CN101384199B - 具有回流的加热*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热饮料制备装置(10)，尤其是垫式咖啡机，包括水容器(12)，加热装置(14)和煮泡室(16)。它们通过液体管道(18，22)相互连接，它的第一区段(18)位于水容器(12)和加热装置(14)之间和它的第二区段(22)位于加热装置(14)和煮泡室(16)之间。此外设有回流管道(24)，在该回流管道中或者在它的入口处布置有回流阀(28，36)。回流管道(24)将液体管道的第二区段(18)与液体管道的第一区段(22)，从而由加热装置(14)加热的水可以从液体管道的第一区段(22)流回到液体管道的第一区段(18)中。

Description

具有回流的加热***

本发明涉及一种热饮料制备装置，尤其是垫式咖啡机，包括水容器，加热装置和煮泡室，它们通过液体管道相互连接。它的第一区段位于水容器和加热装置之间和它的第二区段位于加热装置和煮泡室之间。该装置此外包括回流管道，在它里面或者它的入口处设有回流阀。为了简化起见，但不是将本发明的保护范围限制于此，以下仅讨论咖啡机而不谈热饮料制备装置。 

专利EP0345521B1涉及一种用于制备饮料的相应的装置，其中回流管道通过布置在其中的阀在一个加热块之前从液体管道中分支出来和引回到水容器中。它用于在加热块之前对水管道排气，以便实现恒定的杯充量。 

本发明的任务是提出一种热饮料制备装置，其中冲出的第一杯就具有希望的饮料温度。 

上述任务通过一种热饮料制备装置来解决，该装置包括水容器、加热装置和煮泡室，其中该水容器、加热装置和煮泡室通过液体管道相互连接，该液体管道的第一区段位于水容器和加热装置之间，而该液体管道的第二区段位于加热装置和煮泡室之间，并包括回流管道，在该回流管道中或者在该回流管道的入口处布置有回流阀。 

所述任务是这样解决的，即回流管道在加热装置之后将第二区段通过回流阀与液体管道的第一区段连接，从而由加热装置加热的水可以从第二区段回流到液体管道的第一区段中。水由此在加热装置之后不是总是释放到煮泡室中，而是可以又被引回到加热***的入口处。经过一次后还没有被足够加热的水可以由此再一次或多次地被输送通过加热装置，直到它达到希望的温度。只有在此时回流阀才中断回流，而被充分加热的水被输给煮泡室。因此通过本发明的装置还可以更快地达到煮泡过程所需要的水温度。由于对加热装置供给已经被预热的水，因此将水加热到煮泡温度需要较少的时间。回流阀此时只这样长地打开回流管道，即直到在加热装置的输出端上达到所要求的煮泡温度。 

原则上水在液体管道中的运动按照重力原理实现。此时可能发生的是，水不是可靠地或者不是以可以预定的确定的流速，而是突变地 不受控制地通过液体管道运动。因此，按照本发明的一个有利的实施例，在液体管道的第一区段中在回流管道进入第一区段的入口和加热装置之间设置了泵。由此可以通过泵的功率在对水引导的***中调节出一定的流速和一定的压力。 

泵可以连续地或非连续地运行。它的非连续的运行划分成运行时间间隔和暂停时间间隔。依据加热的水量的不同或者要达到何种水温度，亦即依据所要求的压力和流速，泵可以以不同的运行/暂停时间间隔比进行工作。如果例如要将水加热到煮泡温度，那么运行/暂停时间间隔比为1∶2是有利的，例如泵运行10秒钟，随后暂停20秒钟。在这种比例下煮泡温度可以最快地达到。 

通过按照本发明的装置也可以产生蒸汽，例如采用泵的运行/暂停比为大约0.5∶2。 

泵的控制通过控制单元实现，它依据不同的给定值控制泵的运行。给定值可以是由使用者输入的，由传感器测定的或者编程的值。 

为了在冷的器具下也能够在很短的时间内达到需要的煮泡温度，在本发明的另一个有利的实施例中，可以在液体管道的第一区段中将一个控制阀布置在回流管道的出口处。控制阀可以对来自回流管道的预热的水与来自水容器的冷水的会聚进行控制。一旦控制阀截闭来自水容器的水供给，则还在回流循环回路中的水就在控制阀，加热装置，回流阀和回流管道之间循环。将泵在第一区段布置在控制阀和加热装置之间此时证明也是有利的，因为泵此时位于循环回路内。由于在通过控制阀封闭冷水管道之后只有被预热的水被输送通过加热装置，因此煮泡温度可以在较短的时间内达到。装置的尺寸此时可以这样地设计，使得在回流循环回路循环的水量满足煮泡过程。 

依据煮泡室的结构，它的热容量可以改变。它可以由此将例如加热到煮泡温度的水过度地冷却。尤其是在小的咖啡量的情况下咖啡温度由此可能太低。为了避免这种情况，在本发明的另一个有利的实施例中，回流管道可以被引导通过煮泡室。此时回流管道中的加热的水将热量释放给煮泡室。回流管道由此可以用于预热煮泡室。由此被缩短了到达第一煮泡过程的时间。 

在本发明的一个有利的实施例中，在煮泡室中设有作为回流管道的一部分的通道。在圆柱形的煮泡室的情况下，这些通道流入可以螺旋形地布置在煮泡室周面的内部。为了良好的热传递，这些通过具有较小的壁厚和/或由具有高导热性的材料构成。 

为了回流阀不使回流管道打开的时间比需要的更长和/或控制阀 最佳地实施冷水输送，按照本发明，可以至少在加热装置的输出端处设置一个用于测量水和/或蒸汽温度的温度传感器。也可以设置多个温度传感器，例如在加热装置的输出端处、在回流管道进入第一区段的入口附加和/或在煮泡室上或内部各设置一个温度传感器。控制单元作为在传感器和阀以及泵之间的连接机构评估由传感器传递的信号和由此产生对回流阀，控制阀和/或泵的调节过程。 

为了准备咖啡，有利的是，尤其是为了使牛奶起泡沫设有用于水蒸汽的单独的取出点。在本发明的另一个有利的实施例中，为此在液体管道的第二区段中布置有切换阀，它与牛奶起泡喷嘴连接。切换阀此时优选设置在回流阀和煮泡室之间，因为只有在那里才能够提供最大的煮泡温度或蒸汽温度。在切换阀之后液体管道的第二区段划分成通向煮泡室的内区段和通向喷嘴的外区段。切换阀的控制可以同样通过控制单元进行。咖啡机的使用者可以通过咖啡机的操作元件选择，他是否需要用于煮泡过程的煮泡热水或例如用于使牛奶起泡的水蒸汽。依据选择，水由加热装置一直加热，直到加热装置输出端上的温度传感器测量到相应的水或蒸汽温度。依据温度，控制单元将切换阀切换到通向煮泡室或通向起泡喷嘴。 

在将水蒸汽通过液体管道引导时可能形成干扰的噪声。为了至少避免这种情况，在本发明的一个有利的实施形式中，可以在回流管道中设置消声的元件。它例如可以设计成具有布置在其中的迷宫的腔室的形式。蒸汽通过该迷宫引导除了具有消声的作用以外还具有这样的效果，即水蒸汽可以被部分地凝结和以热水的形式供给液体管道的第一区段。 

以下对照示意附图详细描述实施例。附图中： 

图1示出了按照本发明的装置的第一实施形式； 

图2示出了按照本发明的装置的第二实施形式； 

图2a示出了图2所示的实施形式的一种变型； 

图3示出了按照本发明的装置的第三实施形式； 

图4示出了按照本发明的装置的第四实施形式。 

作为热饮料制备装置的示例，图1示出了垫式咖啡机10的原理构造。垫式咖啡机10的主要组成部分是水箱12，作为加热装置的连续加热器14和煮泡室16。水箱12通过水管道18与连续加热器14连接。在水管道18中设有泵20。水管道22将连续加热器14与煮泡室16连接。在连续加热器14之后不远处从管道22上分支出回流管道24。分支部位形成T形件26。回流管道24的一部分是闭塞阀28。回流管道24通入管道18中的T形件30中。T形件26形成回流管道24的入口和T形件30形成回流管道24的出口。在连续加热器14的输出端处还在T形件26之前设置温度传感器32。它与控制单元34连接，后者通过(虚线所示的)控制管道也与泵22和回流阀28连接。 

在垫式咖啡机10运行时，泵22将水从水箱12通过水管道18泵送到连续加热器14中。在那里水被加热和通过管道22输送到煮泡室16。在煮泡过程开始时回流阀28打开，从而被连续加热器14加热的水不仅被泵送到水管道22中而且通过回流管道24又被泵送返回到水管道18中。在该时刻在煮泡室16中已经有一个咖啡垫(在图1中没有示出)。咖啡垫对水形成一定的阻力。煮泡室16中的咖啡垫的阻力导致，从连续加热器14出来的热水的主要部分沿着具有较小阻力的路径，亦即通过回流管道24返回到水管道18中。在那里它与来自水箱12的冷水混合，从而泵20在第二循环中将已经预热的水输送给连续加热器14。 

虽然受到在那里的较高的阻力但是仍然达到煮泡室16中的热水用于湿润咖啡垫。已经被湿润的咖啡垫导致在煮泡过程期间香料更好地展开。此外热水预热了煮泡室16。 

一旦在连续加热器14的输出端上的温度传感器32测量到所需要的煮泡温度，控制单元34就关闭回流阀28和将煮泡热水直接地输送给煮泡室16。在已经被预热的煮泡室16中热的煮泡水现在可以不再这样地强烈地冷却下来，即使得由此产生的咖啡温度在杯子中可能变得太低。 

控制单元34具有将由温度传感器32传递的信号转换成相应的切换功能或调节功能和使回流阀28打开和关闭的功能。它可以在需要时让泵20在间歇运行下工作。它控制它的输出量，例如通过使它在运行/暂停循环下运行。 

在煮泡过程开始时，尤其是在长的停止时间之后或者在垫式咖啡机的很低的温度下，由连续加热器14加热的水在所谓的回流相期间在一个循环回路中又在连续加热器14之前被引回。这种情况一直进行到水已经达到了煮泡温度为止，其中在该时间期间咖啡机的引导液体的直到煮泡室16的部件被在循环回路中循环的水预热。由此保证产生的水温度在杯子中尤其是在冷的装置情况下从开始起就总是足够地高。 

图2示出了已经从图1中已知的垫式咖啡机10的构造。在图1不 同，此处采用二通阀36用于那里的回流阀28。它与回流阀28在回流管道24中的情况不一样，而是取代T形件26(参见图1)布置在水管道22中。亦即它同时形成回流管道24的入口。其余地，相同的部件采用了相同的附图标记。这也适用于后面的附图。 

水现在可以依据二通阀36的切换位置或者流入水管道22中或者流入或回流管道24中。通过相应的控制保证了只要k在煮泡室16中没有咖啡垫就没有热水进入煮泡室16中。由此避免了使用者受到从煮泡室16出来的热水烫伤的危险。为此布置在煮泡室16中的传感器(在图2中没有示出)确定咖啡垫在煮泡室16中的存在。与传感器连接的控制单元34可以这样地短时间地切换二通阀36，使得在这种结构中也预热煮泡室16以及湿润布置在其中的咖啡垫。 

在煮泡过程开始时来自连续加热器14的热水至少多部分通过回流管道24在连续加热器14之前流回到水管道18中。二通阀的切换位置一直被维持，直到控制单元34温度传感器32发出达到了预定的水温度的相应的信号为止。之后二通阀36改变切换位置，从而全部从连续加热器14来的水量通过水管道22流入煮泡室16。回流管道24应该较短，使得热水在回流相中损失尽可能少的热量。 

图2a示出了已经从图2已知的垫式咖啡机10的实施形式，其区别在于，回流管道24被引导通过煮泡室16。由连续加热器14加热的水通过在煮泡室16中的通道(在图2a中通过煮泡室16中的点线表示)流回到水管道18。由此煮泡室16被预加热。 

图3示出了按照本发明的垫式咖啡机10的另一个实施形式，其中与图1，2和2a不同在于，在回流管道24的出口处在水管道18中也布置了二通阀38。通过二通阀38使通过回流管道24输送的水与来自水箱12的冷水实现被调节地汇合。控制单元34这样地控制二通阀38，输送使得在回流相期间冷水的输送被完全或部分地截闭。在回流相期间泵20将水通过连续加热器14输送到水管道22中通向二通阀36和通过回流管道24返回到二通阀38。如果来自水箱12的冷水输送被二通阀38封闭，那么水仅仅在用箭头A表示的回流相的循环回路中循环。它一直进行，直到控制单元34的温度传感器32发出达到预定的水温度的信号和将二通阀36切换，从而来自连续加热器14的水完全通过水管道22输送到煮泡室16中。有利地，在循环回路A中循环的水量正好对应于 煮泡一杯咖啡所需要的水量。由此保证即使在咖啡机长时间停止之后也可以在最短的时间供给具有希望的高的咖啡温度的第一杯咖啡。 

图4除了图3所示的垫式咖啡机10的构造以外还在水管道22中在二通阀36和煮泡室16之间有一个二通阀40。从二通阀40分支出蒸汽管道42，它的出口与蒸汽喷嘴44连接。水蒸汽的产生原则上与煮泡热水的产生是一样作用的。不同在于，用于水蒸汽的水一直在回流相中通流，直到在温度传感器32上测量到希望的蒸汽温度。如果达到了该蒸汽温度，那么控制单元34就切换二通阀36，从而水蒸汽完全被引导到蒸汽喷嘴44。 

在回流管道24中布置了***46。它用于蒸汽运行中减小噪声，该噪声是由几乎煮沸的水在流过回流管道24时形成的。它按照迷宫的原理作用并且除了减小噪声以外还使得水可以在***中至少部分地被冷凝和以热水的形式供到液体管道的第一区段。 

由于在上面详细描述的垫式咖啡机10中涉及的是一些实施例，因此它们可以按照通常的方式由专业人员在一个很宽的范围中进行修改而不脱离本发明的范围。尤其是回流管道24的具体的分布可以以不同于此处描述的其它形式实现。同样可以采用不同的形式布置或实施阀28，36，38，40以及T形件26和30，如果由于空间或外观设计的原因而需要的话。此外不定冠词“一个”的使用不排除有关的特征也可以是复数个的情况。 

附图标记表 

10     垫式咖啡机 

12     水箱 

14     加热装置，连续加热器 

16     煮泡室 

18，22 水管道 

20     泵 

24     回流管道 

26，30 T形件 

28     回流阀 

32         温度传感器 

34         控制单元 

36，38，40 二通阀 

42         蒸汽管道 

44         蒸汽喷嘴 

46         *** 

Claims (12)

1.热饮料制备装置(10)，包括水容器(12)、加热装置(14)和煮泡室(16)，其中该水容器、加热装置和煮泡室通过液体管道(18，22)相互连接，该液体管道的第一区段(18)位于水容器(12)和加热装置(14)之间，而该液体管道的第二区段(22)位于加热装置(14)和煮泡室(16)之间，并包括回流管道(24)，在该回流管道中或者在该回流管道的入口处布置有回流阀(28，36)，其特征在于，回流管道(24)在加热装置之后将第二区段(22)通过回流阀(28；36)与液体管道的第一区段(18)连接。

2.按照权利要求1所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，所述热饮料制备装置(10)设置为垫式咖啡机。

3.按照权利要求1所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，回流阀是二通阀(36)。

4.按照权利要求1所述的热饮料制备装置(10)，包括在液体管道的第一区段(18)中的泵(20)。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，在液体管道的第一区段(18)中设置控制阀(38)，它与回流管道(24)的出口连接。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，回流管道(24)被引导通过煮泡室(16)。

7.按照权利要求6所述的热饮料制备装置(10)，特征在于，在煮泡室(16)中布置有一些通道，它们是回流管道(24)的一部分。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，在加热装置(14)的输出端处设置用于测量水和/或蒸汽温度的温度传感器(32)。

9.按照权利要求1至3中任一项所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，在回流管道(24)中设置消声的元件(46)。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的热饮料制备装置(10)，包括水和/或蒸汽喷嘴(44)，其特征在于，在液体管道的第二区段(22)中设有切换阀(40)，通过该切换阀可以将液体管道(22)划分成与煮泡室(16)连接的液体管道和与水和/或蒸汽喷嘴(44)连接的液体管道(42)。

11.按照权利要求8所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，一个控制装置(34)依据温度传感器(32)的信号对阀(28；36；38；40)进行控制。

12.按照权利要求8所述的热饮料制备装置(10)，其特征在于，所述热饮料制备装置具有在液体管道的第一区段(18)中的泵(20)，其中一个控制装置(34)依据温度传感器(32)的信号对泵(20)进行控制。

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