих водонагревателей в случае, когда температура двух водонагревателей превышает пороговое значение. При расположении тепловых плавких предохранителей или других эквивалентных компонентов в центральной области между двумя водонагревателями они могут защищать, в случае неисправности, как первый, так и второй водонагреватель. Расположение устройства, в соответствии с изобретением, дает возможность получения преимуществ, даже с точки зрения относительно уменьшения числа электрических компонентов, например, в расположениях, в которых обеспечены два отдельных водонагревателя. В сущности, в последнем случае известные устройства запрашивают, по меньшей мере, четыре тепловых плавких предохранителя.

Два блока или корпуса из теплопроводящего материала могут быть изготовлены с помощью заливки пресс-формы, объединяющей внутри себя соответственное электрическое сопротивление и соответственный водовод, а затем соединенных посредством соединения, допускающего реверсирование, например, винтового соединения, например, для того, чтобы позволять демонтировать и заменять только один водонагреватель в случае неисправности.

В другом варианте осуществления может быть обеспечен один блок из теплопроводящего материала, например, алюминия или сплава на основе алюминия, который может быть изготовлен с помощью заливки пресс-формы, объединяющей внутри себя первое сопротивление, второе сопротивление, первый водовод, второй водовод. Таким образом, передача тепла с помощью проводимости имеет место внутри одного блока из теплопроводящего материала. Для того чтобы не позволить, чтобы первый водонагреватель перегревался, когда второй водонагреватель включен, то есть, когда включено второе электрическое сопротивление, образующее второй нагревательный элемент, в то время как первое электрическое сопротивление, образующее первый нагревательный элемент, выключено, в некоторых вариантах осуществления внутри теплопроводящего материала, формирующего блок, заключающий в себе электрические сопротивления и водоводы, могут быть обеспечены пустые объемы. Поперечное сечение этих пустых областей и поперечное сечение областей, полных материала, вычисляют таким образом, чтобы гарантировать достаточный тепловой поток с помощью проводимости из одного водонагревателя в другой водонагреватель из двух водонагревателей, в то же время, при не позволении, например, чтобы вода в первом водонагревателе чрезмерно нагревалась во время фазы, на которой второй водонагреватель включен.

В некоторых вариантах осуществления может быть обеспечен первый датчик температуры, связанный с первым водонагревателем и второй датчик температуры, связанный со вторым водонагревателем, причем оба соединены с электронным устройством управления, который посредством упомянутых датчиков принимает информацию о температуре двух водонагревателей и управляет электрическими сопротивлениями. Однако не исключена возможность использования одного датчика температуры, связанного с первым водонагревателем или со вторым водонагревателем, и оценки температуры водонагревателя, к которому не подключен датчик температуры, посредством алгоритма вычисления, в зависимости от геометрических или физических признаков двух водонагревателей. Например, датчик температуры может быть обеспечен на выходе первого водонагревателя, предоставляющий значение температуры в электронное устройство управления, которое запрограммировано с возможностью выполнения вычисления, для того чтобы оценивать температуру на выходе второго водонагревателя. Это возможно, например, с помощью учета физических параметров используемого материала (теплоемкости и теплопроводности) и геометрии системы. Алгоритм вычисления также будет учитывать состояния включения и выключения двух электрических сопротивлений. В других вариантах осуществления могут быть обеспечены два термостата электромеханического типа, один для каждого водонагревателя. Или могут быть использованы системы, объединенные с датчиком температуры и термостатом, например, электронным датчиком на водонагревателе для получения горячей воды, который требует более точного контроля температуры, и термостатом на водонагревателе для получения пара. Использование термостатов взамен тепловых датчиков дает возможность осуществления машин без электронных устройств или с очень упрощенными и, следовательно, очень недорогими электронными устройствами.

В некоторых вариантах осуществления может быть обеспечена гидравлическая схема, соединяющая первый водонагреватель со вторым водонагревателем, осуществленная следующим способом: первый водонагреватель содержит вход воды и выход воды, причем первый водовод проходит между упомянутым входом и упомянутым выходом. Выходное отверстие водовода первого водонагревателя соединено с входным отверстием второго водовода, который находится во втором водонагревателе. Между выходным отверстием первого водонагревателя и входным отверстием второго водонагревателя расположены элементы, позволяющие попеременно: подавать воду из первого водонагревателя по направлению к пользователю, например, в устройство варки для получения кофе, или последовательно соединять водовод первого водонагревателя с водоводом второго водонагревателя при подаче затем воды последовательно через первый водовод и через второй водовод.

С расположением этого типа возможно обеспечение устройства управления, запрограммированного таким образом, чтобы: поддерживать первый водонагреватель при первой температуре посредством первого нагревательного элемента, подавать воду при упомянутой первой температуре через линию подачи в соединении потока между выходом первого водонагревателя и входом второго водонагревателя, и повышать температуру воды при второй температуре, более высокой, чем первая температура, или таким образом, чтобы получать пар с помощью последовательного расположения первого водовода и второго водовода. Переключение из одного режима работы в другой режим работы из обоих режимов работы может иметь место с помощью воздействия, например, на специальный трехходовой вентиль или другое подходящее устройство переключения.

Вышеописанная работа может быть получена с помощью использования одного нагревательного элемента и с помощью увеличения длины маршрута, проделываемого водой внутри устройства, пересекающего первый и второй водонагреватель, если первый водовод и второй водовод расположены последовательно. Однако предпочтительно обеспечивают два нагревательных элемента, и пар или воду при более высокой температуре (или при более высоком потоке) получают с помощью включения второго нагревательного элемента и с помощью выключения первого нагревательного элемента, в то время как, когда желают извлечь горячую воду, вытекающую из первого водонагревателя, включают только первый нагревательный элемент, поддерживая второй нагревательный элемент выключенным.

В сущности, возможно программирование устройства управления устройства таким образом, чтобы:

поддерживать первый водонагреватель при первой температуре посредством первого нагревательного элемента, поддерживая второй нагревательный элемент выключенным, в таком случае воду при первой температуре подают посредством линии подачи без протекания через водовод второго водонагревателя;

или, в качестве альтернативы, таким образом, чтобы повышать температуру воды до второй температуры, более высокой, чем первая температура, посредством второго нагревательного элемента с помощью переключения вентиля для соединения первого водовода со вторым водоводом таким образом, чтобы заставить воду протекать последовательно через первый водовод и через второй водовод, поддерживая первый нагревательный элемент выключенным, в то время как второй нагревательный элемент включен, или даже поддерживая оба нагревательных элемента включенными.

Нагревательное устройство вышеописанного типа может быть преимущественно использовано, например, в кофе-машинах, в которых необходимо подавать воду в устройство варки для получения кофе и, в качестве альтернативы, пар в устройство эмульгирования молока для получения горячего молока или эмульгированного молока.

Расположение двух водонагревателей в тепловом соединении один с другим таким образом, чтобы мочь передавать тепло с помощью проводимости из первого водонагревателя во второй водонагреватель или наоборот, прежде всего, дает возможность преимущества с точки зрения экономии энергии. Первый водонагреватель поддерживают включенным и поддерживают его температуру, в то время как второй водонагреватель поддерживают выключенным. Когда каждый из двух водонагревателей имеет один соответственный нагревательный элемент, то есть, соответственное электрическое сопротивление, это означает поддержание первого сопротивления включенным, а второго сопротивления выключенным. В традиционных решениях этого типа, так как водонагреватели отличаются друг от друга, водонагреватель для получения пара, то есть второй водонагреватель, остается по существу при комнатной температуре. Когда пользователь запрашивает, чтобы был подан пар, тогда необходимо ждать относительно длительное время, чтобы второе электрическое сопротивление нагрело второй водонагреватель до достижения температуры, достаточной, чтобы получить пар.

Наоборот, при расположении первого водонагревателя и второго водонагревателя в тепловом соединении относительно друг друга, второй водонагреватель нагревают пассивным способом с помощью первого водонагревателя. Когда пользователь желает подать кофе, устройство подает горячую воду из первого водонагревателя, в то время как второй водонагреватель остается по существу при более высокой температуре, чем комнатная температура с помощью эффекта простого пассивного нагревания.

Наоборот, когда пользователь желает подать пар, система управления переключает нагревательное устройство с помощью выключения в случае первого водонагревателя и с помощью включения второго водонагревателя, который, в свою очередь, уже находится при температуре достаточно близкой к температуре получения пара. Тогда значительно уменьшают время нагревания и аналогично уменьшают поглощаемую энергию.

Если первый водонагреватель выключен во время подачи пара, нагретого с помощью второго водонагревателя, тепловое соединение между двумя водонагревателями, тем не менее, дает возможность поддержания температуры первого нагревателя такой, что, если пользователь желает подать горячую воду вскоре после того, как прекратилась подача пара, горячая вода может быть подана немедленно без необходимости ожидания нового нагревания первого водонагревателя, который остался выключенным в течение всего периода подачи пара.

Таким образом, помимо экономии энергии, получают по существу более высокую скорость реакции устройства при переходе из одного режима подачи в другой. В частности, это имеет силу при переходе от получения горячей воды (или от ожидания состояния температуры, причем при этом состоянии первый водонагреватель включают, а второй водонагреватель выключают) к получению пара. Однако также получают преимущества с точки зрения скорости при противоположном переходе.

Было обнаружено, что рабочие характеристики устройства для получения горячей воды и пара являются одинаковыми, размер первого водонагревателя и второго водонагревателя, в соответствии с изобретением, по существу являются эквивалентными размеру одного водонагревателя, предназначенного для попеременного получения горячей воды и пара, в соответствии с традиционной схемой, то есть, с одним каналом для воды и одним сопротивлением, мощность и температуру которых увеличивают, когда запрашивают подачу пара. Тогда возможна замена традиционного водонагревателя устройством, в соответствии с настоящим изобретением, содержащим двойной водонагреватель с вышеупомянутыми преимуществами. В некоторых вариантах осуществления использование двойного водонагревателя, в соответствии с изобретением, дает возможность более быстрого времени реакции и меньшего потребления энергии, чем в случае одного водонагревателя, работающего в двух разных температурных режимах. Следует заметить, что в этом отношении, что в традиционном одном водонагревателе в конце подачи пара необходимо доводить водонагреватель обратно до температуры, более низкой, чем температура получения пара, например от 125-140°С до 90-100°С. Это получают с помощью слива воды из водонагревателя с результирующей тратой тепловой энергии. Помимо этого недостатка, слив горячей воды влечет за собой другие недостатки, такие как накапливание слитой воды в лотках сбора машины, в которую вставлен водонагреватель, с необходимостью для пользователя более частых операций слива. Этот слив воды является необязательным в случае двойного или составного водонагревателя, в соответствии с изобретением. Относительно решения использования одного водонагревателя, тогда получают преимущества с точки зрения меньшего количества слитой воды при переходе от подачи пара к подаче воды с результирующими преимуществами с точки зрения глобального уменьшения потребления электричества или более высокого дружелюбия к пользователю.

Кроме того, конфигурация устройства, в соответствии с изобретением, дает возможность преимуществ с точки зрения уменьшения электрических компонентов, как, например, может быть уменьшено число тепловых плавких предохранителей (ТСО).

Дополнительным преимуществом, получаемым в некоторых вариантах осуществления, является уменьшить рассеяние тепла по отношению к конфигурациям, использующим два отдельных и изолированных водонагревателя. Поверхность рассеяния тепла, по отношению к изобретению, по сути, меньше, и даже может быть уменьшена стоимость изоляционного материала двух соединенных водонагревателей.

В соответствии с дополнительным аспектом, изобретение относится к машине для получения напитков, причем первых пользователей необходимо обеспечить горячей водой, а вторых пользователей необходимо обеспечить паром или горячей водой при более высокой температуре, чем подают первым пользователям. В частности, машина может быть кофе-машиной определенного типа, содержащей устройство варки и устройство обеспечения паром, например, так называемую трубку подачи пара, или устройство эмульгирования молока, или другое устройство обеспечения паром. Обычно устройство для нагревания воды и получения пара, как описано выше, вставляют в машину.

Кроме того и преимущественно, признаки и варианты осуществления изобретения, а также дополнительные преимущества будут описаны более подробно далее в настоящей заявке со ссылкой на некоторые варианты осуществления.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет лучше понято с помощью следующего описания и приложенного чертежа, который изображает практические не ограничивающие варианты осуществления изобретения. Более конкретно на чертежах:

фиг.1 изображает поясняющую блок-схему,

фиг.2 изображает аксонометрический вид водонагревателя, в соответствии с изобретением, в первом варианте осуществления,

фиг.3 изображает аксонометрический вид двух отдельных водонагревателей,

фиг.3А изображает аксонометрический вид второго водонагревателя с лицевой стороны, соединяющей тепловым способом с первым водонагревателем,

фиг.4 изображает схематическое представление нагревательных электрических сопротивлений и водоводов для воды двух водонагревателей,

фиг.5 изображает вид спереди двух водонагревателей,

фиг.6 изображает вид, в соответствии с VI-VI, фиг.5,

фиг.7 изображает вид, в соответствии с VII-VII, фиг.5,

фиг.8А-фиг.8Е изображают диаграммы с кривыми температуры в зависимости от времени при различных режимах работы,

фиг.9 изображает схему устройства, в соответствии с изобретением, во втором варианте осуществления,

фиг.10 изображает схему устройства, подобную схеме фиг.1, но с водонагревателями, расположенными параллельно, и

фиг.11 изображает вид, подобный виду фиг.6, в случае, когда водонагреватели расположены параллельно, в соответствии со схемой фиг.10.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Фиг.1-фиг.9 изображают варианты осуществления, в которых водонагреватели могут быть соединены последовательно, когда должен быть подан пар.

Фиг.1 изображает функциональную схему основных элементов кофе-машины, в которую вставлено устройство для получения воды и пара, в соответствии с изобретением. Ссылочный номер обозначает в целом группу элементов кофе-машины, ограниченной теми частями, которые представляют интерес в настоящем описании. В частности, на схеме фиг.1 изображен резервуар 3 воды с водоводом 3А подачи, через который всасывают воду посредством насоса 5. Ссылочный номер 7 обозначает водомер для определения количества воды всосанной с помощью насоса 5. Спускная труба насоса 5 соединена с первым проточным водонагревателем 9 для получения горячей воды. Т-образное соединение 11 на выходе водонагревателя 9 дает возможность подачи горячей воды 9 через линию 13 в устройство 15 варки для получения горячей воды. Т-образное соединение 11 на выходе водонагревателя 9 дает возможность подачи горячей воды через линию 13 в устройство 15 варки для получения кофе. Устройство 15 варки может принимать капсулы одной дозы или зерна, или кофе-порошок, поступающие из резервуара или кофемолки, снабженной зернами кофе, выданными из не изображенного контейнера. Вентиль 17 управления давлением расположен на линии 13.

Т-образное соединение, схематически обозначенное с помощью 11, имеет второй выход 19, соединяющий с трехходовым электрическим вентилем 21. Электрический вентиль 21 может переключаться таким образом, чтобы подавать воду, вытекающую из первого водонагревателя 9 во второй проточный водонагреватель 23 для получения пара. В качестве альтернативы электрический вентиль 21 может открывать линию 25 слива, чтобы сливать воду в резервуар 3 или в не изображенный резервуар сбора. Электрический вентиль 21 может быть заменен вентилем другого типа или любым устройством переключения, например, краном или селектором, иногда даже с ручной операцией.

Второй водонагреватель 23 имеет линию 27 подачи для подачи пара, полученного с помощью второго водонагревателя 23 в сопло выдачи пара, в устройство 29 эмульгирования или в любой другой элемент, запрашивающий подачу пара. Может быть обеспечено, что линия 27 подачи пара находится в соединении с множеством разных элементов подачи, которые могут быть выбраны, например, посредством не изображенной группы электрических вентилей. На схеме фиг.1 изображено только одно устройство 29 эмульгирования, через которое протекает нагнетаемый пар, поданный с помощью линии 27, которую используют для того, чтобы всасывать и нагревать молоко из сосуда 31 через всасывающую трубку 33, и подавать горячее эмульгированное молоко в чашку Т, которая размещена под устройством 29 эмульгирования.

На схеме фиг.1 также схематически проиллюстрировано программируемое устройство 35 управления, содержащее микроконтроллер или микропроцессор и соединенное с интерфейсом 37 пользователя, составленным, например, с помощью панели с дисплеем и управляющими переключателями, например, емкостного типа. Устройство 35 управления находится в соединении с водомером 7, насосом 5, водонагревателем 9, водонагревателем 23, электрическим вентилем 21 и с другими компонентами кофе-машины 1, не изображенными и известными сами по себе. Как окажется более понятным далее в настоящей заявке, устройство 35 управления взаимодействует с водонагревателями 9 и 23 через датчики температуры и оно дает возможность управления водонагревателями и другими элементами машины 1, в зависимости от управляющих воздействий, задаваемых пользователем через интерфейс 37.

Схема фиг.1 в целом по существу является известной. Усовершенствования, введенные с помощью настоящего изобретения, в частности, относятся к конфигурации водонагревателей 9 и 23 и режимам, в соответствии с которыми ими управляют с помощью программируемого устройства 35 управления. Эти усовершенствования будут описаны далее в настоящей заявке со ссылкой на специфические иллюстративные варианты осуществления.

В соответствии с изобретением, водонагреватели 9 и 23 соединены с возможность формирования части устройства для получения горячей воды и пара, обозначенного в целом как 2. С помощью первоначальной ссылки на фиг.2-фиг.7, в одном варианте осуществления водонагреватели 9 и 23 составлены с помощью отдельных компонентов, которые соединены между собой при сборке устройства таким образом, чтобы получить теплообмен с помощью проводимости между металлическими массами, заключающими в себе основные элементы двух водонагревателей.

В некоторых вариантах осуществления водонагреватель 9 содержит корпус 41, сформированный с помощью материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия или его сплава. Корпус 41 может быть получен с помощью заливки пресс-формы. Внутри блока из теплопроводящего материала корпуса 41 размещено первое электрическое сопротивление 43, образующее первый нагревательный элемент. Электрические соединители электрического сопротивления 43, предназначенные для соединения с источником питания, обозначены с помощью 43А и 43В. Электрическому сопротивлению 43 приблизительно может быть придана дугообразная форма, как, в частности, изображено на фиг.4. В других вариантах осуществления электрическое сопротивление 43 может иметь множество витков внутри блока из теплопроводящего материала, образующего корпус 41.

Внутри блока из теплопроводящего материала, образующего корпус 41, дополнительно расположен первый водовод, обозначенный с помощью 45. Первый водовод 45 содержит входное отверстие 45А и выходное отверстие 45В. Между входным отверстием 45А и выходным отверстием 45В первый водовод 45 проходит на достаточную длину, чтобы содержать количество воды, которое может быть нагрето быстрым способом во время подачи. В проиллюстрированном примере водовод 45 имеет спиральную форму, и он образует внутри корпуса 41 четыре спиральных витка. В некоторых вариантах осуществления весь объем воды, содержащейся в первом водоводе 45, может составлять от 5 до 20 граммов, предпочтительно от 8 до 15 граммов, например, около 10 граммов. Однако значения, упомянутые выше, должны быть предназначены исключительно в качестве примера, а не ограничения.

Датчик 47 температуры с помощью электрического 49 соединителя 49 связан с корпусом 41, чтобы предоставлять сигнал температуры в программируемое устройство 35 управления. Водовод 45 также мог бы иметь другую форму, например, форму, похожую на змеевик. В проиллюстрированном примере он сформирован с помощью трубки, выполненной из теплопроводящего материала и подходящего для контакта с пищевыми продуктами, например, выполненной из нержавеющей стали. Внешняя поверхность водовода 45 находится в прямом контакте с блоком из теплопроводящего материала, образующего корпус 41, таким образом, что тепло, созданное с помощью эффекта Джоуля с помощью электрического сопротивления 43, передают с помощью проводимости во внутреннюю стенку водовода 45, а оттуда с помощью принудительной конвекции в воду, втекающую в водовод 45.

Водонагреватель 23 содержит корпус 51, сформированный с помощью блока из теплопроводящего материала, например, алюминия или его сплава, преимущественно изготовленного с помощью заливки пресс-формы. Второе электрическое сопротивление 53, электрические соединители которого, предназначенные для соединения с источником электропитания указаны с помощью 53А и 53В, размещено внутри блока из теплопроводящего материала, образующего корпус 51. В некоторых вариантах осуществления второе электрическое сопротивление 53, образующее второй нагревательный элемент, может быть приблизительно дугообразным, как представлено на фигуре. Что касается первого электрического сопротивления 43, также второе электрическое сопротивление 53 могло бы иметь другую форму, например, спиральную форму.

Второй водовод 55 встроен внутри блока из теплопроводящего материала, образующего корпус 51. Второй водовод 55 имеет входное отверстие 55А и выходное отверстие 55В. В некоторых вариантах осуществления второй водовод 55 имеет спиральную форму с соответствующим числом образующих витков с объемом воды, достаточным для получения пара во время подачи. В некоторых вариантах осуществления внутренний объем водовода 55 приблизительно равен половине внутреннего объема водовода 45 и, следовательно, в проиллюстрированном примере водовод 55 образует два спиральных витка. Второй водовод 55 может быть выполнен из нержавеющей стали, как водовод 45, и он находится в тепловом контакте с корпусом 51 таким образом, что тепло, созданное с помощью электрического сопротивления 53, передают с помощью теплопроводности во внутреннюю стенку водовода 55, а оттуда с помощью принудительной конвекции в воду, втекающую в водовод 55. Внутри водовода 55 имеет место переход фазы воды из жидкости в пар.

Второй датчик 57 температуры, соединенный через проводник 59 с программируемым устройством 35 управления, связан с корпусом 51 водонагревателя 23.

Два корпуса 41 и 51, сформированные с помощью двух блоков из теплопроводящего материала, соединены друг с другом, например, с помощью соединения, допускающего реверсирование, полученного с помощью центрального винта 61. В других вариантах осуществления может быть обеспечено постоянное соединение, не допускающее реверсирование, например, с помощью склеивания с помощью теплопроводящего клея, хотя соединение, допускающее реверсирование, может быть более преимущественным, поскольку оно дает возможность замены компонентов одного или другого из водонагревателей, или даже всего водонагревателя 9 или 23 в случае неисправности без необходимости замены всей группы из двух водонагревателей 9 и 23.

Фиг.3 изображает два водонагревателя 9 и 23, разделенных до их механического и теплового соединения. На фиг.3 видна поверхность или лицевая сторона 9А, предназначенная для теплового или механического соединения водонагревателя 9 с водонагревателем 23. Фиг.3А изображает лицевую сторону или поверхность 23А теплового или механического соединения водонагревателя 23 с водонагревателем 9, невидимую на фиг.3.

Лицевые стороны 9А и 23А соединения преимущественно являются плоскими и изготовленными с достаточной точностью, чтобы дать возможность механического соединения с низким сопротивлением к передаче тепла. Передача тепла между двумя корпусами 41 и 51 двух водонагревателей 9 и 23 может быть улучшена с помощью размещения на поверхности раздела теплопроводящей пасты, увеличивающей поверхность теплообмена.

Как изображено на фиг.3 и 3А, на двух лицевых сторонах 9А и 23А сформированы пазы 9В и 23В, которые, когда два корпуса 41 и 51 соединяют друг с другом, образуют места установки для тепловых плавких предохранителей 65. Тепловые плавкие предохранители 65 (ТСО) являются предохранительными устройствами, которые в случае повышенной температуры отключают источник электропитания устройства 2, сформированного с помощью сборки двух водонагревателей 9 и 23 со связанными вспомогательными компонентами. Для того чтобы выполнять запросы, наложенные современными нормами безопасности, тепловые плавкие предохранители 65 находятся в избыточном количестве. Не исключена возможность изменения полного числа тепловых плавких предохранителей 65.

Как схематически представлено на фиг.1 и фиг.2 и конструктивно на фиг.6, первый водовод 45 и второй водовод 55 соединены между собой с помощью гибких трубок снаружи корпуса 41 и корпуса 51 двух водонагревателей 9 и 23. На других фигурах эти трубки пропущены ради ясности чертежа. Кроме того, в частности, первая гибкая трубка 71 и вторая гибкая трубка 73, между которыми вставлено Т-образное соединение 11, соединяют выходное отверстие 45В первого водовода 45 с трехходовым электрическим вентилем 21. Выходное отверстие 11А Т-образного соединения 11, как изображено на схеме фиг.1, соединено с линией 13, подающей горячую воду в устройство 15 варки. В свою очередь, трехходовой вентиль 21 соединен через гибкую трубку 75 с входным отверстием 55А второго водовода 55.

Из того, что описано до сих пор, понятно, что с помощью соединения между корпусами 41 и 51 водонагревателей 9 и 23 получают передачу тепла из одного водонагревателя в другой из двух водонагревателей с множеством преимуществ, которые будут описаны более подробно далее в настоящей заявке.

Электрические сопротивления 43 и 53, образующие нагревательные элементы двух водонагревателей 9 и 23, могут иметь мощности поглощения порядка 1000-1400 W. Эти мощности вместе с небольшим объемом воды, содержащимся в водоводах 45 и 55, дают возможность мгновенного нагревания воды и/или получения пара, то есть, когда воду подают с помощью насоса 5, без необходимости накопления.

Кроме того, высокая мощность, поглощаемая двумя сопротивлениями 43 и 53, вынуждает не поддерживать два сопротивления одновременно включенными, чтобы уменьшить полную мощность, поглощенную устройством 2. Следовательно, устройство может работать следующим образом.

Когда кофе-машина 1 включена и готова для использования, программируемое устройство 35 управления поддерживает температуру водонагревателя 9 с помощью включения, если необходимо, сопротивления 43, в зависимости от сигнала температуры, поступающего из датчика 47 температуры. Благодаря тепловой инерции корпуса 41 и водовода 45 с массой воды, содержащейся в нем, электрическое сопротивление 43 может быть включено периодическим способом, для того чтобы поддерживать температуру водонагревателя в диапазоне около предварительно определенного значения, например, содержащегося от 90 до 100°С. На этой фазе сопротивление 53 второго водонагревателя 23 поддерживают выключенным.

Однако, благодаря тепловому соединению между корпусами 41 и 51, образованными с помощью блоков из теплопроводящего материала, двух водонагревателей 9 и 23, тем не менее, второй водонагреватель 23 поддерживают по существу при более высокой температуре, чем комнатная температура. Например, из проведенных испытаний в результате получено, что температура второго водонагревателя 23 равна порядка 70°С или 80°С, когда температуру первого водонагревателя 9 поддерживают около 95°С, посредством сопротивления 45, а второе сопротивление 55 выключено. Температуру обычно измеряют в выбранной точке или местоположении внутри корпуса 41 или 51 из проводящего материала. Фактическая температура воды по существу находится в соотношении с температурой, измеренной на корпусе из теплопроводящего материала соответственного водонагревателя.

Когда пользователь запрашивает через интерфейс 37 подачу кофе, насос подает воду из резервуара 3 в первый водонагреватель 9 при соответственном давлении, в зависимости от давления варки, например, порядка 12-18 бар. Электрический вентиль 21 поддерживают закрытым таким образом, что горячая вода, полученная с помощью водонагревателя 9, течет через соединение 11 по направлению к устройству 15 варки.

Когда пользователь запрашивает создание пара, например, для получения горячего молока или эмульгированного молока, устройство 35 управления вызывает выключение сопротивления 45 первого водонагревателя 9 и включение сопротивления 55 второго водонагревателя 23. Через чрезвычайно короткое время, благодаря тому факту, что водонагреватель находится при высокой температуре с помощью воздействия тепла, переданного с помощью проводимости между корпусом 41 и корпусом 51, водонагреватель 23 доводят до температуры создания пара, например, 120-140°С. Эту температуру обнаруживают посредством датчика 57 температуры. Если запрошенная температура достигнута, насос 5 может начать подачу воды с низким потоком, чтобы мгновенно получить пар в достаточном количестве в водонагревателе 23 и подать его вдоль линии 27 (фиг.1) по направлению к устройству 29 эмульгирования или к другому элементу машины.

Во время фазы подачи пара, несмотря на то, что электрическое сопротивление 34 выключено, водонагреватель 9 чрезмерно не охлаждается, благодаря теплообмену между двумя корпусами 41 и 51. Таким образом, если после подачи пара следует немедленный запрос подачи нового кофе, машина может подать воду в устройство 15 варки по существу без необходимости пользователю ждать. Когда подача пара прервана, второе сопротивление 55 выключают, а первое сопротивление 45 опять включают до доведения водонагревателя 9 до установленного значения температуры. Как упомянуто, время для достижения этой температуры является чрезвычайно коротким и могло бы быть полностью скрыто с помощью времени, требуемого для размалывания кофейных зерен, если машина является машиной, снабжаемой кофейными зернами вместо капсул, или с помощью времени для вставки капсулы кофе и для закрывания устройства варки.

На фиг.7 пунктирными линиями изображен корпус 20, например, выполненный из пластика, в котором размещен сборочный узел, образованный с помощью водонагревателей 9 и 23. Корпус 20 может быть выполнен из теплоизолирующего материала. Так как весь объем двух водонагревателей по существу эквивалентен объему двух отдельных водонагревателей, обычно используемых для одной и той же функции, уменьшают поверхность рассеяния и получают лучшую изоляцию с помощью менее теплоизолирующего материала.

Фиг.8А-фиг.8Е изображает некоторые графики температуры, иллюстрирующие поведение машины в режимах варки и подачи пара. Как будет описано ниже в настоящей заявке, некоторые из значений температуры относятся к фактической температуре воды, а другие температуры фактически измерены на водонагревателе. Конструкция водонагревателей является такой, что температура, измеренная в выбранной точке в корпусе 41 или 51 нагревателя, точно соотносится с фактической температурой воды.

Кроме того, в частности, фиг.8А изображает температуру воды относительно времени на выходе устройства 15 варки, когда используют устройство 2, образованное с помощью двух соединенных водонагревателей 9 и 23.

Фиг.8В изображает температуру воды относительно времени на входе устройства 15 варки в случае, когда используют традиционный водонагреватель, то есть по существу водонагреватель, составленный только из корпуса 41, не соединенного ни механически, ни тепловым способом с корпусом 51 водонагревателя 23. Из сравнения двух фиг. 8А и 8В можно заметить, что поведение температуры в устройстве 15 варки в случае устройства 2, в соответствии с изобретением, является совместимым с условиями правильной варки кофе.

Фиг.8С изображает температуры водонагревателя 9 и водонагревателя 23 относительно времени во время последовательности циклов варки кофе. Температура в водонагревателе 9 изображена в Т₉, а температура в водонагревателе 23 изображена в Т₂₃. Эти температуры измерены с помощью датчиков 47 и 57 температуры в подходящих позициях в металлическом блоке, образующем соответственный корпус 41 и 51 водонагревателя. Эти значения температуры точно соотносятся со значениями температуры воды, как замечено выше. На фиг.8С можно заметить, что водонагреватель 23 остается по существу при постоянной и немного более низкой температуре по отношению к значению температуры, около которой колеблется температура Т₉ водонагревателя 9. Кривая температуры в камере варки кофе, т.е. температура воды на входе камеры варки, обозначена с помощью Т_с, а вес напитка, собранного в небольшую чашку, расположенную на выходе устройства подачи кофе, обозначен с помощью С. Кривая С линейно возрастает до того, как она достигает постоянного значения, соответствующего окончательному количеству поданного кофе в одном цикле.

Фиг.8D изображает температуры Т₉ и Т₂₃, обнаруженные с помощью датчиков 47 и 57 температуры в водонагревателях 9 и 23 в переходной фазе, последующей включению машины. Как упомянуто ранее, когда машину не запрашивают, чтобы получить пар, сопротивление 53 остается выключенным, в то время электропитание подают только в сопротивление 43. Тем не менее, как изображено с помощью фиг.8D, в то время как температура Т₉ быстро достигает по существу постоянного значения (например, около 90-100°С), температура Т₂₃ водонагревателя также увеличивается, хотя медленнее, до достижения по существу постоянного значения, немного более низкого, чем температура Т₉ водонагревателя 9. Нагревание, в соответствии с кривой температуры Т₂₃, получают пассивным способом с помощью эффекта теплопроводности между корпусами 41 и 51 из теплопроводящего материала двух водонагревателей 9 и 23.

Фиг.8Е изображает температуру относительно времени двух водонагревателей 9 и 23 во время цикла подачи пара. Температура водонагревателя 9, обнаруженная с помощью датчика 47 температуры, по-прежнему изображена в Т₉, в то время как температура, измеренная с помощью датчика 57 водонагревателя 23, обозначена с помощью Т₂₃. В момент t₀ в устройство 2 с помощью центрального устройства 35 подают команду для активации цикла подачи пара. В результате электрическое сопротивление 43 выключают, в то время как электрическое сопротивление 53 включают. Температуру Т₂₃, находящуюся уже около значения, приблизительно равного 95°С первого водонагревателя 9, резко увеличивают до достижения значения, которое на диаграмме обозначено в 126°С, и которое представляет температуру подачи пара. Если эта температура достигнута, включают насос 7, чтобы подать малый поток воды в устройство 2. Подача может быть импульсивной и в этом случае следует колебание температуры Т₂₃, вследствие того факта, что при каждом импульсе насоса 7 имеется поглощение тепла водонагревателем для получения пара. Во время этой фазы, которая заканчивается в момент t₁, температура водонагревателя 9, обнаруженная с помощью датчика 47 температуры, немного уменьшается ниже значения, при котором обычно поддерживают температуру Т₉. Продолжительность цикла подачи пара всегда является относительно короткой и, следовательно, уменьшение температуры водонагревателя 9 является ограниченным и, тем не менее, ему препятствует передача тепла с помощью проводимости из водонагревателя 23 в водонагреватель 9, вследствие действия теплового контакта между корпусами 41 и 51.

В момент t₁ сопротивление 53 выключают, а сопротивление 43 опять включают. Это влечет за собой, с одной стороны, увеличение температуры Т₉ водонагревателя 9, а, с другой стороны, постепенное понижение температуры Т₂₃ водонагревателя 23. Температура водонагревателя 9 может достичь значения, равного 126°С, а затем быстро снизиться до достижения опять значения приблизительно 95°С, при котором этот водонагреватель должен быть фактически поддержан во время цикла ожидания или во время цикла подачи кофе. С помощью подходящего электронного управления температурой водонагревателя 9 посредством центрального устройства 35 значение максимума температуры, которого достигают в водонагревателе после переключения из цикла подачи пара в ситуацию ожидания, может быть уменьшено.

В описанном таким образом примере устройство 2 содержит два водонагревателя 9 и 23, образованные с помощью двух корпусов 41 и 51, физически разделенных и соединенных тепловым способом и механически друг с другом. В других вариантах осуществления может быть обеспечено, что два корпуса 41 и 51 сформированы с помощью одного блока из теплопроводящего материала, изготовленного, например, с помощью заливки пресс-формы в одной отливке. Фиг.9 изображает иллюстративный вариант осуществления этого типа. Те же самые номера обозначают части, равные или эквивалентные частям фиг.2 - фиг.7. Корпуса 41 и 51 заменены одним корпусом 42 из теплопроводящего материала. Для того чтобы откалибровать тепловой поток между двумя водонагревателями, внутри блока из теплопроводящего материала, формирующего корпус 42, могут быть обеспечены пустые камеры 54 для того, чтобы увеличить тепловое сопротивление между двумя частями корпуса 42, например, чтобы исключить чрезмерное нагревание водовода 45, когда действует водонагреватель 51.

Фиг.10 - фиг.11 кратко изображают модифицированный вариант осуществления, в котором водонагреватели расположены параллельно. Одинаковые номера обозначают части, равные или эквивалентные частям предыдущих вариантов осуществления. Фиг.10 изображает общую гидравлическую систему, аналогичную системе фиг.1. В проиллюстрированном примере используют два насоса 5 и 5А, чтобы питать два водонагревателя независимо друг от друга, по-прежнему обозначенные с помощью 9 и 23. Не исключена возможность использования одного насоса, например, с электронным управлением, чтобы получать требуемое давление в водонагревателе, которое обычно является разным для водонагревателя 9 и для водонагревателя 23. Тогда будет обеспечен вентиль, находящийся ниже по течению насоса, для попеременной подачи воды в первый и во второй водонагреватель.

Фиг.11 изображает вид, аналогичный виду фиг.6, но с параллельными водонагревателями, в соответствии со схемой фиг.10.

В этом дополнительно иллюстративном варианте осуществления понятно, что устройство может поддерживать температуру водонагревателя 9 и может быть готовым для того, чтобы подавать воду варки по направлению к устройству 15 варки, например, чтобы получить кофе. Водонагреватель 23 может быть поддержан с выключенным сопротивлением 15 и при более высокой температуре, чем комнатная температура (например, при температуре, равной 70-80°С) с помощью эффекта теплообмена с помощью проводимости между двумя корпусами водонагревателей. Когда запрашивают воду варки, включают насос 5. Когда запрашивают пар, доводят водонагреватель 23 до температуры и включают насос 5А. Также в этой конфигурации получают преимущества, аналогичные преимуществам, описанным выше со ссылкой на последовательное расположение двух водонагревателей.

Понятно, что чертежи изображают только не ограничивающие примеры вариантов осуществления изобретения, которые могут изменяться по формам и расположениям, причем все находятся в рамках объема концепции, лежащей в основе изобретения. Возможное присутствие ссылочных номеров в прилагаемой формуле изобретения имеет целью облегчения чтения формулы изобретения со ссылкой на описание и чертежи, и оно не ограничивает рамки объема защиты, представленные с помощью формулы изобретения.

Изобретение относится к устройству для нагревания воды и получения пара. Устройство содержит первый водонагреватель, имеющий первый водовод и первый нагревательный элемент, а также второй водонагреватель, имеющий второй водовод и второй нагревательный элемент. Упомянутый первый водонагреватель и упомянутый второй водонагреватель находятся в тепловом соединении друг с другом. Устройство дополнительно содержит переключающее устройство для расположения водоводом последовательно и пропускания воды через нагреватели. Благодаря заявленной конструкции устройства нагревания воды создается компактное, энергосберегающее, малогабаритное устройство из проточных нагревателей, сохраняя второй проточный нагреватель при температуре готовности выше температуры окружающей среды, что позволяет обеспечить быстрое производство пара. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Устройство (2) для нагревания воды и производства пара, содержащее
первый проточный водонагреватель (9), имеющий, по меньшей мере, первый водовод (45) и, по меньшей мере, первый нагревательный элемент (43),
второй проточный водонагреватель (23), имеющий, по меньшей мере, второй водовод (55) и, по меньшей мере, второй нагревательный элемент (53),
причем упомянутый первый водонагреватель (9) и упомянутый второй водонагреватель (23) находятся в тепловом соединении друг с другом, при этом упомянутый первый нагревательный элемент (43) и упомянутый второй нагревательный элемент (53) управляются таким образом, чтобы выборочно производить горячую воду или пар соответственно, причем упомянутый первый водонагреватель (9) и упомянутый второй водонагреватель (23) содержат массу (41, 51, 42) из теплопроводящего материала, через которую осуществляется теплообмен между первым водонагревателем и вторым водонагревателем, при этом упомянутое устройство дополнительно содержит соединение (71, 11, 73) между упомянутым первым водоводом (45) и упомянутым вторым водоводом (55) и переключающее устройство (21), установленное между упомянутым первым водоводом (45) и упомянутым вторым водоводом (55), причем упомянутое переключающее устройство (21) выполнено и сконструировано для выборочного последовательного соединения упомянутого первого водовода (45) и упомянутого второго водовода (55), обеспечивая поток воды из первого водовода во второй водовод (55), или для подачи горячей воды из первого водовода в линию (13) подачи.

2. Устройство по п.1, в котором упомянутый первый нагревательный элемент (43) и упомянутый второй нагревательный элемент (53) содержат соответственно, по меньшей мере, первое электрическое сопротивление и, по меньшей мере, второе электрическое сопротивление.

3. Устройство по п.2, в котором упомянутое первое электрическое сопротивление (43) и упомянутое второе электрическим сопротивление (53) выполнены с возможностью такого управления, чтобы они были включены попеременно, в зависимости от температуры или состояния, в котором должна быть доставлена вода.

4. Устройство по п.2, в котором упомянутое первое электрическое сопротивление и упомянутое второе электрическое сопротивление выполнены с возможностью такого управления, чтобы они были включены одновременно, по меньшей мере, во время подачи пара.

5. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый первый водовод (55) и упомянутый второй водовод (45) имеют спиральную форму, содержащую один или более витков.

6. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутая масса из теплопроводящего материала включает в себя первый корпус (41) из теплопроводящего материала и второй корпус (51) из теплопроводящего материала, находящиеся в тепловом контакте друг с другом.

7. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутый первый водонагреватель (9) содержит первый корпус (41) из теплопроводящего материала, а упомянутый второй водонагреватель (23) содержит второй корпус (51) из теплопроводящего материала, причем первый корпус (41) из теплопроводящего материала имеет первую лицевую сторону (9А), предназначенную для теплового соединения с упомянутым вторым корпусом (51) из теплопроводящего материала, который имеет вторую лицевую сторону (23А), предназначенную для теплового соединения с упомянутым первым корпусом (41) из теплопроводящего материала, причем упомянутый первый и упомянутый второй корпус (41, 51) из теплопроводящего материала механически соединены между собой с помощью упомянутой первой лицевой стороны теплового соединения и упомянутой второй лицевой стороны теплового соединения, находящихся в контакте между собой.

8. Устройство по п.7, в котором, по меньшей мере, устройство (65) для защиты от повышенной температуры расположено между упомянутой первой лицевой стороной (9А) соединения и упомянутой второй лицевой стороной (23А) соединения.

9. Устройство по п.1 или 2, в котором упомянутая масса из теплопроводящего материала содержит корпус (42) из теплопроводящего материала, составленный с помощью одноблочной структуры, заключающей в себе упомянутый первый водонагреватель и упомянутый второй водонагреватель, причем упомянутый корпус из теплопроводящего материала передает тепло с помощью проводимости между упомянутым первым водонагревателем и упомянутым вторым водонагревателем.

10. Устройство по п.1 или 2, в котором первый водовод (45) имеет больший внутренний объем, чем второй водовод (55).

11. Устройство по п.1 или 2, содержащее первый датчик (47) температуры, связанный с первым водонагревателем (9), и второй датчик (57) температуры, связанный со вторым водонагревателем (23), соединенные с электронным устройством (35) управления.

12. Устройство по п.11, в котором упомянутое устройство (35) управления запрограммировано таким образом, чтобы регулировать температуру первого водонагревателя (9) и второго водонагревателя (23) и управлять упомянутым переключающим устройством (21) в зависимости от запроса подачи пользователем.

13. Устройство по п.11, в котором упомянутое устройство (35) управления запрограммировано таким образом, чтобы поддерживать первый водонагреватель (9) при первой температуре (Т₉) посредством упомянутого первого нагревательного элемента (43), причем воду при упомянутой первой температуре подают через упомянутую линию (13) подачи без протекания через второй водовод (55), и повышать температуру воды до второй температуры (T₂₃), более высокой, чем упомянутая первая температура, с помощью управления упомянутым устройством (21) переключения таким образом, чтобы заставлять воду протекать через упомянутый первый водовод (45) и упомянутый второй водовод (55).

14. Устройство по п.11, в котором упомянутое устройство (35) управления запрограммировано таким образом, чтобы поддерживать первый водонагреватель (9) при первой температуре (Т₉) посредством упомянутого первого нагревательного элемента (43) при поддержании второго нагревательного элемента (53) выключенным, причем воду при упомянутой первой температуре подают через упомянутую линию (13) подачи без протекания через второй водовод (55), и повышать температуру воды до второй температуры (Т₂₃), более высокой, чем упомянутая первая температура, посредством упомянутого второго нагревательного элемента (53) с помощью управления упомянутым устройством (21) переключения таким образом, чтобы заставлять воду протекать через упомянутый первый водовод (45) и упомянутый второй водовод (55) и при поддержании упомянутого первого нагревательного элемента (43) выключенным.

15. Устройство по п.13 или 14, в котором при упомянутой второй температуре воду подают в виде пара.

16. Устройство по п.1 или 2, содержащее теплоизолированный корпус (20), в котором заключены упомянутый первый и упомянутый второй водонагреватель.

17. Машина для получения горячих напитков, содержащая устройство по любому из предыдущих пунктов.

18. Машина по п.17, выполненная с возможностью приготовления кофе.