Устройство для нагревания жидкости Российский патент 2018 года по МПК A47J31/54 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству для нагревания жидкости для машины для приготовления горячих напитков, такой как, например, кофе-машина для приготовления кофе и/или кофе-эспрессо. Настоящее изобретение дополнительно относится к машине для приготовления горячих напитков, содержащей указанное устройство для нагревания жидкости, в частности к кофе-машине для приготовления кофе и/или кофе-эспрессо. Предпочтительно представленное устройство для нагревания жидкости может быть применено в однопорционных автоматических, полуавтоматических или ручных машинах для приготовления кофе и/или кофе-эспрессо. Представленное устройство для нагревания жидкости, однако, не ограничивается использованием в указанном оборудовании.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Одна из основных проблем в машинах для приготовления горячих напитков, таких как однопорционные машины для приготовления кофе и машины для кофе-эспрессо, состоит в вырабатывании горячей воды энергоэффективным способом при обеспечении достаточно высокого расхода. Для варки кофе или кофе-эспрессо необходима температура варки примерно 90-95°C. С учетом того факта, что в качестве входной жидкости обычно используется водопроводная вода, указанное устройство для нагревания жидкости в машине для приготовления кофе или кофе-эспрессо обычно должно нагреть воду от температуры на входе, равной примерно 15-20°C, до температуры на выходе, равной примерно 90-95°C.

[0003] Известны системы для нагрева жидкости двух различных типов для таких машин для приготовления горячих напитков. В машине с системой первого типа вода нагревается посредством бойлера. В машине с системой второго типа используются один или более проточных нагревателей или термоблоков. Машины, в которых используются бойлеры, являются наиболее подходящими для высоких расходов при низких давлениях и особенно подходят для приготовления "обычного" кофейного напитка, порция которого, как правило, имеет объем примерно 120 мл. С другой стороны, машины, в которых используются проточные нагреватели, являются самыми подходящими для пониженных расходов при высоком давлении и, в частности, являются подходящими для приготовления кофе-эспрессо, порция которого обычно имеет объем примерно 40-60 мл.

[0004] Возникают значительные сложности, если одно и то же устройство для нагревания жидкости должно использоваться в комбинированной машине, которая позволяет вырабатывать "обычные" кофейные напитки, а также кофе-эспрессо. Для "обычных" кофейных напитков должен быть обеспечен высокий расход и при низких давлениях, в то время как сравнительно низкий расход и высокое давление являются необходимыми для вырабатывания пенки, которая высоко ценится у кофе-эспрессо. Таким образом, ни известный бойлер, ни известная технология проточного нагревания по всей видимости не являются подходящими для использования в такой комбинированной машине для приготовления кофе и кофе-эспрессо.

[0005] Дополнительное различие между известными способами нагревания двух указанных типов состоит в их различных уровнях энергопотребления. В то время как бойлерные системы нагрева обычно имеют уровни мощности, составляющие примерно 1450 Вт, современные термоблоки по причине присущего им ограниченного расхода должны работать на уровнях мощности 2100 Вт для вырабатывания необходимых расходов, равных примерно 5-6 мл/сек, в частности 5,6 мл/сек. Даже при том, что термоблоки в целом являются предпочтительными благодаря своей способности работать при повышенном давлении воды, по причине вышеуказанных уровней мощности термоблоки не являются подходящими для использования в странах с низким напряжением электросети, таких как Бразилия и США.

[0006] С другой стороны, простое использование бойлерной установки высокого давления также не рекомендуется для массово выпускаемой продукции, поскольку такие бойлерные установки высокого давления являются весьма сложными и дорогими в изготовлении. Кроме этого, к безопасности таких установок предъявляются очень высокие требования, которые могут быть сравнительно легко удовлетворены при использовании проточных нагревателей вместо бойлерных установок высокого давления.

[0007] В EP 2 481 329 A1 описана попытка выработки высоких расходов посредством обычного проточного нагревателя. Для преодоления присущего проточному нагревателю ограничения расхода в EP 2 481 329 A1 предложено предварительное нагревание резервуара воды проточным нагревателем заранее таким образом, что вода на входе резервуара предварительно нагревается до температуры примерно 40°C. Когда должен быть приготовлен кофейный напиток, вода должна нагреваться, "только" начиная с 40°C до температуры выдачи, равной примерно 90-95°C. Это обеспечивает возможность сокращения времени, затраченного на нагревание воды до температуры выдачи по требованию. Однако постоянное нагревание резервуара с водой до температуры 40°C также, по всей видимости, является весьма неэффективным с точки зрения энергозатрат, особенно если горячая вода необходима только изредка, например, если кофе-машина используется только один или два раза в час. Эта система особенно неэффективна, если пользователь варит только небольшие объемы кофе, например, 1 или 2 чашки, в то время как предварительно нагреваться должен полный объем резервуара с водой.

Таким образом, существует потребность в усовершенствовании.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении альтернативного устройства для нагревания жидкости для машины для приготовления горячих напитков, которая обеспечивает возможность осуществлять подачу горячей жидкости с высоким уровнем расхода жидкости и, в случае необходимости, также под высоким давлением, причем указанное устройство для нагревания жидкости может эксплуатироваться при сравнительно низком уровне мощности.

[0009] Согласно первому аспекту настоящего изобретения эта задача решена устройством для нагревания жидкости для машины для приготовления горячих напитков, содержащим:

проточный нагреватель;

первый резервуар для приема предназначенной для нагревания жидкости;

второй резервуар для временного хранения предварительно нагретой жидкости;

выходное отверстие для жидкости для выпуска нагретой жидкости и

переключающий блок, выполненный с возможностью переключения цикла потока жидкости устройства для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания, в котором жидкость протекает из первого резервуара сквозь проточный нагреватель во второй резервуар для временного хранения предварительно нагретой жидкости во втором резервуаре, и циклом окончательного нагревания, в котором предварительно нагретая жидкость протекает из второго резервуара сквозь проточный нагреватель к выходному отверстию для жидкости.

[0010] Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложена машина для приготовления горячих напитков, которая содержит устройство вышеуказанного типа для нагревания жидкости.

[0011] Предпочтительные варианты реализации изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленная машина для приготовления горячих напитков имеет подобные и/или идентичные предпочтительные варианты реализации, как и заявленное устройство для нагревания жидкости, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0012] Как пояснено выше, расход проточного нагревателя в основном зависит от увеличения температуры жидкости, которое должно быть достигнуто, и уровня мощности, при которой работает проточный нагреватель. Идея настоящего изобретения состоит в использовании двух отдельных циклов нагревания: первый цикл нагревания для предварительного нагревания жидкости (называемый циклом предварительного нагревания), и второй цикл, в котором предварительно нагретую жидкость окончательно нагревают до необходимой конечной температуры (называемый циклом окончательного нагревания).

[0013] В отличие от системы, предложенной в EP 2 481 329 A1, это осуществлено не предварительным нагреванием всего резервуара для жидкости, что является достаточно неэффективным с точки зрения энергопотребления, а путем предварительного нагревания только части жидкости из основного резервуара (обозначенного как первый резервуар) и временного хранения этой части жидкости во втором резервуаре (обозначенном как второй резервуар). Представленное устройство для нагревания жидкости к тому же содержит переключающий блок, который обеспечивает возможность переключения потоков в устройстве для нагревания жидкости между двумя различными циклами нагревания.

[0014] В цикле предварительного нагревания части жидкости, хранящейся в первом резервуаре, извлекаются предпочтительно посредством насоса и перекачиваются сквозь проточный нагреватель во второй резервуар, который служит временным хранилищем. В этом цикле предварительного нагревания часть жидкости, которая извлечена из первого резервуара, предварительно нагревается предпочтительно до температуры примерно 35-40°C и затем временно хранится во втором резервуаре. В цикле окончательного нагревания предварительно нагретая жидкость может быть затем извлечена из второго резервуара для ее окончательного нагревания до необходимой конечной температуры посредством проточного нагревателя, после чего она подается к выходному отверстию для жидкости. Это выходное отверстие для жидкости может сообщаться по текучей среде с варочной камерой машины для приготовления кофе и/или кофе-эспрессо, в которой происходит окончательная варка кофе и/или кофе-эспрессо.

[0015] Таким образом, в устройстве для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению используется двухступенчатая система нагрева жидкости. Такой подход имеет следующее существенное преимущество:

[0016] Предварительное нагревание воды до примерно 35-40°C может быть осуществлено на первом этапе нагревания (в цикле предварительного нагревания) при довольно высоком уровне расхода с низким энергопотреблением. Если затем жидкость нагревают до ее конечной температуры (примерно 90-95°C) во втором этапе нагревания (в цикле окончательного нагревания), при необходимом уровне расхода, равном примерно 5-6 мл/сек, потребляется намного меньше энергии по сравнению с ситуациями, в которых жидкость нагревают в единственном цикле нагревания от 15-20°C непосредственно до 90-95°C. Такой подход обеспечивает возможность использования проточных нагревателей, которые работают при пониженных уровнях мощности предпочтительно около 1400 Вт.

[0017] В отличие от проточного нагревательного устройства согласно EP 2 481 329 A1, в котором также используется, так сказать, принцип двухступенчатого нагревания, постоянно предварительно нагревается не весь основной резервуар (в настоящей заявке обозначенный как первый резервуар), а предварительно нагревается только небольшое количество жидкости, которое временно хранится во втором отдельном резервуаре. Практически целесообразно предварительно нагревать только типичный объем жидкости, достаточный для одной чашки горячего напитка, например, 40 мл для кофе-эспрессо или 120 мл для "обычного" кофе. Остальная часть жидкости может оставаться не нагретой в первом резервуаре.

[0018] Перед началом работы устройства для нагревания жидкости все предназначенное для нагревания количество жидкости принимается в первый резервуар, в то время как второй резервуар остается пустым. Поскольку в целом предусмотрено предварительное хранение некоторого количества предварительно нагретой жидкости, например, достаточной для чашки кофе или чая, по умолчанию во втором резервуаре (независимо от пользователя, заказывающего горячий напиток), согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы первый цикл нагревания (цикл предварительного нагревания) зависел от требования пользователя, т.е. инициировался при выборе пользователем определенного типа горячего напитка.

[0019] Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения переключающий блок содержит управляющее устройство, выполненное с возможностью переключения между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания в зависимости от предварительно заданного количества жидкости, которое выпущено из первого резервуара.

[0020] Это означает, что управляющее устройство переключается от цикла предварительного нагревания к циклу окончательного нагревания, как только количество жидкости, выпущенное из первого резервуара, достигает количества жидкости, необходимого для горячего напитка, выбранного пользователем. Иными словами, предварительно нагревается только то количество жидкости, которое необходимо для выбранного горячего напитка, в то время как остальная часть жидкости может оставаться не нагретой в первом резервуаре. Таким образом, дополнительная энергия не расходуется для нагревания остального количества жидкости, которое в текущей ситуации не должно нагреваться. Следовательно, второй резервуар согласно этому варианту реализации заполняется только по запросу и вновь опустошается, как только достаточное количество жидкости было предварительно нагрето для выбранного горячего напитка.

[0021] Как пояснено выше, управляющее устройство переключающего блока переключается от цикла предварительного нагревания к циклу окончательного нагревания, как только количество жидкости, выпущенное из первого резервуара, достигает определенного порога (обозначенного как предварительно заданное количество жидкости). Это количество жидкости, выпущенное из первого резервуара, может быть измерено несколькими способами.

[0022] Согласно одному варианту реализации устройство для нагревания жидкости дополнительно содержит расходомер для измерения расхода жидкости, выпущенной из первого резервуара, и для вычисления общего количества выпущенной из него жидкости, причем управляющее устройство выполнено с возможностью переключения между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания при достижении вычисленным общим количеством выпущенной жидкости предварительно заданного количества жидкости.

[0023] Согласно альтернативному варианту реализации устройство для нагревания жидкости может содержать датчик уровня текучей среды для измерения уровня текучей среды во втором резервуаре, причем управляющее устройство выполнено с возможностью переключения между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания при достижении уровнем текучей среды во втором резервуаре предварительно заданного количества жидкости.

[0024] Согласно первой указанной альтернативе количество жидкости, выпущенное из первого резервуара, вычисляют интегрированием измеренного расхода жидкости по времени. Это может быть осуществлено очень точным образом. Согласно второй указанной альтернативе количество жидкости, выпущенное из первого резервуара, измеряется только косвенно путем проверки количества жидкости, которое достигает второго резервуара. Вторая альтернатива имеет то преимущество, что уровень текучей среды во втором резервуаре может быть измерен довольно простым способом посредством, например, электрического или механического датчика.

[0025] Следует отметить, что обе альтернативы также могут быть объединены, т.е. могут быть использованы расходомер для измерения расхода жидкости, извлеченной из первого резервуара, а также датчик уровня текучей среды для измерения уровня текучей среды во втором резервуаре. В этом случае значения, измеренные расходомером, даже могут сравниваться со значениями, измеренными датчиком уровня потока, так что можно отследить, имеется ли различие между количеством жидкости, которое покидает первый резервуар, и количеством жидкости, которое достигает второго резервуара после цикла предварительного нагревания. Это может облегчить обнаружение любых протечек в системе.

[0026] Тем не менее согласно вышеуказанным вариантам реализации вычисленное количество жидкости, выпущенное из первого резервуара, и/или уровень текучей среды во втором резервуаре могут быть использованы для запуска управляющего устройства для переключения от цикла предварительного нагревания к циклу окончательного нагревания, как только будет предварительно нагрето достаточное количество жидкости.

[0027] Согласно дополнительному варианту реализации устройство для нагревания жидкости может содержать интерфейс данных для приема предварительно заданного количества жидкости, которое представляет собой количество жидкости, необходимое для горячего напитка, выбранного пользователем, причем указанный интерфейс данных соединен с управляющим устройством.

[0028] Если пользователь выбирает горячий напиток некоторого типа, интерфейс данных может таким образом принять информацию о количестве жидкости, которое необходимо для выбранного горячего напитка, и может передать эту информацию управляющему устройству, которое затем инициирует цикл предварительного нагревания путем переключения переключающего блока в первое положение, и переключает переключающий блок во второе положение, как только заданное количество жидкости, необходимое для выбранного горячего напитка, будет выпущено из первого резервуара, предварительно нагрето и передано во второй резервуар, так что предварительно нагретая жидкость после этого может быть нагрета во втором цикле нагревания до необходимой конечной температуры.

[0029] Количество жидкости, необходимое для выбранного горячего напитка, может быть определено различными способами. Машина для приготовления горячих напитков может содержать несколько кнопок, причем каждая кнопка обеспечивает возможность выбора различных рецептов, например, первая кнопка может быть использована для "обычного" кофе, и вторая кнопка может быть использована для кофе-эспрессо. В этом случае сам рецепт (т.е. данные о количестве жидкости, необходимом для "обычного" кофе или кофе-эспрессо) может быть сохранен в системе в небольшом запоминающей устройстве. В случае, если пользователь, например выбирает кофе-эспрессо, управляющее устройство может принять информацию о том, что требуется порция кофе-эспрессо объемом 40 мл, так что управляющее устройство затем управляет переключающим блоком для запуска цикла предварительного нагревания, пока 40 мл не будут предварительно нагреты и перемещены во второй резервуар, после чего переключает переключающий блок в его второе положение для запуска второго цикла для нагревания предварительно нагретых 40 мл жидкости до необходимой конечной температуры.

[0030] С другой стороны, также может быть предусмотрено, что пользователь может вручную задать необходимое количество нагретой жидкости, которая должна быть использована для приготовления выбранного горячего напитка. В этом случае управляющее устройство переключает переключающий блок из первого положения во второе положение, как только будет предварительно нагрето количество жидкости, вручную выбранное пользователем.

[0031] Переключение между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания может быть осуществлено в переключающем блоке различными техническими способами.

[0032] Согласно одному варианту реализации переключающий блок содержит один или более переключающих клапанов и управляющее устройство, которое выполнено с возможностью переключения положения одного или более переключающих клапанов между первым положением клапана и вторым положением клапана для переключения цикла потока жидкости в устройстве для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания.

[0033] В этом случае переключающий блок соединен с проточным нагревателем, первым резервуаром, вторым резервуаром и выходным отверстием для жидкости. Указанный один или более переключающих клапанов выполнены с возможностью выборочного соединения проточного нагревателя с первым резервуаром, вторым резервуаром и/или выходным отверстием для жидкости. В цикле предварительного нагревания проточный нагреватель сообщается по текучей среде посредством переключающего блока (посредством одного или более клапанов переключающего блока) на его впускной стороне с первым резервуаром и на его выпускной стороне - со вторым резервуаром. В цикле окончательного нагревания проточный нагреватель сообщается по текучей среде посредством переключающего блока (посредством одного или более клапанов переключающего блока) на его впускной стороне со вторым резервуаром, а на его выпускной стороне - с выходным отверстием для жидкости.

[0034] Согласно дополнительному варианту реализации переключающий блок содержит только одиночный переключающий клапан, который соединен с проточным нагревателем, первым резервуаром, вторым резервуаром и выходным отверстием для жидкости. Одиночный переключающий клапан имеет то преимущество, что занимает меньше пространства, чем множество клапанов. Кроме того, длительность переключения может быть сокращена для управления одиночным переключающим клапаном.

[0035] В частности предпочтительно указанный одиночный переключающий клапан реализован в виде электрического переключающего клапана, содержащего управляющее устройство. В отличие от механических переключающих клапанов такие электрические переключающие клапаны обеспечивают возможность изменения положения клапана значительно быстрее, и к тому же они могут быть легко откалиброваны. Управляющее устройство в этом случае может быть встроенным в электрический клапан таким образом, что отсутствует необходимость в отдельном блоке.

[0036] Согласно другому варианту реализации управляющее устройство выполнено с возможностью переключения положения одного или более переключающих клапанов также в третье положение, в котором предварительно нагретая жидкость может протекать из второго резервуара сквозь проточный нагреватель обратно во второй резервуар.

[0037] Таким образом, предварительное нагревание может иметь место на нескольких этапах при неоднократной перекачке жидкости сквозь проточный нагреватель. Практически это может работать следующим образом:

На первом этапе управляющее устройство переключающего блока переключает один или более переключающих клапанов в первое положение, в котором жидкость извлекается из первого резервуара, предварительно нагревается при протекании сквозь проточный нагреватель и затем временно хранится во втором резервуаре. После этого управляющее устройство переключает один или более переключающих клапанов в третье положение для перекачивания временно сохраненной предварительно нагретой жидкости из второго резервуара сквозь проточный нагреватель во второй раз снова обратно во второй резервуар. Этот третий цикл нагревания может повторяться, пока жидкость не будет нагрета до необходимой температуры предварительного нагревания. Как только данная температура предварительного нагревания будет достигнута, управляющее устройство переключающего блока может переключить один или более переключающих клапанов в их второе положение для извлечения предварительно нагретой воды из второго резервуара, перекачивания ее сквозь проточный нагреватель для ее нагревания до необходимой конечной температуры варки, и затем передать ее к выходному отверстию для жидкости, из которого она может протекать в варочную камеру. В отличие от вышеуказанных вариантов реализации, жидкость в этом случае проходит через цикл предварительного нагревания не только один раз, а несколько раз, прежде чем предварительно нагретая жидкость будет наконец нагрета во втором цикле нагревания до необходимой конечной температуры.

[0038] Если жидкость проходит цикл предварительного нагревания больше чем один раз, жидкость может быть предварительно нагрета даже больше, например, до температур выше 45°C, прежде чем будет сохранена во втором резервуаре. В идеальном случае увеличение температуры с каждым циклом (включая конечный цикл нагревания) минимизируется для обеспечения возможности использования маломощного проточного нагревателя. Потребление энергии системой остается тем же самым, поскольку то же самое количество жидкости нагревается до той же самой конечной температуры, как и в предыдущем варианте реализации. Однако мощность термоблока может быть уменьшена, поскольку каждый цикл нагревания требует для работы уменьшенной мощности.

[0039] Вместо использования клапанов, как указано выше, технический принцип настоящего изобретения также может быть реализован, если переключающий блок содержит по меньшей мере два насоса, которые могут управляться выборочно.

[0040] Согласно одному из вариантов реализации переключающий блок содержит:

первый насос, который на своей впускной стороне сообщается по текучей среде с первым резервуаром, а на своей выпускной стороне сообщается по текучей среде с проточным нагревателем;

второй насос, который на своей впускной стороне сообщается по текучей среде со вторым резервуаром, а на своей выпускной стороне сообщается по текучей среде с проточным нагревателем; и

управляющее устройство, которое выполнено с возможностью выборочного запуска первого насоса или второго насоса для переключения цикла потока жидкости устройства для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания.

[0041] Для инициирования цикла предварительного нагревания первый насос будет включен до тех пор, пока заданное количество жидкости не будет извлечено из первого резервуара (посредством первого насоса), предварительно нагрето в проточном нагревателе и передано во второй резервуар. Затем первый насос будет выключен, и будет включен второй насос. Это инициирует цикл окончательного нагревания, в котором предварительно нагретая жидкость извлекается из второго резервуара (посредством второго насоса), нагревается до окончательной температуры в проточном нагревателе и, наконец, передается к выходному отверстию для жидкости. Переключением между двумя насосами управляет управляющее устройство переключающего блока.

[0042] Согласно последнему указанному варианту реализации предпочтительно выпускная сторона первого насоса сообщается по текучей среде с первым входным отверстием проточного нагревателя, а выпускная сторона второго насоса сообщается по текучей среде со вторым входным отверстием проточного нагревателя, которое отличается от первого входного отверстия. Таким образом, жидкость в цикле предварительного нагревания протекает через первую часть проточного нагревателя, в то время как в цикле окончательного нагревания жидкость протекает сквозь вторую часть проточного нагревателя, которая отличается от первой части и не зависит от нее. Первая часть проточного нагревателя, например, может содержать более короткий нагревательный канал, чем вторая часть проточного нагревателя, так что жидкость нагревается до большей степени в цикле окончательного нагревания, чем в цикле предварительного нагревания. Однако первая часть проточного нагревателя также может иметь более низкую температуру нагрева, чем вторая часть. Кроме того, предусмотрено, что каналы в первой части проточного нагревателя в большей степени изолированы от нагревательной катушки проточного нагревателя, чем каналы во второй части проточного нагревателя.

[0043] Подобно вышеописанному варианту реализации, в котором используется переключающий блок с одним или более различными переключающими клапанами, в последнем указанном варианте реализации, имеющем два насоса, также используется предпочтительно один и тот же проточный нагреватель для цикла предварительного нагревания, а также для цикла окончательного нагревания. Единственное различие состоит в том, что предварительное нагревание, разделенное на различные этапы, как указано выше (посредством третьего положения клапана), невозможно в варианте реализации, в котором используются два насоса.

[0044] Согласно другому варианту реализации проточный нагреватель содержит термоблок. Помимо вышеуказанного преимущества, состоящего в способности выдерживать высокие давления воды, такие термоблоки готовы к работе после очень короткого периода разогрева.

[0045] Размер второго резервуара согласно настоящему изобретению предпочтительно выбран меньшим, чем размер первого резервуара. Для предотвращения перелива из второго резервуара, например, по причине неправильной работы системы, согласно другому варианту реализации предпочтительно второй резервуар содержит переливное отверстие, которое сообщается по текучей среде с первым резервуаром. Таким образом нарастание давления во втором резервуаре или перелив фактически могут быть предотвращены. Если по какой-либо причине предварительно подогревается слишком большое количество жидкости и передается во второй резервуар, лишняя предварительно нагретая жидкость может протекать через переливное отверстие обратно в первый резервуар.

[0046] Согласно другому варианту реализации представленное устройство для нагревания жидкости может дополнительно содержать второй нагревательный элемент для предварительного нагревания жидкости в первом резервуаре. В этом случае устройство для нагревания жидкости не только может содержать проточный нагреватель, но также и второй нагревательный элемент, который может нагревать жидкость в первом резервуаре на постоянной основе, изменяемым во времени способом или по требованию. Если жидкость в первом резервуаре уже предварительно нагрета, вышеуказанные различные циклы нагревания могут проходить еще быстрее, так что общий расход жидкости, поданной к выходному отверстию для жидкости, может быть дополнительно увеличен.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0047] Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из подробного описания и пояснены со ссылкой на вариант (варианты) реализации, описанные ниже. На сопроводительных чертежах:

[0048] ФИГ. 1 показывает первый вариант реализации устройства для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению;

[0049] ФИГ. 2 показывает второй вариант реализации устройства для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению;

[0050] ФИГ. 3 показывает третий вариант реализации устройства для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению; и

[0051] ФИГ. 4 показывает четвертый вариант реализации устройства для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0052] ФИГ. 1 показывает первый вариант реализации устройства для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению. Устройство для нагревания жидкости в целом обозначено номером позиции 10. Устройство 10 для нагревания жидкости предпочтительно используется для нагревания жидкости в машине для приготовления горячих напитков, таких как машина для приготовления кофе, кофе-эспрессо и/или чая. Устройство 10 для нагревания жидкости может быть узлом такой машины и предпочтительно встроено во внутреннюю часть машины.

[0053] Устройство 10 для нагревания жидкости содержит два отдельных бака или резервуара для жидкости: первый резервуар 12 и второй резервуар 14. Кроме того, устройство 10 содержит насос 16, проточный нагреватель 18, переключающий блок 20 и выходное отверстие 22 для жидкости.

[0054] Первый резервуар 12, второй резервуар 14, проточный нагреватель 18 и выходное отверстие 22 для жидкости могут быть выборочно соединены друг с другом посредством переключающего блока 20. Согласно первому варианту реализации переключающий блок 20 содержит множество входных отверстий и множество выходных отверстий. В данном случае переключающий блок 20 содержит три входных отверстия I1-I3 и три выходных отверстия O1-O3. Первое входное отверстие I1 переключающего блока 20 сообщается по текучей среде с выходным отверстием O12 первого резервуара 12. Второе входное отверстие I2 переключающего блока 20 сообщается по текучей среде с выходным отверстием O14 второго резервуара 14. Третье входное отверстие I3 переключающего блока 20 сообщается по текучей среде с выходным отверстием O18 проточного нагревателя 18. Первое выходное отверстие O1 переключающего блока 20 сообщается по текучей среде посредством насоса 16 с входным отверстием I18 проточного нагревателя 18. Второе выходное отверстие O2 переключающего блока 20 сообщается по текучей среде с входным отверстием I14 второго резервуара 14. Третье выходное отверстие O3 переключающего блока 20 сообщается по текучей среде с выходным отверстием 22 для жидкости.

[0055] Основная функция переключающего блока 20 состоит в выборочном соединении первого резервуара 12, второго резервуара 14 и/или выходное отверстия 22 с проточным нагревателем 18. Это может быть выполнено путем выборочного соединения друг с другом различных входных отверстий I1-I3 с различными выходными отверстиями O1-O3 внутри переключающего блока 20. Такой подход обеспечивает возможность формирования различных потоков жидкости или циклов нагревания в системе 10.

[0056] Согласно настоящему изобретению предназначенная для нагревания жидкость 24 предпочтительно нагревается в двух отдельных циклах. В первом цикле, который схематично показан на ФИГ. 1A, жидкость 24 предварительно нагревают до промежуточной температуры, предпочтительно равной примерно 35-40°C. Этот первый цикл ниже также далее называется как цикл предварительного нагревания. Во втором цикле, который схематично показан на ФИГ. 1B, предварительно нагретую жидкость 24' нагревают до необходимой конечной температуры, равной примерно 90-95°C. Этот второй цикл ниже называется также как цикл окончательного нагревания или цикл варки.

[0057] Согласно первому варианту реализации, показанному на ФИГ. 1, переключающий блок 20 может переключаться между этими двумя циклами посредством множества клапанов 26.1-26.4.

[0058] При запуске машины для приготовления горячих напитков, в которую встроено устройство 10 для нагревания жидкости, обычно имеет место ситуация, показанная на ФИГ. 1A. Предназначенная для нагревания жидкость 24 поступает в первый резервуар 12 или заполняет его. Этот первый резервуар 12 является основным резервуаром для жидкости. В машинах для приготовления кофе, кофе-эспрессо или чая в качестве жидкости 24 обычно используют воду. Второй резервуар 14 на данном этапе является пустым. Проточный нагреватель 18 нагревают для готовности к использованию. При выполнении всех указанных требований может быть начат цикл предварительного нагревания, показанный на ФИГ. 1A. Затем насос 16 перекачивает некоторое количество жидкости 24 из первого резервуара 12. Клапан 26.1 для этого находится в открытом положении. Извлеченное количество жидкости 24 протекает из выходного отверстия O12 первого резервуара 12 к входному отверстию I1 переключающего блока 20, через клапан 26.1 к выходному отверстию O1 переключающего блока 20 и посредством насоса 16 к входному отверстию I18 проточного нагревателя 18. Затем это количество жидкости 24 предварительно нагревают путем пропускания через проточный нагреватель 18. Предварительно нагретая жидкость 24' вытекает из проточного нагревателя 18 через выходное отверстие O18, протекает к входному отверстию I3 переключающего блока 20 через клапан 26.3 к выходному отверстию O2 переключающего блока 20 и наконец достигает входного отверстия I14 второго резервуара 14. Затем предварительно нагретая жидкость 24' временно сохраняется во втором резервуаре 14. Следует отметить, что только определенное количество жидкости 24 предварительно нагревается и затем сохраняется во втором резервуаре 14. Это количество предварительно нагретой жидкости 24' предпочтительно является достаточным для одной чашки горячей жидкости, которая должна быть выработана машиной для приготовления горячих напитков. Это означает, что оно составляет, например, величину 40-60 мл для кофе-эспрессо, величину 100-140 мл для "обычного" кофе или например, до 200 мл для чая. Таким образом, второй резервуар 14 может иметь сравнительно меньший объем по сравнению с первым резервуаром 12.

[0059] В общем случае может быть предусмотрено, чтобы в запасе имелось предварительно заданное количество предварительно нагретой жидкости 24. Однако предпочтительно вышеуказанный цикл предварительного нагревания инициализируется пользователем при заказе выбранного горячего напитка. Затем выбор пользователя инициирует вышеуказанный цикл предварительного нагревания. Количество жидкости 24, которое извлекается от первого резервуара 12 и предварительно нагревается, соответствует количеству жидкости, которая необходима для выбранного горячего напитка. Это означает, что только то количество жидкости 24, которое необходимо для приготовления выбранного горячего напитка, предварительно нагревается и временно сохраняется во втором резервуаре 14.

[0060] Как только будет нагрето достаточное количество жидкости 24, переключающий блок 20 может переключиться в свое второе положение, в котором предварительно нагретую жидкость 24', сохраненную во втором резервуаре 14, нагревают до необходимой конечной температуры. Это происходит в течение цикла варки, который схематично показан на ФИГ. 1B. В этом цикле варки предварительно нагретую жидкость 24' вновь перекачивают из второго резервуара 14. Это предпочтительно выполняют с использованием того же самого насоса 16, который также перекачивает холодную жидкость 24 из первого резервуара 12 в цикле предварительного нагревания. Таким образом, насос 16 предпочтительно расположен между выходным отверстием O1 переключающего блока 20 и входным отверстием I18 для потока, протекающего сквозь нагреватель 18. Таким образом, в цикле варки предварительно нагретая жидкость 24' протекает следующим образом (как показано на ФИГ. 1B): предварительно нагретая жидкость 24' покидает выходное отверстие O14 второго резервуара 14, достигает входного отверстия I2 переключающего блока 20, протекает через клапан 26.2 к выходному отверстию O1 переключающего блока 20 и оттуда посредством насоса 16 перекачивается к входному отверстию I18 проточного нагревателя 18. Затем предварительно нагретую жидкость 24' нагревают до ее конечной температуры, пропуская ее (во второй раз) сквозь проточный нагреватель 18. После достижения необходимой конечной температуры нагретая жидкость покидает проточный нагреватель 18 через выходное отверстие O18, протекает через входное отверстие I3 переключающего блока 20 сквозь клапан 26.4 к выходному отверстию O3 переключающего блока 20 и, наконец, протекает к выходному отверстию 22 для жидкости. В машине для приготовления кофе или кофе-эспрессо это выходное отверстие 22 для жидкости устройства 10 для нагревания жидкости может сообщаться по текучей среде с варочной камерой, в которой приготавливаются кофе и/или чай.

[0061] При сравнивании этих двух циклов нагревания (ФИГ. 1A с ФИГ. 1B) можно заметить, что положения клапанов 26.1-26.4 различны. Иными словами, переключающий блок 20 переключает положения клапанов 26.1-26.4 из первого положения во второе положение при изменении от цикла предварительного нагревания к циклу варки. В первом положении (см. ФИГ. 1A) клапаны 26.1 и 26.3 открыты, в то время как клапаны 26.2 и 26.4 закрыты. Во втором положении (см. ФИГ. 1B) клапаны 26.1 и 26.3 закрыты, в то время как клапаны 26.2 и 26.4 открыты.

[0062] Это переключение, т.е. изменение положений клапанов 26.1-26.4 может быть осуществлено управляющим устройством 28. Указанное управляющее устройство 28 может быть механическим или электронным контроллером. Управляющее устройство 28 также может быть обозначено как блок управления. Согласно предпочтительному варианту реализации управляющее устройство 28 реализовано в виде процессорного устройства, содержащего чип со средствами логики, сохраненными на нем, которые обеспечивают возможность переключения клапанов 26.1-26.4. Это управляющее устройство 28 предпочтительно встроено в переключающий блок 20. Однако управляющее устройство 28 также может быть расположено удаленно относительно переключающего блока 20 (как показано на чертежах). В последнем упомянутом случае оно может быть соединено с переключающим блоком 20 посредством выполненной с возможностью передачи данных беспроводной линии связи или посредством проводной линии связи.

[0063] Кроме того, следует отметить, что первый вариант реализации, показанный на ФИГ. 1, содержит четыре различных клапана 26.1-26.4, поскольку это самый простой способ обеспечения переключения между указанными двумя циклами нагревания. Однако тот же самый принцип также может быть реализован с использованием уменьшенного количества клапанов, если используются магистральные клапаны, которые обеспечивают возможность выборочного разделения потоков. Кроме того, следует отметить, что клапаны 26.1-26.4 на ФИГ. 1 показаны как двухходовые клапаны. Также возможно и достаточно, чтобы эти клапаны 26.1-26.4 были выполнены как одноходовые клапаны.

[0064] Двухступенчатый принцип нагревания, который реализован с использованием устройства 10 для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению, имеет то преимущество, что высокие уровни расхода жидкости могут быть достигнуты при сравнительно низком энергопотреблении проточного нагревателя 18 независимо от потребности в высоком или низком давлениях. Проточный нагреватель 18 предпочтительно выполнен в виде термоблока. Для нагревания воды от входной температуры, равной примерно 15-20°C, только в одном цикле нагревания непосредственно до конечной температуры, равной 90-95°C, такие термоблоки обычно работают на уровне мощности примерно 1900 Вт, если необходимо обеспечить расход примерно 5-6 мл/сек, обычный у такой машины для приготовления горячих напитков. Если вода предварительно нагревается в цикле предварительного нагревания до температуры 35-40°C и затем нагревается в цикле варки до конечной температуры 90-95°C, тот же самый расход может даже быть достигнут при работе термоблока на уровне мощности примерно 1400 Вт. Это обеспечивает возможность использования представленного устройства 10 для нагревания жидкости также в странах с пониженным напряжением в сети электропитания, таких как Бразилия и США. Дополнительное преимущество состоит в том, что устройства для нагревания жидкости 10 такого типа могут быть использованы для в машине для комбинированного приготовления кофе и кофе-эспрессо, поскольку оно обеспечивает возможность вырабатывания потоков горячей жидкости при низких давлениях (необходимых для "обычного" кофе), а также при высоких давлениях (необходимых для кофе-эспрессо).

[0065] ФИГ. 2 показан второй вариант реализации устройства 10 для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению. Основное отличие от первого варианта реализации, показанного на ФИГ. 1, состоит в том, что вместо использования механических переключающих клапанов 26.1-26.4 переключающий блок 20' в этом случае содержит только одиночный переключающий клапан 26. Этот одиночный переключающий клапан 26 предпочтительно реализован в виде электрического переключающего клапана. Однако принцип использования двух отдельных циклов нагревания, т.е. цикла предварительного нагревания и цикла варки, между которыми переключающий блок 20' может переключать пути потока, остается тем же самым. На ФИГ. 2A показан цикл предварительного нагревания, в то время как на ФИГ. 2B показан цикл варки.

[0066] Такой одиночный электрический переключающий клапан может не только сократить расходы, но также обеспечивает возможность переключения потоков жидкости более быстрым способом по сравнению с первым вариантом реализации. Вместо закрывания и открывания различных механических клапанов, электрический переключающий клапан 26 только переключает внутренние пути. Как показано на ФИГ. 2, переключающий блок 20' переключает путь потока, который выходит из переключающего блока 20' через выходное отверстие O1, от входного отверстия I1 на входное отверстие I2 при переходе от цикла предварительного нагревания к циклу варки. Таким же образом переключающий блок также переключает путь потока, который входит в переключающий блок через входное отверстие I3, от выходного отверстия O2 на выходное отверстие O3. Управляющее устройство 28, которое показано как отдельный объект согласно первому варианта реализации, во втором варианте реализации, показанном на ФИГ. 2, может быть непосредственно встроено в переключающий блок 20'.

[0067] Дополнительные усовершенствования устройства 10 для нагревания жидкости 10 согласно настоящему изобретению может быть рассмотрены на примере третьего варианта реализации, показанного на ФИГ. 3A-3C.

[0068] Устройство 10 для нагревания жидкости дополнительно может содержать второй нагревательный элемент 30 для предварительного нагревания жидкости 24 в первом резервуаре 12. Этот второй нагревательный элемент 30 может быть, например, реализован в виде нагревательной пластины или погружного нагревателя. Таким образом все количество жидкости 24 в первом резервуаре 12 будет предварительно нагрето например, до температуры 20-25°C даже до того, как эта жидкость будет выпущена из первого резервуара 12, и затем предварительно нагрета в цикле предварительного нагревания.

[0069] Кроме того, второй резервуар 14 может содержать переливное отверстие 32, которое сообщается по текучей среде с первым резервуаром 12. Это переливное отверстие может быть, например, соединено с первым резервуаром 12 посредством переливной трубы или трубки 34. Эта труба может препятствовать переливу во втором резервуаре 14, который может произойти, если во время цикла предварительного нагревания во второй резервуар 14 перекачано слишком большое количество жидкости 24.

[0070] Дополнительное усовершенствование может быть достигнуто, если устройство 10 для нагревания жидкости дополнительно содержит интерфейс 36 данных, который соединен с управляющим устройством 28 переключающего блока 20". Этот интерфейс 36 может быть выполнен с возможностью приема заданного количества жидкости 24, которое необходимо для горячего напитка, выбранного пользователем. Если пользователь, например, выбирает кофе-эспрессо нажатием кнопки "Кофе-эспрессо" на машине для приготовления горячих напитков, указанный интерфейс 36 данных может принять информацию, в соответствии с которой для рецепта кофе-эспрессо должно быть выработано 40 мл нагретой жидкости. Затем управляющее устройство 28 может управлять переключающим блоком 20" для запуска цикла предварительного нагревания (как показано на ФИГ. 3A), пока 40 мл не будут извлечены из первого резервуара 12. После предварительного нагревания этого количества жидкости 24 в цикле предварительного нагревания и его передачи второму резервуару 14 управляющее устройство 28 может переключить переключающий блок 20" путем переключения электрического клапана 26 в его второе положение для запуска цикла варки. Такой подход исключает ненужный расход энергии для предварительного нагрева жидкости 24. Иными словами, только то количество жидкость 24, которое необходимо для выбранного горячего напитка, будет предварительно нагрето в цикле предварительного нагревания и впоследствии нагрето до конечной температуры в цикле варки, который показан на ФИГ. 3C.

[0071] В этом случае количество жидкости 24, которое извлечено из первого резервуара 12, должно быть измерено таким образом, чтобы управляющее устройство 28 принимало информацию о том, когда необходимо переключить переключающий клапан 26 переключающего блока 20". Это может быть выполнено с помощью расходомера 38 и/или с помощью датчика 40 уровня текучей среды, который расположен во втором резервуаре 14.

[0072] Расходомер 38 может измерять расход жидкости, которая выпускается из первого резервуара 12. Этот расход жидкости может быть интегрирован по времени, что может быть осуществлено непосредственно расходомером 38 или путем передачи измеренного расхода управляющему устройству 28 таким образом, что управляющее устройство вычисляет общее количество жидкости 24, которое выпущено из первого резервуара 12. Расходомер 38 может быть расположен между первым резервуаром 12 и переключающим блоком 20", как показано на ФИГ. 3. Согласно другому варианту реализации он также может быть расположен между переключающим блоком 20" и насосом 16 (не показан отдельно). Однако в любом случае он предпочтительно расположен перед насосом 16 для измерения расхода в режиме низкого давления системы 10. Расположение расходомера между первым резервуаром 12 и переключающим блоком 20" кроме того обеспечивает то преимущество, что расход измеряется в режиме холодной воды.

[0073] С другой стороны, количество предварительно нагретой жидкости 24' также может быть измерено датчиком 40 уровня текучей среды, который расположен во втором резервуаре 14. Этот датчик 40 уровня текучей среды может быть механическим датчиком или электронным датчиком. Подобно расходомеру 38, он также должен быть соединен с управляющим устройством 28 для обеспечения возможности передачи необходимой информации управляющему устройству 28 о том, когда необходимо переключать переключающий блок 20" в его второе положение (для запуска цикла варки). Это соединение может быть реализовано с использованием проводного или беспроводного соединения.

[0074] Следует понимать, что наличие обоих устройств, т.е. как расходомера 38, так и датчика 40 уровня потока, не является необходимым для измерения количества жидкости 24, которое проходит через цикл предварительного нагревания. Однако использование как расходомера 38, так и датчика 40 уровня текучей среды имеет то преимущество, что в системе могут быть обнаружены протечки, т.е. может быть обнаружено количество жидкости 24, потерянной при ее прохождении через цикл предварительного нагревания.

[0075] Еще одно дополнительное усовершенствование устройства 10 для нагревания жидкости показано на ФИГ. 3B. Как показано на ФИГ. 3B, переключающий блок 20" также может быть также выполнен с возможностью переключения клапана 26 в третье положение клапана, в котором предварительно нагретая жидкость 24' может протекать из второго резервуара 14 сквозь проточный нагреватель 18 обратно во второй резервуар 14. В этом случае выходное отверстие O14 второго резервуара 14 может быть соединено с входным отверстием I2 переключающего блока 20", а выходное отверстие O2 переключающего блока 20" может быть соединено с входным отверстием I14 второго резервуара 14. Такая схема позволяет создать замкнутый контур потока текучей среды, протекающей сквозь проточный нагреватель 18 из второго резервуара 14 и во второй резервуар 14. Такая схема позволяет разделить процесс предварительного нагревания на несколько циклов, т.е. текучая среда 24 может протекать сквозь проточный нагреватель 18 больше чем один раз для предварительного нагревания.

[0076] Практически, эта схема может действовать, как показано на ФИГ. 3A-3C. Переключающий блок 20" сначала переключает переключающий клапан 26 в его первое положение (как показано на ФИГ. 3A) для перекачивания жидкости 24 из первого резервуара 12, ее предварительного нагревания посредством проточного нагревателя 18 и ее передачи во второй резервуар 14 (первый этап цикла предварительного нагревания). Затем переключающий блок 20" переключает переключающий клапан 26 в его третье положение (см. ФИГ. 3B), так что предварительно нагретая жидкость 24' перекачивается из второго резервуара 14, снова предварительно нагревается в проточном нагревателе 18 и возвращается во второй резервуар 14 (второй этап предварительного нагревания). Эти операции также могут быть повторены неоднократно. Наконец, переключающий блок 20" переключает переключающий клапан 26 в его второе положение (см. ФИГ. 3C), так что предварительно нагретая жидкость 24' перекачивается из второго резервуара 14 и нагревается до ее необходимой конечной температуры посредством проточного нагревателя 18, и затем может быть направлена к выходному отверстию 22 для жидкости или в варочную камеру машины для приготовления горячих напитков.

[0077] Если цикл предварительного нагревания разделен на несколько циклов, проточным нагревателем 18 можно управлять при еще более сниженном уровне мощности. Это следует из факта, что мощность проточного нагревателя 18 может быть снижена, поскольку каждый цикл нагревания будет требовать уменьшенной мощности.

[0078] Дополнительно следует отметить, что согласно этим трем указанным выше вариантам реализации (показанным на ФИГ. 1-3) также можно переключать переключающий блок 20, 20', 20" таким образом, при котором обеспечено протекание в обход второго резервуара 14. В этом случае жидкость 24 непосредственно протекает из первого резервуара 12 сквозь проточный нагреватель 18 к выходному отверстию 22 для жидкости. Иными словами, жидкость 24 не нагревают предварительно, как описано выше, а непосредственно нагревают до необходимой конечной температуры. Для этого переключающий блок 20, 20', 20" должен связать по текучей среде входное отверстие I18 проточного нагревателя 18 с выходным отверстием O12 первого резервуара и выходное отверстие O18 проточного нагревателя 18 с выходным отверстием 22 для жидкости. Эта конфигурация выгодна для реализации рецептов варки при низком расходе жидкости (например, для кофе-эспрессо), поскольку мощность проточного нагревателя 18 является достаточной для нагревания жидкости 24 при таких небольших расходах непосредственно до необходимой конечной температуры. Это занимает меньше времени, чем нагревание жидкости 24 на двух этапах.

[0079] ФИГ. 4 показывает четвертый вариант реализации устройства 10 для нагревания жидкости согласно настоящему изобретению, причем на ФИГ. 4A опять же показан цикл предварительного нагревания, и на ФИГ. 4B показан цикл окончательного нагревания. Тем не менее технический принцип настоящего изобретения остается тем же самым. Жидкость 24 также нагревают на двух этапах и временно сохраняют во втором резервуаре 14. Первый этап (цикл предварительного нагревания) может быть инициирован или по требованию пользователя, выбирающего горячий напиток, или по умолчанию. Усовершенствования, описанные выше на примере первых трех вариантов реализации, таким образом могут быть объединены с устройством для нагревания жидкости согласно четвертому варианту реализации или могут быть включены в него.

[0080] Отличие устройства 10 для нагревания жидкости согласно четвертому варианту реализации в том, что переключающий блок 20''' содержит два насоса 42, 44 вместо одного или более клапанов. Первый насос 42 используется для цикла предварительного нагревания, а второй насос 44 используется для цикла окончательного нагревания, как подробно описано ниже. Дополнительное отличие четвертого варианта реализации в том, что проточный нагреватель 18' содержит две различные части или два канала 46, 48 для текучей среды. В цикле предварительного нагревания жидкость 24 протекает сквозь первую часть 46 проточного нагревателя 18', а при цикле окончательного нагревания жидкость 24 протекает сквозь вторую часть 48 проточного нагревателя 18', как подробно описано ниже.

[0081] Для переключения устройства 10 для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания переключающий блок 20''' также предпочтительно содержит управляющее устройство 28'. Это управляющее устройство 28' может быть реализовано в виде отдельного устройства или в виде встроенного устройства (например, встроенного в два насоса 42, 44). Управляющее устройство или управляющий блок 28' выполнены с возможностью выборочного энергопитания первого насоса 42 или второго насоса 44.

[0082] В цикле предварительного нагревания (как показано на ФИГ. 4A) управляющее устройство 28' включает первый насос 42. Этот первый насос 42 на своей впускной стороне 50 сообщается по текучей среде с выходным отверстием O12 первого резервуара 12, а на своей выпускной стороне 52 сообщается по текучей среде с первым входным отверстием 54 проточного нагревателя 18'. Таким образом, в цикле предварительного нагревания первый насос 42 извлекает жидкость 24 из первого резервуара 12 и направляет ее через первое входное отверстие 54 сквозь первую часть 46 проточного нагревателя 18'. Таким образом, жидкость 24 протекает от первого входного отверстия 54 проточного нагревателя 18' к первому выходному отверстию 56 проточного нагревателя 18'. Затем предварительно нагретая жидкость 24' протекает от первого выходного отверстия 56 проточного нагревателя 18' во второй резервуар 14 для временного хранения в нем. Первый насос 42 может быть относительно дешевым насосом, поскольку он должен работать только при очень низких давлениях (близких к давлению окружающей среды).

[0083] В цикле окончательного нагревания второй насос 44 включается для извлечения предварительно нагретой жидкости 24' из второго резервуара 14 и подачи этой жидкости во вторую часть 48 проточного нагревателя 18' для ее нагревания до необходимой конечной температуры. Впускная сторона 58 второго насоса 44 сообщается по текучей среде со вторым резервуаром 14. Выпускная сторона 60 второго насоса 44 сообщается по текучей среде со вторым входным отверстием 62 проточного нагревателя 18'. Термин "сообщается по текучей среде" в настоящей заявке в целом означает, что указанные части нагревателя прямо или косвенно сообщаются по текучей среде. В случае, показанном на ФИГ. 4, выпускная сторона 60 второго насоса 44 опосредованно сообщается по текучей среде со вторым входным отверстием 62 проточного нагревателя 18', поскольку жидкость 24 предпочтительно протекает сквозь расходомер 38', расположенный между указанными отверстиями. После протекания сквозь вторую часть 48 проточного нагревателя 18' жидкость 24, которая уже нагрета до необходимой конечной температуры, протекает к выходному отверстию 22 для жидкости.

[0084] Подобно первым трем вариантам реализации, показанным на ФИГ. 1-3, управляющее устройство 28' управляет двумя насосами 42, 44 предпочтительно таким образом, что количество жидкости 24, которое предварительно нагревается в цикле предварительного нагревания, равно количеству жидкости 24, которое является необходимым для горячего напитка, который выбрал пользователь. Это может быть осуществлено таким же образом, как описано со ссылкой на ФИГ. 3A и 3B, посредством интерфейса 36 данных (явным образом не показан на ФИГ. 4A, 4B). Количество жидкости 24, которое проходит сквозь цикл предварительного нагревания, может быть измерено несколькими способами.

[0085] Согласно первому варианту реализации количество жидкости 24 измеряют посредством расходомера 38'. Согласно второму варианту реализации количество жидкости, проходящей сквозь цикл предварительного нагревания, может быть определено или задано посредством насосов 42, 44. Генерируемый расход каждого насоса 42, 44 может быть предварительно откалиброван таким образом, что количество жидкости 24 может быть вычислено на основании предварительно откалиброванной величины расхода, генерируемого каждым насосом 42, 44, и времени работы каждого насоса 42, 44. Для еще более точного измерения второй расходомер (не показан) может быть расположен между первым насосом 42 и первым входным отверстием 54 проточного нагревателя 18'. Такой второй расходомер может обеспечивать возможность раздельного измерения расходов/количеств жидкости в обоих циклах, т.е. в цикле предварительного нагревания, а также в цикле окончательного нагревания.

[0086] Наконец, следует отметить, что проточный нагреватель 18' показан на ФИГ. 4 только схематически. Конкретная конструкция проточного нагревателя 18' может отличаться от конструкции, показанной на ФИГ. 4. Проточный нагреватель 18' также может быть сконструирован как малоинерционный проточный нагреватель. Для достижения технического принципа четвертого варианта реализации настоящего изобретения только необходимо, чтобы проточный нагреватель 18' содержал два отдельных канала 46, 48 для текучей среды, т.е. один - для цикла предварительного нагревания, и один - для цикла окончательного нагревания. Эти два различных канала 46, 48 могут быть изолированы различным способом и/или могут иметь различные длины.

[0087] Следует отметить, что дополнительные усовершенствования, такие как второй нагревательный элемент 30, переливное отверстие 32, интерфейс 36 данных, расходомер 38 и/или датчик 40 уровня текучей среды, не только могут быть реализованы в системе 10 для нагревания жидкости согласно третьему варианту реализации, показанному на ФИГ. 3. Все эти элементы индивидуально или вместе также могут быть реализованы в устройстве 10 для нагревания жидкости согласно любому из первых двух вариантов реализации, показанных на ФИГ. 1 и 2, или согласно четвертому варианту реализации, показанному на ФИГ. 4.

[0088] Несмотря на то что настоящее изобретение подробно описано в приведенном выше описании и показано на чертежах, такое изображение и описание следует считать исключительно иллюстрациями или примерами, не ограничивающими настоящее изобретение; изобретение не ограничивается описанными вариантами реализации. Другие модификации описанных вариантов реализации могут быть поняты и осуществлены специалистами при реализации настоящего изобретения после ознакомления с сопроводительными чертежами, описанием и пунктами приложенной формулы изобретения.

[0089] В пунктах приложенной формулы изобретения термин "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, а неопределенный артикль английского языка "a" или "an" не исключает множественного числа. Одиночный элемент или иной блок могут выполнять функции нескольких узлов, охарактеризованных в пунктах приложенной формулы изобретения. Тот факт, что некоторые меры указаны в различных зависимых пунктах, не указывает, что объединение этих мер не может быть использовано для достижения преимуществ.

[0090] Любые ссылочные обозначения в пунктах приложенной формулы не должны рассматриваться как ограничение объема защиты настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к устройству (10) для нагревания жидкости для машины для приготовления горячих напитков, содержащему: проточный нагреватель (18, 18'); первый резервуар (12) для приема жидкости (24), предназначенной для нагревания; второй резервуар (14) для временного хранения предварительно нагретой жидкости (24'); выходное отверстие (22) для жидкости для выпуска нагретой жидкости; и переключающий блок (20, 20', 20", 20'''), выполненный с возможностью переключения цикла потока жидкости в устройстве (10) для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания, в котором жидкость (24) протекает из первого резервуара (12) сквозь проточный нагреватель (18, 18') во второй резервуар (14) для временного хранения предварительно нагретой жидкости (24') во втором резервуаре (14), и циклом окончательного нагревания, в котором предварительно нагретая жидкость (24') протекает из второго резервуара (14) сквозь проточный нагреватель (18, 18') к выходному отверстию (22) для жидкости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство (10) для нагревания жидкости для машины для приготовления горячих напитков, содержащее:

проточный нагреватель (18, 18');

первый резервуар (12) для приема жидкости (24), предназначенной для нагревания;

второй резервуар (14) для временного хранения предварительно нагретой жидкости (24');

выходное отверстие (22) для жидкости для выпуска нагретой жидкости; и

переключающий блок (20, 20', 20", 20'"), выполненный с возможностью переключения цикла потока жидкости устройства (10) для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания, в котором жидкость (24) протекает из первого резервуара (12) сквозь проточный нагреватель (18, 18') во второй резервуар (14) для временного хранения предварительно нагретой жидкости (24') во втором резервуаре (14), и циклом окончательного нагревания, в котором предварительно нагретая жидкость (24') протекает из второго резервуара (14) сквозь проточный нагреватель (18, 18') к выходному отверстию (22) для жидкости.

2. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, в котором переключающий блок (20, 20', 20", 20''') содержит управляющее устройство (28), выполненное с возможностью переключения между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания в зависимости от заданного количества жидкости (24), выпущенного из первого резервуара (12).

3. Устройство для нагревания жидкости по п. 2, дополнительно содержащее расходомер (38) для измерения расхода жидкости, выпускаемой из первого резервуара (12), и для вычисления общего количества выпущенной из него жидкости (24),

причем управляющее устройство (28) выполнено с возможностью переключения между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания при достижении вычисленным общим количеством выпущенной жидкости (24) заданного количества жидкости.

4. Устройство для нагревания жидкости по п. 2, дополнительно содержащее датчик (40) уровня текучей среды для измерения уровня текучей среды во втором резервуаре (14),

причем управляющее устройство (28) выполнено с возможностью переключения между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания при достижении уровнем текучей среды в пределах второго резервуара (14) заданного количества жидкости.

5. Устройство для нагревания жидкости по любому из пп. 2-4, дополнительно содержащее интерфейс (36) данных для приема заданного количества жидкости (24),

причем указанное заданное количество жидкости (24) является количеством жидкости (24), необходимой для горячего напитка, выбранного пользователем, при этом указанный интерфейс (36) данных соединен с управляющим устройством (28).

6. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, в котором переключающий блок (20, 20', 20", 20''') содержит один или более переключающих клапанов (26) и управляющее устройство (28), выполненное с возможностью переключения положения одного или более переключающих клапанов (26) между первым положением клапана и вторым положением клапана для переключения цикла потока жидкости в устройстве (10) для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания.

7. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, в котором указанные один или более переключающих клапанов (26) содержат электрический переключающий клапан, содержащий управляющее устройство (28).

8. Устройство для нагревания жидкости по п. 6, в котором управляющее устройство (28) выполнено с возможностью переключения положения указанного одного или более переключающих клапанов (26) также в третье положение клапана, при котором предварительно нагретая жидкость (24) может протекать из второго резервуара (14) сквозь проточный нагреватель (18) обратно во второй резервуар (14).

9. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, в котором переключающий блок (20, 20', 20", 20''') содержит:

первый насос (42), который на своей впускной стороне (50) сообщается по текучей среде с первым резервуаром (12), а на своей выпускной стороне (52) сообщается по текучей среде с проточным нагревателем (18');

второй насос (44), который на своей впускной стороне (58) сообщается по текучей среде со вторым резервуаром (14), а на своей выпускной стороне (60) сообщается по текучей среде с проточным нагревателем (18'); и

управляющее устройство (28), выполненное с возможностью выборочного запуска первого насоса (42) или второго насоса (44) для переключения цикла потока жидкости в устройстве (10) для нагревания жидкости между циклом предварительного нагревания и циклом окончательного нагревания.

10. Устройство для нагревания жидкости по п. 9, в котором выпускная сторона (52) первого насоса (42) сообщается по текучей среде с первым входным отверстием (54) проточного нагревателя (18'), а выпускная сторона (60) второго насоса (44) сообщается по текучей среде со вторым входным отверстием (62) проточного нагревателя (18'), отличающимся от первого входного отверстия (54).

11. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, в котором второй резервуар (14) меньше, чем первый резервуар (12).

12. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, в котором второй резервуар (14) содержит переливное отверстие (32), которое сообщается по текучей среде с первым резервуаром (12).

13. Устройство для нагревания жидкости по п. 1, дополнительно содержащее второй нагревательный элемент (30) для предварительного нагревания жидкости (24) в первом резервуаре (12).

14. Машина для приготовления горячих напитков, содержащая устройство (10) для нагревания жидкости, заявленное по п. 1.

15. Машина для приготовления горячих напитков по п. 14, которая является кофе-машиной и содержит варочную камеру, выполненную с возможностью приема кофейного продукта, который должен быть извлечен, причем варочная камера сообщается по текучей среде с выходным отверстием (22) для жидкости устройства (10) для нагревания жидкости.