CN116685812A - 用于加热水的加热装置以及具有加热装置的载水设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加热水(W)的加热装置(9)，包括：‑具有入口通道(91)和出口通道(92)的容器(90)；‑两个间隔的板(93，94)作为电极，每个板都连接到电压源(102)，用于产生通过位于板(93，94)之间的水(W)的电流(I)；‑控制装置(100)，用于激活和停用入口通道(91)以及激活和停用电压源(102)。本发明还涉及一种载水设备，包括导流***和加热装置(9)，如洗衣机(80)、洗碗机或热饮机(1)。

Description

用于加热水的加热装置以及具有加热装置的载水设备

技术领域

本发明涉及一种用于加热水的加热装置，包括具有入口通道和出口通道的容器。

背景技术

洗衣机、洗碗机或热饮机等载水设备在操作期间需要热水，所述热水通过安装在处理容器中的加热元件或连续式加热器来提供。在这种情况下，使用电阻加热元件，当其接通电流时被加热，并由于与水接触而将热量传递到水中。这意味着总是有热量从被加热物体传递到水，这是有损耗的或者延长了水的加热。

DE 102014217 842A1公开了一种用于饮料制造机的加热装置，其被称为连续式加热器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加热水的加热装置，其高效且具有多功能操作。

根据本发明，这一目的主要通过具有独立权利要求1特征的加热装置和根据权利要求13的载水设备来解决。本发明的优选实施方案和进一步扩展可从各个从属权利要求中找到。

本发明可实现的优点是加热非常精确，用户或过程控制所指定的温度可以非常精确地保持，并且偏差极小。此外，与传统的连续式加热器、加热板或浸入式加热器相比，水的加热速度更快。

为此，加热装置包括容器内的两块间隔的板，这两块板作为电极，每块板都包括用于连接电压源的电连接，以便在位于两块板之间的水中产生电流。电极将施加在板上的电压直接传导到液体中，从而使电流流过位于两块板之间的空间的水。由于水的导电性或阻力，其被加热，而没有任何热量从被加热物体转移到水中。因此，水被直接加热。优选的是，在电极上使用普通电源频率范围内的交流电压，以防止电解，即减少或防止电解的发生。这些板优选是相互平行间隔。由于板作为电极，它们只需要有较低的耐水接触电阻，所以它们优选是由石墨制成或具有石墨表面。该加热装置还包括一个控制装置，用于激活和停用入口通道，以及激活和停用电压源，以便根据所使用的装置中的整体过程执行所需的加热任务。

总的来说，该加热装置被设计用于载水设备，优选用于洗衣机、洗碗机或热饮机。

在优选的实施例中，加热装置包括检测装置，其用于检测板间水的电导率。控制装置优选被设置为根据检测到的电导率来调整入口通道和/或电压源。电导率在很大程度上取决于水的特性或成分，特别是矿物添加剂和温度，因此，可以相应地根据特性和工艺要求，自动调整供水和/或施加到板上的电压以及流过水的电流。

在优选的实施例中，入口通道包括可控阀门，其中控制装置被安排用来打开和关闭可控阀门。这提供了一种结构简单且可精确控制的加热装置。因此，可以通过输送压力或布置较高的蓄水池来供应水，水由于重力从蓄水池中压到进水阀上。

在优选的实施例中，出口通道进一步包括阀门，其中该阀门优选是可控的，控制装置被设置用来打开和关闭可控的出口阀。

在优选的实施例中，控制装置被设置为控制入口装置和电压源，优选是出口通道，以实现不同的操作模式。这些操作模式可以取决于设备使用中的整体过程，其中包括作为子过程的水加热。

为此，加热装置，特别是控制装置，被设置为选择并执行下列一种或多种操作模式作为运行模式：

-泵送；

-混合；和

-可选的蒸汽产生。

在泵送模式下，控制装置被设置为控制入口阀，以使水的脉动输送发生。另外，也可以预先设定新的水流入量，这个流入量很低，以避免容器中的水因加热膨胀而向出口流动。

在蒸汽产生模式下，控制装置被设置为控制入口阀，以便在容器中建立高于板的自由体积的液位。这导致了板块上方的蒸发，由于蒸汽压力的作用，蒸汽从出口处被输送出去。由于空气或蒸汽中的电导率比水低得多，所以不会发生暴露的板过热的情况。带电的板不会发热。

在混合模式下，控制装置被设置为控制入口阀，以便在容器中设定使板完全被淹没，并在其中建立起水的对流的液位。对流使两块板之间产生向上的流动，在板之间的空间产生向下的流动，流向各自相邻的容器壁。这使水在容器内循环，从而使添加的物质，如洗涤剂，在水中混合和/或溶解。

在优选的实施例中，加热装置包括检测装置，用于检测容器内或板之间的液位。这意味着可以非常精确地将所需操作模式所需的水量输入容器中。

在优选的实施例中，容器容积的数值在50mL到2000mL的范围内。对于上述类型的加热装置来说，这足以满足承载水的家用电器的大多数应用，并且可以在相应的电器中得到满足，而不需要大量的设计工作。

在优选的实施例中，板的尺寸具有在10cm²(平方厘米)到500cm²(平方厘米)范围内的数值。

本发明还涉及一种载水设备，如洗衣机、洗碗机或热饮机，其具有导流***和按照上述实施例之一的加热装置。

附图说明

本发明的一个示例性实施方案在附图中仅示意性的示出，并在下文中进行了更详细的描述。显示如下：

图1、图2、图3：是优选实施例中的加热设备在不同操作模式下的示意图；

图4：是实施例中的加热设备作为泵的示意图；

图5：是热饮机的示意图、透视图、开放视图；和

图6：是洗衣机的示意图。

具体实施方式

图1示意性地显示了加热装置9作为水加热器的情况。该加热装置9包括具有入口通道91和出口通道92的容器90，并且在容器90中，两个间隔的板93、94用作电极，每个板都包括用于连接到电压源102的电连接，以产生通过位于板之间的水W的电流I。控制装置100被设计成控制电压源102，从而将相应的交流电压切换到板93、94。检测装置98可用于检测容器中液体W的电导率，并将其反馈给控制装置100。根据检测到的电导率和对水加热的预定要求，控制装置100可以激活电压源102，以实现对水W的预期加热。在这种情况下，加热装置9被设计成连续加热器；它也可以被设计成锅炉。此外，加热装置9包括用于检测容器90内液位的传感器99，其可以是安装在容器90壁上并与水W接触的导电或电容传感器。水源14被设计成箱体，水源也可以通过来自供水网络的供应管和供应阀来提供。在这里，水W从水源14被输送到入口通道91，通过容器90并从出口通道92出来。这可以通过设备中的泵8、87(图5、6)来提供。

图2显示了加热装置9作为蒸汽发生器的应用。在这里，水箱90没有完全被水W填满，这意味着在液位L上方存有空间。水W是以上述方式加热的。当水W被加热时，会产生蒸汽S，其最初积聚在液位L上方的空间，并通过出口通道92排出。控制装置100控制电压源102以使水W被加热到产生蒸汽S的程度。入口通道91可以是可控阀门的形式，该阀门也由控制装置100控制，以便进入容器90中的水W达到预先设定的液位。液位L可以通过液位传感器99来检测，根据检测到的液位值，控制装置100可以从水源14向容器90输入所需量的水以产生蒸汽。

图3显示了作为混合器使用的加热装置9。容器90没有完全被水W填满，这意味着在液位L上方存有空间。液位L的尺寸是使两块板93、94完全被淹没。水W是以上述方式加热的。当加热水W时，水W只被加热到不产生或只产生少量蒸汽的程度。在循环过程中，没有水W通过出口通道92排出。在这种情况下，控制装置100控制电压源102以使水W只被加热到在容器90内发生循环的程度。在板93、94之间被加热的水W由于对流而上升。水流过板93、94的上边缘，并在容器90的边缘处再次向下流动。由于这种循环，水中的物质可以发生混合。混合后，液体可以从出口通道92排出或被抽出。

在这种情况下，入口通道91可以设计成可控制的阀门，该阀门也由控制装置100控制，以便进入容器90中的水W达到预先设定的液位，用于各自所需的应用。液位L可以通过液位传感器99来检测，根据检测到的液位值，控制装置100可以将用于循环所需量的水从水源14输入容器90中。

图4显示了加热装置9作为带加热器的泵使用时的示意图。容器90完全装满了水W，从而在装满后入口通道191被关闭。入口通道191被设计成可控的入口阀191。然而，该液位是这样的：入口阀191和出口通道192之间的空间完全被两块板93、94所淹没。水W的加热是以上述方式进行的。当水W被加热时，水因加热导致其在容器90内膨胀。由此产生的液体压力使水W从出口通道192排出容器90外。在这种情况下，控制装置100控制电压源102和入口阀191，以使来自水源14的水W以计量的方式进入容器90中，其被加热，并且由于加热产生膨胀，以使其以液体形式独立地从容器90中排出。

对于所有的操作模式和功能，电压源102提供交流电压，优选是在电源频率范围内的频率，即在16.7至60Hz的范围内。

抽水功能通过例子解释如下。

开始阶段：

-***被填充，由两块板93、94组成的加热元件被停用。

-入口阀191被打开，水流入容器90。

-如有必要，出口阀192被打开，使水W流入管道(可选的，如果***中没有预期的更高压力，则有用)。

膨胀阶段

-入口阀191关闭(由电机、电磁铁激活或通过浮子或弹簧自闭关闭，并且仅由于液体***中的压力条件)；

-出口阀192打开(例如通过弹簧或浮子电动控制或作为自闭式止回阀，由容器90中的超额压力迫使其打开)；

-加热元件启动，施加在板93、94上的电压＝>蒸汽上升，无法通过入口阀191排出。这导致容器90中的水W向下移动；

-当加热元件93、94没有/只有部分覆盖时，膨胀阶段结束。

-从"开始阶段"重复上述步骤。

这就提供了一个脉动的泵送。

图5显示了热饮机1的例子，其具有用于制备热饮的所有相关部件。饮料机1包括外壳11，水容器14和以及可能容纳的导流***2，在该外壳中，储存咖啡豆B的存储容器71具有安装在其下方的带电机的研磨机70。外壳11还作为冲泡单元40的支撑框架，其倾斜位置***冲泡室41。在热饮机1的前部区域中，其具有垂直可移动的出口20，该出口容纳了多个提取装置，其可以是出口喷嘴21、22。在本例中，提取装置22是蒸汽喷嘴，用于分配热水蒸汽或热水，例如用于稀释成品咖啡或用于制备茶饮料。提取装置21代表用于分配咖啡饮料的输出管线或分配喷嘴21。在设备1内具有带有冲泡室41的冲泡单元40，其用于制备饮料，由此将咖啡粉引入冲泡室41中，然后用热水淹没，使得成品咖啡饮料被运送到输出管线并通过分配喷嘴21排出。存储区域33的上端由滴水盘32形成，滴水盘32上有开口和槽，以便将液体残留物排放到位于滴水盘32下方的收集盘34中。此外，热饮机1包括残渣容器35，在饮料制备完成后，将用完的物质扔进该容器中，例如咖啡饼。该设备1进一步包括控制装置18，该控制装置18被设计用于控制各个功能组件，如泵8、阀组件V和加热装置9(设计为连续加热器)以及研磨机70(如果有)，以满足制备各自选定饮料的需要。在本实施例中，控制装置18被设计为具有相关联的存储器MEM的微控制器uC，它被进一步设置为控制导流***2的阀门V，从而使热水被泵送通过冲泡室41。布置在前面板10上的操作和显示装置15提供用于用户输入的操作手柄和用于制备饮料的状态指示或输入选项的显示器。优选地，操作和显示装置15被设计成触摸屏。加热装置8的控制任务可以实现或集成在热饮机1中的控制装置18中。

在图6中，洗衣机80被示意性地显示为载水设备的一个示例。该洗衣机80包含外壳81，在该外壳中，所有用于执行自动洗涤过程的基本部件都位于其中，例如碱容器82、滚筒84和控制装置18。此外，还提供了用于连接供水网络的供水件83和可控制的进水阀85，用于将水W引入碱容器82和滚筒84中。碱容器82下方的排水装置86用于连接循环泵87，以便将水W或注入洗涤剂的洗涤液从碱容器82中通过循环管线88输送到滚筒84的上部区域，并将其注入其中。加热装置9被设置在循环泵87的压力侧，加热装置被设计成连续加热器，其中，加热装置9的出口通道92(图1-4)处连接循环管线88。此外，排水管89终止于排水装置86，以便通过排水泵87a将用完的洗涤液或水W从碱容器82中排出。

控制装置18用于激活和停用循环泵87、滚筒94的驱动装置、加热装置9和阀门85，以对衣物800进行所需的洗涤过程。洗衣机80的控制装置18可以执行或集成加热装置9的控制任务。

Claims (13)

1.一种用于加热水(W)的加热装置(9)，包括：

-具有入口通道(91)和出口通道(92)的容器(90)；

-两个间隔开的板(93,94)，所述板用作电极并且均连接到电压源(102)，所述电压源(102)用于产生流过位于板(93,94)之间的水(W)的电流(I)；

-控制装置(100)，用于启动和停用所述入口通道(91)以及启动和停用所述电压源(102)。

2.根据权利要求1所述的加热装置(9)，包括用于检测位于所述板(93,94)之间的水(W)的电导率的检测装置(98)，其中，所述控制装置(100)优选设计成根据所检测的电导率来调节所述入口通道(91,191)和/或所述电压源(102)。

3.根据前述权利要求1或2所述的加热装置(9)，其特征在于，所述入口通道(91)包括可控的入口阀(91,191)，并且所述控制装置(100)设计成打开和关闭所述可控的入口阀(91,191)。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的加热装置(9)，其特征在于，所述出口通道(92)包括出口阀(92,192)，其中，所述出口阀(92,192)优选设计成可控的，并且所述控制装置(100)设计成打开和关闭所述可控的出口阀(92,192)。

5.根据前述权利要求3或4所述的加热装置(9)，其特征在于，所述控制装置设计成在不同的运行模式下，控制所述入口通道(91,191)和所述电压源(102)，并且优选地控制所述出口通道(92,192)。

6.根据前述权利要求5所述的加热装置(9)，其特征在于，所述运行模式包括以下运行模式中的一种或多种：

-泵送；

-混合；和

-可选的蒸汽产生。

7.根据权利要求6所述的加热装置(9)，其特征在于，在所述泵送运行模式中，所述控制装置(100)设计成控制所述入口阀(91,191)，以建立水(W)的脉动输送。

8.根据权利要求6所述的加热装置(9)，其特征在于，在所述蒸汽产生运行模式中，所述控制装置(100)被设置成控制所述入口阀(91,191)，使得在所述容器(90)中设定具有所述板(93,94)上方的自由容积的液位(L)。

9.根据权利要求6所述的加热装置(9)，其特征在于，在所述混合运行模式中，所述控制器(100)被设置成控制所述入口阀(91,191)，使得在所述容器(14)中设定所述板(93,94)完全浸没的液位(L)，并且能够设定所述容器(90)中的水(W)的对流流量。

10.根据前述权利要求1-9中任一项所述的加热装置(9)，其特征在于，还包括检测装置(99)，所述检测装置(99)用于检测位于所述容器中或者所述板(93,94)之间的水(W)的液位。

11.根据前述权利要求1-10中任一项所述的加热装置(9)，其特征在于，所述容器容积包括200mL至2000mL范围内的值。

12.根据前述权利要求1-11中任一项所述的加热装置(9)，其特征在于，所述板的尺寸具有10cm²至500cm²范围内的值，并且所述板(93,94)的距离具有5cm至0.5cm范围内的值。

13.一种载水设备，包括导流***和权利要求1-12中任一项所述的加热装置(9)，例如洗衣机(80)、洗碗机或热饮机(1)。