用于管理咖啡机锅炉水位的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及一种用于管理咖啡机的锅炉水位的装置及方法。
[0002]具体地，本发明涉及一种在咖啡机的锅炉、下文统称“锅炉”的管理中能节约能源的装置及方法。
[0003]更具体地，本发明涉及一种调节锅炉中当前水量的可能性。
【背景技术】
[0004]众所周知，咖啡机的锅炉通常是一种加水到可用容量的50-60%、剩余体积内充满加压蒸汽的容器。
[0005]实际上，在锅炉的操作过程中，其(借助于加热电阻)被加压至约1-1.5巴，对应温度约为 120-130 °C。
[0006]如同样所已知的，咖啡机的锅炉不仅可用于加热，优选通过热交换器来加热用于制备咖啡的水，还可用于通过所设置的合适的喷嘴以提供蒸汽，例如，加热牛奶/打奶泡，以及用于提供热水，例如，用于制备热饮，如茶、菊花茶等。
[0007]这类已知的锅炉的第一个技术问题在于锅炉内的水位通常是一预设的平均水位，因此，蒸汽和热水的分配情况基本保持恒定，或者是在有限的范围内变化，而与所涉及的高峰时段(高消耗时段)或消耗少时段无关。
[0008]与第一个问题相关的第二个问题是所述锅炉内的水，即使其按照需要被注满，在正常使用过程中也会经历化学性质的逐步降解。蒸汽从锅炉中排出，会导致锅炉内的水中溶解的矿物盐的浓度甚至会以很高的含量不断增加。同时，此类水的PH值会提高，假如所加入的水是经过，例如阳离子树脂水软化装置软化的话，事实上，在这种情况下，水中的所有钙盐和镁盐通过化学置换被转换成钠盐，并将被导入所述锅炉中，且所述钠盐，随着其浓度的增加，将使得锅炉内的水变成强碱性，几乎不适合于食品使用。并且，如果不能定期地将水从锅炉中去除，构成与食品用水接触的金属合金部件的少量金属(镍、铅等)可达到的浓度将远超现行法规所建议或强制实行的可供人体食用的标准。在此情况下，一旦以锅炉中的水来制备热饮，例如茶，所存在的风险是，所提供的水的化学组成不是最优的，甚至是有害的。
[0009]此外，如果用于制备热饮的水不能定期地从锅炉中去除，随着时间的推移，高浓度的盐的存在可能会导致腐蚀或矿物盐沉积。
[0010]因此，定期更换锅炉中的水以防止上述问题的发生将会是有用和有利的。
[0011]就涉及的第一个技术问题而言，专利公开号EP0313496A2，除其它外，其公开了一种包括多个探头的锅炉，该多个探头用于检测锅炉中不同水位，以便能在锅炉中以不同水位和蒸汽水平进行工作，从而可根据锅炉使用的不同情况来提供蒸汽。
[0012]就涉及的第二个技术问题而言，采取的一种技术方案是定期建议例如以每天或每周的周期来注入大量的热水(当后者来自于锅炉而不是来自于出于同一目的的其它设备)以替换锅炉中的大部分水。
[0013]此类解决方案的缺陷是显而易见的，其缺乏操作的执行保证性(其需要由用户去执行)、缺少实用性(专业机器的锅炉，根据其尺寸大小，可含有1.5-161的水，而排出例如51是相当耗时的)以及最后一点是造成能量损耗(事实上，温度在120°C或以上的水被浪费了)。
[0014]申请人已经意识到，现有技术不能提供所述第一和第二技术问题的综合解决方案例如不仅确保锅炉可以不同的水位操作的可能性，而且确保在最大限度的节能条件下的锅炉内水的更换。
【发明内容】
[0015]本发明的目的之一在于提供一种以综合的方式解决上述问题的装置和方法。
[0016]该目的通过如权利要求中所限定的用于管理锅炉水位的装置及方法来实现。
[0017]权利要求是本发明在此提供的技术方案的必要部分。
[0018]下文给出了对本发明的综合性描述，以对本发明的某些方面提供一个基本理解。该综合性描述并不是全面的描述，正因为如此，其并不适用于识别本发明的关键或重要元素或用于限定本发明的范围。其仅仅是旨在以简明的方式阐述本发明的一些概念，作为将在下文进行详细描述的预期。
[0019]根据优选实施方式的特点，所述装置包括第一探头，其在使用的操作状态下，发送装置将停止时的锅炉的水位信号，并且，在锅炉的排水状态下，发送锅炉排水步骤已完成的信号。
[0020]根据本发明的另一特点，所述装置还包括设置于锅炉的不同水位位置处的第二和第三探头，它们被配置成使得所述装置能在低能耗条件下、高能量累积以提高性能的条件下，以及高能耗条件下运行。
[0021]根据本发明的其它特点，所述装置在低能耗条件下，将被配置成以有限个加热元件并以低功率进行操作。
【附图说明】
[0022]下面将结合附图，对本发明的示例性而非限制性的优选实施方式进行描述，通过该描述，本发明的上述及其它特征和优势将变得显而易见，所述附图中，以相同或相似的附图标记表示的元件是指具有相同或相似的功能和结构的元件，并且其中:
[0023]图1示出了本发明所述装置的总体图；
[0024]图2示出了图1中未示出的所述装置的细节图；
[0025]图3a示出了本发明所述装置的操作流程框图；
[0026]图3b示出了表示本发明所述装置的操作变形例的流程框图。
【具体实施方式】
[0027]参考附图1，本发明所述的装置10包括设置有多个水位探头21、22、23的锅炉12。所述探头被配置成用于探测锅炉中的不同水位并发送相应的信号到控制电路14，图2以简明的方式示出了所述控制电路14的连接关系(图1、图2)。
[0028]图1所示的示例性实施方式中，示出了三个探头，更具体地:
[0029]第一探头或是安全探头21，其被配置成发送表示最低安全水位的信号Ls，低于该最低安全水位Ls，则所述装置不能进行加热水的操作;在本示例性实施方式中，水位Ls的管理方式有两种可选:
[0030]作为所述装置在其操作阶段，S卩，该装置提供蒸汽和/或热水时的停止水位;以及
[0031]在使用锅炉的换水功能时，作为用于所述锅炉的注水管理的水位，因为，该水位的设置可实现锅炉的自动注水；
[0032]第二探头或是最低工作探头22，其被配置成发送表示最低工作水位的信号Lmin，在该最低工作水位，所述装置在低使用量条件下完全运转，且用于加热锅炉中的水的能耗最低。实际上，根据优选的实施方式，在此工作条件下，所述控制电路被配置成启动所述锅炉中的最少量的加热元件，从而在节能模式下运行。该过程具有双重作用:
[0033]1.首先，从主电源需求的电量减少，从通用电气系统的角度来看，这是一个有利的因素，因为未使用的电力可供其它设备使用；
[0034]2.其次，由于在Lmin模式下，锅炉中需要加热的水较少，其能够降低功率，从而在蒸汽或热水消耗的情况下，功率/水量的比值基本保持恒定。实际上，当启动所述加热电阻时，所述锅炉内的液体的温度变化以及相应的压力变化不那么突然，因此，所述锅炉内达到的温度值以及相应的压力值将非常接近设定的目标值，从而减少了热惯性效应以及相关的超过设定的所述温度/压力值的量。综合考虑，在条件Lmin下，围绕目标值的“波动”影响低于更多的水产生的影响，由此将形成热水和蒸汽温度的更稳定调节；以及
[0035]第三探头或最高工作探头23，其被配置成发送表示最高工作水位的信号Lmax，在该最高工作水位，所述锅炉内的能量累积最多，从而加热锅炉内的水用的电力消耗更高。
[0036]当然，根据其它实施方式，可设置一被配置成发送表示最低安全水位Ls的信号的探头，低于该最低安全水位，所述装置不能进行加热水的操作，以及设置另一被配置成当使用所述锅炉的自动换水功能时，可指示锅炉排水水位的探头。
[0037]当然，还可根据其它实施方式，除了探头21优选以可选的方式管理外，可仅设置最低或最高工作探头，或者设置两个以上的工作探头以管理，例如，在最低和最高条件之间的其它工作条件。
[0038]在当前的示例性实施方式中，为简明起见，所描述的装置中，仅设置了以可选的方式管理的探头以及发送最低工作水位Lmin和最高工作水位Lmax信号的探头22、23。
[0039]在所描述的实施方式中，除了所述探头外，所述装置10还包括被配置成在控制电路14的控制下，加热锅炉12中的水的一个或多个电阻或加热元件25。
[0040]优选地，可设置三个电阻25，并电连接到三相电源电路的各相应相中，这本身是已知的。
[0041]在优选的实施方式中，设置与锅炉12相连的管道26以通过合适的喷嘴提供蒸汽，设置与锅炉12相连的管道27以通过相应的合适的喷嘴供应热水。所述蒸汽和热水来自于在一可能的工作条件，例如最低或最高工作条件下的锅炉。
[0042]优选地，所述蒸汽和热水通过分别由独立的阀36和37控制的管道26和27供应，所述阀36和37可以是以已知的方式由控制电路14控制的手动操作阀或电动操作阀，图2以简明的方式示出了控制电路14的连接关系。
[0043]设置了与锅炉12相连的管道28，以通过已知的方式，例如通过均受控于控制电路14的相应的阀38，如电控阀38和已知类型的栗来提供来自于液压总管的水。
[0044]在优选实施方式中，设置了与锅炉12相连的管道29，以通过已知类型的、由控制电路14控制的相应的电控换水或排水阀39来排出或排放所述锅炉内的水。
[0045]优选地，所述锅炉内部包括至少一个热交换器，为简明起见，图1中未示出，所述热交换器被配置成提供至少一个用于分配咖啡，例如浓缩咖啡的单元。
[0046]装置10的控制电路14(图2)被配置成控制所述装置的功能，并且，在优选的实施方式中，其包括已知类型的微处理器电路41，程序控制装置10的设计步骤以便于管理所述装置提供的多个输入和多个输出。
[0047]具体地，根据该示例性实施方式，微处理器电路41至少包括以下输入:
[0048]与探头21、22、23相连以接收表示所述锅炉的注入条件的信号1^、1^111、1^&1;
[0049]与例如0N/0FF开关相连，以接收启动和关闭所述装置的信号；
[0050]与例如，其它的开关45相连，以接收被布置成切换所述装置的工作条件的控制信号，例如，从Lmin到Lmax，反之