专利名称：用于产生热饮料的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生诸如咖啡、茶、牛奶、巧克力、卡布奇 诺咖啡、麦芽咖啡、泡制饮料之类的热饮料的设备。
背景技术：
本领域中已知的用于产生热饮料的设备典型地包括在大气压下的 水箱、包括用于加热水的电阻的锅炉(或快速热水发生器)、用于将水 从水箱给送到锅炉的泵、用于容纳产生饮料的产品的基座和用于在压 力下将热水从锅炉提供到容纳产品的基座的管道，从而通过热水流过 容纳在基座中的产品而产生热饮料。
产品例如可以采用疏松粉末、颗粒或小叶的形式或者预包装到合 适的袋、薄片或胶嚢中。
锅炉典型地与用于直接或间接感测容纳在其中的水的温度的温度 传感器和适于根据温度传感器所检测到的温度接通/切断电阻的控制 装置相联，以将锅炉中的水温保持在预定温度。
申请人已经注意到由已知设备产生的热饮料的质量不是恒定的， 并且通常它根据设备的操作条件变化。特别地，在设备被接通时或者 即使保持接通当设备用于在相对长的时间间隔产生有限数量的饮料 时，热饮料的质量典型地更糟。在另一方面，当随后相继产生的饮料 的数量增加时质量通常提高。
而且，申请人注意到已知设备所产生的热饮料的质量也可以取决 于外部环境的气候条件。
因此，申请人面对的技术问题是提供一种允许提高所产生的热饮 料的质量的设备。
特别地，申请人面对的技术问题是提供一种与设备的操作条件和 外部环境的气候条件无关且允许获得良好质量的设备。
发明内容
因此，在其中的第一方面，本发明涉及一种用于产生热饮料的设
备，该设备包括
-包括热源的水加热装置；
-适于接收用于制备饮料的产品的基座；
-用于将热水从水加热装置给送到基座的管道；
-控制装置，其可操作地与热源相联以用于调节容纳在水加热装置 中的水的温度；
其特征在于所述设备进一步包括补偿装置，以便动态地补偿沿 着所述管道从水加热装置流动到基座的水所经历的温降。
本发明的设备解决了如下面解释的上述技术问题。
申请人注意到为了优化热饮料的质量，通常重要的是将到达产 品和通过其中的热水的温度恒定地保持在明确限定的最佳温度范围 内。这例如对于含油产品，例如咖啡来说是特别重要的，对于所述产 品来说，相对于最佳温度(例如)几度的水温变化(例如2或3 ℃ )就足以改变咖啡的质量。特别地，高于最佳温度范围(例如高于 92℃)的水温会"燃烧"包含在产品中的油，并且由此产生饮料的苦 味，而低于最佳温度范围(例如低于89℃)的水温会产生缺少奶油的 饮料。
然而，申请人观察到到达产品的热水的温度可以由于沿着所述管 道从水加热装置流动到容纳产品的基座的水所经历的温降而不同于容 纳在水加热装置中的水的温度。
申请人观察到这样的温降会根据设备的操作条件随着时间以不可 预测的方式变化。特别地，申请人注意到 一旦接通设备或者即使保 持接通当设备不常使用时，管道壁相对"冷"(例如在室温或低于水加 热装置中的水温的温度)，使得流过其中的热水损失热量并且在比水加 热装置中更低的温度下到达产品。然而，当设备用于相继产生大量的 咖啡杯时，管道壁变热使得流过其中的热水在到达产品之前经历小的 (或无)温降并且在大约等于容纳在水加热装置中的水的温度下到达产品。
申请人进一步注意到当外部环境的气候条件(其可以影响管道壁 的温度)变化时上述温降也可能变化。
所述可变温降使到达产品并且通过其中的热水的温度随着时间以 不可预测的方式变化。因此这样的热水的温度可能超出明确限定的最 佳温度范围并且改变所产生的热饮料的质量。
因此，本发明的设备(包括补偿装置以便动态地补偿沿着所述管 道流动的水随着时间所经历的温降)允许到达产品的水的温度恒定地 保持在明确限定的最佳温度范围内，由此优化所产生的热饮料的质量， 而与设备的操作条件和外部环境的气候条件无关。
在本说明书和权利要求中，表述"动态地补偿温降的补偿装置" 用于表示适于执行随着时间变化的温降补偿的补偿装置。有利地，它 用于表示适于补偿随着时间以不可预测的方式变化的温降的补偿装 置。
有利地，补偿装置适于检测沿着所述管道流动的水所经历的温降 的量值指示。
优选地，所述量值与所述管道的至少一个点的温度相关。 优选地，控制装置可操作地连接到补偿装置，从而根据补偿装置 所检测到的量值动态地调节容纳在水加热装置中的水的温度。
容纳在水加热装置中的水的温度有利地通过考虑流过所述管道的 水随着时间所经历的温降而被连续地调节，由此当设备的操作条件和 外部环境的气候条件变化时补偿水所经历的任何温降。
有利地，控制装置适于连续地(例如每0.1或0.01s )控制补偿装 置所检测到的量值，并且在每次控制时根据补偿装置所检测到的量值 确定水加热装置中的水达到的最佳温度值，并且接通/切断热源使得水 加热装置中的水温接近确定的最佳温度。
上述最佳温度值有利地由预定算法确定，所述预定算法允许根据 补偿装置所检测到的量值获得水加热装置中的水达到的值，以便获得 到达容纳在基座中的预定类型的产品的水的最佳产生温度。
优选地，所述设备包括选择装置以允许用户在多种产品中选择预 期类型的产品。
有利地，控制装置适于根据用户通过所述选择装置所选择的产品 的类型，根据补偿装置所检测到的量值确定水加热装置中的水必须达 到的最佳温度值。
典型地，本发明的设备进一步包括温度传感器。温度传感器有利 地与水加热装置相联以(直接地或间接地)检测容纳在其中的水的温 度。
有利地，控制装置适于根据所述温度传感器所检测到的温度来调 节水加热装置中的水的温度。
有利地，温度传感器布置在水加热装置的内部。这有利地允许直 接检测容纳在所述装置中的水的温度。优选地，它布置在所述装置的 内部，在朝着所述管道的水出口附近。这有利地允许直接检测离开所 述装置的水的温度。
根据一个变型，温度传感器布置在水加热装置的外壁上(由此间 接地检测容纳在水加热装置中的水的温度)。
根据第一优选实施例，补偿装置包括与所述管道相联的温度传感 器。根据该实施例，补偿装置所检测到的量值是所述温度传感器所检 测到的温度并且控制装置适于根据这样的管道温度来连续地调节水加 热装置中的水的温度。
典型地，与所述管道相联的温度传感器布置在所述管道的外壁上， 在沿着所述管道的预定点。
有利地，补偿装置包括与所述管道相联的至少一个另外的温度传 感器，所述温度传感器和所述至少一个另外的温度传感器沿着所述管 道布置在不同位置，以用于检测在所述管道的两个不同位置的温度。 根据该实施例，控制装置有利地适于也根据所述至少 一个另外的温度 传感器所检测到的温度连续地调节水加热装置中的水的温度。如说明 书中的下文详细所述，使用与所述管道相联的一个或多个传感器的选 择可以取决于多种因素，其中包括管道长度和管道在所述设备内部相
对于容纳热源的水加热装置的布置。
根据第二优选实施例，补偿装置适于将所述管道的至少一个点保 持在预定温度。
有利地，补偿装置适于确定将所述管道的所述至少一个点保持在 所述预定温度所需的能量大小。
根据该实施例，补偿装置所检测的量值是所述能量大小，并且控 制装置适于根据确定的能量大小调节水加热装置中的水的温度。
有利地，补偿装置包括加热元件以加热所述管道的所述至少 一个 点。有利地，补偿装置进一步包括适于检测所述管道的加热点的温度 的温度传感器。有利地，补偿装置进一步包括控制元件，该控制元件 适于连续地检查温度传感器所检测到的温度并适于操作加热元件以使 温度传感器所检测到的温度接近预定温度。有利地，所述控制元件还 适于确定将所述管道的所述至少一个点保持在预定温度所需的能量大小。
应当注意在补偿装置的该第二实施例中，将所述管道的所述至少 一个点保持在预定温度所需的能量大小与所述管道的温度相关。特别 地，它与所述管道的温度成反比例。实际上，相对"冷"的管道壁(例 如在接通设备时或当仅仅制备少量热饮料时)将比相对"热"的管道 壁(例如当相继制备许多热饮料时)需要更高的能量大小。
因此，控制装置(通过根据随着时间将所述点保持在预定温度所 需的能量大小来连续地调节水加热装置中的水温)允许根据所述管道 的壁的瞬时热条件来连续地适应水加热装置中的水温的调节。
而且，该第二实施例通过将所述管道的至少一个点保持在预定温度(例如在大约105-110℃ )具有减小水加热装置中的水温的调节范围和改善其中的水温的调节的优点。
实际上，在第一实施例中，在接通设备时，当设备的所有部件， 特别是管道壁在环境温度时，水加热装置中的水应当达到相对高的开 始温度(例如大约140℃)，以便补偿沿着所述管道的相对大的温降并 使到达产生第一热饮料的基座中的产品的水的温度在最佳温度范围(例如大约89- 92'C )内。在另一方面，对于紧随其后的饮料，当设 备的所有部件，特别是管道壁由于热水通过所述管道被加热时，水加 热装置中的水应当突然达到较低温度(例如大约100°C )，以补偿沿着 所述管道的较小温降并将到达基座中的产品的水的温度保持在最佳温 度范围内。水加热装置中的水温的该突然减小会是难以实现的。
该缺点在第二实施例中被克服，原因是补偿装置的加热元件通过 将所述管道的至少一个点保持在预定温度而减小了沿着所述管道流动 的水所经历的温降。这允许在接通设备时减小(例如到大约105-110 °C)所述开始温度，因此也减小了水加热装置中的水温的调节范围。
有利地，补偿装置适于将所述管道的至少一个另外的点保持在另 外的预定温度。有利地，补偿装置适于确定将所述管道的所述至少一 个另外的点保持在所述另外的预定温度所需的能量大小。根据该实施 例，控制装置适于根据将所述管道的所述至少一个另外的点保持在所 述另外的预定温度所需的所述能量大小来连续地调节水加热装置中的 水的温度。
如说明书中的下文详细所述，将所述管道的一个或多个点保持在 预定温度的选择以及预定温度值(其可以彼此相等或不同)的选择可 能取决于多种因素，其中包括管道长度和管道在所述设备内部相对于 容纳热源的水加热装置的布置。
根据第三实施例，补偿装置适于将整个管道，或管道的大部分保 持在预定温度。有利地，补偿装置包括适于加热整个管道，或所述管 道的大部分的加热元件。有利地，补偿装置进一步包括适于检测加热 管道的温度的温度传感器。有利地，补偿装置进一步包括控制元件， 该控制元件适于连续地检查温度传感器所检测到的温度并操作加热元 件以使温度传感器所检测到的温度接近预定温度。
通过将整个管道(或管道的大部分)恒定地保持在理想预定温度 (例如在等于或稍高于待产生的热饮料的最佳产生温度的温度)，该实 施例使沿着所述管道流动的水不经历温降或总是经历相同的可预测温 降，与设备的操作条件和外部环境的气候条件无关。
这允许水加热装置中的水总是保持在相同温度，与设备的操作条 件和外部环境的气候条件无关，所述温度根据沿着所述管道的水所经历的固定温降被确定。
根据 一 个实施例，本发明的设备包括用于将产生的热饮料从基座 给送到预定位置的另外的管道。
所述预定位置例如是适于支承热饮料的杯。
有利地，本发明的设备包括与所述另外的管道相联的另外的补偿 装置，以便动态地补偿沿着所述另外的管道从基座流动到预定位置的 水所经历的温降。
关于另外的补偿装置的功能和结构特征参考上述已经公开的内容。
典型地，水加热装置是锅炉。根据一个变型，它是快速热水发生器。
根据设备的一个实施例，所述管道的至少一部分与水加热装置的 壁接触(或接近)。这有利地允许限制沿着所述管道流动的水的温降现 象，原因是与所述装置的壁接触的管道壁的一部分在没有热水流过其 中的情况下也变热。而且，该实施例还允许限制与管道相联的加热元 件和/或传感器的数量。
根据一个变型，所述管道的至少一部分穿过水加热装置。除了限 制沿着所述管道的水温降现象和与管道相联的加热元件和/或传感器 的数量之外，该变型允许将基座布置在水加热装置下方，因此实现更 紧凑的设备。
典型地，所述设备还包括大气压水箱。有利地，所述设备还包括 用于在预定压力下将水从水箱给送到水加热装置的泵。
典型地，所述设备还包括与所述管道相联的水流调节装置，其适 于阻止/允许水朝着所述基座流动。典型地，所述装置包括电磁阀。
有利地，在补偿装置的第一实施例中，补偿装置的温度传感器被 定位在水流调节装置处或下游。这是有利的，原因是水流调节装置典 型地是相对高的温度分散装置。
有利地，在补偿装置的第二实施例中，补偿装置的加热元件和温 度传感器被定位在水流调节装置处或下游。这是有利的，原因是它允 许加热穿过(或通过)典型地是相对高的温度分散装置的水流调节装 置的水。
在其中的第二方面，本发明涉及一种调节用于产生热饮料的设备
中的水温的方法，所述设备包括带有热源的水加热装置、容纳用于 制备热饮料的产品的基座和用于将水从水加热装置给送到基座的管 道，所述方法包括操作热源以使水加热装置中的水温达到预定温度的 步骤a)，其特征在于所述方法还包括动态地补偿沿着所述管道从水 加热装置流动到产品基座的水所经历的温降的步骤b)。
有利地，步骤b)包括检测沿着所述管道流动的水所经历的温降 的量值指示。
优选地，所述量值与所述管道的至少一个点的温度有关。
优选地，步骤b)包括根据所述量值确定水加热装置中的水达到 的预定温度。
在步骤b)中有利地通过预定算法确定所述预定温度，所述预定 算法允许根据确定的量值确定水加热装置中容纳的水的温度必须达到 的值，以便获得到达容纳在基座中的预定产品的水的最佳产生温度。
有利地，步骤a)包括检测容纳在水加热装置中的水的温度，并 且根据检测的温度接通/切断热源以使水加热装置中的水温逼近步骤 b)中根据所述量值所确定的预定温度值。
在步骤a)中，容纳在所述装置中的水的温度有利地被直接确定 (例如通过封装在所述装置中与容纳在其中的水直接接触的温度传感 器)。根据一个变型，它被间接确定(例如通过经由应用于所述装置的 外壁的温度传感器检测所述装置的壁的温度)。
根据一个优选实施例，在步骤b)中检测到的量值是所述管道的 至少一个点的温度。
根据更优选的实施例，步骤b)包括将所述管道的至少一个点保 持在预定温度。有利地，步骤b)包括确定将所述管道的所述至少一
个点保持在预定温度所需的能量大小。根据该实施例，在步骤b)中 检测的量值有利地是所述能量大小。
根据一个变型，步骤b)包括将所述管道的至少大部分保持在预 定温度。
优选地，通过将整个管道保持在所述预定温度执行步骤b )。
从参考附图进行的优选实施例的以下详细描述将更显而易见本发 明的进一步特征和优点。在这些图中，
图1示出根据本发明的设备的一个例子的示意图2示出图1的设备的第一实施例的示意图3示出图2的设备的一个变型的示意图4示出与根据图3的变型的设备的管道相联的第一温度传感器 所测量的温度Tcl与将用在用于计算容纳在水加热装置中的水必须达 到的最佳温度的算法中的量值XI的关系曲线的例子；
图5示出与根据图3的变型的设备的管道相联的第二温度传感器 所测量的温度Tc2与将用在用于计算容纳在水加热装置中的水必须达 到的最佳温度的算法中的量值X2的关系曲线的例子；
图6示出图1的设备的第二实施例的示意图7示出本发明的设备的第三实施例的示意图。
具体实施例方式
图1示意性地描述了根据本发明的用于产生热饮料的设备l的例 子，该设备包括用于在大气压下容纳水的水箱10、带有热源32的 水加热装置30、用于将水从水箱IO给送到装置30的泵20、容纳用于 产生热饮料的产品的基座50、用于将热水从装置30给送到基座50的 管道40、与水加热装置30相联的传感器31、与管道40相联的补偿装 置400、电磁阀42、选择装置70和控制装置60。
水加热装置30例如可以是停滞水类型的常规锅炉或常规的快速 热水发生器，其中水并不停滞而是通过例如沿着曲折路径流动而被加 热。
热源32典型地是常规类型的铠装电阻。
温度传感器31例如是常规的负温度系数(NTC)探头。
在所示的实施例中，传感器31封装在装置30中以用于直接检测
容纳在装置30中的水的温度。
电磁阀42适于阻止/允许水沿着管道40朝着基座50流动。
电磁阀42、泵20和水箱IO根据本领域中公知的常规技术制造。
设备l还有利地包括常规类型的安全系统(未示出)，该安全系统
适于在设备过热的情况下切断热源32的供给。
设备l例如可以用于产生单一热饮料，例如咖啡，或多种热饮料，
例如咖啡、茶、热巧克力、各种类型的泡制饮料、大麦饮料、热牛奶、
卡布奇诺咖啡、加咖啡的牛奶等。
在第二种情况下，选择装置70允许用户在设备l可以产生的多种
热饮料中选择想要类型的热饮料。
一般而言，当设备l接通时，控制装置60适于操作热源32,以
使容纳在装置30中的水的温度达到预定最佳温度。
设备l有利地包括合适的指示装置(未示出)， 一旦达到容纳在装
置30中的水的最佳温度，所述指示装置适于向用户指示所述设备已准
备好使用。
在用户要求产生热饮料的情况下，控制装置60适于启动泵20使 得泵将水从水箱IO泵送到水加热装置30并且打开电磁阀42以允许热 水在泵20的推力所确定的压力下朝着基座50流动。
由于热水在预定温度(例如)和预定压力下到达基座50并 且由于热水流过容纳在基座50中的产品而产生热饮料。灌注压力源自 基座50,由两个因素的组合产生1)泵20的推力和2)产品提供给 通过该产品中的水流的阻力。
在图1的设备1中，根据设备1的操作条件和外部环境的气候条 件，补偿装置400可操作地连接到控制装置60以便动态地补偿通过管 道40从水加热装置30流动到基座50的热水随着时间所经历的任何温 降。
有利地，补偿装置400适于连续地检测(例如以彼此很接近的时 间间隔)沿着管道40的水温降的量值指示，并且控制装置60适于根 据补偿装置400每次所检测到的量值执行容纳在水加热装置30中的水 的温度的连续调节。
特别地，控制装置60适于连续地检查补偿装置400所检测到的量 值，并且在每次检查时
-通过根据待产生的热饮料的预定算法确定水加热装置30中的水 温必须达到的最佳温度，
-检查与装置30相联的传感器31所检测到的温度，
-如果传感器31所检测到的温度低于确定的最佳温度则接通(保 持接通)热源32，如果传感器31所检测到的温度高于确定的最佳温 度则切断(保持切断)热源32，以便使容纳在装置30中的水的温度 接近确定的最佳温度。
所述算法有利地适于根据补偿装置400所检测到的量值获得水加 热装置30中的水必须达到的温度，以便获得到达容纳在基座50中的 预定类型的产品的水的最佳温度。
因此，根据本发明，控制装置60适于执行水温的动态调节，使得 在接通设备l时或当在很长时间间隔用户很少使用设备时，当管道壁 由于在其中没有热水流动或不连续流动而"变冷"时，装置30中的水 保持在较高温度，其考虑了流过"冷"管道40的水所经历的较大温降。 然而，在经常使用设备的情况下，当管道壁由于热水几乎连续流过其 中而变热时，装置30中的水保持在较低温度，其考虑了流过"热"管 道40的水所经历的较小温降。
结果，由于根据补偿装置400每次所检测到的量值来连续调节容 纳在水加热装置30中的水，本发明的设备1允许将到达产品的水的温 度恒定地保持在所述特定产品的最佳温度范围内。
这允许稳定地获得优良质量的热饮料并且允许热饮料总是几乎在 相同的温度下产生，而与设备的操作条件和外部环境的气候条件无关。
申请人注意到根据所考虑的设备类型(例如在自动热饮料分配
机和用于酒吧的浓咖啡制造机的情况下)，本发明的设备可以包括用于 产生多种饮料的多个基座和用于将水给送到各个基座的单一管道或多 个管道。
在多个管道的情况下，所述设备可以包括与每个管道相联的补偿 装置，并且控制装置将适于根据与管道相联的补偿装置所检测到的量 值设定容纳在水加热装置中的水的温度，所述管道在使用中将水给送 到基座。
应当注意的是，在一个或多个这样的基座用于产生产生水温不是 关键的热饮料的情况下，到达这样的 一个或多个基座的水的温度可以通过仅仅使用与水加热装置30相联的温度传感器31进行调节并且可 以避免使用与用于将水给送到这样的一个或多个基座的一个或多个管 道相联的补偿装置。
而且，申请人注意到根据所考虑的设备类型，本发明的设备可以 包括用于简单分配热水的一个或多个管道。而且在该情况下，不需要 精细调节所分配的热水的温度，可以仅仅使用与水加热装置30相联的 温度传感器31执行温度调节，而不需要任何补偿装置与这样的一个或 多个管道相联。
在多个基座和单一管道的情况下，合适的补偿装置可以与单一管 道相联，并且控制装置60可以适于确定水加热装置30中的水的最佳 温度值，对于在使用中到达基座的水，所述最佳温度值允许获得预选 产品的最佳产生温度。
本发明可以用于实现对疏松粉末或颗粒产品起作用的用于产生热 饮料的任何设备，例如典型地用于家庭或酒吧的浓咖啡制造机；或者 典型地对疏松粉末或颗粒产品起作用的典型地用于公司的热饮料自动 分配机；或者对预包装到合适的薄片、胶嚢或袋中的产品起作用的用 于制造热饮料的设备。
因此，基座50应当根据常规技术成形和制造，以封装用于与所考 虑类型的设备一起使用的产品(疏松或预包装)。
例如，根据所考虑的设备类型，例如在用于家庭或酒吧的一些类型的浓咖啡制造机的情况下，其中基座设有把手并且适于由用户转动到两个相反的方向以允许移除/引入，基座50可以适于从设备1移除 以允许用户将所需产品布置在其中。或者，基座50可以结合在设备1 中并且可以适于允许用户根据本领域中公知的技术将预包装好的薄片 或胶囊产品引入其中(例如在对预包装产品起作用的用于制备热饮料 的设备的情况下)或者它可以适于从封装在设备中的特殊的可再装容 器中接收疏松产品(例如在自动热饮料分配机的情况下)。
图2示出图1的设备的一个实施例，其中补偿装置400包括在其 中的一个点接触管道40的壁的温度传感器41。
温度传感器41例如是常规的负温度系数(NTC)探头。
在该实施例中，补偿装置400所检测到的量值是温度传感器41 所检测到的管道温度。
在图2(和图l)所示的实施例中，管道40从装置30开始从其离 开并且终止于基座50的附近，布置在装置30的侧向。
图3示出图2的设备1的一个变型。除了基座50布置在装置30 下方并且从装置30开始的管道40终止于基座50附近并穿过装置30 内部的事实之外，该变型完全类似于图2中所示的实施例。该变型是 有利的，原因是它允许获得形状更紧凑的设备。而且，它有利地允许 限制沿着管道流动的水的温降现象，原因是管道40在设备30内部的 一部分的壁也在其中没有热水流的情况下变热。
而且，在图3所示的变型中，有两个与管道40相联的传感器41 和41a， 一个布置在电磁阀42的内部，另一个布置在管道40的端部 上、在基座50的附近。
根据图2和3的实施例，控制装置60适于根据传感器41 (和如 果存在的话，传感器41a)每次所检测到的温度连续地操作热源32。
在与管道40相联的单一传感器41的特殊情况下，如图2中所示， 控制装置60适于存储预定算法[Td-f(Tc)]，该算法允许根据传感器41 每次所检测到的温度Tc确定传感器31所检测到的温度Td必须达到 的温度值，以便获得到达产品的水的最佳产生温度，该温度允许优化
待产生的热饮料的质量。
不同产品可以具有不同的最佳产生温度。例如，对于咖啡，最佳产生温度范围包括在大约89- 92'C之间，对于茶和其它类似的饮料在 大约80- 85°C。
因此，上述算法应当根据所考虑的产品类型被限定。如果设备1 将产生多种热饮料，控制装置60将适于存储多个算法，每个算法用于 一种产品或具有相同的热饮料最佳产生温度范围的 一组产品。而且， 控制装置60将适于根据待产生的，例如由用户通过上述选择装置70 选择的热饮料使用合适的算法。
除了根据所考虑的产品类型限定上述算法之外，也根据其它因素 被限定上述算法，其它因素例如沿着管道40的第二传感器41的位置、 管道40的长度、管道40的直径、管道40的壁厚、管道40的材料以 及管道40在设备1内部的布置，所述因素影响传感器41的灵敏度和 流过管道40的水所经历的温降。
例如，实际上，长管道40与短管道40相比意味着流过其中的水 的更大温降，金属管道40与塑料管道40相比意味着更大温降，布置 在外部并且远离装置30的管道40 (如图2中所示)与布置成与装置 30的壁接触或者在装置内部的管道40(如图3中所示)相比意味着更 大温降。而且，朝着管道的端部布置的传感器允许检测关于产品附近 的水的温度的信息，但是由于热惯性会导致水温的连续调节的延迟。 然而，布置在管道30的起点的传感器允许在热惯性方面改善连续水温 调节，但是并不直接检测关于产品附近的水的温度的信息。
因此，根据所述情况，可能有用的是提供布置在管道自身的不同 位置的多个传感器，以便将更多信息提供给控制装置60。
在两个传感器41和41a的示例情况下(例如图3中示例性所示)， 上述算法将被预定，以便每次根据与管道相联的两个传感器41和41a 每次所检测到的温度Tcl 、 Tc2来确定与水加热装置30相联的传感器 31所检测到的温度必须达到的温度值Td[Td=f(Tcl， Tc2)，以便获得 到达产品的水的最佳产生温度，该温度优化待产生的热饮料的质量。
例如，考虑
-以包括在89 - 92。C之间的最佳产生温度范围产生咖啡，
-长30cm的管道，其具有长20cm并且在装置30外部的特氟龙 的第一部分；和长10cm并且在装置30内部的不锈钢的第二部分(例 如如图3中所示)；其中两个管道部分均具有6mm的外径、4mm的内 径和lmm的壁厚。
-第一传感器布置在电磁阀42内部，第二传感器布置在管道40的 端部上且离基座50的距离大约为1.5cm (例如如图3中所示)，
申请人用实验方法，根据管道上的第一传感器41和第二传感器 41a分别所检测到的温度Tcl和Tc2所确定的水加热装置30中的水必 须达到的最佳温度Td可以由以下算法确定
Td = TM + [(X1*(TM-Tcl) + X2*(TM-Tc2))
其中TM是常数，在所考虑的情况下，等于100。C， X1和X2是 校正值，当管道上的第一传感器41和第二传感器41a分别所测量的温 度Tcl和Tc2变化时所述校正值变化。
与第一和第二传感器所检测到的温度Tcl和Tc2比较，在所考虑 的情况下量值XI和X2所取的值分别在图4和5中所示的申请人用实 验方法获得的曲线中指出。
在所考虑的情况下，控制装置60因此将适于连续地(例如每O.l 或0.01s)检查与管道40相联的两个传感器所检测到的温度Tcl和Tc2 的值，从而从所示曲线确定量值X1和X2的值，以通过上述算法计算 最佳温度值Td并且操作热源32以使水加热装置30中的水温接近所 述最佳温度值Td，由此获得到达基座50中的产品的水的最佳产生温 度。
图6示出图1的设备的优选实施例，其中补偿装置400包括均与 管道40相联的加热元件43和温度传感器44，以及控制元件45。 加热元件43例如是常规类型的电阻。 温度传感器44例如是常规的负温度系数(NTC)探头。 加热元件43、温度传感器44和控制元件45相互协作以将管道40 的至少一个点保持在预定温度。
这允许沿着管道40流动的水当通过管道40的所述加热点时被加热。
特别地，加热元件43适于加热管道40的所述至少一个点；温度 传感器44适于检测管道40的加热点的温度；并且控制元件45适于连 续地检查温度传感器44所检测到温度并适于操作加热元件43以使温 度传感器44所检测到的温度接近预定温度。
有利地，所述预定温度高于预定产品的最佳产生温度(例如在产 生咖啡的情况下它等于大约105-ll(TC )。
有利地，控制元件45也适于连续地(例如每O.Ols )确定将管道 40的所述至少一个点保持在预定温度所需的单位时间的热能大小。
所述能量大小是管道壁的温度的指示，因此是当沿着管道流动时 水随着时间所经历的温降的指示。实际上，在接通设备l时或当在很 长时间间隔用户使用设备时，当管道30 (或在装置30的外部不与装 置30的壁接触的管道的至少一部分)"变冷"并且水温降较大时，将 所述点保持在预定温度所需的能量大小将较高。然而，在经常使用设 备的情况下，当管道壁变热并且水温降较小时，将所述点保持在预定 温度所需的能量大小将较低。
因此，在该实施例中，控制装置60用以连续调节水加热装置60 中的水温的量值是控制元件45每次所确定的能量大小。
特别地，控制装置60适于存储预定算法[Td-f(En)，该算法允许 根据控制元件45每次所确定的能量大小En来确定传感器31所检测 到的温度Td必须达到的温度值，以便获得到达产品的水的最佳产生 温度，该温度优化待产生的热饮料的质量。
除了根据所考虑的产品类型限定上述算法之外，还根据影响流过 管道40的水所经历的温降的其它因素限定上述算法，其它因素例如管 道40的长度、管道40的直径、管道40的壁厚、管道40的材料和管 道40在设备1内部的布置。
除了本发明的设备的上述优点之外，图6的实施例具有减小水加
热装置30中的水温的调节范围的优点。实际上，通过在预定温度加热 管道40的一个点，它允许在接通设备l时，或当"冷"(例如在环境 温度)水从水箱IO给送到水加热装置30时，将水加热装置30中的水 的开始温度保持在比图2和3的实施例中更低的值(例如105-110 。C ),其中开始温度必须较高(例如140°C )以补偿沿着管道的较大温 降。
优选地，加热元件43和温度传感器44布置在电磁阀42上或下游， 原因是电磁阀42典型地是高温度分散部件。
申请人注意到根据本发明，补偿装置400还可以适于将管道40 的多个点(或部分)保持在相应的预定温度并确定将每个点保持在相 应的预定温度所需的能量大小。
在该情况下，控制装置60将适于根据这样的补偿装置所确定的多 个能量大小连续地调节水加热装置30中的水温，从而将到达基座50 中的产品的水保持在最佳产生温度范围内。
图7示出本发明的设备的另一实施例，其中补偿装置400未可操 作地连接到控制装置60并且包括均与管道40相联的加热元件46和温 度传感器47，以及控制元件48。
加热元件46例如是常规类型的电阻。
温度传感器47例如是常规的负温度系数(NTC)探头。
加热元件46、温度传感器47和控制元件48相互协作以将整个管 道40，或管道的大部分保持在预定温度。
特别地，加热元件46适于加热整个管道40，或管道的大部分； 温度传感器47适于检测加热管道40的温度；并且控制元件48适于连 续地检查温度传感器47所检测到温度并适于操作加热元件46以使温 度传感器47所检测到的温度接近预定温度。
有利地，预定温度等于或稍高于预定产品的最佳产生温度(例如 在产生咖啡的情况下大约为90- 95°C )。
当整个管道40恒定地保持在预定温度时，沿着管道流动的水经历 基本上总是相同的可预测温降，与设备的操作条件和环境的气候条件 无关。
尤其，温降取决于水加热装置30中的水温和管道40恒定保持的 预定温度之间的差值，并且取决于管道40的重量和材料。当水加热装 置30中的水温和管道40的预定温度相同时(例如等于预定产品的最 佳产生温度)温降可以是零。
在该实施例中，其中沿着管道流动的水经历基本上总是相同的预 定温降，设备的制造商已知该温降，水加热装置中的水的最佳温度可 以根据所述预定温降由制造商预先确定。
申请人注意到， 一般而言，本发明的设备允许实现上述优点而基 本上不影响设备的成本。实际上，与已知的设备相比，它仅仅需要使 用与管道相联的至少一个另外的温度传感器(图2和3的实施例)，或 至少一个另外的加热元件和温度传感器(图6和7的实施例)，这些传 感器是以很低的成本在市场上可获得的标准产品，和使用已存在于常 规设备中的控制装置(例如微处理器，图2、 3和6的实施例)。
权利要求
1.一种用于产生热饮料的设备(1)，该设备包括-包括热源(32)的水加热装置(30)；-适于接收用于制备饮料的产品的基座(50)；-用于将热水从水加热装置(30)给送到基座(50)的管道(40)；-控制装置(60)，其可操作地与热源(32)相联以用于调节容纳在水加热装置(30)中的水的温度；其特征在于所述设备(1)进一步包括补偿装置(400)，以便动态地补偿沿着所述管道(40)从水加热装置(30)流动到基座(50)的水所经历的温降。
2. 根据权利要求l所述的设备(1)，其中补偿装置(400)适于 检测沿着所述管道(40)流动的水所经历的温降的量值指示。
3. 根据权利要求2所述的设备(1 ),其中所述量值与所述管道(40 ) 的至少一个点的温度相关。
4. 根据权利要求2或3所述的设备(1)，其中控制装置(60)可 操作地连接到补偿装置(400)，从而根据补偿装置(400)所检测到的 量值动态地调节容纳在水加热装置(30)中的水的温度。
5. 根据权利要求4所述的设备(1),其中控制装置(60)适于根 据补偿装置(400)所检测到的量值来确定水加热装置(30)中的水达 到的最佳温度值，该最佳温度值允许到达容纳在基座(50)中的预定 类型的产品的水获得最佳产生温度。
6. 根据权利要求4或5所述的设备(1),其中补偿装置(400 ) 包括与所述管道(40)相联的温度传感器(41)。
7. 根据权利要求6所述的设备(1)，其中补偿装置(400)所检 测到的量值是所述温度传感器(41)所检测到的温度，并且控制装置(60)适于根据温度传感器(41)所检测到的所述温度调节水加热装 置中的水的温度。
8. 根据权利要求6或7所述的设备(1),其中补偿装置(400 )包括与所述管道(40)相联的至少一个另外的温度传感器(41a )。
9. 根据权利要求8所述的设备(1),其中控制装置(60)适于也 根据所述至少 一个另外的温度传感器(41a )所检测到的温度调节水加 热装置中的水的温度。
10. 根据权利要求4或5所述的设备(1),其中补偿装置(400) 适于将所述管道(40)的至少一个点保持在预定温度。
11. 根据权利要求10所述的设备(1)，其中补偿装置(400)适 于确定将所述管道(40)的所述至少一个点保持在所述预定温度所需 的能量大小。
12. 根据权利要求11所述的设备(1)，其中补偿装置(400)所 检测的量值是所述能量大小，并且控制装置(60)适于根据所确定的 能量大小调节水加热装置(30)中的水的温度。
13. 根据权利要求10-12中任一项所述的设备(l)，其中补偿装 置(400)包括加热元件(43)以加热所述管道(40)的所述至少一个 点。
14. 根据权利要求13所述的设备(1 )，其中补偿装置(400)包 括适于检测所述管道(40)的加热点的温度的温度传感器(44)。
15. 根据权利要求14所述的设备(1 )，其中补偿装置(400 )进 一步包括控制元件(45),该控制元件适于检查温度传感器(44)所检 测到的温度并适于操作加热元件(43)以使温度传感器(44)所检测 到的温度接近所述预定温度。
16. 根据权利要求10-15中任一项所述的设备(l),其中补偿装 置(400)适于将所述管道(40)的至少一个另外的点保持在另外的预 定温度。
17. 根据权利要求16所述的设备(1)，其中补偿装置(400)适 于确定将所述管道(40)的所述至少一个另外的点保持在所述另外的 预定温度所需的能量大小。
18. 根据权利要求17所述的设备(1)，其中控制装置(60)适于 也根据将所述管道(40)的所述至少一个另外的点保持在所述另外的预定温度所需的所述能量大小来调节水加热装置(30)中的水的温度。
19. 根据权利要求1所述的设备(1 )，其中补偿装置(400 )适于 将所述管道(40)的至少大部分保持在预定温度。
20. —种调节用于产生热饮料的设备(l)中的水温的方法，所述 设备(1)包括带有热源(32)的水加热装置(30)，容纳用于制备 热饮料的产品的基座(50)和用于将水从水加热装置(30)给送到基 座(50)的管道(40)，所述方法包括操作热源(32)以使水加热装置(30)中的水温达到预定温度的步骤a),其特征在于所述方法还包 括动态地补偿沿着所述管道(40 )从水加热装置(30 )流动到基座(50 ) 的水所经历的温降的步骤b)。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中步骤b)包括检测沿着所 述管道(40)流动的水所经历的温降的量值指示。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述量值与所述管道(40) 的至少一个点的温度有关。
23. 根据权利要求21或22所述的方法，其中步骤b)包括根据 检测到的量值确定水加热装置(30)中的水达到的所述预定温度。
24. 根据权利要求23所述的方法，其中步骤a)包括检测容纳在 水加热装置(30)中的水的温度，并且根据检测的温度接通/切断热源(32)以使水加热装置(30)中的水温逼近步骤b)中根据所述检测 到的量值所确定的所述预定温度值。
25. 根据权利要求21-24中任一项所述的方法，其中在步骤b) 中检测到的量值是所述管道(40)的至少一个点的温度。
26. 根据权利要求21-24中任一项所述的方法，其中步骤b)包 括将所述管道(40)的至少一个点保持在预定温度。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中步骤b)包括确定将所述 管道(40)的所述至少一个点保持在所述预定温度所需的能量大小。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中在步骤b)中检测到的量 值是所述能量大小。
29. 根据权利要求20所述的方法，其中步骤b)包括将所述管道 (40)的至少大部分保持在预定温度。
30.根据权利要求29所述的方法，其中通过将整个管道(40)保 持在所述预定温度而执行步骤b )。
全文摘要
一种用于产生热饮料的设备(1)，该设备包括包括热源(32)的水加热装置(30)；适于接收用于制备饮料的产品的基座(50)；用于将热水从水加热装置(30)给送到基座(50)的管道(40)；控制装置(60)，其可操作地与热源(32)相联以用于调节容纳在水加热装置(30)中的水的温度；其特征在于所述设备(1)进一步包括补偿装置(400)，以便动态地补偿沿着所述管道(40)从水加热装置(30)流动到基座(50)的水所经历的温降。
文档编号A47J31/56GK101203164SQ200680022663
公开日2008年6月18日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年5月17日
发明者A·摩根迪 申请人:泰纳克塔集团股份公司