УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО НАГРЕВА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ ИЛИ ПИЩИ Российский патент 2018 года по МПК A47J31/54 

Изобретение относится к устройству для объемного нагрева, которое предпочтительно предназначено для применения в устройстве для приготовления напитков или пищи.

Устройство для объемного нагрева специально выполнено с возможностью нагрева жидкости, используемой в процессе приготовления напитков или пищи, в частности, в устройствах, выдающих напитки или пищу, таких как автоматы для продажи кофе, чая или супа.

Общеизвестно, что микроволны можно использовать для объемного нагрева жидкости. Например, жидкость, такая как вода, масло и другие вещества, поглощает энергию излученных микроволн в процессе, который называют диэлектрическим нагревом. Многие молекулы (такие как молекулы воды) представляют собой электрические диполи, т.е. они имеют частичный положительный заряд с одного конца и частичный отрицательный заряд с другого конца. Следовательно, молекулы поворачиваются, пытаясь расположиться в соответствии с переменным электрическим полем микроволн. Поворачивающиеся молекулы соударяются с другими молекулами, приводя их в движение, что, таким образом, приводит к рассеиванию энергии. Эта энергия, рассеянная в виде вибрации молекул в твердых веществах и жидкостях (т.е. в форме как потенциальной, так и кинетической энергии атомов), является тепловой энергией. Таким образом, объемный нагрев отличается от обычных способов нагрева и подразумевает прямую передачу энергии молекулам жидкости без необходимости в использовании теплообменника.

Однако устройства для микроволнового нагрева часто представляют собой сложные и дорогие устройства. Например, устройство для микроволнового нагрева может содержать высоковольтный источник питания, обычно простой трансформатор или силовой электронный преобразователь, снабжающий энергией магнетрон, и подключенный к магнетрону высоковольтный конденсатор. Устройство должно содержать магнетрон, который преобразует электрическую энергию высокого напряжения в микроволновое излучение, а также для него необходима схема управления магнетроном (обычно с микроконтроллером). Кроме того, важнейшими деталями являются волновод (чтобы контролировать направление распространения микроволн) и варочная камера, обычно образованная из проводящего материала и устроенная по типу клетки Фарадея, чтобы предотвратить выход микроволн из варочной камеры.

Пользователь может приобрести на рынке устройства для микроволнового нагрева, такие как микроволновые печи, по сравнительно низким ценам, однако их применение в устройствах для приготовления напитков или пищи зачастую затруднительно по техническим причинам или по требованиям техники безопасности, а также из-за недостаточного места для такого устройства.

С другой стороны, применение таких устройств для микроволнового нагрева в по существу сравнительно простых устройствах для приготовления напитков или пищи может привести к резкому увеличению цены устройства.

Следовательно, цель изобретения - предложить альтернативный вариант устройства для микроволнового нагрева, который бы обеспечивал простоту и безопасность использования, например, в условиях предприятий общественного питания, и допускал возможность легкого встраивания в устройства для приготовления напитков или пищи, в которых необходимо нагревать жидкость. Кроме того, пространство, необходимое для использования устройства для нагрева, обладающего признаками изобретения, существенно меньше необходимого пространства для известных устройств для нагрева.

В изобретении предложено решение этих проблем в соответствии с информацией, изложенной в независимых пунктах формулы изобретения. Дополнительные преимущественные аспекты изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В одном аспекте в изобретении предложено устройство для объемного нагрева для устройств для приготовления напитков, содержащее источник излучения, предназначенный для излучения электромагнитных волн, предпочтительно в инфракрасном и/или ультрафиолетовом спектре, и переноса энергии в жидкость, которая по меньшей мере частично окружает источник излучения, приспособление для проведения жидкости и разделитель, по существу прозрачный для электромагнитного излучения в участке спектра, на котором производится излучение, предназначенный для электрической и/или тепловой изоляции источника излучения от жидкости.

Устройство для объемного нагрева может быть выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю, чтобы разделитель по меньшей мере частично погружался в жидкость.

Жидкостью предпочтительно является вода. Разделитель может представлять собой стекло, предпочтительно кварцевое стекло или боросиликатное стекло.

Источник излучения может содержать нить накаливания, предпочтительно извилистую нить накаливания и/или спиральную нить накаливания, например, проволоку, навитую в конфигурации спирали.

Конфигурация спирали может представлять собой простую спираль, двойную спираль или спираль более высокого порядка.

Нить накаливания может предпочтительно иметь по существу линейный, v-образный, треугольный, прямоугольный контур поперечного сечения, контур поперечного сечения в форме звезды или меандра, в частности, контур поперечного сечения в форме многоугольника. Нить накаливания преимущественно представляет собой ленту, предпочтительно металлическую ленту.

Устройство для объемного нагрева может быть выполнено с возможностью подачи жидкости к разделителю в виде слоя конкретной толщины.

Толщина слоя определяется процентом поглощаемой жидкостью энергии, при этом процент поглощаемой энергии может составлять от 97% до 99%.

Толщина слоя может составлять от 0,5 до 6 мм, предпочтительно от 1 до 4 мм, более предпочтительно от 1 до 2 мм.

Нить накаливания может обеспечивать мощность излучения на см² (с физической точки зрения - яркость) для размещения в вакууме приблизительно 5-10 Вт/см².

Источник излучения и разделитель могут быть по меньшей мере частично окружены корпусом, при этом корпус расположен на конкретном расстоянии от разделителя. Корпус может быть выполнен с возможностью задавать толщину слоя, на которую воздействует источник излучения. Корпус может по меньшей мере частично образовывать приспособление для проведения жидкости.

Устройство для нагрева может быть выполнено с возможностью передачи жидкости мимо источника излучения. Устройство для нагрева может дополнительно содержать насос и/или комплект канализирующих элементов для передачи жидкости мимо источника излучения. Устройство для нагрева может представлять собой проточное устройство для нагрева. Объем, выделенный для нагрева жидкости в устройстве для нагрева, который предпочтительно представляет собой объем между корпусом и разделителем, может составлять от 5 до 15 мл, предпочтительно от 7 до 13 мл либо 10 мл. Он может также содержать направляющую, вызывающую вращательное движение жидкости, когда направляющая для жидкости проходит через направляющую. В частности, направляющая выполнена с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

В другом аспекте в изобретении предложена лампа, содержащая источник излучения, предназначенный для излучения электромагнитных волн в инфракрасном спектре, средство для электрического соединения, выполненное с возможностью подачи электрической энергии к источнику излучения, причем источник излучения содержит нить накаливания, предпочтительно металлическую ленту, при этом контур поперечного сечения извилистой нити накаливания преимущественно является по существу линейным, v-образным, треугольным, прямоугольным, в форме звезды или в форме меандра, в частности многоугольным, разделитель, по существу прозрачный для электромагнитного излучения в излучаемом инфракрасном спектре, предназначенный для электрической изоляции источника излучения, в частности, по меньшей мере частично окружающий источник излучения.

Лампа может содержать полый участок, причем полый участок выполнен с возможностью обеспечивать прохождение по меньшей мере одной жидкости.

В другом аспекте в изобретении предложено устройство для приготовления напитков или пищи, выполненное с возможностью приготовления горячих напитков или пищи, в частности чая или кофе, содержащее описанное выше устройство для объемного нагрева и/или описанную выше лампу.

Ниже представлено описание изобретения со ссылками на фигуры. В частности:

на фиг. 1 показана основная конфигурация устройства для объемного нагрева;

на фиг. 2а)-2l) показаны основные примеры контуров поперечного сечения нити накаливания;

на фиг. 3 показан пример источника излучения в соответствии с изобретением;

на фиг. 4 показан пример конфигурации нити накаливания;

на фиг. 5 показан дополнительный пример источника излучения в соответствии с изобретением;

на фиг. 6 показан схематический вид сбоку дополнительного источника излучения, показанного на фиг. 5;

на фиг. 7 показан пример устройства для объемного нагрева;

на фиг. 8 показан другой пример устройства для объемного нагрева;

на фиг. 9a)-d) показаны примеры конфигураций устройства для объемного нагрева;

на фиг. 10а) и 10b) показаны дополнительные примеры конфигураций устройства для объемного нагрева;

на фиг. 11 показан график, на котором подробно представлены различия между устройством для объемного нагрева и обычным устройством для нагрева с теплообменником;

на фиг. 12 более подробно показан дополнительный пример источника излучения, показанного на фиг. 5;

на фиг. 13а) и 13b) показана деталь конкретного варианта осуществления (внешняя гребенчатая пластина);

на фиг. 14а) и 14b) показана деталь конкретного варианта осуществления (внутренняя гребенчатая пластина);

на фиг. 15 показаны примеры конфигураций источника излучения;

на фиг. 16 показан пример разделителя;

на фиг. 17 схематически показана комбинация источника излучения и разделителя;

на фиг. 18 схематически показана готовая комбинация источника излучения и разделителя;

на фиг. 19 показан пример канализирующего устройства для проведения жидкости;

на фиг. 20 показано устройство для объемного нагрева в соответствии с изобретением.

Ключевой аспект изобретения заключается в том, что жидкость, в частности вода, выглядит прозрачной в одной части спектра, например, в спектральном диапазоне видимого человеческим глазом света, однако может не быть прозрачной в другой части спектра. В частности, жидкость, которую необходимо нагреть, в другой части спектра может по существу являться абсолютно черным телом. В изобретении используется следующий принцип: применяется источник излучения, излучающий энергию в спектре, в котором жидкость, которую необходимо нагреть, по существу обладает свойствами абсолютно черного тела, вследствие чего энергия почти полностью поглощается жидкостью. Например, вода является прозрачной в спектральном диапазоне света, видимого для человеческого глаза, и, таким образом, излучение, которое находится за пределами этого спектрального диапазона, можно эффективно использовать для передачи энергии воде, в частности для ее нагрева.

Как указано выше, принцип работы устройства для объемного нагрева в соответствии с изобретением заключается в том, что устройство для объемного нагрева содержит источник излучения, который при подключении к источнику питания излучает энергию в конкретном спектре для передачи энергии жидкости, которая по существу представляет собой абсолютное черное тело в том участке спектра, в котором излучается энергия.

На фиг. 1 показана очень упрощенная схема изобретения, на которой показан излучатель 1, излучающий энергию 2 в направлении жидкости 3, показанном стрелкой.

Для отделения или изоляции источника 1 излучения от жидкости 3, которую необходимо нагреть, изобретение также содержит разделитель 4. Разделитель 4 является по существу прозрачным для излучаемой энергии 2, т.е. прозрачным в спектре или спектральном диапазоне, в котором излучается энергия и/или свет.

В соответствии с изобретением жидкость, которую необходимо нагреть, можно подавать непосредственно к разделителю и, таким образом, при работе устройства для объемного нагрева разделитель может быть по меньшей мере частично погружен в жидкость, которую необходимо нагреть.

Чтобы обеспечить экономически выгодное решение проблемы, в изобретении предпочтительно используют свет в инфракрасном спектре электромагнитных волн.

Ниже в качестве синонима для обозначения излучения энергии в этом спектре будет использован термин «инфракрасное излучение» (ИК). Однако, как указано выше, для передачи энергии жидкости можно использовать излучение в другом спектре, т.е. энергию излучения с другой длиной волны. Поглощение жидкостью, например, водой, излучения в ультрафиолетовом спектре может быть большим. Таким образом, в соответствии с изобретением можно также использовать источники ультрафиолетового (УФ) излучения. Однако в остальной части настоящего документа дополнительно не представлено их более подробное описание, поскольку они являются более дорогостоящими, чем источники ИК-излучения. Особое преимущество заключается в том, что детали инфракрасного излучателя доступны на рынке, и их можно приобрести по сравнительно низким ценам. Более того, хотя изобретение также относится к устройствам для приготовления пищи, ниже будет использован только термин «устройство для приготовления напитков». В частности, используемое в соответствии с изобретением электромагнитное излучение предпочтительно имеет центр приблизительно на длине волны 2,2 мкм или более 2,2 мкм.

Кроме того, объемный нагрев имеет преимущество по сравнению с описанными выше обычными способами нагрева (например, с использованием теплообменника), поскольку нагревает жидкость значительно быстрее. Излучаемая источником излучения энергия непосредственно поглощается жидкостью (например, водой). Это также повышает общую эффективность, поскольку ни одна деталь устройства для нагрева не нагревается до температуры, превышающей температуру нагреваемой жидкости.

Это также позволяет снизить количество известковых осадков в устройстве для нагрева, в частности во время нагрева воды, поскольку обычно большая часть солей кальция осаждается на самых горячих деталях (обычного) устройства для нагрева, т.е. на деталях, которые имеют большую температуру, чем нагреваемая жидкость. Поскольку при объемном нагреве жидкость нагревается равномерно, соли кальция выпадают по всему нагреваемому объему. Это объясняется тем, что в устройстве для объемного нагрева (содержащем отсек для объемного нагрева) в соответствии с настоящим описанием отсутствуют детали с температурой, превышающей температуру самой жидкости. Затем соли кальция предпочтительно можно удалить из зоны нагрева жидкости вместе с жидкостью.

В частности, это справедливо в том случае, когда нить накаливания (с температурой приблизительно 1000°К) термически изолирована от разделителя. Наиболее эффективный способ обеспечить такую термическую изоляцию - убрать разделитель, содержащий нить накаливания. В таком случае изолирующие стенки разделителя, прозрачные для ИК-лучей/ИК-излучения, не смогут нагреваться за счет теплопроводности газа, находящегося внутри этой оболочки. Это также способствует переносу тепловой энергии к жидкости и в саму жидкость.

Любое влияние теплопроводности приведет к дополнительному нагреву стенок разделителя и, таким образом, может вызвать отложение солей кальция. Разумеется, при непродолжительном времени использования (для предполагаемой области применения время составляет десятки секунд, например, 1-10 секунд) для нагрева стенок разделителя не будет хватать времени. Однако в других вариантах применения с большей длительностью использования (или непрерывным использованием), т.е. при более продолжительном времени использования, вакуумная изоляция может являться недостатком.

Когда устройство для объемного нагрева представляет собой проточное устройство для нагрева, соли кальция можно удалить из устройства для объемного нагрева потоком жидкости. Затем на следующей стадии соли кальция можно отфильтровать. Если в устройствах для приготовления напитков в процессе приготовления напитков используются капсулы, соли кальция можно отфильтровать с помощью оставшегося в капсуле материала, через который проходит жидкость.

В изобретении также предложен недорогой альтернативный вариант конфигурации для источника ИК-излучения или конфигурации ИК-лампы. В частности, источник излучения ИК-лампы, используемой в варианте применения, может иметь конкретную конфигурацию, приспособленную таким образом, чтобы обеспечивать в особенности эффективное использование в устройствах для приготовления напитков.

Один важный параметр для конструирования устройства для нагрева представляет собой необходимость обеспечить совпадение максимума излучения источника излучения с максимумом поглощения жидкости, которую необходимо нагреть, например, воды. Таким образом, источник излучения, который, в частности, представляет собой нить накаливания, расположенную внутри разделителя, который предпочтительно состоит из стекла, выполнен с возможностью излучения на длине волны приблизительно 2,2 мкм, для чего нить накаливания необходимо нагреть до температуры приблизительно 1300°C. Это соотношение определяется законом Вина.

Второе ограничение, которое следует учитывать для правильной адаптации спектра излучения, следует из закона Стефана-Больцмана, согласно которому площадь излучающей поверхности на единицу мощности, которая необходима для излучения энергии с пиком на требуемой длине волны, обратно пропорциональна четвертой степени температуры.

Кроме того, поверхность нити накаливания, помещенной в вакуум, может излучать ограниченную мощность на см² (яркость). При достижении или превышении этого предела может начаться распыление и может сократиться срок эксплуатации устройства для объемного нагрева. Связанный с распылением предел определяется выбором материала нити накаливания и давлением остаточных газов в разделителе. Более высокое давление газа повышает связанный с распылением предел, однако при этом повышается риск переноса тепла от горячей нити накаливания к стенкам разделителя, что в конечном итоге может привести к отложению солей кальция.

Это означает, что при необходимости обеспечить излучение мощности приблизительно 1-2 кВт в диапазоне длин волн 2,2 мкм площадь поверхности нити накаливания должна составлять приблизительно 177 см². Таким образом, цель изобретения - обеспечить устройство для объемного нагрева, в котором в компактном объеме лампы находится нить накаливания с максимальной площадью поверхности.

Для воды коэффициент поглощения составляет приблизительно от 10^-4 до 10^-3 на см. Это означает, что водного слоя толщиной от приблизительно 0,5 до 5 мм, предпочтительно от 1 до приблизительно 2 мм, который окружает источник излучения, достаточно для того, чтобы поглотить более 99% излучаемой энергии. Таким образом, устройство для объемного нагрева предпочтительно представляет собой проточное устройство для нагрева с расположенным в центре источником излучения, который отделен от жидкости, которую необходимо нагреть, разделителем.

Для устройства, обладающего признаками изобретения, применимо уравнение для теплообменника, согласно которому разность температур зависит только от подводимой мощности нагрева и расхода. Таким образом, она не зависит от объема. Однако время, необходимое для запуска из холодного состояния, зависит от объема нагревателя и его мощности. Если учитывать, что мощность обычного нагревателя в устройстве для приготовления напитков составляет приблизительно 1250 Вт (ватт), а удельная теплоемкость воды составляет 4,19 Дж/(г⋅К), для определения времени нагрева t_hu можно использовать следующую формулу:

В представленной выше формуле t_hu - время нагрева, c_w - удельная теплоемкость воды, w_w - объем нагреваемой воды, а 70°C - температура, до которой необходимо нагреть воду. 1250 Вт в знаменателе обозначает мощность, используемую для нагрева.

С другой стороны, если заданы расход и разность температур, можно рассчитать мощность нагревателя:

В этой формуле Т_O - выходная температура, Т₀ - температура окружающей среды 21°C, 1250 Вт также обозначает мощность устройства для нагрева/источника энергии, f_W - расход, a c_W также обозначает удельную теплоемкость воды. В этом случае расход составляет приблизительно 5 г/с. Как можно видеть, выходная температура составляет приблизительно 75-85°C, в частности, приблизительно 81°C (например, 80,66°C).

Разумеется, изобретение ни в коей мере не ограничено диапазоном 1-2 кВт. В частности, в конкретных вариантах применения может потребоваться более высокая мощность (например, 5-10 кВт и, в частности, от 8 кВт до 12 кВт). Например, это требование может быть применимо в случаях, когда требуется нагрев за короткое время при расходе, превышающем 5 мл/с или 5 г/с. Например, такое же устройство для объемного нагрева можно использовать с расходом приблизительно 50 мл/с и 8 кВт для нагрева жидкости от 20 до 60°C с целью использования в душе или аналогичных системах для мытья.

Получаемый результат не зависит от нагреваемого объема. Таким образом, нагрев можно оптимизировать независимо от расхода и разности температур. Как правило, чем меньше объем, который необходимо нагреть, тем меньше время нагрева. В режиме постоянного расхода выходная температура не зависит от выбранного объема.

При использовании объемного нагрева инфракрасным светом высокий коэффициент поглощения жидкости, в частности воды, позволяет использовать очень компактную конструкцию устройства для нагрева, и объем, который необходимо нагреть, можно сократить до приблизительно 10 мл. Это позволяет обеспечить время запуска из холодного состояния 5-7 с, предпочтительно 3 с.

Как уже было упомянуто выше, в одном аспекте изобретения предложена новая конструкция нити накаливания, используемой в качестве источника излучения.

Для достижения большой площади поверхности, требующейся для объемного нагрева жидкости, в изобретении предложены конструкции в виде сложенных или плоских лент, предпочтительно образованных из металла с высоким электрическим сопротивлением. Такие «ленточные нити накаливания» лучше приспособлены для излучения энергии, чем обычные проволочные нити накаливания. В частности, для формирования поверхности с высокой эмиссионной способностью ленты можно выполнить таким образом, чтобы контур их поперечного сечения по существу имел форму меандра или многоугольника.

Примеры контуров поперечного сечения показаны на фиг. 2а)-2k). Разумеется, возможны и другие конфигурации. В частности, на примерах контуров поперечного сечения не показаны такие детали, как средство для электрического соединения, предназначенное для подсоединения нити накаливания к источнику питания, а также пространственная конфигурация нити накаливания вдоль оси, по существу перпендикулярной плоскости поперечного сечения.

Как правило, источник излучения, выполненный в виде ленточной нити накаливания, может в том же объеме иметь гораздо большую площадь поверхности нити накаливания, чем при стандартном подходе, в котором используются проволочные нити накаливания, при этом проволока навита в форме спирали.

На фиг.3 показан один пример источника 30 излучения в соответствии с изобретением, в котором используется ленточная нить 31 накаливания. Как можно видеть, нить 31 накаливания по существу имеет контур поперечного сечения в форме звезды, аналогично примеру контура поперечного сечения, показанному на фиг. 2j) и 2l). На фиг. 3 также показаны средства для электрического соединения 32, 33, выполненные с возможностью подачи электрической энергии к нити 31 накаливания.

Нить 31 накаливания, показанная на фиг. 3, выполнена с возможностью излучения энергии внутрь и наружу. Чтобы согласовать активное сопротивление нити 31 накаливания с источником питания (не показан), обеспечивающим электропитание, например, от сети 220 В, предпочтительно предложено использовать нить накаливания с контуром поперечного сечения в форме меандра, например, как показано на фиг. 2l).

Для сравнения на фиг. 4 показан источник 40 излучения с нитью 41, 42 накаливания на основе более традиционной структуры навивки. В данном случае проволоку навивают с образованием двойной спирали, т.е. проволоку 41, навитую в форме спирали, также используют для формирования второй спиральной структуры 42. Однако также известна спираль более высокого порядка, используемая для получения большой площади поверхности нити накаливания. Кроме того, показаны электрические соединения 44, 45, которые используются для прямого или непрямого подключения источника 40 излучения к источнику питания.

Разумеется, источник излучения также можно выполнить с возможностью комбинации обоих подходов. Например, на фиг. 5 показана другая форма источника 50 излучения с ленточной нитью 51 накаливания, навитой с образованием спиральной структуры. Также показано электрическое соединение 52. Этот источник излучения по существу имеет контур поперечного сечения, как показано на фиг. 2k).

На фиг. 6 показан вид сбоку источника излучения, показанного на фиг. 5, при этом в источнике 60 излучения используется ленточная нить 61 накаливания, навитая с образованием спиральной структуры. Также показаны электрические соединения 62, 63.

Однако существует общая проблема, которая заключается в самооблучении нити накаливания. Термин «самооблучение» означает, что часть излучаемой энергии не поступает во внешнюю среду, т.е. к жидкости, которую необходимо нагреть, а попадает на другие участки нити накаливания, например, на смежные витки или поверхности.

В результате этого детали нити накаливания нагреваются до более высокой температуры, чем ожидается или было рассчитано. Таким образом, свойства источника излучения могут быть непредсказуемыми. Для объемного нагрева этот эффект является недостатком.

Для исправления ситуации нить накаливания можно расположить так, что она будет окружать центральную трубу, которая выполняет функцию разделителя и образована, например, из стекла, в частности из кварцевого стекла, чтобы обеспечивать нагрев передаваемой через трубу жидкости. На фиг. 7 и 8 показаны два примера конфигураций отсеков для объемного нагрева.

На фиг. 7 показано устройство 70 для объемного нагрева, в котором источник 71 излучения, подключенный к источнику питания за счет электрических соединений 72, 73, окружен объемом жидкости 74, которую необходимо нагреть, например, воды.

Жидкость 74 поступает в устройство для объемного нагрева через входное отверстие 75. Затем жидкость передается вокруг источника 71 излучения к выходному отверстию 76. Разумеется, жидкость также можно передавать в противоположном направлении, и в этом случае входное отверстие 75 будет выполнять функции выходного отверстия, а выходное отверстие 76 будет выполнять функции входного отверстия.

Объем и скорость, с которой передается жидкость, подбирают таким образом, чтобы жидкость, выходящая из устройства для объемного нагрева, имела конкретную требуемую температуру.

На фиг. 7 источник излучения отделен от жидкости разделителем 77. На фиг. 7 также показано, что для направления жидкости вдоль источника 71 излучения используется корпус 78.

Для снижения влияния проблемы самооблучения нити накаливания конфигурацию, показанную на фиг. 7, можно изменить с получением конфигурации устройства 80 для объемного нагрева, показанного на фиг.8.

В данном случае жидкость 82, которую необходимо нагреть, не только окружает источник 81 излучения, но и передается через полый участок, образованный источником 81 излучения и разделителем 85 соответственно. В частности, жидкость 82 поступает в устройство 80 для объемного нагрева через входное отверстие 83 и передается вокруг источника 81 излучения к выходному отверстию 84. Разумеется, жидкость также можно передавать в противоположном направлении, и в этом случае входное отверстие 83 будет выполнять функции выходного отверстия, а выходное отверстие 84 будет выполнять функции входного отверстия. На фиг. 8 также показана отражающая объемная вставка 87.

Объем и скорость, с которой передается жидкость, подбирают таким образом, чтобы жидкость, выходящая из устройства для объемного нагрева, имела конкретную требуемую температуру.

На фиг. 8 источник излучения изолирован от жидкости разделителем 85. На фиг. 8 также показано, что для направления жидкости вдоль источника 81 излучения используется корпус 86. Электрические соединения не показаны.

Можно дополнительно повысить эффективность устройства для объемного нагрева, если стенки, например, стенки корпуса, обращенные к источнику излучения, изготовить из отражающего материала, например, зеркально отражающего материала.

Важным аспектом является то, что общий объем устройства для объемного нагрева состоит из трех частей: 1) внешнего объема, 2) переходной зоны и 3) внутреннего объема.

При перераспределении этих объемов следует упомянуть два аспекта. Первый аспект связан с конструкцией устройства для объемного нагрева, обеспечивающей наилучшую эффективность, а второй - с конструкцией, обеспечивающей минимальное время запуска из холодного состояния (что, разумеется, также влияет на эффективность).

Для обеспечения наилучшей эффективности предпочтительно расположить выходной патрубок для горячей жидкости на выходе из внутреннего объема, например, объема между разделителем 85 и отражающей объемной вставкой 87, таким образом предотвращая потери тепла вследствие излучения во внешнюю среду. Такая конструкция может позволить снизить требования к внешней изоляции или полностью отказаться от изоляции устройства для объемного нагрева, которое может быть сконструировано так, чтобы оно никогда не достигало высоких температур. Такой вариант также может иметь преимущество с точки зрения индивидуальной безопасности (отсутствие риска травмирования горячими деталями). Другой аргумент в пользу расположения входного отверстия для холодной жидкости с наружной стороны, например, на корпусе, или подачи в объем между разделителем 85 и корпусом 86, заключается в том, что в этом случае для герметизации устройства для объемного нагрева можно использовать эпоксидный клей. При такой конструкции гарантируется эффективное охлаждение клея холодной жидкостью.

Если рассматривать, например, конструкцию, показанную на фиг.8, можно предположить, что половина излученной энергии нити накаливания поступает внутрь, а вторая половина - наружу. Разумеется, это может быть и не точно, а лишь приблизительно. Когда устройство для объемного нагрева, заполненное жидкостью, проходит цикл запуска из холодного состояния, время, необходимое для достижения жидкостью целевой температуры на выходном отверстии для горячей жидкости, зависит только от внутреннего объема.

Этот факт позволяет оптимизировать данную функцию отдельно, сделав внутренний объем как можно меньшим. Средством достижения этой цели является отражающая объемная вставка 87. Например, если общий объем составляет приблизительно 13 мл, а внутренний объем уменьшается до приблизительно 3 мл, время запуска из холодного состояния существенно сокращается: для нагрева 13 мл при 1250 Вт потребуется лишь приблизительно 3 секунды, однако для нагрева 3 мл при 600 Вт - менее 1,5 секунды.

В режиме постоянного расхода ничего не изменится, поскольку выходная температура зависит только от расхода.

Использование малого внутреннего объема означает, что для условий постоянного расхода (т.е. для работы в режиме постоянного расхода) единичный объем жидкости должен быстрее проходить через внутренний объем и, таким образом, должен ускоряться в переходной зоне. Учитывая такое перераспределение объема устройства для объемного нагрева, следует отметить, что переходная зона должна быть как можно меньше (не влияя на нагрев) и должна использоваться для ускорения потока жидкости.

Практические требования основаны на допусках на размеры деталей: допуски на диаметр используемых деталей могут быть опасно близкими к толщине водного слоя. Следовательно, преимущество достигается за счет обеспечения вращательного движения жидкости, например, вокруг главной оси устройства для объемного нагрева, что обеспечивает выравнивание всех видов неравномерности или допусков, например, энергии, излучаемой нитью накаливания, и различий в диаметре корпуса и толщине стенок.

На фиг. 9a)-9d) показаны примеры конфигураций устройства для нагрева в соответствии с изобретением. Хотя на всех из Фиг. 9a)-9d) внутри разделителя схематически показана нить 92, 92', 92'', 92''' накаливания, навитая в форме спирали, следует понимать, что нити накаливания можно придать другую форму, как указано выше.

На фиг. 9a)-9d) сплошными стрелками показано возможное направление потока жидкости вдоль источника 90, 90', 90'', 90''' излучения. На фиг. 9) и 9d) точечными и пунктирными стрелками показаны примеры альтернативных направлений движения потока.

В случае, показанном на фиг. 9а), жидкость течет вдоль внешней поверхности источника 90 излучения, который отделен от жидкости разделителем 91.

На фиг. 9b) показан альтернативный вариант конфигурации, показанной на фиг. 9а), где жидкость проходит вдоль поверхности 91' разделителя источника 90' излучения, содержащего нить 92' накаливания, а также через полый участок 93', образованный в источнике 90' излучения. Разумеется, на полом участке 93' источник излучения также отделен от жидкости разделителем, который может быть изготовленным или не быть изготовленным из того же материала, что и разделитель 91'.

Как указано выше, сплошными стрелками показаны возможные направления движения жидкости вдоль источника 90' излучения, а точечными и пунктирными стрелками показаны альтернативные направления движения жидкости. В частности, если жидкость может передаваться вдоль внешней поверхности, образованной разделителем 9Г, или через полый участок 93' источника 90' излучения в одном направлении, то она может передаваться и в противоположном направлении через полый участок 93'/вдоль внешней поверхности, образованной разделителем 91' источника 90' излучения. В частности, корпус 94'' можно использовать для отклонения жидкости и/или изменения направления передачи жидкости.

На фиг. 9с) показан дополнительный альтернативный вариант, в котором жидкость передается только вдоль внешней поверхности источника 90'' излучения, образованной разделителем 91''. Источник 90'' излучения отделен от жидкости разделителем 91'', но проходит внутри корпуса 94''. Таким образом, объем 95'' жидкости, которую необходимо нагреть, задается расстоянием от корпуса 94'' до разделителя 91''.

На фиг. 9d) показана конфигурация, в которой жидкость проходит через полый участок 93''', а также вдоль внешней поверхности, образованной разделителем 91''' источника 90''' излучения. Источник 90''' излучения, показанный на фиг. 9d), также содержит корпус 94''', который по меньшей мере частично окружает источник 90''' излучения.

Как указано выше, сплошными стрелками показаны возможные направления движения жидкости вдоль источника 90' излучения, а точечными и пунктирными стрелками показаны альтернативные траектории движения жидкости. В частности, если жидкость может передаваться вдоль внешней поверхности, образованной разделителем 9''', или через полый участок 93''' источника 90''' излучения в одном направлении, то она может передаваться и в противоположном направлении через полый участок 93'''/вдоль внешней поверхности, образованной разделителем 9'''. В частности, корпус 94''' можно использовать для отклонения жидкости и изменения направления передачи жидкости.

Жидкость также передается только вдоль внешней поверхности источника 90''' излучения, образованного разделителем 9''', который также отделяет жидкость от источника 90''' излучения, но внутри корпуса 94'''. Таким образом, объем 95''' жидкости, которую необходимо нагреть, между корпусом 94''' и внешней поверхностью источника 90''' излучения, образованной разделителем 9''', задается расстоянием от корпуса 94''' до разделителя 91'''.

Разумеется, во всех конфигурациях, показанных на фиг. 9a)-9d), только схематически показано, каким образом можно выполнить устройство для объемного нагрева. Как правило, когда можно свободно выбирать направление потока жидкости, предпочтительно, чтобы холодная жидкость проходила по внешней поверхности отсека для объемного нагрева, например, со ссылкой на фиг. 8, между корпусом 86 и разделителем 85, а нагретая жидкость - внутри отсека для объемного нагрева, например, также со ссылкой на фиг. 8, между разделителем 85 и отражающей объемной вставкой 87.

Конфигурации с контуром поперечного сечения в форме звезды для источника излучения, соответствующего конфигурациям, показанным на фиг. 9а) и 9b), показаны на фиг. 10а) и 10b), где показаны источники 100, 100' излучения. Нить 101, 101' накаливания также имеет контур поперечного сечения в форме звезды.

Нить 101, 101' накаливания окружена разделителем 102, 102', вдоль внешней поверхности которого может проходить жидкость. Также показаны средства для электрического соединения 103, 104, 103', 104'.

Конфигурация, показанная на фиг. 10b), соответствует конфигурации, показанной на фиг. 9b), где нить 102' накаливания окружена внешним разделителем 101'. Кроме того, также показаны электрические соединения 103', 104' для обеспечения электрического подключения нити накаливания к источнику питания. В этой конфигурации также показан полый участок 105', который отделен от источника излучения/нити накаливания внутренним разделителем 106'. Разумеется, разделитель 101' 106' не обязательно должен быть сформирован как одно целое из одного материала или в виде одной детали, но он может состоять из нескольких деталей, и эти детали также могут быть образованы из разных материалов. Однако материалы должны быть по существу прозрачными или полупрозрачными для излучаемой энергии.

На фиг. 11 показаны преимущества устройства для объемного нагрева (сверху) в сравнении с обычным устройством для нагрева (снизу) с теплообменником. В качестве примера жидкости используется вода. Как можно увидеть, время нагрева существенно сокращено. Время нагрева воды до температуры приблизительно 91°C (после заполнения объема, который необходимо нагреть (заполнения полости)) сокращено, поскольку не генерируется избыточная температура (см. график для обычного устройства для нагрева). В частности, для нагрева жидкости до требуемой температуры не нужно нагревать теплообменник до более высокой температуры, чем температура жидкости.

Таким образом, общее потребление энергии устройством для объемного нагрева значительно ниже, чем мощность, необходимая для обычного устройства для нагрева. В частности, температура устройства для объемного нагрева повышается линейно в сравнении с экспоненциальной кривой изменения температуры, относящейся к обычному устройству для нагрева с использованием теплообменника.

Таким образом, в изобретении предложено использование источника излучения небольшого объема с максимальной площадью нити накаливания, а также эффективный способ подачи жидкости, которую необходимо нагреть, к источнику излучения, так как жидкость предпочтительно окружает источник излучения со всех сторон и, таким образом, предпочтительно поглощает все испускаемое излучение.

Эффективность источника излучения можно повысить за счет нанесения на корпус отражающего материала. Кроме того, в полом участке можно расположить отражающий элемент, например, на стержне или трубке, проходящей через полый участок, предпочтительно имеющий контур поперечного сечения, повторяющий контур поперечного сечения разделителя/источника излучения.

Преимуществом является то, что обладающий признаками изобретения источник излучения расположен в устройстве для приготовления напитков и образован в виде центральной лампы, которая включает в себя разделитель и погружена в жидкость, которую необходимо нагреть. Лампа может содержать полый участок/отверстие, через которое проходит/передается жидкость, которую необходимо нагреть. Нить накаливания может представлять собой проволоку, навитую в форме спирали, но также можно использовать множество спиральных структур, например, можно использовать много проволок, навитых в форме спирали, например, двойной спирали или спирали более высокого порядка, чтобы получить большую площадь поверхности излучения. Разумеется, источник излучения можно образовать в виде нити накаливания, образованной из плоской металлической пластины. Кроме того, в лампе для дополнительного повышения эффективности можно использовать комбинацию нитей накаливания, описанных в настоящем документе.

Жидкость можно передавать насосом или любым другим средством транспортировки жидкой массы.

Ниже описан конкретный вариант осуществления изобретения, отличный от варианта осуществления, показанного на фиг. 5, который более подробно показан на фиг.12.

На фиг. 12 также показана другая форма источника 120 излучения с нитью 121 накаливания в форме ленты, навитой с образованием спиральной структуры. Нить 121 накаливания предпочтительно имеет диаметр от 30 до 50 мм, более предпочтительно 40 мм, причем витки нити накаливания расположены с шагом от 1,5 до 3,5 мм, предпочтительно 2,5 мм.

Нить 121 накаливания имеет площадь поверхности от приблизительно 160 до 180 см², предпочтительно приблизительно 170 или 171 см². В одном примере изобретения показана бифилярная нить накаливания. Номинальная мощность нити накаливания при использовании источника питания с напряжением, например, 230 В, находится в диапазоне от 1,15 кВт до 1,25 кВт, предпочтительно 1,25 кВт. Предпочтительно нить накаливания образована из Kanthal АЕ, ферритного железо-хром-алюминиевого сплава (сплав FeCrAl) с хорошей стабильностью формы и большим сроком эксплуатации. Она подходит для применения при температурах до 1300°C и, в частности, имеет ширину от 0,05 до 0,15 мм, в частности 0,1 мм.

Также показано электрическое соединение 122. На фиг. 12 также показана по меньшей мере одна внешняя структура, используемая для приема витков нити 121 накаливания для удержания их на месте и поддержания требуемого расстояния между витками нити накаливания.

Из-за своей конфигурации внешняя структура называется «внешней гребенчатой пластиной» 123. Внешняя гребенчатая пластина 123 с одной стороны прикреплена к направляющей пластине 124 и может соединяться с опорной шайбой 125. Направляющая пластина 124 предпочтительно образована из нержавеющей стали и подсоединяется к нити накаливания посредством точечной сварки. Предпочтительная толщина материала направляющей пластины составляет от 0,2 до 0,4 мм, предпочтительно 0,3 мм. В бифилярном исполнении нить 121 накаливания можно на практике образовать из двух частей нити накаливания. Как показано на фиг. 6, первая часть нити накаливания подсоединена к первому средству для электрического соединения 62, а вторая нить накаливания подсоединена ко второму средству для электрического соединения 63. Затем обе части нити накаливания подсоединяются к направляющей пластине 124, которая образует проводящее соединение между частями нити накаливания.

На фиг. 13а) показан вид сбоку внешней гребенчатой пластины 122, а на фиг. 13b) показана направляющая пластина 124 с двумя подсоединенными внешними гребенчатыми пластинами 123. По существу конструкция, показанная на фиг. 13b), соответствует конструкции, показанной на фиг. 12, после удаления опорной шайбы 125, нити накаливания 121 и электрического соединения 122.

Внешняя гребенчатая пластина предпочтительно образована из непроводящего материала, например, керамического материала, и имеет толщину материала от 0,5 до 1,1 мм, предпочтительно 0,8 мм. Внешняя гребенчатая пластина содержит множество зубьев шириной от 0,40 до 0,50 мм, предпочтительно 0,45 мм. Зубья могут быть разнесены друг от друга на расстояние от 1,95 до 2,15 мм, предпочтительно 2,05 мм. Разумеется, возможно использование более двух внутренних гребенчатых пластин, например, для повышения стабильности нити накаливания. Внутреннюю гребенчатую пластину можно прикрепить к направляющей пластине, используя защелкивающееся соединение/защелку.

На фиг. 12 также показана, хотя и не так хорошо заметна, по меньшей мере одна внутренняя структура, которую также используют для приема витков нити 121 накаливания для удержания их на месте и поддержания требуемого расстояния между витками нити накаливания. Из-за своей формы эта внутренняя структура ниже называется «внутренней гребенчатой пластиной».

На фиг. 14а) показан вид сбоку внутренней гребенчатой пластины 126, а на фиг. 14b) показана опорная шайба 125 с двумя подсоединенными внутренними гребенчатыми пластинами 126. По существу конструкция, показанная на фиг. 14b), соответствует конструкции, показанной на фиг. 12, после удаления направляющей пластины 124, нити 121 накаливания и внешних гребенчатых пластин 123.

Также показано, что электрические соединения 122 подсоединены к внутренней гребенчатой пластине 126. Внутренняя гребенчатая пластина предпочтительно образована из непроводящего материала, например, керамического материала толщиной от 0,5 до 1,1 мм, предпочтительно 0,8 мм. Внутренняя гребенчатая пластина содержит множество зубьев шириной от 0,40 до 0,50 мм, предпочтительно 0,45 мм. Зубья могут быть разнесены друг от друга на расстояние от 1,95 до 2,15 мм, предпочтительно 2,05 мм. Разумеется, возможно использование более чем двух внутренних гребенчатых пластин, например, для повышения стабильности нити накаливания. Опорную пластину 125 предпочтительно образуют из оксида алюминия. Предпочтительная толщина материала опорной пластины составляет от 1 до 3 мм, предпочтительно 2 мм.

На фиг. 15 показан альтернативный вид конструкции, показанной на фиг.12, причем слева показан источник излучения 120 с нитью накаливания 121 в форме ленты, навитой с образованием спиральной структуры. Также показаны внешняя гребенчатая пластина 123, направляющая пластина 124, опорная шайба 125 и внутренняя гребенчатая пластина 126. Кроме того, показана точка 127 соединения, в которой нить 121 накаливания подключается к направляющей пластине 124. Также хорошо виден полый участок 128 источника 120 излучения.

В правой части фиг. 15 показан аналогичный вид, на котором элементы, которые есть и на левом виде, обозначены одинаковыми номерами. Нить 121 накаливания не показана, чтобы лучше представить внутреннюю конфигурацию. Более того, показана отражающая объемная вставка 129, которая будет более подробно описана ниже. Внутренняя гребенчатая пластина 123, опорная шайба 125 и внешняя гребенчатая пластина 126 также могут быть образованы из керамического материала.

На фиг. 16 показан разделитель 160, который предпочтительно образован из стекла, в частности из кварцевого стекла или боросиликатного стекла и/или стеклокристаллического материала, и обеспечивает электрическую изоляцию источника излучения и, в частности, нити накаливания, от жидкости. В частности, разделитель 160 содержит внешние поверхности 161, 162, а также полый участок 163.

На фиг. 17 показано, как источник 120 излучения перемещают в разделитель 160.

В частности, полый участок 128 источника 120 излучения перемещают внутрь разделителя таким образом, что в полом участке 128 источника 120 излучения размещается полый участок 163 разделителя 160. После совмещения разделитель 160 окружает нить 121 накаливания изнутри и снаружи. В частности, опорная шайба 125 по существу герметизирует камеру 164, образованную разделителем 160. Герметизация может выполняться при помощи эпоксидного клея, который особенно предпочтителен, когда внешнее входное отверстие используется в качестве входного отверстия для холодной жидкости, эффективно охлаждающей герметизируемые детали.

Это еще лучше видно на фиг. 18, где показано комбинированное устройство 180 после совмещения источника 120 излучения и разделителя 160. В данном случае камера 164 герметизирована опорной шайбой 125, а внешние поверхности 161, 162 разделителя 160 образуют внешнюю поверхность комбинированного устройства 180, за исключением поверхности, образованной опорной шайбой 125.

Как указано выше, жидкость передается вдоль поверхностей 161, 162 разделителя 160. Таким образом, устройство для объемного нагрева может содержать устройство для перемещения жидкости. Таким образом, устройство для объемного нагрева может содержать насос, используемый для перемещения жидкости за счет напора, вытеснения или под действием силы тяжести.

Кроме того, устройство для объемного нагрева может содержать канализирующее устройство для проведения жидкости, используемое для направления текущей жидкости вдоль первой внешней поверхности 161 ко второй внешней поверхности 162 или наоборот. Таким образом, устройство для объемного нагрева обеспечивает приспособление для проведения жидкости от входного отверстия для жидкости устройства для объемного нагрева до выходного отверстия для жидкости. Таким образом, приспособление для проведения жидкости по меньшей мере частично образовано канализирующим устройством для проведения жидкости.

Пример такого канализирующего устройства 190 для проведения жидкости показан на фиг. 19. Конструкция содержит канализирующий элемент, или направляющую 191, которая может быть образована из жесткого или гибкого материала и может иметь по существу форму лопастей вентилятора, как показано на фиг. 19. Предпочтительно направляющая образована из силоксанового каучука. Направляющая 191 соединена с отражающей объемной вставкой 192, которая выполнена с возможностью размещения в полом участке 163 разделителя 160, показанного на фиг. 16. Таким образом, в одном варианте осуществления направляющая имеет лопастную конфигурацию с лопастями 194. В частности, направляющая 191 предназначена для ускорения потока жидкости в переходной зоне и придания ей вращательного движения, чтобы компенсировать влияние неточностей, связанных с допусками. В частности, направляющая 191 выполнена с возможностью задавать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую 191. Таким образом, направляющая 191 предпочтительно используется для обеспечения вращательного движения жидкости вокруг главной оси симметрии устройства для объемного нагрева, как указано выше.

Поверхность 193 отражающей объемной вставки 192, также показанной на фиг. 15 как отражающая объемная вставка 129, предпочтительно обладает отражательными свойствами, например, изготовлена из материала, зеркально отражающего излучаемую энергию. Поверхность 193 отражающей объемной вставки 192 предпочтительно отполирована и, в частности, изготовлена из сплава, например, из алюминиевого сплава (например, AlMgSi). Кроме того, при размещении в полом участке 163 разделителя 160 между второй внешней поверхностью 162 и поверхностью 193 отражающей объемной ставки 192 поддерживается зазор, по которому проходит жидкость. Таким образом, толщина слоя жидкости, передаваемой между второй внешней поверхностью 162 и поверхностью 193 отражающей объемной вставки, задается размером зазора.

На фиг. 19 также показано соединение 195, используемое для соединения направляющей 191 и отражающей объемной вставки 192 с опорной шайбой 125. Отражающая объемная вставка 192 также задает расстояние и размещение направляющей 191 относительно соединения 195.

На фиг. 20 показана комбинация 200 комбинированного устройства 180, показанного на фиг. 18, и канализирующего устройства 190 для проведения жидкости, показанного на фиг.19. Показаны первая внешняя поверхность 161 разделителя 160, а также направляющая 191, расположенная на противоположной стороне разделителя относительно опорной шайбы 125, и отражающая объемная вставка 192, расположенная в полом участке 163 разделителя 160 (не указан на фигуре). В комбинации 200 также имеется герметизирующий элемент 201, который позднее используется для предотвращения утечки жидкости, когда комбинация 200 в конечном итоге будет размещена в корпусе. Комбинация 200 также имеет первый элемент 202 подачи, который может выполнять функции входного или выходного отверстия для жидкости, которую необходимо нагреть.

Комбинация 200, показанная на фиг. 20, на фиг. 21 показана помещенной в корпус 210. Показано, что отражающая объемная вставка 192 необязательно выступает из корпуса 210. Кроме того, часть направляющей 191 может выступать наружу из корпуса 210. На дальнем конце корпуса 210 показана опорная шайба 125, которая вместе с герметизирующим элементом (например, уплотнительным кольцом) герметично закрывает корпус. Корпус 210 предпочтительно образован из не подвергающегося коррозии материала, предпочтительно металла, например, из алюминия. Корпус также предпочтительно устойчив к давлению от 1 до 3 МПа (от 10 до 30 бар), предпочтительно 2 МПа (20 бар). На фиг. 21 также представлен второй элемент 211 подачи, который может выполнять функции входного или выходного отверстия для жидкости, которую необходимо нагреть.

Направляющая 191 предназначена для направления жидкости, проходящей вдоль первой внешней поверхности 161 ко второй внешней поверхности 162. В примере, также показанном на фиг. 19, направляющая 191 выполнена с возможностью обеспечения структуры материала, позволяющей жидкости, которую необходимо направить к полому участку 163 разделителя 160, протекать между направляющей 191 и поверхностью 193 отражающей объемной вставки 192.

На фиг. 19 направляющая 191 для примера оборудована лопастями 194, схожими с лопастями вентилятора, которые контактируют с корпусом 210 после того, как корпус 210 устанавливают на устройстве для объемного нагрева. После установки корпуса 210, т.е. после перемещения корпуса 210 вдоль первой внешней поверхности 161 разделителя 160, предпочтительно до опорной шайбы 125, зазоры между лопастями 194 направляющей 191 образуют каналы, по которым жидкость может протекать к зазору между разделителем 160 и отражающей объемной вставкой 193. Фактически, поскольку лопасти 194 контактируют с внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью разделителя 160, например, первой внешней поверхностью 161 разделителя 160, жидкость не может протекать там, где находятся лопасти 194, и, таким образом, проходит между лопастями 194. Таким образом, лопасти 194 направляют жидкость и, в частности, образуют барьер для жидкости.

Однако следует понимать, что направляющая 191 может иметь другую конфигурацию. Например, направляющая 191 может представлять собой щиток с каналами, желобами и/или гребнями, предпочтительно проходящими радиально или по спирали от отражающей объемной вставки 192. Каналы и/или желоба могут иметь такую же глубину, что и толщина материала направляющей («надрезы»), или могут иметь меньшую глубину. Кроме того, направляющая 191 может быть, по существу, по меньшей мере частично образована из пористого материала или водопроницаемого материала.

На фиг. 22 показано устройство 220 для объемного нагрева с корпусом 210 и опорной шайбой 125. Как можно увидеть, описанное ранее средство для электрического соединения 122 выступает из опорной шайбы для подключения к источнику питания. Также показаны первый и второй элементы 202 и 211 подачи, используемые для подачи жидкости, которую необходимо нагреть, в устройство 220 для объемного нагрева и из него.

Кроме того, могут быть предусмотрены провода 221 для подключения датчика, расположенного в устройстве 220 для объемного нагрева, предпочтительно датчика температуры и/или давления, к блоку управления (не показан), чтобы регулировать температуру и/или давление, например, количество энергии, излучаемой источником излучения, и/или чтобы регулировать скорость передачи жидкости.

В изобретении предложено устройство для объемного нагрева для устройств для приготовления напитков, содержащее источник излучения, предназначенный для излучения электромагнитных волн и переноса энергии к жидкости, которая по меньшей мере частично окружает источник излучения, приспособление для проведения жидкости и разделитель, по существу прозрачный для электромагнитного излучения в излучаемом спектре, предназначенный для электрической изоляции источника излучения от жидкости. Источник излучения содержит ленточную нить накаливания. 2 н. и 51 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Устройство (220) для объемного нагрева для устройств для приготовления напитков, содержащее:

- источник (120) излучения, предназначенный для излучения электромагнитных волн и для переноса энергии к жидкости, которая по меньшей мере частично окружает источник (120) излучения;

- приспособление для проведения жидкости; и

- разделитель (160), по существу прозрачный для электромагнитного излучения в излучаемом спектре и предназначенный для электрической изоляции источника излучения от жидкости,

отличающееся тем, что источник (120) излучения содержит ленточную нить (121) накаливания.

2. Устройство для объемного нагрева по п. 1, в котором источник (120) излучения содержит извилистую нить накаливания.

3. Устройство для объемного нагрева по п. 1, в котором источник (120) излучения содержит нить накаливания с конфигурацией спирали, содержащую по меньшей мере одну из простой спирали, двойной спирали и спирали более высокого порядка.

4. Устройство для объемного нагрева по п. 2, в котором источник (120) излучения содержит нить накаливания с конфигурацией спирали, содержащую по меньшей мере одну из простой спирали, двойной спирали и спирали более высокого порядка.

5. Устройство для объемного нагрева по п. 1, в котором нить накаливания имеет по существу линейный, v-образный, треугольный, прямоугольный контур поперечного сечения, контур поперечного сечения в форме звезды или меандра.

6. Устройство для объемного нагрева по п. 2, в котором нить накаливания имеет по существу линейный, v-образный, треугольный, прямоугольный контур поперечного сечения, контур поперечного сечения в форме звезды или меандра.

7. Устройство для объемного нагрева по п. 3, в котором нить накаливания имеет по существу линейный, v-образный, треугольный, прямоугольный контур поперечного сечения, контур поперечного сечения в форме звезды или меандра.

8. Устройство для объемного нагрева по п. 4, в котором нить накаливания имеет по существу линейный, v-образный, треугольный, прямоугольный контур поперечного сечения, контур поперечного сечения в форме звезды или меандра.

9. Устройство для объемного нагрева по п. 1, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

10. Устройство для объемного нагрева по п. 2, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

11. Устройство для объемного нагрева по п. 3, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

12. Устройство для объемного нагрева по п. 4, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

13. Устройство для объемного нагрева по п. 5, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

14. Устройство для объемного нагрева по п. 6, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

15. Устройство для объемного нагрева по п. 7, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

16. Устройство для объемного нагрева по п. 8, причем устройство для нагрева выполнено с возможностью избирательной подачи жидкости к разделителю (160), чтобы разделитель (160) по меньшей мере частично погружался в жидкость.

17. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, в котором разделитель (160) представляет собой стекло, кварцевое стекло и/или боросиликатное стекло, причем разделитель выполнен с возможностью термической изоляции источника (120) излучения от жидкости.

18. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, причем устройство для объемного нагрева выполнено с возможностью подачи жидкости к разделителю (160) в виде слоя конкретной толщины.

19. Устройство для объемного нагрева по п. 17, причем устройство для объемного нагрева выполнено с возможностью подачи жидкости к разделителю (160) в виде слоя конкретной толщины.

20. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, 19, в котором толщина слоя определяется процентом поглощаемой жидкостью энергии.

21. Устройство для объемного нагрева по п. 17, в котором толщина слоя определяется процентом поглощаемой жидкостью энергии.

22. Устройство для объемного нагрева по п. 18, в котором толщина слоя определяется процентом поглощаемой жидкостью энергии.

23. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, 19, 21, 22, в котором толщина слоя составляет от 0,5 до 6 мм.

24. Устройство для объемного нагрева по п. 17, в котором толщина слоя составляет от 0,5 до 6 мм.

25. Устройство для объемного нагрева по п. 18, в котором толщина слоя составляет от 0,5 до 6 мм.

26. Устройство для объемного нагрева по п. 20, в котором толщина слоя составляет от 0,5 до 6 мм.

27. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, 19, 21, 22, 24-26, в котором источник (120) излучения и разделитель (160) по меньшей мере частично окружены корпусом, причем корпус расположен на конкретном расстоянии от разделителя (160), чтобы по меньшей мере частично образовать приспособление для проведения жидкости.

28. Устройство для объемного нагрева по п. 17, в котором источник (120) излучения и разделитель (160) по меньшей мере частично окружены корпусом, причем корпус расположен на конкретном расстоянии от разделителя (160), чтобы по меньшей мере частично образовать приспособление для проведения жидкости.

29. Устройство для объемного нагрева по п. 18, в котором источник (120) излучения и разделитель (160) по меньшей мере частично окружены корпусом, причем корпус расположен на конкретном расстоянии от разделителя (160), чтобы по меньшей мере частично образовать приспособление для проведения жидкости.

30. Устройство для объемного нагрева по п. 20, в котором источник (120) излучения и разделитель (160) по меньшей мере частично окружены корпусом, причем корпус расположен на конкретном расстоянии от разделителя (160), чтобы по меньшей мере частично образовать приспособление для проведения жидкости.

31. Устройство для объемного нагрева по п. 23, в котором источник (120) излучения и разделитель (160) по меньшей мере частично окружены корпусом, причем корпус расположен на конкретном расстоянии от разделителя (160), чтобы по меньшей мере частично образовать приспособление для проведения жидкости.

32. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, 19, 21, 22, 24-26, 28-31, в котором корпус выполнен с возможностью задавать толщину слоя.

33. Устройство для объемного нагрева по п. 17, в котором корпус выполнен с возможностью задавать толщину слоя.

34. Устройство для объемного нагрева по п. 18, в котором корпус выполнен с возможностью задавать толщину слоя.

35. Устройство для объемного нагрева по п. 20, в котором корпус выполнен с возможностью задавать толщину слоя.

36. Устройство для объемного нагрева по п. 23, в котором корпус выполнен с возможностью задавать толщину слоя.

37. Устройство для объемного нагрева по п. 27, в котором корпус выполнен с возможностью задавать толщину слоя.

38. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, 19, 21, 22, 24-26, 28-31, 33-37, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

39. Устройство для объемного нагрева по п. 17, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

40. Устройство для объемного нагрева по п. 18, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

41. Устройство для объемного нагрева по п. 20, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

42. Устройство для объемного нагрева по п. 23, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

43. Устройство для объемного нагрева по п. 27, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

44. Устройство для объемного нагрева по п. 32, в котором устройство для нагрева дополнительно содержит направляющую (191), выполненную с возможностью обеспечивать вращательное движение жидкости, проходящей через направляющую.

45. Устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-16, 19, 21, 22, 24-26, 28-31, 33-37, 39-44, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

46. Устройство для объемного нагрева по п. 17, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

47. Устройство для объемного нагрева по п. 18, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

48. Устройство для объемного нагрева по п. 20, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

49. Устройство для объемного нагрева по п. 23, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

50. Устройство для объемного нагрева по п. 27, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

51. Устройство для объемного нагрева по п. 32, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

52. Устройство для объемного нагрева по п. 38, в котором источник (120) излучения излучает электромагнитные волны в инфракрасном спектре с центром на длине волны 2,2 мкм или более.

53. Устройство для приготовления напитков, выполненное с возможностью приготовления горячих напитков, в частности чая или кофе, содержащее устройство для объемного нагрева по любому из пп. 1-52.