沸腾的液体的产生和分配的装置和方法以及配备有这种装置的饮料制备设备与流程

本发明涉及一种沸腾的液体的产生和分配的装置和方法。本发明还涉及一种配备有这种装置并且实施所述方法的饮料制备设备。本发明旨在持续且以受控制的方式提供沸腾的液体，同时最优化该装置的使用安全性，且因此同时最优化该设备的使用安全性。在一种应用中，所述设备是热水龙头。

背景技术：

本申请人已发明一种沸腾的液体的产生和分配装置，和配备这种装置的饮料制备设备，所述装置和设备在以申请号FR2983692A1公布的专利申请中被描述。

根据FR2983692A1的装置包括液体的储存容器，用于加热液体至沸腾的液体加热系统，以及被配置用于提取容器的液体并将其输送直到加热系统中的液体供给系统。所述供给系统包括泵和供给回路，所述供给回路一方面连接容器和泵，另一方面连接泵和加热系统。泵的开启允许抽取在容器中的接近环境温度的液体并且将一定流量的该液体输送到加热系统中，在该加热系统中液体被加热至沸腾。

此外，根据FR2983692A1的装置包括分配系统，所述分配系统被布置在加热系统的出口处以便分离沸腾的液体和来自该沸腾的蒸汽。所述分配系统还被配置用于通过配备有孔的分配导管分配沸腾的液体，所述沸腾的液体通过该孔流出。该分配系统同样被配置用于通过排出导管将蒸汽排出到容器中，在容器中所述蒸汽通过冷凝重新转化成液体。此外，所述装置的分配系统被配置用于在供给系统停止时排出位于加热系统的出口处的全部的沸腾的液体，这避免在随后使用所述装置时，液体在分配系统中的停滞和沸腾的液体和冷却到环境温度的液体的混合。

尽管在专利申请FR2983692A1中描述的沸腾的液体的产生和分配装置提供上述优点，该装置具有难以达到液体的沸腾或相反地产生很多可烫伤使用者的蒸汽的缺点。通常，这些缺点是现有技术已知的沸腾的液体的产生和分配装置的缺点。

实际上，现有技术已知的沸腾的液体的产生和分配装置具有工作的差异，该差异尤其与其元件的制造误差相关。例如对于相同类型的装置，加热系统的加热元件的功率和分配系统的泵的功率可具有约为15％到20％的工作离散差。此外，相同的装置可根据在供电商处的电网电压和在使用者家中的电网电压的变化，并且根据取决于环境温度的在容器中的水的温度变化而工作不同。这些参数影响液体的加热，液体困难地达其沸腾或相反地，产生过多的蒸汽。

技术实现要素：

本发明允许克服现有技术的这些缺点。因此，本发明涉及一种沸腾的液体的产生和分配装置，所述装置包括：

液体的储存容器；液体供给系统；加热液体的加热系统；和沸腾的液体的分配系统。液体的储存容器允许包含在环境温度附近的或多或少的量的液体，例如0.5到2升的液体，以便在需要重新填充容器之前使用多次所述装置。当然，容器可被任何其他的液体供给系统替换。例如，当该液体是水时，所述装置可直接地连接在水分配网络上。因此，在一个实施变型例中，液体供给系统可使用网络的压力，并且尤其包括通过水流量的测量来控制的电阀门。液体加热系统被设置用于包含一定量的液体并且用于将该液体加热以便使其达到沸腾。液体的供给系统被配置用于从容器中提取液体并且将该液体传输至加热系统中。所述分配系统被配置在加热系统的出口处以便将沸腾的液体和来自该沸腾的蒸汽分离，以便分配该沸腾的液体并且将蒸汽排出。这种特征被本领域技术人员所知，尤其通过由本申请人提交的专利申请FR2983692A1可知。

显著地，根据本发明，所述装置包括用于测量所述加热系统中的液体温度的第一温度测量系统。测量液体的温度是指测量液体的温度的代表性参数。这允许确定是否在加热系统中的液体达到其沸腾温度。同样地，所述装置包括排出的蒸汽量的测量系统，这允许检测并且固定产生的蒸汽量的阈值。排出的蒸汽量的测量是指测量排出的蒸汽量的代表性参数。此外，所述装置包括供给系统的管理系统，所述管理系统被配置用于根据被第一测量系统测量到的温度和测量到的排出的蒸汽量而调节供给加热系统的液体流量。

必须调节输送到加热系统中的液体流量以便克服装置的工作的不同参数的误差，尤其克服加热系统的功率和泵的流量的离散差，以及在消费者家中的电网的电压的变化和在容器中的液体温度的变化。流量的调节允许避免流量过快，这可能导致液体达不到沸腾，或相反地，避免流量过慢，这可能导致产生过多的蒸汽。加热的液体的温度被第一测量系统测量允许确保该液体的沸腾，这允许管理系统作用于供给系统以便减少液体的供给量，直到达到对应于所述液体的沸腾温度的预设温度。当液体流量过小时，存在于加热系统中的液体更容易达到沸腾，这产生更多的蒸汽，而由于已达到沸腾温度，液体温度没有因此提高。所以能够量化在加热系统的出口处的沸腾液体产生的蒸汽是重要的。当达到排出的蒸汽量的阈值时，管理系统作用于供给系统以便提高液体的供给流量。该调节允许分配处于沸腾温度甚至非常接近沸腾温度的液体，同时限制产生的蒸汽量。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，测量排出的蒸汽量的测量系统由第二温度测量系统构成，以便在蒸汽的排出区域中测量温度。该第二温度测量系统允许根据蒸汽和存在于排出区域中的环境空气的混合物的温度来量化由加热系统产生的蒸汽。当蒸汽量较低时，由第二温度测量系统测量的温度是空气和蒸汽的混合物的温度，并且其小于温度的阈值。相反地，当蒸汽量过大时，由第二温度测量系统测量的温度仅仅是蒸汽的温度并且其大于温度的阈值。此外，管理系统被设置用于作用于供给系统，以便根据分别由第一和第二温度测量系统测量到的温度而调节供给加热系统的液体流量。允许量化由装置产生的蒸汽的其他技术系统的实施在不超出本发明的范围的情况下是可考虑的。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，所述第二温度测量系统布置在在排出区域中在具有自由空气的出口附近，以便当沸腾的液体的产生被稳定并且产生少量的蒸汽时，所述第二系统测量空气/蒸汽的混合物的温度。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，所述管理系统被设置用于调节液体流量，以便在所述加热系统中测量的温度大于98℃并且在所述排出区域中测量的温度介于75°和95°之间。根据希望产生或容许的蒸汽量，可固定其他的温度阈值，尤其涉及排出区域中测量到的温度，这可取决于装置的构造。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，第二温度测量系统包括由具有负温度系数即NTC的热敏电阻形成的温度传感器。被配置用于安装在装置上的其他温度测量系统可在不超出本发明的范围的情况下而被实施。

有利地，第一温度测量系统包括同样由具有负温度系数即NTC的热敏电阻形成的温度传感器。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，所述供给系统包括泵、连接所述容器和所述泵的上游供给回路和连接所述泵和所述加热系统的下游供给回路。根据装置的构造，在不超出本发明的范围的情况下，液体供给系统的其他实施方式可被考虑。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，所述加热系统包括配备有液体加热机构的管状加热室，所述加热机构位于所述室中。根据设备的构造，在不超出本发明的范围的情况下，加热系统的其他实施方式可被考虑。

根据本发明的装置的实施方式，所述分配系统包括配备有出口的沸腾的液体的分配回路。此外，蒸汽的排出区域围绕所述出口定位。这具有的优点是在出口处加热空气和蒸汽的混合物并且因此延缓分配的液体的温度损失，所述液体被排出装置时是沸腾的，甚至具有很接近沸腾的温度。

根据本发明的装置的实施方式，分配系统被设置为使得沸腾的液体全部被分配。这具有的优点在于避免液体在加热室的出口处的停滞引起细菌的滋生。这还允许确保仅分配处于沸腾的液体，而没有将其与停滞在分配系统中的冷却的液体混合在一起的风险。

在根据本发明的装置的优选的实施方式中，所述管理系统被设置用于在新的工作循环开始时开启所述供给系统，同时在限定的优选约为15秒的持续时间中，以小于参考流量的恒定流量向所述加热系统供给液体。该参考流量在上个工作循环结束时被所述管理系统记录。一旦该限定的持续时间结束，所述管理系统开启供给系统，以便调节供给加热系统的液体的流量。这允许装置在开始流量调节之前热稳定。

本发明还涉及一种沸腾的液体的产生和分配方法。所述方法包括加热液体的第一步骤，所述液体由容器供给。该加热步骤通过加热系统实现，所述加热系统允许将液体加热到沸腾。液体从其在容器中的存储位置到加热系统的供给借助于液体的供给系统而实现，所述供给系统尤其由泵和供给回路构成，所述供给回路在上游将泵与容器连接，在下游将泵与加热系统连接。所述方法包括第二步骤，所述第二步骤涉及分配沸腾的液体，和在将所述沸腾的液体和蒸汽分离后将由沸腾的液体产生的蒸汽排出。该步骤借助于为此配置的分配系统实施。

显著地，根据本发明，该方法包括在加热所述液体时，测量所述液体温度的测量步骤，所述步骤借助于布置在加热系统中甚至在加热系统的出口处的第一温度测量系统而实现。所述方法还包括排出的蒸汽量的测量步骤，其借助于排出的蒸汽量的测量系统实现。优选地，这两个测量步骤同时实现。所述方法之后包括应被加热的液体的供给量的调节步骤，所述步骤根据温度的测量和排出的蒸汽量的测量而调节液体的供给量。该液体供给流量的调节借助于管理系统而实现，所述管理系统获取并且分析温度和排出的蒸汽量的测量，之后作用于液体供给系统，以便调节流量并且获得沸腾甚至很接近沸腾的液体的分配，同时控制排出的蒸汽量，所述排出的蒸汽量优选较小以便避免烫伤的风险。

在根据本发明的方法的优选的实施方式中，测量存在于排出区域中的蒸汽的温度，所述温度代表排出的蒸汽量，并且根据作为被加热的液体的温度测量的补充的代表排出的蒸汽量的所述温度的测量来调节液体的供给流量。因此，蒸汽量的测量系统通过布置在排出区域中的温度测量系统而实施，所述管理系统分析在该排出区域中的空气和蒸汽的混合物的温度的测量，以便量化被加热系统中的沸腾的液体产生且随后排出的蒸汽。

在根据本发明的方法的优选的实施方式中，所述流量被调节使得液体加热到约为100℃、尤其大于或等于98℃的温度并且使得在所述排出区域中测量到的温度介于75℃和95℃之间，在所述排出区域中测量到的温度更确切地为空气/蒸汽混合物的温度，其在下文中将被解释。可尤其根据蒸汽在排出区域中的希望的温度来更改流量的调节，所述温度与产生且排出的蒸汽量成正比。

优选地，根据本发明的方法，调节连接容器和液体加热系统的泵的流量。

根据本发明的方法，在工作循环结束时记录对应于液体流量的参考流量的值。在新工作循环开始时，在确定的持续时间中，将液体的流量调节为小于所述参考流量的恒定值。一旦确定的持续时间结束，根据被加热的液体的温度和排出的蒸汽量来调节流量直到循环的结束。

本发明还涉及一种配备有这种装置并且实施所述方法的饮料制备设备。在一个实施方式中，该设备为热水龙头。

附图说明

饮料制备设备的实施方式的下文的描述清楚地示出本发明的特征和优点。该描述参照附图，在附图中：

-图1示出热水龙头的侧视图；

-图2示出龙头的三维视图，并且尤其示出加热的液体的分配出口和布置在该龙头上的蒸汽排出区域；

-图3示出所述龙头的侧视剖视图

具体实施方式

在下面的描述中，所述的液体是水，其沸点在标准大气压的条件下约为100℃。在实践中，由于清洁饮料制备设备的内部的问题，使用的液体通常是水。实际上，使用如牛奶这种附着的液体可能造成很大的问题。然而可以在不超出本发明的范围的情况下只需设备被设置用于容易清洁，就可以考虑其他的液体，尤其是由水浓度较高的混合物构成的液体。

图1至图3示出热水龙头1，所述热水龙头1包括沸腾甚至温度很靠近沸腾的水的产生和分配装置2。根据本发明的装置包括与在由本申请人提交的专利申请FR2983692A1中根据不同变型例所描述的装置的特征类似的多个特征。本领域技术人员可因此从该专利申请FR2983692A1中获得指导以便实施根据本发明的装置2。

所述装置2包括存储水的容器3，所述容器3具有例如介于0.5升和2升之间的容纳水的容积。在其他也进入到本发明的范围中的龙头的设计中，容器3可被与龙头的直接连接替换，所述龙头例如借助于挠性管与分配水的网络连接。在该情况下，所述设备可被设置用于管理分配水的网络的压力。

所述装置2包括水的加热系统4，所述加热系统4包括管状加热室5，所述加热室5具有外管6和内管7。该加热室5集成有允许将设置在该加热室5的内部的水加热到沸腾的加热机构(图中未示出其细节)。这些加热机构例如由诸如在专利申请FR2983692A1中描述的丝网印刷道构成，所述道布置在外管6的外壁6a上。其他加热机构是可考虑的，例如具有正温度系数的热敏电阻或被设置用于被整个加热的电阻型的外管6。然而优选丝网印刷道，使得设备具有最优化的瞬间加热特征。

装置2包括供给系统8，所述供给系统8将来自所述容器3的水供给至所述加热系统4。所述供给系统8包括泵9。上游供给回路10在其第一端部10a通到容器3的底部11中，并且在其第二端部10b处与泵9的入口9a连接。下游供给回路12在其第一端部12a处与泵9的出口9b连接，并且在其第二端部12b处通到加热室5中。

装置2包括分配系统13，所述分配系统13包括由内管7的内壁7a限定的空腔14。内管7的上边15是开放的，这允许空腔与加热室5连通，如图3所示。泵9的开启允许将水注入到加热室5中。水在该加热室5中上升的同时被加热直到达到其沸点。该沸腾使水在加热室5中向高处上升，直到水达到内管7的上边15，在该处沸腾的水通过重力落入到空腔14中。空腔14的底部16是开放的并且形成朝向下方倾斜的槽，这允许通过缓冲效果，使得容纳在空腔14中的沸腾的水全部流出。所述加热室5的外管6在其上边6b处被盖25关闭，这如图3所示，这防止在加热室5的出口处的蒸汽通过装置2的上方排出。该蒸汽因此被迫通过空腔14而排出。所述分配系统13包括室17，所述空腔14的开放的底部16通到所述室17中。该室17被设置用于分离沸腾的水和蒸汽。为此，室17包括倾斜的沟槽形式的流出壁18，并且所述流出壁18与底部16串联地设置。该流出壁18在其下部分18a处通向套管19，所述套管19在其端部19a处配备有沸腾的水的分配孔20。所述流出壁18的倾斜的形状确保提取全部的沸腾的水。该室17在其下部分21a处限定开放的壳体21，以便通向装置2的外部。套管19布置在壳体21的该下部分21a中，这如图2和图3所示。弯曲形状的分离壁22竖直地围绕套管19布置在该流出壁18的下部分18a的端部处，所述分离壁22构成对于在流出壁18的末端的沸腾的水的流出的阻挡，这迫使沸腾的水通过所述套管19流出。分离壁22在套管19的边界处的定位避免水停滞在该位置。该分离壁22在壳体21的内部部分地竖直地延伸，以便留下通道23，所述通道23一方面允许蒸汽和沸腾的液体的分离，另一方面允许该蒸汽在壳体21中的流动。于是，壳体21构成蒸汽的排出区域。蒸汽通过壳体21的开放的下部分21a被排出到装置2的外部，而沸腾的水通过分配孔20穿过该开放的下部分21a而排出。蒸汽的排出允许加热围绕分配孔20定位的外部环境，这在分配沸腾的水时，减少且减缓沸腾的水的热量消耗。

加热室5配备有允许在液体的加热时测量液体的温度T1的第一温度传感器。该第一温度传感器优选地由具有负温度系数的热敏电阻即NTC热敏电阻构成(图中未示出)，其例如布置在外壁6a上，在外管6的上部分中，以便读取沸腾区域中的温度。

同样地，如图2和3所示，第二温度传感器24布置在壳体21的下部分21a中、在套管19的侧部。该第二温度传感器24优选地为具有负温度系数的热敏电阻即NTC热敏电阻(图中未示出)，并且允许测量在壳体21中的蒸汽和空气的混合物的温度T2，因为壳体21在其下部分21a处是开放的。实际上，第二温度传感器24在套管19的侧部、在具有自由空气的出口附近的定位允许当沸腾的液体的产生被稳定且具有较小的蒸汽的产生时，测量空气/蒸汽混合物的温度。如果该第二传感器24定位得过于靠近设备1的内部，该第二温度传感器24仅测量蒸汽，因此测量到的温度T2约为100℃而无论蒸汽的流量如何。相反地，当第二温度传感器24设置在具有自由空气的出口附近时，蒸汽与空气混合并且被测量温度的是该混合物。较大的蒸汽流量将完全驱散具有自由空气的出口处的空气，并且该第二温度传感器24可读取直到大约100℃的温度，而较小的蒸汽流量允许空气与该蒸汽混合并且使平均温度下降。

装置2还包括电子卡类型的管理系统(图中未示出)，所述管理系统接收分别来自第一温度传感器(未示出)和第二温度传感器24的测量的温度T1和T2，所述第一温度传感器设置在加热室5中，所述第二温度传感器24设置在壳体21的下部分21a中。该电子卡与泵9连接并且作用于泵9以便根据测量到的温度T1和T2而改变该泵9的流量。

在装置的正常使用的条件下(标准大气压)，水在沸腾时升温到约为100℃的温度T0。管理系统对比在加热室5中测量到的温度T1和沸腾温度T0。只要温度T1没有达到该温度T0，管理系统作用于泵9以便减少水的流量，从而使得对加热室5供给冷水的水供给被减缓，并且以便允许存在于该加热室中正在加热的水达到沸腾。

如果管理系统过度减少泵9的流量，在加热室5中沸腾的水将产生更高的蒸汽量，而因为温度T1达到沸点T0，温度T1不升高。这是管理系统将在壳体21的下部分21a中测量的温度T2和参考温度T3比较的原因，以便量化存在于壳体21的下部分21a中的蒸汽。

当蒸汽流量保持较小时，由第二温度传感器24测量的温度T2对应于环境空气的温度和蒸汽温度的平均值，所述环境空气位于该开放的下部分21a附近，所述蒸汽实际上指被排出的蒸汽。只要测量到的温度T2保持小于该参考温度T3，且不下降到优选固定为75℃的温度阈值以下，并且水的加热温度T1达到温度T0，管理系统认为泵的流量是适合的并且其保持该流量。相反地，当蒸汽的流量过大时，由第二温度传感器24测量的温度T2与蒸汽本身温度相近。测量的温度T2一超过参考温度T3，管理系统就作用于泵9以便提高其水供给流量，以便略微冷却存在于加热室5中的水，并且因此减少蒸汽的产生。同时，管理系统继续比较在加热室5中被加热的水的温度T1，以便调节泵9的流量，并且保持该沸腾的水甚至接近沸腾的水，不降低到优选地固定为98℃的温度阈值以下。优选地，参考温度T3固定在95℃。

本领域技术人员借助于在电子领域的公知知识以便实施编程的电子卡，其用于根据测量的温度T1和T2且根据上述的方法而调节泵9的流量。

因此，管理系统允许管理加热系统4和供给系统8，使得被温度传感器获取的所述加热系统4的温度保持大于98℃，并且使得被温度传感器24测量到的空气/蒸汽的混合物的温度保持在75℃和95℃之间，这确保沸腾的水的分配，甚至很接近沸腾的水的分配，而不过度产生输出的蒸汽。

管理系统被编程，使得当设备1第一次开始工作时，装置2实现泵9的流量的自动校准，所述自动校准根据在壳体21的下部分21a中的温度T2的测量自动地调节，测量的温度T2与产生的蒸汽量成正比。该流量被管理系统记录作为参考流量D0。当设备1随后开始工作时，在限定的优选地约为15秒持续时间d1期间，管理系统将泵9的流量调节为略微小于参考流量D0的恒定流量D1，以便允许装置2热稳定。一旦该持续时间d1结束，管理系统启动泵9的流量的调节以便将加热的水的温度T1保持大致等于约为100℃的沸点T0，并且保持壳体21的下部分21a中的空气和蒸汽的混合物的温度T2小于约为95℃的参考温度T3。在工作循环的结束时，管理系统被配置用于存储成为新参考的流量D0(n)的上一次调节值。在每个新循环(n+1)开始时，在开始调节泵9的流量之前，管理系统在持续时间d1期间将泵9的流量调节为略微小于参考流量D0(n)的恒定流量D1(n+1)。并且如此继续。管理系统的电子卡将被编程用于执行这些功能。

在不超出本发明的范围的情况下，可考虑实施变型例。在壳体21中的蒸汽的量化可尤其不同地实现。例如，可通过替换第二温度传感器24而在壳体21中设置压力传感器(未示出)，所述管理系统被配置用于根据在壳体21中测量到的压力来量化蒸汽。然而，由于制造成本的原因，优选上文所述的实施方式。

还可考虑将本发明的实施方式用于在由本申请人提交的专利申请FR2983692A1中描述的装置的变型例中，所述变型例与上述装置2的区别在于所述分配系统被布置用于使蒸汽排出到容器中。根据在FR2983692A1中描述的不同的变型例，需要在蒸汽排出到容器中之前，将上述第二温度传感器24合理地设置在蒸汽的排出区域中。

根据装置2的构造，还可设置布置在容器3和加热系统4之间的其他的水供给系统。例如，泵9可被布置在供给回路上的电控制的阀门替换，所述阀门可直接在上游与电网连接且在下游与加热室5连接。在该情况中，加热系统开启阀门以便调节供给加热室5的水流量。在容器3被如上所述的在与水分配网络连接的水龙头上的直接连接替换的情况下，电阀门将例如优选于泵9，以便管理水压。