JP5275977B2 - 飲み物調製機械用の加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１に記載の飲み物調製機械用の加熱装置に関する。

本発明は、特に、水タンク、熱湯を形成するための第１の連続フローヒーターと蒸気を発生させるための第２の連続フローヒーターへ水を供給する、少なくとも１つの水ポンプを有する、飲み物調製機械用の加熱装置に関する。

熱湯と蒸気を調製するために独立した連続フローヒーターを使用することは、品質の変らない飲み物を効率的に形成することを可能にするので、今日一般的な、多くの飲み物調製機械において見られる。すなわち、特に個々の熱湯調製コンポーネントまたは蒸気調製コンポーネントの熱的慣性に基づいて、唯一の連続フローヒーターないし加熱部材のみによって熱湯も蒸気も形成することは、通常、難しいことが明らかにされている。しかし、それにもかかわらず、必要な場合には短時間で大量の熱湯または蒸気を調製することもできる、非工業用目的のための、構造的に簡単で確実に作動する飲み物調製機械を提供できるようにする、という需要がある。

２つの加熱部材を有する飲み物調製機械の例は、特許文献１である。これは、２つの連続フローヒーターを備えた加熱ブロックとポンプを有するコーヒーマシンを示している。その場合に、第１の連続フローヒーターは、コーヒーを注出するための煮沸ヘッドと接続されており、第２の連続フローヒーターは、ミルクを加熱し、あるいは泡立たせるための蒸気ノズルと接続されている。この装置においては、それぞれ水で満たされる連続フローヒーターのみが、アクティブである。他方の連続フローヒーターは、熱いが、インアクティブに留まる。従ってここでは、（通常のように）それぞれの機能（熱湯生成または蒸気形成）への連続フローヒーターの固定的な対応づけが存在する。

特許文献２は、同様に、ここでは３台の連続フローヒーターと１つのポンプを有するコーヒーマシンを示しており、その場合にここでも連続フローヒーターには明確な機能、すなわちコーヒー、熱湯または蒸気を形成するための機能が、割り当てられている。

そして、特許文献３は、液体を加熱するためにコーヒーマシンまたはエスプレッソマシンと組み合わせて水蒸気を発生するための装置を示している。この装置は、ポンプ、第１のヒーターおよびコーヒー煮沸ヘッドを有しており、その場合に煮沸ヘッドの前段に２ルート弁が挿入されており、それが、第１のヒーターによって加熱された水を選択的に煮沸ヘッドまたは第２のヒーターへ案内することを許す。第２のヒーターは、すでに加熱されている水に、蒸気へ移行させるために、必要な蒸発熱を供給するために、用いられる。従ってここでも、２つのヒーターには明確な機能（熱湯または蒸気の形成用）が割り当てられているが、蒸気を形成する場合に、ここでは第１のヒーターが常に関与しているので、依存性が存在する。
独国特許４２０４７４６Ｃ２ 独国特許公開３９１２７８８−Ａ１ 独国特許公開３５２１９８９−Ａ１

本発明の課題は、すでにある加熱装置（たとえば連続フローヒーター）をできる限り効率的かつ多様に利用することができる、飲み物調製機械用の加熱装置を提供することにある。

この課題は、特許請求項１の特徴によって、解決される。

この解決は、原則的に自立して作動する２つの連続フローヒーターが、然るべく形成された制御装置および構成部材の特殊な配置に関連して、各々が自立してそれ自体のためにも、両者が互いに同じ製品（熱湯または蒸気）のためにも、作動することができる、ということから出発している。

特に、第１の連続フローヒーターが熱湯を形成するため、そして第２の連続フローヒーターが蒸気を発生させるために設けられていることから、出発している。その場合に、第１の連続フローヒーターは、必要な場合に、蒸気発生へ切り替え可能かつ第２の連続フローヒーターに付加接続可能であって、かつ／または第２の連続フローヒーターが、必要な場合に、熱湯生成に切り替え可能かつ第１の連続フローヒーターに付加接続可能である。

従って、発熱素子の並列回路によって、必要な場合に、熱湯出力か、あるいは蒸気出力を増大させることができる。従って、本発明に基づく解決は、構造的に同様な組立て形式を有する（すなわち２つの連続フローヒーターを有する）飲み物調製機械に、この拡張された機能性を搭載できることも、可能にする。

すでに説明したように、使用される個々の熱湯または蒸気調製コンポーネントの熱的慣性が重要な役割を果たすので、第１および／または第２の連続フローヒーターが、同時または時間遅延して、それぞれ他方の連続フローヒーターに付加接続可能であることが、重要である。時間遅延された付加接続は、たとえば、熱湯を有する飲み物ポーションを調製した後に、蒸気を有する大きい飲み物ポーションの調製が要求される場合、あるいは蒸気を有する大きい飲み物ポーションの調製後に、熱湯を有する大きい飲み物ポーションの調製が要求される場合に、必要になることがある。前者の場合には、支援のために使用される発熱素子が、所定の加熱時間を必要とし、後者の場合には、支援に使用された発熱素子が、所定の冷却時間を必要とする。なお、この種の状況を技術的に支配するためには、適切な制御装置も設けられなければならない。制御装置は、熱湯または蒸気を発生させるために連続フローヒーターの切替えを制御するため、および連続フローヒーターの付加接続を制御するために、使用される。付加接続を制御することは、第１の連続フローヒーターを第２の連続フローヒーターに付加接続することであり、あるいは第２の連続フローヒーターを第１の連続フローヒーターに付加接続することであり、両者は、操作ユニットにおける入力および飲み物調製機械ないし加熱装置の先行する作動状態に依存している。さらに、加熱装置の構成部材の本発明に基づく配置によって、技術的な支配性が改良される。

従って、−２つの発熱素子が上述した切替え可能性を有している限りにおいて−操作ユニットにおける入力によって、原理的に「蒸気供給 ノーマル」、「蒸気供給 増大（パワースチーム）」、「水供給 ノーマル」および「水供給 増大（パワーホットウォーター）」が選択可能となる。「増大された」供給可能性は、本発明に基づく加熱装置が、増大された熱湯出力か、あるいは増大された蒸気出力をもたらすことができることを、表している。しかしそれにもかかわらず、ノーマルな供給可能性の他には、「増大された熱湯供給」のみ、あるいは「増大された蒸気供給」のみが選択可能な、飲み物調製機械の簡略化された変形例に、注目することもできる。

加熱装置の構成部材の特殊な配置に関して、以下のものを設けることができる：
第２の蒸気流出パイプを設けると、効果的である。飲み物調製機械のための蒸気流出パイプは、通常、所定のパイプ直径を有しており、それは、もっと大きく選択することも、もっと小さく選択することもできない。それが小さすぎる場合には、蒸気流出圧力が大きくなりすぎる。しかし、それが大きすぎる場合には、蒸気品質が悪くなる。従って、増大された蒸気発生出力の場合には、他の蒸気流出パイプを設けると、より効果的である。

好ましくは、加熱装置内の構成部材の原則的な配置は、第１の蒸気流出パイプが、第１の磁気弁を介して（通常の場合においては、蒸気を発生させるために設けられている）第２の連続フローヒーターと接続されており、第２の蒸気流出パイプは、第２の磁気弁を介して（通常場合においては、熱湯を発生させるために設けられている）第１の連続フローヒーターと接続されているように、なされる。

さらに、熱湯流出パイプを、第３の磁気弁と絞り弁を介して第２の連続フローヒーターと、そして切替え弁と逆止め弁を介して第１の連続フローヒーターと接続すると、効果的である。絞り弁によって、第２の連続フローヒーター（通常の場合において、蒸気を発生させるために使用される）内の圧力が、増大された熱湯需要の要請の場合に、熱湯が危険な程度においてカップ内へ噴出する原因とならないことが、達成される。逆止め弁によっては、第１の連続フローヒーターの加熱の際に、切替え弁（コーヒー排出から熱湯排出へ切り替えるために設けられている）が開放している限りにおいて、熱湯流出パイプから突然水が滴らないことが、達成される。

切替え弁（コーヒー排出から熱湯排出への切替え）は、好ましくは手動または電気的に制御可能である。というのは、普及しているコーヒー調製機械におけるそれに応じた選択は、通常、手動または操作ユニットを介して行うことができるからである。

以下、図面を用いて、本発明に基づく加熱装置の例を説明する。

図１は、飲み物調製機械のための本発明に基づく加熱装置の構成部材の原理的な配置を示している。水タンク１から、流量測定装置２を介して、ダイアフラム式レギュレータを備えた水ポンプ３へ水が流れる。水ポンプ３は、第１の連続フローヒーター４と第２の連続フローヒーター５へ供給を行う。第１の連続フローヒーター４は、通常の場合においては、熱湯供給用か、あるいはコーヒー供給用の、熱湯を生成するために用いられる。第２の連続フローヒーター５は、通常の場合においては、蒸気供給のための蒸気を発生させるために、用いられる。しかし、連続フローヒーター４、５（一般には、サーモブロック、発熱ブロック、発熱素子などとも称される）は、両方とも、熱湯または蒸気を発生させるために用いられ、それに応じて設計されている。

第１の連続フローヒーター４の出口は、逆止め弁６を介して切替え弁７と接続されている。切替え弁７は、作動モードを熱湯排出からコーヒー排出（およびその逆）へ切り替えるために用いられる。切替え弁７は、手動または電気的に操作することができる。切替え弁７の出口は、一方では、コーヒー調製装置８と、他方では、熱湯流出パイプ９と接続されている。熱湯供給の場合においては、熱湯排出は常に、熱湯流出パイプ９を介して行われる。それに対してコーヒー調製は、それ自体本発明の主要対象ではないので、その機能は当業者に原則的に知られていることを前提として、ここではこれ以上説明しない。

第２の連続フローヒーター５の出口は、第１の磁気弁１０を介して第１の蒸気流出パイプ１１と接続されている。通常の供給場合には、蒸気排出は、常に蒸気流出パイプ１１を介して行われる。

本発明の主旨において機能性を拡張するために、さらに、第１の連続フローヒーター４の出口が、第２の磁気弁１２を介して第２の蒸気流出パイプ１３と接続されている。さらに、第２の連続フローヒーター５の出口が、絞り弁１４と第３の磁気弁１５を介して、同様に熱湯流出パイプ９と接続されている。増大された蒸気出力または増大された熱湯出力が必要な場合には、第２、第３の磁気弁１２、１５を介して、それに応じた量の所望の排出を提供することができる。明らかなように、増大された蒸気出力のために、第２の蒸気流出パイプ１３が設けられており、それによって蒸気品質と安全性が保証されている。それに対して、増大された熱湯出力の場合においては、すでに存在する熱湯流出パイプ９をそのまま使用することができる。というのは、ここでは付加的な問題は生じないからである。

本発明に基づく加熱装置ないし本発明に基づく加熱装置を有する飲み物調製機械のすべてのプロセスの制御は、制御装置１６と操作ユニット１７を介して行われる。その場合に制御装置１６は、当業者に知られているように、たとえばマイクロプロセッサによって実現することができる。操作ユニットは、同様に当業者に知られているように、操作部材、作動部材および表示部材を有しており、それらが飲み物調製機械のユーザーに、その操作を可能かつ容易にする。もちろん、制御装置は、さらに、流量測定装置２、水ポンプ３、第１の連続フローヒーター４、第２の連続フローヒーター５、切替え弁７および磁気弁１０、１２、１５のような、制御すべき部材への接続も有している。これらの接続は、制御接続と監視接続を含むことができ、後者は、たとえば温度を監視するためである。

すでに説明したように、本発明に基づく加熱装置は、原理的に、以下の４つの作動可能性ないしモードを可能にする：
１．「蒸気供給 ノーマル」、
２．「蒸気供給 増大（パワースチーム）」、
３．「水供給 ノーマル」、および
４．「水供給 増大（パワーホットウォーター）」

図２から５には、これら４つの作動モードが、メインフローパスを強調表示しながら、図示されている：

１．「蒸気供給 ノーマル」（図２を参照）
−まず、操作ユニット１７によって、蒸気供給の作動が行われる。
−制御装置１６の電子回路が、磁気弁１２、１５を閉鎖に保ち、第１の磁気弁１０を開放し、ダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を能動化する。
−水が、水タンク１から流量測定装置２を通り、さらにダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を通って流れる。第２の連続フローヒーター５内で、水が蒸気に加熱されて、蒸気が第１の磁気弁１０を介して第１の蒸気流出パイプ１１へ達する。
−時間に達した後に、水ポンプ３が制御装置１６の電子回路によって遮断にされて、制御装置１６の電子回路が第１の磁気弁１０を再び閉鎖する。

２．「蒸気供給 増大（パワースチーム）」（図３を参照）
−まず、操作ユニット１７によって、蒸気供給（パワースチーム）の作動が行われる。
−制御装置１６の電子回路が、磁気弁１２、１５を閉鎖に保ち、第１の磁気弁１０を開放し、ダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を能動化する。
−水が、水タンク１から流量測定装置２を通り、さらにダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を通って流れる。第２の連続フローヒーター５内で水が蒸気に加熱されて、蒸気が第１の磁気弁１０を介して第１の蒸気流出パイプ１１へ達する。
−同時に、第１の連続フローヒーター４が、蒸気温度に加熱される。温度が達成された場合に、制御装置１６の電子回路が、第２の磁気弁１２を開放する。それによって付加的に発生された蒸気が、第２の蒸気流出パイプ１３を介して加熱すべき液体内へ達する。
−時間に達した後に、水ポンプ３が、制御装置１６の電子回路によって遮断され、制御装置１６の電子回路が磁気弁１０、１２を再び閉鎖する。
−所定の期間の間にそれ以上蒸気が必要とされない場合には、第１の連続フローヒーター４が再び熱湯生成のためのスタンバイ温度へ移行する。

注：
最適な蒸気品質と水品質が保証されるようにするために、流出パイプの横断面がそれに見合うことが、必要である。すなわち、蒸気発生（パワースチーム）のためには、２つの流出パイプを有することが、必要である。従って、この場合においては、蒸気の排出が２つの蒸気流出パイプ１１と１３を介して行われる。

３．「水供給 ノーマル」（図４を参照）
−まず、操作ユニット１７によって、あるいは直接（手動で）切替え弁７によって、水供給の作動が行われる。
−制御装置１６の電子回路が、磁気弁１０、１２、１５を閉鎖に保ち、切替え弁７（手動で開放されない場合）を開放し、ダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を能動化する。
−水が、水タンク１から流量測定装置２を通り、さらにダイアフラム式レギュレータを備えた水ポンプ３を通って流れる。第１の連続フローヒーター４内で、水が加熱されて、逆止め弁６を介して切替え弁７へ達する。その後、熱湯が、熱湯流出パイプ９を介してカップなどへ達する。
−流量測定装置２が、制御装置１６の電子回路に、通過する水量を報告する。水量に達した場合に、制御装置１６の電子回路によって、水ポンプ３が遮断される。
−制御装置１６の電子回路が、切替え弁７を閉鎖し、あるいはユーザーに、それを手動で閉鎖しなければならないことを、表示する。

注：
水ポンプ３におけるダイアフラム式レギュレータは、システム沈静化のために用いられて、水ポンプの衝撃を吸収する。逆止め弁６は、切替え弁７が開放されている限りにおいて、第１の連続フローヒーター４の加熱の際に、熱湯流出パイプ９から湯が突然滴ることがないようにするために、必要とされる。

４．「水供給 増大（パワーホットウォーター）」（図５を参照）
−まず、操作ユニット１７によって、水供給（パワーホットウォーター）の作動が行われる。
−制御装置１６の電子回路が、磁気弁１０、１２を閉鎖に保ち、切替え弁７と第３の磁気弁１５を開放して、ダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を能動化する。
−水が、水タンク１から流量制御装置２を通り、さらにダイアフラム式レギュレータを有する水ポンプ３を通って流れる。第１の連続フローヒーター４内で水が加熱されて、逆止め弁６を介して切替え弁７へ達する。その後、熱湯が、熱湯流出パイプ９を介してカップなどへ達する。
−同時に、水が、第２の連続フローヒーター５を通り、絞り弁１４と第３の磁気弁１５を通り、同様に熱湯流出パイプ９を通って流れる。
−流量測定装置２が、制御装置１６の電子回路に、通過する流量を報告する。水量に達した場合に、水ポンプ３が制御装置１６の電子回路によって遮断される。
−制御装置１６の電子回路が、第３の磁気弁１５と切替え弁７を閉鎖し、あるいは後者が手動で閉鎖されなければならないことを、表示する。

注：
絞り弁１４は、圧力を減少させ、それによって第２の連続フローヒーター５は、それに先だって蒸気温度になっている限りにおいて、熱湯をカップ内へ噴出させない。
さらに、それが所定の適用のために望まれ、あるいは有意義である限りにおいて、蒸気添加を有する熱湯を形成する、可能性も生じる。この目的のために、第２の連続フローヒーター５を、そのために必要な、第１の連続フローヒーター４に比較して高い出力で作動するだけで済む。相変わらず、他の連続フローヒーターを付加接続することによって、増大された排出出力を有する流体排出が得られる。

そして、図６はさらに、２つの水ポンプを有する加熱装置の構成部材の原理的な配置を示している。製品品質を改良するために、各連続フローヒーターにそれぞれ必要な水量を管理して供給することが、必要であり、あるいは望ましい場合があり、その場合にここでは、それが、第１の連続フローヒーター４の場合には水ポンプ１８であり、第２の連続フローヒーター５の場合には水ポンプ３である。

この場合においても、水量の管理は、制御装置１６を介して行われる。４つの作動モード「蒸気供給 ノーマル」、「蒸気供給 増大」、「水供給 ノーマル」および「水供給 増大」における機能方法は、原則的に、図２−５に示し、かつ付属の説明で述べたのと同一である。

さらに、当業者にとっては、示されている機能図式が機能原理を説明するためだけに用いられ、従って一般に知られた技術的詳細が、必ずしもすべて詳細に示され、かつ説明されていないことは、周知のことと思われる。すなわち、図６は付加的に、さらに過圧弁１９を示しており、その過圧弁は、安全目的のために通常さらに、連続フローヒーター５の領域に配置されている。

加熱装置の構成部材の原理的な配置を示している。 作動モード「蒸気供給 ノーマル」を図式的に示している。 作動モード「蒸気供給 増大」を図式的に示している。 作動モード「水供給 ノーマル」を図式的に示している。 作動モード「水供給 増大」を図式的に示している。 ２つの水ポンプを有する加熱装置の構成部材の原理的な配置を示している。

符号の説明

１ 水タンク
２ 流量測定装置（フローメータ）
３ 水ポンプ
４ 第１の連続フローヒーター
５ 第２の連続フローヒーター
６ 逆止め弁
７ 切替え弁
８ コーヒー調製装置
９ 熱湯流出パイプ
１０ 第１の磁気弁
１１ 第１の蒸気流出パイプ
１２ 第２の磁気弁
１３ 第２の蒸気流出パイプ
１４ 絞り弁
１５ 第３の磁気弁
１６ 制御装置
１７ 操作ユニット
１８ 第２の水ポンプ
１９ 過圧弁

Claims (9)

1. 飲み物調製機械のための加熱装置であって、
   熱湯発生モードまたは蒸気発生モードにされるように形成された第１の連続フローヒーター（４）であって、第１の連続フローヒーター（４）で生成された熱湯または蒸気を排出する出口を有する第１の連続フローヒーター（４）と、
   熱湯発生モードまたは蒸気発生モードにされるように形成された第２の連続フローヒーター（５）であって、第２の連続フローヒーター（５）で生成された熱湯または蒸気を排出する出口を有する第２の連続フローヒーター（５）と、
   第１の連続フローヒーター（４）と第２の連続フローヒーター（５）に水を供給するように形成された少なくとも１つの水ポンプ（３）と、
   制御装置であって、
   第１の連続フローヒーター（４）と第２の連続フローヒーター（５）への水の供給が行われるように前記少なくとも１つの水ポンプ（３）を作動せしめる制御装置と、
   を具備し、
   制御装置が、
   第１の連続フローヒーター（４）が熱湯発生モードであり、第２の連続フローヒーター（５）が蒸気発生モードである場合に、
   i) 第１の連続フローヒーター（４）を蒸気発生モードに切り換え、第２の連続フローヒーター（５）の出口を介しての蒸気供給と第１の連続フローヒーター（４）の出口を介しての蒸気供給を可能ならしめ、第１の連続フローヒーター（４）の出口を介しての蒸気供給を第２の連続フローヒーター（５）の出口を介しての蒸気供給と、同時または時間遅延しておこなうことを可能ならしめ、
   および、または、
   ii) 第２の連続フローヒーター（５）を熱湯発生モードに切り換え、第１の連続フローヒーター（４）の出口を介しての熱湯供給と第２の連続フローヒーター（５）の出口を介しての熱湯供給を可能ならしめ、第２の連続フローヒーター（５）の出口を介しての熱湯供給を第１の連続フローヒーター（４）の出口を介しての熱湯供給と、同時または時間遅延しておこなうことを可能ならしめる、
   ことを特徴とする飲み物調製機械のための加熱装置。
2. 前記制御装置が、操作ユニット（１７）における入力および加熱装置の先行する作動状態に従って、
   第１の連続フローヒーター（４）を蒸気発生モードに切り替えて蒸気を供給するようにし、
   第２の連続フローヒーター（５）を熱湯発生モードに切り替えて熱湯を供給するようにする、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 操作ユニット（１７）における入力によって、
   第２の連続フローヒーター（５）において水が蒸気になるように加熱される「蒸気供給 ノーマル」モード、
   第２の連続フローヒーター（５）において水が蒸気になるように加熱され、同時に第１の連続フローヒーター（４）が蒸気温度まで加熱される「蒸気供給 増大」モード、
   第１の連続フローヒーター（４）において水が加熱される「水供給 ノーマル」モード、および
   第１の連続フローヒーター（４）において水が加熱され、同時に水が第２の連続フローヒーター（５）を流れる「水供給 増大」モード、
   の作動が選択可能である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
4. 第１の蒸気流出パイプ（１１）が、第１の磁気弁（１０）を介して第２の連続フローヒーター（５）と接続されており、
   第２の蒸気流出パイプ（１３）が、第２の磁気弁（１２）を介して第１の連続フローヒーター（４）と接続されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の加熱装置。
5. 熱湯流出パイプ（９）が、第３の磁気弁（１５）と絞り弁（１４）を介して第２の連続フローヒーター（５）と接続され、かつ、切替え弁（７）と逆止め弁（６）を介して第１の連続フローヒーター（４）と接続されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 切替え弁（７）が、手動または電気的に制御可能である、ことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
7. 少なくとも１つの水ポンプ（３）が、加熱装置のすべての作動モードにおいて、水タンク（１）から水を給送する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 各連続フローヒーター（４、５）に、それぞれ水ポンプ（１８、３）が対応づけられている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の加熱装置。
9. 第１の連続フローヒーター（４）と第２の連続フローヒーター（５）が、１台のみの連続フローヒーターに比較して、より大量の熱湯、または、より大量の蒸気を、あるいは、蒸気添加を有する熱湯量を、同時に供給するようにされている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。

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