CN101258988B - 用于包括牛奶起泡器的热饮制造机的热水单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于热饮制造机，尤其是提供有牛奶起泡器的咖啡制造机的热水单元，所述热水单元包括用于提供冲泡水的热水器和用于提供蒸汽的蒸发器。热水器包括热水器供应管、热水器加热装置和冲泡水出口。蒸发器包括蒸发器供应管、蒸发器加热装置和蒸汽出口。根据本发明，热水器和蒸发器串连设置，蒸发器供应管用作冲泡水供应管且连接到热水器的冲泡水出口。此外，本发明涉及该热水单元用于连接到牛奶起泡器的使用方法且涉及包括牛奶起泡器和该热水单元的热饮制造机。

Description

用于包括牛奶起泡器的热饮制造机的热水单元

技术领域

本发明涉及用于热饮制造机的热水单元，尤其是提供有牛奶起泡器的咖啡制造机，所述热水单元包括提供冲泡水(brewing water)的热水器，所述热水器包括热水器供应管、热水器加热装置和冲泡水出口，且所述热水单元还包括用于提供蒸汽的蒸发器，所述蒸发器包括蒸发器供应管、蒸发器加热装置和蒸汽出口。此外，本发明涉及使用该热水单元以连接到牛奶起泡器和包括该热水单元和牛奶起泡器的热饮制造机。

背景技术

包括在常规热饮制造机内且用于提供冲泡水和/或蒸汽的设备种类很多。除了仅提供较小体积流量的冲泡水的简单的连续流动加热器以外，热水器被特别用于高质量热饮制造机的情况，其中更大量的冲泡水被加热至所希望的冲泡温度。在这种热水器中，水通常通过泵经由设置在热水器的下部区域中的供应管从冷水容器供应到热水器，从而已加热的冲泡水将通过设置在热水器的上部区域中的冲泡水出口被强行流出热水器。在咖啡制造机中，已加热的冲泡水从热水器的冲泡水出口流至过滤室并且从所述过滤室流至杯或壶内。

例如，DE 2405656C3描述了在简单的咖啡制造机中准备冲泡水的热水器；在该热水器中，水在热水器的中间横向地供应。加热设备的加热盘管设置在热水器的下部区域内，且冲泡水从热水器的上部区域通过立管排出。另一热水器见于DE 20218338U1。在该热水器中，水径向地供应到热水器底部上方短距离处；由各种流动设备减少在热水器的上部中的已加热的冲泡水与供应的冷水的混合。

该简单的热水器技术的进一步发展在US 4,565,121中披露。该热水器不仅能够用于提供冲泡水(处于92℃到94℃)以制造热饮，而且能够用于产生蒸汽(处于110℃到120℃和1到2bar)从而起泡牛奶。其中冲泡水从加热装置的加热盘管上方的热水器的中间引出，而蒸汽在盖处引出热水器。为了产生蒸汽，冲泡水出口必须通过阀封闭且热水器水必须通过加热装置加热至沸点从而提供足够量的过热蒸汽。由于热水器的整个内容物必须在压力下加热至沸腾温度以产生蒸汽，一方面使用的能量数量不必要地高，且另一方面需要较长的时间直到蒸汽能够实际上从热水器获取。此外，当蒸汽已经从热水器获取时，热水器中主要的冲泡水温度对于准备咖啡来说过高，从而当蒸汽已经从热水器获得时，即牛奶已经被起泡时，需要冷却间隔或附加的冲洗周期从而恢复冲泡水的必要的较低的温度。

与上文对比，容易操作的热饮制造机通常具有用于提供冲泡水的热水器和用于提供蒸汽的分离的蒸发器。包括所述类型的热水单元的这种热饮制造机在US 5,490,447中描述。由于热水单元包括热水器以及分离的蒸发器，冲泡水和蒸汽能够以任意次序彼此独立地抽取，即咖啡能够被冲泡且牛奶能够被起泡。虽然该热水单元为使用者提供高水平的舒适性，有必要提供两个分离的水加热器，且所有相关的加热装置、安全设备以及连接管线和连接件也必须提供两次。这导致材料和组装成本显著高于简单的热水器***所必需的成本，且这将导致高产品价格，高产品价格仅在小的细分市场中被接受。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供用于热饮制造机的热水单元，其能够以最低的可能价格生产且其允许使用者的高水平的舒适性，即热水单元以任意次序以最短的等待时间且以无限的连续性提供冲泡水和蒸汽。

根据本发明，该任务通过以下特征解决：热水器和蒸发器串连设置，蒸发器供应管用作冲泡水供应管且连接到热水器的冲泡水出口。热水单元的这种结构设计具有以下效果，在起动热饮制造机的操作之后，热水器将总是包含具有适当冲泡水温度的冲泡水，通常92℃到94℃，从而用于冲泡咖啡或其它热饮的冲泡水能够随时提供。为了由根据本发明的热水单元提供蒸汽，蒸发器加热一短的时间周期，且在短的等待时间之后，从热水器的冲泡水供应到蒸发器，其中冲泡水蒸发。由于蒸发器仅将需要产生蒸汽的水量从较高的冲泡水温度加热至110℃到120℃，1到2bar的必要的蒸汽温度且蒸发所述水量，在非常短的等待时间之后，具有必要蒸汽温度的足量的蒸汽就已经能够提供。由于热水器中的冲泡水的温度在此不受影响或仅微小地受影响，在蒸汽引出之后，冲泡水可以立刻从热水单元引出；这对于例如准备那提玛奇朵(latte macchiato)或其它咖啡制品是非常有利的。与常规的单热水器***相比，根据本发明的热水单元允许使用舒适性的显著提高；一方面，令人讨厌的等待时间将消除，且另一方面，冲泡水的温度，尤其是蒸汽的温度更有效地保持在所希望的温度水平，从而由该热饮制造机生产的热饮的质量也改善。实际上，与昂贵的***相比，根据本发明的热水单元仅实现关于蒸发器被加热时发生的等待时间的使用舒适性的较小改善，但是结构花费和所使用的材料量将显著减少而不损坏使用舒适性。

对于一种简单的、价格合理的结构设计，热水器包括热水器壳体、设置在所述壳体下部区域中的热水器供应管和设置在壳体上部区域中的冲泡水出口。该类热水器已经在热饮制造机中大规模地使用且因此以低生产成本作为标准部件获得。热水器加热装置能够实施为多级加热盘管，加热盘管设置在热水器壳体内部。多级加热盘管是价格合理的且它们能够在热水器壳体内部以非常高的效率用作热交换器。

优选实施例构思为，蒸发器实施为连续流动加热器且其在冲泡水供应管和蒸汽出口之间具有蒸汽管。在短的加热阶段之后，该连续流动加热器能够从已加热的冲泡水产生足够量的过热蒸汽，其中冲泡水首先在蒸汽管中加热，于是冲泡水蒸发且蒸汽最终过热。以这种方式，连续流动加热器允许产生具有所需要的质量的蒸汽。其优势在于，当蒸发器加热装置的加热器设置为使得它平行于蒸汽管延伸时，从而仅以低的热传导损失实现沿整个蒸汽管的可靠的热传递。

另一实施例构思为，蒸汽管设置为使得其相对于热饮制造机的水平布置面(siting plane)是倾斜的，且冲泡水供应管以及蒸汽出口设置在相对于布置面看时蒸发器的相应的有关蒸汽管部分的最低点处。当蒸汽排尽时，蒸汽管的倾斜允许紧随冲泡水供应管和蒸汽出口的蒸汽管部分中剩留在蒸发器中的残余水或先前冷却之后形成的冷凝物的可靠的排出，从而在蒸汽引出之后或在蒸发器加热期间获得大体上干的蒸汽管。干的蒸汽管防止冷凝物或残余水的不受控制的蒸发，并防止溢流的或来自热饮制造机的蒸汽出口的蒸汽的逃逸或喷溅。蒸汽或热水的不受控制的逃逸不仅导致在使用者方面的负的估值，而且其也在使用者方面承受受伤的风险。由于蒸汽管或相应的有关蒸汽管部分的倾斜设置-倾斜在此意味着蒸汽管的整体平面相对于热饮制造机的水平布置面倾斜且基本上没有蒸汽管的部分不倾斜或至少仅水平延伸-能够省去否则必要的附加阀以关闭蒸汽出口。在常规***中，为了安全起见该阀是必要的，从而防止当蒸发器被加热时热水或蒸汽从热饮制造机的蒸汽出口不受控制的逃逸。

根据权利要求6的特征与权利要求4的特征结合也独立于权利要求1到3的任何一项而享有保护且单独请求保护。实施为连续流动加热器且用于提供蒸汽的蒸发器的倾斜，独立于热水器和蒸发器的串连设置，确保所形成的冷凝物和剩留在蒸汽管中的残余水将可靠地流尽，从而在蒸发器加热装置的重新开始的加热期间，防止热水或蒸汽从热饮制造机的蒸汽出口不受控制的逃逸，且从而不需要给单独的蒸发器的排出设备提供附加的截流阀。

为了确保冷凝物或残余水从蒸汽管尽可能可靠地排出，相对于水平布置面的倾斜度能够大于5°，优选大于10°。为了也允许蒸发器在热饮制造机中的节省空间的安装，相对于水平布置面的倾斜度最大能够为90°，但优选小于30°。在蒸发器的有关蒸汽管部分的相应的最低位置处提供冲泡水进口和蒸汽出口是至关重要的。

便利实施例构思为连续流动加热器的冲泡水供应管和蒸汽出口设置在连续流动加热器的相同侧。冲泡水供应管和蒸汽出口设置在连续流动加热器的相同侧上，即冲泡水供应管和蒸汽出口的连接件彼此靠近且彼此平行定位，或者它们在蒸发器上以小于90°的角设置。这种设置模式具有以下效果，连接件的安装空间在热饮制造机中仅在连续流动加热器的一侧上需要。该结构设计也容易组装且从而节省成本。基于蒸汽管的倾斜设置，相对于水平布置面看时冲泡水供应管和蒸汽出口设置在连续流动加热器的向下侧上，从而不管蒸汽管的形状，冲泡水供应管和蒸汽出口将位于蒸汽管的最低点处。根据最简单的实施例，蒸汽管可以为U形。一方面，蒸汽管的U形构造容易制造，且另一方面，它也允许冲泡水供应管和蒸汽出口以简单的方式设置在相同侧上且它防止冲泡水供应管和蒸汽出口或者这两个部件的连接件和导管彼此干扰。可替换地，蒸汽管具有覆盖大于180°的圆弧形状，优选为大致封闭或完全封闭的形式。与U形蒸汽管相比，具有与U形蒸汽管相同面积的弧形蒸汽管也延伸贯穿开口侧的区段，从而加热盘管的总长度变大，因而加热器上的表面载荷减少同时维持相同的加热功率。

另一实施例构思为冲泡水导管设置在冲泡水出口和冲泡水供应管之间，且所述冲泡水导管实施为柔性的、耐热软管。由于实施为软管的冲泡水导管能够以柔性的方式安放于冲泡水出口和冲泡水供应管之间且由于以该方式避免部件的刚性连接，软管的使用允许容易组装的结构简单的解决方案。

此外，本发明包括上述热水单元之一用于连接到牛奶起泡器的使用方法，热水单元的蒸汽出口，即蒸发器的蒸汽出口，通过不关闭(shut-off-free)的蒸汽导管连接到牛奶起泡器。串连连接到热水器的蒸发器的显著较小的尺度防止蒸发器中的冷凝物或残余水的出现；所讨论的蒸汽管的倾斜设置模式能够完全防止蒸发器中的冷凝物或残余水的出现。由此可见，当蒸发器被加热时，热水或蒸汽防止从蒸发器的蒸汽出口或从经由不关闭的蒸汽导管连接的牛奶起泡器逃逸。以这种方式能够避免在蒸汽出口和牛奶起泡器之间否则必要的附加截流阀，即牛奶起泡器的蒸汽连接件，从而在蒸汽出口和通畅的牛奶起泡器之间不关闭且因而持续打开的蒸汽导管是可行的。除了能够省去截流阀之外，导管也能够实施为柔性的和耐热的软管且这允许安放所述蒸汽导管的柔性的、容易组装的模式。

此外，本发明涉及一种热饮制造机，尤其是咖啡制造机，包括牛奶起泡器和上述热水单元之一，牛奶起泡器以不关闭的方式连接到热水单元的蒸发器。除了根据本发明的热水单元以及热水单元用于连接到牛奶起泡器的使用方法的上述功能和结构优势之外，由于简单的结构设计，具有所讨论的结构设计的热饮制造机是价格合理的，而且由于不管所述操作的次序，咖啡的产品和牛奶的起泡能够以任意连续时间执行而不需要长的等待时间，它是使用友好的。在此，牛奶起泡器以不关闭的方式连接到热水单元的蒸发器，即没有附加的截流阀，截流阀截断蒸汽出口或牛奶起泡器供应管。因此牛奶起泡器总是打开。为了操作牛奶起泡器，蒸发器首先加热至操作温度，且随后冲泡水从热水器传输到蒸发器内，冲泡水在蒸发器内蒸发且然后供应到持续打开的牛奶起泡器。为了将冲泡水供应给蒸发器，可以设置泵，所述泵将冲泡水从热水器传输到蒸发器内。当蒸发器已经加热时，泵的操作通过由使用者触发的信号起动，因而泵将以周期操作模式或以非常小体积流量将蒸汽发生需要的少量冲泡水供应到蒸发器。在蒸发器内蒸汽管倾斜设置的情况下，为了将冲泡水反抗重力传输到蒸发器内，泵总是必需的。为了防止在热水器加热期间体积增大的水进入蒸发器，必须在热水器内或在热水器和蒸发器之间提供溢流装置；该溢流装置将附加的水体积作为溢流水传导回到新鲜水箱内或将其引导排出。没有该溢流装置，增大的水体积可能进入蒸发器且引起热水或蒸汽从牛奶起泡器不受控制的逃逸；为了安全起见，这无论如何必须避免。

附图说明

所附的附图显示将在以下更详细地阐述的本发明的实施例。

图1显示根据本发明具有牛奶起泡器连接到其上的热水单元的透视图；和

图2显示根据图1带有安装架的热水单元的侧视图。

具体实施方式

附图所示的热水单元是热饮制造机的核心，尤其是用于咖啡制造机。该热水单元大致包括热水器1和蒸发器2，所述蒸发器2连接到牛奶起泡器3。热水器1具有壳体4，壳体4通常由金属薄板制成且包括设置在下壳体部分中的冷水供应管5和从上壳体部分突起的出口6。下和上壳体部分通过法兰7在中间互连，特别是通过焊接或压接制成。此外法兰7用于将热水器1在热饮制造机中固定到位。热水器1的壳体4大体上是圆柱形且定向为使得其旋转轴线是垂直的，所述旋转轴线从垂线的角偏移可以高达20°而不发生任何功能问题，从而允许热水器1在热饮制造机中更自由地定位。冷水供应管5和冲泡水出口6分别设置在热水器1的底部和盖上，且它们与壳体4的旋转轴线同轴地对准。壳体4的底部上不仅设置冷水供应管5，而且设置用于设置在所述壳体4内的加热盘管(未示出)的连接件8。而且，温度传感器9设置在法兰7下面，所述温度传感器9容纳在传感器夹持器10内，传感器夹持器10固定地锚定在壳体4内。温度传感器9延伸通过壳体4内的开口进入包含在热水器1中的冲泡水，且通常通过O形环从传感器夹持器10密封。设置在内加热盘管的水平上的两个可独立操作的保护性的温度限幅器11沿热水器1的周边设置在温度传感器9下面，使得它们相对彼此偏置。一旦热水器1的壁温上升至高于特定的温度水平，所述保护性的温度限幅器11之一或二者将中断热水器加热装置的电流输入。除冲泡水出口6之外，壳体4的上部未设置有任何其它的连接件或功能元件。

热水器1的冲泡水出口6经由冲泡水导管12连接到蒸发器2的蒸发器供应管13，在此冲泡水导管12实施为柔性的和耐热的软管。此外，冲泡水出口6也连接到相应的咖啡或热饮制造机(未示出)以及通向新鲜水箱的回流管(它们均未示出)。蒸发器供应管13通向U形蒸汽管14，U形蒸汽管14在蒸发器2内以弯管形式延伸到蒸汽出口15。在U形蒸汽管14的内侧，加热元件16设置为与所述蒸汽管14接触。加热元件16沿所述蒸汽管14的整个长度平行于蒸汽管14延伸且与所述蒸汽管14一起嵌入在蒸发器壳体17内。突起在蒸发器壳体17上方的加热元件16的端部在其上设置有端子18以将所述加热元件16连接到电压源。蒸发器壳体17的上侧在其上设置有温度传感器19，温度传感器19测量蒸汽管14的温度且允许加热元件16的有效控制。

蒸发器2的蒸汽出口15连着蒸汽导管20，在此蒸汽导管20再次实施为柔性的和耐热的软管，且将蒸发器2连接到牛奶起泡器3。蒸汽导管20直接通向牛奶起泡器的蒸汽连接件21。此外，牛奶起泡器3设置有横向设置的牛奶连接片22以及用于排出奶泡的喷嘴23。

图2显示根据图1的热水单元的侧视图，牛奶起泡器3再次连接到所述热水单元上且所述热水单元又提供有安装架24，热水器1、蒸发器2和牛奶起泡器3安装在安装架24上。架24允许蒸发器2经由相应的保持器25固定在架24内，且允许热水器1经由臂26设置在架24内以及牛奶起泡器3设置在架24内。此外，架24也提供借助于合适的夹具27而固定冲泡水导管12和蒸汽导管20的可能，且如果希望，提供将冲泡设备(未示出)容纳例如靠近牛奶起泡器3的可能。

蒸发器2以相对于水平布置面大约13°的角α倾斜，水平布置面对应于容纳牛奶起泡器3的架24的前部的取向。蒸发器2的冲泡水供应管13以及蒸汽出口15设置在蒸汽管14的最低点，从而确保残余水和冷凝物将从蒸汽管14流出。另外，热水器1的旋转轴线也以相对于饮料制造机的垂直轴线大约9°的角β倾斜。在此热水器1的凸盖也可靠地防止不希望的气垫在热水器1内形成。

在下文中，将基于图1更详细地阐述包括热水器1和蒸发器2的热水单元的操作模式。热水器1具有从容器(未示出)通过泵(未示出)经由热水器1的冷水供应管5供应到其的新鲜水，所述新鲜水通常通过流动分配单元(未示出)分配在热水器1的下部中。进入热水器1的新鲜水流动通过加热盘管，且以已加热的状况上升到热水器1的上部内，加热盘管优选地实施为多级部件。已经被加热至冲泡温度在热水器1的上部中的冲泡水通过新鲜水流入热水器1的下部内而强行流出冲泡水出口6。

温度传感器9延伸通过传感器夹持器10到热水器内从而通过与冲泡水直接接触而确定冲泡水的温度且从而发送相应的信号到热水器加热装置的控制单元。传感器9设置在加热盘管的最后转之上，从而允许对包含在热水器1上部内的冲泡水的温度测量，冲泡水的温度测量通过由加热盘管加热水仅较小程度地受影响。

取决于待实现的要求，经由冲泡水出口6被强行流出热水器1的冲泡水被引导到相应的冲泡单元(未示出)或蒸发器2。如果要求奶泡，那么蒸发器2的蒸汽管14首先经由加热元件16加热至它的操作温度。蒸汽管14加热至它的操作温度由温度传感器19监督。当已经达到蒸发器2的操作温度时，具有92℃到94℃的冲泡温度的少量冲泡水由泵通过冲泡水导管12和冲泡水供应管13供应给蒸发器2。在蒸汽管14中，冲泡水首先加热至沸腾温度，因此冲泡水蒸发且最终过热，从而提供起泡牛奶要求的处于1到2bar、110℃到120℃的蒸汽温度。过热蒸汽在蒸汽出口15处从蒸发器2的蒸汽管14排出且被引导通过蒸汽导管20到牛奶起泡器3的蒸汽连接件21。进入牛奶起泡器3的蒸汽根据文丘里原理通过牛奶连接片22吸入牛奶，在牛奶起泡器3内与所吸入的牛奶混合，同时加热所述牛奶且在喷嘴23处以奶泡的形式排出。由于蒸汽发生仅需要较小体积流量的冲泡水，泵的性能必须降低或定时以避免过大的给水率，在咖啡或茶冲泡过程中泵通常需要传输大量的冲泡水。

当为准备奶泡预选定的泵操作周期已经结束时，包含在蒸发器2内的残余水完全蒸发，从而在该过程之后，蒸汽管14将大致是干的。由于蒸发器2的倾斜位置且由于冲泡水供应管13和蒸汽出口15设置在蒸发器2的向下侧，可能剩留在蒸发器2内的残余水的数量以及形成的任何冷凝物由于重力效应将从蒸汽管14的倾斜区去除。

Claims (18)

1.一种用于热饮制造机的热水单元，所述热水单元包括用于提供冲泡水的热水器(1)，所述热水器(1)包括热水器供应管(5)、热水器加热装置和冲泡水出口(6)，且所述热水单元还包括用于提供蒸汽的蒸发器(2)，所述蒸发器(2)包括蒸发器供应管、蒸发器加热装置(16)和蒸汽出口(15)，

该热水器(1)和蒸发器(2)串连设置，蒸发器(2)用作连续流动加热器，蒸发器供应管用作冲泡水供应管(13)且连接到热水器(1)的冲泡水出口(6)，其特征在于：

蒸发器(2)在冲泡水供应管(13)和蒸汽出口(15)之间具有蒸汽管(14)，其中蒸汽管(14)设置为相对于热饮制造机的水平布置面是倾斜的，且冲泡水供应管(13)以及蒸汽出口(15)设置在表示相对于布置面最低点的相应的有关蒸汽管部分的点处。

2.根据权利要求1所述的热水单元，

其特征在于：该热水器(1)包括热水器壳体(4)、设置在所述壳体(4)的下部区域中的热水器供应管(5)和设置在所述壳体(4)的上部区域中的冲泡水出口(6)。

3.根据权利要求2所述的热水单元，

其特征在于：热水器加热装置实施为设置在热水器壳体(4)内部的多级加热盘管。

4.根据权利要求1所述的热水单元，

其特征在于：蒸发器加热装置(16)的加热器设置为平行于蒸汽管(14)延伸。

5.根据权利要求1所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(2)相对于水平布置面的倾斜大于5°。

6.根据权利要求5所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(2)相对于水平布置面的倾斜大于10°。

7.根据权利要求1所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(2)相对于水平布置面的倾斜最大为90°。

8.根据权利要求7所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(2)相对于水平布置面的倾斜小于45°。

9.根据权利要求8所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(2)相对于水平布置面的倾斜小于30°。

10.根据权利要求1所述的热水单元，

其特征在于：连续流动加热器的冲泡水供应管(13)和蒸汽出口(15)设置在连续流动加热器的相同侧。

11.根据权利要求10所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(14)是U形的。

12.根据权利要求10所述的热水单元，

其特征在于：蒸汽管(14)具有圆弧形状。

13.根据权利要求1所述的热水单元，

其特征在于：冲泡水导管(12)设置在冲泡水出口(6)和冲泡水供应管(13)之间，且所述冲泡水导管(12)实施为柔性且耐热的软管。

14.根据权利要求1到13任何一项所述的热水单元用于连接到牛奶起泡器(3)的使用方法，

其特征在于：热水单元的蒸汽出口(15)通过不关闭的蒸汽导管(20)连接到牛奶起泡器(3)。

15.根据权利要求14所述的热水单元用于连接到牛奶起泡器(3)的使用方法，

其特征在于：蒸汽导管(20)实施为柔性且耐热的软管。

16.一种热饮制造机，包括牛奶起泡器(3)和根据权利要求1到13任何一项所述的热水单元，

其特征在于：牛奶起泡器(3)以不关闭的方式连接到热水单元的蒸发器(2)。

17.根据权利要求16所述的热饮制造机，

其特征在于：设置泵，所述泵从热水器(1)传输冲泡水到蒸发器(2)内。

18.根据权利要求16所述的热饮制造机，

其特征在于：设置溢流装置，且所述溢流装置设置在热水器(1)内或在热水器(1)和蒸发器(2)之间。

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