CN102905590A

CN102905590A - 用于加热水和产生蒸汽的装置

Info

Publication number: CN102905590A
Application number: CN2011800252416A
Authority: CN
Inventors: G.伯托; M.巴多; M.桑蒂尼
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: US20130055902A1; US9254059B2; ITFI20100112A1; JP2013530369A; CN102905590B; BR112012029367A2; EP2571411B1; WO2011145064A1; RU2562029C2; RU2012155590A; EP2571411A1; JP6096112B2

Abstract

一种装置（2），其包括：第一热水器（9），其具有至少第一输水管（45）和至少第一加热组件（43）；以及第二热水器（23），其具有至少第二输水管（55）。所述第一热水器（9）和所述第二热水器（23）彼此热连接。

Description

用于加热水和产生蒸汽的装置

技术领域

本发明涉及用于产生热水和蒸汽的装置。特别地，本发明涉及对热水器或装置的改进，所述热水器或装置用于加热热水和产生蒸汽以便在家用设备上尤其是用于产生热饮料的机器上使用，诸如例如且特别地，但不排除地为咖啡机。

背景技术

在电咖啡机中，经常提供将热水供应到冲泡单元以便产生咖啡和蒸汽的可能性，所述咖啡和蒸汽用于产生热牛奶、用于产生热牛奶咖啡（cappuccino）的乳化牛奶、具有少许咖啡的牛奶、咖啡牛奶或类似饮料。为此目的，通常使用单热水器，所述单热水器通过控制加热电阻可以将水温提升到第一值（大约90-100℃），适用于配制咖啡，以及提升到第二值（大约120-140℃），用于产生蒸汽。所述蒸汽通过喷嘴被供应，以便直接地输入到奶容器里，从而加热和/或利用空气将其乳化，并形成奶泡。可替换地，使用所述蒸汽来供给乳化装置，其中，通过文丘里效应（Venturi effect），所述牛奶就被外部容器所吸收、混合到蒸汽里并且如果混合到确定的空气流中，而产生热牛奶或乳化牛奶。

在某些已知的机器内，使用了两个不同的热水器，第一个用于产生热水且第二个用于产生蒸汽。这种类型机器的一个实例被描述在WO-A-2010/044116中。

这两个热水汽可以并联地布置。在其它的配置中（US-A-2008/0216665），热水器则串联地布置。在每种情况下，热水器都由独立的组件构成，并被放置在咖啡机内部的不同的区域内。

US-A-2008/0271608公开了用于咖啡机的流通热水器，其包括一块导热材料，所述导热材料嵌有螺旋形延伸的电阻器和两个螺旋形布置的输水管。当热水需要供给进冲泡室时，水就供给通过所述第一输水管。相反，如果需要蒸汽，则水就可替换地供给通过所述第二输水管。控制单电阻器以便获得所期望的温度。

DE-85163331 U公开了双流通热水器，所述热水器包括第一输水管和形成第一热水器的第一电阻器，以及第二输水管和形成第二热水器的第二电阻器。所述输水管或是并联连接或是串联连接。该已知装置的目的是为了由双电阻器加热器的布置获得更高的水加热速度。

通常，特别对于遵守最近颁布的节约能源法律，已使用的热水器不具备积累（accumulation），并通常包括具有小容量的导管，所述水流通过所述导管，且其中，所述水在流动时在来接收自电阻的热的作用下立即加热，所述电阻通过金属块与输水管热连接放置，其中，所述电阻和所述输水管合并。在这种情况下，热水器实际上是由热交换器构成，其中的所述水立即被加热，即只要用户需要，热水器就可以马上放水。

发明内容

本发明的目的在于改进传统热水器的性能。本发明的一些实施例的目的是为了改进热效率，以及因此可以在用于产生热水或蒸汽的装置中获得的能源节约。

根据一个方面，本发明涉及一种用于加热水和产生蒸汽的装置，所述装置包括具有第一输水管和第一加热组件的第一热水器，以及具有第二输水管和第二加热组件的第二热水器，其中，所述第一热水器和所述第二热水器借助于大量的导热材料彼此热连接。所述两个加热组件被如此地控制，从而可替换地产生热水或蒸汽。通过传导，热量可以从第一热水器交换到第二热水器，或反之亦然。因此获得一系列的优点，所述优点将更详细地在下文中说明。

在一些实施例中，两个热水器被有利地连接：从而可以可替换地工作：以串联形式，即，通过使水流通过第一热水器并接着通过第二热水器；或通过将热水从第一热水器的出口提供给用户，以便使第一热水器而非第二热水器工作。在第一种情况下，产生蒸汽，而在第二种情况下，产生热水。在某些实施例中或使用模式，相对于只可以通过第一热水器的水流获得的一个水流，可以提供串联的两个热水器产生热水而不是蒸汽至更大的水流。

在其它的实施例中，热水器并联，且它们可以由单泵或两个泵所供给，一个泵用于一个热水器。泵可以从普通的水箱中吸取水。即使当热水器并联布置时，它们被有利地定位，以便通过传导彼此交换热量。当热水器并联布置时，第一热水器可以在准备供应热水的90-100℃的温度下保持开启，例如用于准备咖啡，然而，另一个保持关闭，但通过第一热水器的热传导被加热。当需要供应蒸汽时，可以对第二热水器供电，以便使其处在所需要的温度下，然后使所述水流通过第二热水器的导管从而产生蒸汽。在蒸汽供应阶段期间，在第二热水器的通过传导传递的热量的作用下，第一热水器可以被关闭，并保持在足够高的温度下。

通过布置第一和第二热水器以便通过彼此之间的传导进行热交换，可以使第二热水器相对于环境温度处在高温下，而不需要启动特定的加热组件，但这仅仅是通过使用部分的由第一热水器产生的热。通过这种方式，甚至当不使用第二热水器且只对第一热水器供电以便保持其温度并且假如供应热水时，第二热水器保持接近于操作温度的温度，这是由于通过两个热水器之间的传导的热交换。

相对于具有两个独立热水器的传统系统的表面，通过两个热水器的主体的热耦合，减少了热交换的整个表面。这允许降低热量损失并加强绝热。有利地，一个单个的绝热可以封闭两个热水器。通过耦合到其它热水器上的表面经由热水器散发的热没有损失，相反，其被使用来维持其他热水器的温度。

当前，优选的解决方案是其中，第一热水器提供第一电阻，而第二热水器则提供第二电阻。甚至具有超过两个电阻的配置，例如，可以由取决于所选择的工作状态（例如取决于（液体或蒸汽）状态、希望使出口的水所处的温度或取决于水流）而控制的三个或四个电阻，落入本发明的范围中。例如可以提供用于第一热水器的单加热组件和用于第二热水器的两个加热组件，所述组件可以单独地或一起开启。

有利地，两个热水器的电阻都开启，即彼此二者择一地供电。当用户希望产生热水时，激活形成第一热水器的第一加热组件的电阻，然而，构成第二加热组件的第二电阻保持关闭。反之亦然，当人希望以更高的温度产生蒸汽或热水时，激活第二加热组件，即，对第二电阻器供电，然而有利地，第一电阻器保持关闭。

此控制模式允许限制由所述装置被使用在其中的机器所吸收的最大功率。事实上，在某些实施例中，有争议的电阻吸收了大约为700-1700 W高功率，优选地在1000和1500 W之间，例如1200-1400 W。为了不过度地提高机器所吸收的最大功率，那么开启两个电阻中的仅一个或仅另一个，是方便的。在某些国家，存在限制可以由电气设备吸收的最大功率的规定。在这种情况下，以上所描述的交替的工作允许将所吸收的最大功率保持在适当的限制中，然而，热水器之间的相互热接触允许使先前关闭的热水器快速地处在工作温度下。

然而，当在电气系统上可获得的功率允许和/或当两个电阻具有充分限制的功率时，不排除以不同的方式控制装置。在这种情况下，例如，当要产生蒸汽时，用户可以假设将第一热水器保持总是开启以及假设开启第二热水器（和第一个一起）。在其他实施例中，热水器可以被控制，以便将两者都总是保持供电。

因为可以由电气设备吸收的最大功率甚至可以甚至取决于电气设备目的地市场的情况而发生变化，所以用户可以假设通过更改机器管理软件来更改管理两个热水器的电阻的方式，而不管未改变的水电结构。

用于两个热水器的两个电阻或加热组件的高功率用于实现所谓的瞬时或流通热水器。如先前所提到的，在现实中，这些热水器被实现类似于热交换器，其中，所述水沿着具有足够长度的导管供给，所述导管容纳在由具有高热导性的材料制成的块的内侧，所述高热导性的材料例如为金属材料，诸如铝等。此金属块由电阻加热，所述电阻也合并在具有高热导性的材料内侧。然后使用大量的具有高热导性的材料作为组件用于通过传导将热量从电阻输送到水流导管。通过例如NTC和PTC电阻的控制单元和温度传感器，将热水器保持在预先固定的温度下。在其他的实施例中，温度控制可以借助于简单的恒温器而不是利用电子系统来获得。在一些实施例中，可以提供将电子传感器和恒温器结合起来的系统。

以受控的方式对电阻供电，以便将热水器温度在一时间范围内保持在大约预先确定的值。当开始供应水时，电阻通常保持开启，而其功率使得其成功地瞬间加热水，然而沿着导管的该水流合并入具有高导热率的材料内部，所述具有高导热率的材料依次被所述电阻加热。

以上对第一热水器和对第二热水器都是有效的，两者都被实现类似于瞬时或流通热水器。

在有利的实施例中，第一热水器的输水管和第二热水器的输水管具有螺旋形状，所述螺旋形状具有一个或多个转弯。

优选地，所述第一热水器具有的转弯的数量比所述第二热水器具有的多。

在一些实施例中，第一热水器的转弯数量大约是第二热水器转弯数量的两倍。因此，相对于第二热水器的水容量，第一热水器获得了双倍的水容量。两个热水器的这些不同的水容量是优选的，因为第一热水器意图用于产生具有流量的热水，所述热水的流量相对高于第二热水器意图产生的蒸汽流量。

在一个可能的实施例中，所述第一热水器包括所述导热材料的第一块或主体，以及所述第二热水器包括所述导热材料的第二块或主体。有利地，导热材料的第一块和导热材料的第二块的每一个都具有相互热耦合的面或表面。导热材料的两个块或主体然后通过将两个热耦合面彼此接触地放置，而彼此相互耦合，如果具有增加传导的导热性的材料的插入（例如具有糊状稠度的材料）。通过第一块和第二块的两个热耦合面之间的耦合形成的界面，允许通过传导将热量从第一热水器传递到第二热水器。

两个热水器的导热材料的两个块或主体之间，在两个热耦合面之间的耦合界面处，可以布置一个或多个保护以避免超温的装置，例如，一个或多个热熔丝，或者所谓的TCO（热切断或温度切断）。这些实际上是由保险丝构成，所述保险丝适合于接线（wired）在第一电阻和/或第二电阻的电源电路内，所述电阻形成两个热水器的第一和第二加热组件。这些热熔丝保证了在超温的情况下切断电源。

在一些实施例中，可以提供三个热熔丝，例如，可以提供在相位上的热熔丝和在两个中性导线中的各一个上的热熔丝，一个热熔丝对应一个热水器。然而，不排除其他的布置，只具有两个热熔丝，一个在相位上，一个在朝向两个热水器的各自分支的中性的上游上。通常，如果两个热水器的温度都超过阈值，热熔丝或其它防止超温的安全装置的数量和布置允许断开两个热水器的供电电路。通过在两个热水器的中心区域内布置热熔丝或其它等同的组件，它们可以在故障的情况下保护第一热水器和第二热水器二者。相对于例如其中提供有两个独立的热水器的布置，根据本发明的装置的布置允许甚至在电构件数量的减少方面获得优点。实际上，在后面的情况下，已知的装置要求至少四个热熔器。

导热材料的两个块或主体可以通过加压模铸将各自的电阻和输水管合并到其内侧而制成，然后借助于可逆的耦合进行耦合，例如螺丝耦合，例如用于在故障的情况下允许只拆卸和替换一个热水器。

在不同的实施例中，可以提供例如铝或铝基合金的单块导热材料，所述材料可以通过加压模铸将第一电阻、第二电阻、第一输水管和第二输水管合并到其内侧而制成。通过这种方式，通过传导的热量传递发生在导热材料的单块内侧。当第二热水器开启时，即当形成第二加热组件的第二电阻开启时，然而形成第一加热组件的第一电阻关闭时，为了避免第一热水器过热，在一些实施例中，可以在形成所述块的导热材料内侧提供空容量，所述块封闭电阻和输水管。这些空区域的横截面和充满材料的区域的横截面被计算，以便通过两个热水器中的一个到另外一个的传导，且同时通过避免例如在第一热水器内的水在其中第二热水器是开启的阶段内被过度加热，而保证了充分的热流量。

在一些实施例中，可以提供关联到第一热水器的第一温度传感器和关联到第二热水器的第二温度传感器，两者都连接到电子控制单元，所述控制单元借助于所述传感器接收关于两个热水器的温度的信息并控制电阻。然而，不排除以下可能性：使用关联到第一热水器或关联到第二热水器的单个温度传感器，以及借助于取决于两个热水器的几何和物理特征的计算算法来估计没有温度传感器耦合至其的热水器的温度。例如，可以在第一热水器的出口上提供温度传感器，所述温度传感器将温度值提供给电子控制单元，所述电子控制单元被编程以便执行计算，从而估计第二热水器的出口处的温度。例如，通过考虑所使用材料的物理参数（热容量和热导率）和系统的几何形状，这是可能的。计算算法还将考虑到两个电阻的开启和关闭的条件。在其他的实施例中，可以提供机电类型的两个恒温器，一个恒温器用于一个热水器。或者，可以使用结合温度传感器和恒温器的系统，例如，在用于生成热水的热水器上的电子传感器，所述热水器需要更精确的温度检测；以及在用于生成蒸汽的热水器上的恒温器。使用恒温器代替热传感器能够允许实现无需电子装置或具有非常简单的、并因此非常廉价的电子装置的机器。

在一些实施例中，可以提供在第一热水器和第二热水器之间连接的液压回路，通过以下方式实现：第一热水器包括进水口和出水口，第一输水管在所述进口和所述出口之间延伸。第一热水器的输水管的出口连接到第二输水管的进口，其在第二热水器内。组件布置在第一热水器的出口和第二热水器的进口之间，二者择一地允许：将水从第一热水器供应到用户，例如用于产生咖啡的冲泡单元；或者将第一热水器的输水管与第二热水器的输水管串联连接，通过供给，水循序地通过第一输水管并且通过第二输水管。

利用这种类型的布置，可以提供被编程的控制单元，以便：通过第一加热组件使第一热水器保持在第一温度，以通过在第一热水器的出口和第二热水器的进口之间的流量连接中的供应线，供应第一温度的水；以及将水温提升至高于第一温度的第二温度，或从而通过将第一输水管和第二输水管串联布置而产生蒸汽。从两个操作条件中的一个到另外一个的切换，可以通过作用于特定的三向阀或其它合适的切换装置而发生。

通过使用单加热组件和通过增加由装置内侧的水所完成的路径的长度,可以获得以上所描述的操作,一旦第一输水管和第二输水管已经被串联地放置,所述路径就跨越第一热水器和第二热水器。但是，优选地，提供两个加热组件，并通过启动第二加热组建以及通过停用第一加热组件，产生处于高温（或处于更高流量）的蒸汽和水，然而，当用户期望提取从第一热水器流出的热水时，仅启动第一加热组件，第二加热组件保持关闭。

实际上，可以对装置控制单元进行编程，以便：

- 借助于保持第二加热组件关闭的第一加热组件，保持第一热水器处于第一温度；在这种情况下，处在第一温度下的水借助于供应线被供应，而不会流经过第二热水器的导管；

- 或者，可替换地，为了将水温提高至比第一温度高的第二温度，通过第二加热组件，通过切换在第一输水管和第二输水管之间连接的阀，以便使水依次流通过第一输水管和流通过第二输水管，保持第一加热组件关闭，然而第二加热组建被开启，或甚至将两个加热组件保持开启。

以上所描述的类型的加热装置可以例如有利地使用在咖啡机中，其中，需要将热水供应到冲泡单元，用于产生咖啡和可选地为蒸汽至牛奶乳化装置，从而产生热牛奶或乳化牛奶。

布置彼此热连接的两个热水器，以便可以通过传导将热量从第一热水器传递到第二热水器，或者反之亦然首先允许了在能源节约方面的优点。第一热水器保持开启并保持温度，而第二热水器则保持关闭。当两个热水器各自具有加热组件（即各自的电阻）时，这意味着将第一电阻保持开启，而第二电阻则保持关闭。在这种类型的传统的解决方案中，因为热水器彼此远离，用于产生蒸汽的热水器，即第二热水器，基本上保持在室温下。当用户需要供应蒸汽时，其需要等一段必须相对长的时间，以使第二电阻加热第二热水器，直到达到能产生蒸汽的足够高的温度。

反之亦然，通过布置彼此热连接的第一热水器和第二热水器，第二热水器以被动的方式被第一热水器加热。当用户期望供应咖啡时，该装置就供应来自第一热水器的热水，然而，第二热水器通过简单的被动加热的作用而保持在比室温基本上更高的温度下。

相反，当用户期望供应蒸汽时，控制系统就通过可能关闭第一热水器和通过开启第二热水器来切换加热装置，所述第二热水器转而已经处在非常接近于产生蒸汽的温度下。那么加热次数大幅度地减少，并且类似地减少了所吸收的能量。

如果第一热水器在供应由第二热水器所加热的蒸汽期间被关闭，然而两个热水器之间的热连接允许第一热水器保持温度，以使得如果用户期望在已经停止蒸汽供应后很快能够供应热水，则热水就可以马上提供，而不需要等待第一热水器的新的加热，所述第一热水器在整个供应蒸汽的期间维持关闭。

除了节约能源，以这样的方式，获得了从一个供应模式到另外一个供应模式的通道内的装置的基本上更高的响应速度。这特别在从产生热水（或从与温度有关的等待条件，在这种条件下，第一热水器开启而第二热水器关闭）到产生蒸汽的通道中是有效的。然而，在相反通道内还获得了速度方面的优点。

已经发现的是，用于产生热水和蒸汽的装置的性能是相同的，根据本发明，第一热水器的尺寸和第二热水器的尺寸与根据传统的方案意图交替地产生热水和蒸汽的单热水器的尺寸基本上是一致的，即具有用于水的单导管和单电阻，并且当要求蒸汽供应时，其功率和温度都上升。那么可以用根据本发明的装置替代传统的热水器，所述装置包括具有以上所提及的优点的双热水器。在一些实施例中，使用根据本发明的双热水器允许比在单热水器在两个不同的温度条件下工作的情况下获得更快的响应时间和更少的能量消耗。必须注意的是，在这一方面，即在传统的单热水器内，在蒸汽供应的最后，需要使热水器回到比产生蒸汽的温度还低的温度，例如从125-140℃到90-100℃。这可以通过从热水器排放水而获得，结果是热能的浪费。除了该缺点外，清空热水涉及其他缺点，诸如在其中插入了热水器的机器的收集盘内的排出水的集聚，需要用户更频繁的清空操作。在根据本发明的双热水器或复合热水器的情况下，这种水排放是不必的。于是，对于使用单热水器的解决方案，获得了从蒸汽供应到水供应的通道中更少量的排出的水这方面的优点，和全局降低电消耗这方面的随之而来的优点，以及更高的用户友好性。

此外，根据本发明的装置的配置，允许减少电构件方面的优点，因为例如可以减少所使用的热熔丝（TCO）的数量。

本发明的一些实施例中可获得的额外优点是，相对于使用两个不同的且独立的热水器的配置，减少到了热的发散。朝向环境的热发散表面实际上是更少了，甚至可以降低两个耦合的热水器的绝热材料的成本。

根据本发明的其他方面，本发明涉及用于产生饮料的机器，第一用户必须被供给热水，以及第二用户必须被供给蒸汽或温度比供给进第一用户的水的温度更高的热水。具体地，该机器可以是该类型的咖啡机，其包括冲泡单元和供给蒸汽的装置，例如，所谓的蒸汽供应喷口，或牛奶乳化装置，或其他供给蒸汽的装置。特别地，如上所述的用于加热水和用于产生蒸汽的装置被插入到该机器中。

将参考一些实施例更详细地在下文描述本发明的额外的和有利的特征和实施例以及附加的优点。

附图说明

通过以下示出本发明的实用的而非限制性实施例的说明书和附图，本发明将更好地被理解。更具体地，在附图中：

图1示出解释框图；

图2示出根据本发明在第一实施例中的热水器的轴侧投影；

图3示出两个独立的热水器的轴侧投影；

图3A示出从热耦合至第一热水器的面一侧的第二热水器的轴侧投影；

图4示出加热电阻的和用于两个热水器的水的水流导管的示意表示；

图5示出两个热水器的正视图；

图6示出根据图5的VI-VI的视图；

图7示出根据图5的VII-VII的视图；

图8A-8E示出具有在各种工作条件下的根据时间的温度曲线的图；

图9示出根据本发明在第二实施例中的装置的示意图；

图10示出类似于图1的示意图的装置的示意图，但热水器被并联放置；以及

图11示出类似于图6视图的视图，如果热水器根据图10的示意图并联放置。

具体实施方式

图1至9示出了实施例，其中，当必须供应蒸汽时，热水器可以串联连接。

图1示出的是咖啡机的主要组件的工作原理图，其中，插入了根据本发明的用于产生水和蒸汽的装置。附图标记指示为咖啡机组件的组的整体，其限于本说明书中感兴趣的那些部分。具体地，在图1的图解中，示出了具有供应导管3A的水箱3，通过所述供应导管，借助泵5吸取水。附图标记7指示用于确定被泵5所吸取的水的数量的流量计。泵5的排放连接到用于产生热水的第一流通热水器9。在热水器9的出口上的T型接头（T-joint）11允许将热水通过线13供应到用于产生咖啡的冲泡单元15。冲泡单元15可以接收单剂胶囊或容器或咖啡粉，所述咖啡粉来自供给有咖啡豆的箱或咖啡研磨机，所述咖啡豆分散自未示出的容器。压力控制阀17布置在线13上。

使用11指示T型接头，其具有连接到三通电子阀21的第二出口19。电子阀21可以切换，以便将出自第一热水器9的水供给到用于产生蒸汽的第二流通热水器23。可替换地，电子阀21可以打开排放线25，以便将水排放进水箱3或排放进未示出的收集盆内。电子阀21可以由其他类型的阀或由任何切换装置替代，例如水龙头和选择器，在甚至通过手工操作的情况下。

第二热水器23具有供应线27，用于将第二热水器23产生的蒸汽供给到蒸汽分配喷口、到乳化装置29或到任何要求蒸汽供给的其他组件。可以提供的是，蒸汽供给线27与多个不同的供应组件连接，所述供应组件可以例如借助未示出的电子阀的组来选择。在图1的图解中，只显示了乳化装置29，加压的蒸汽流通过所述乳化装置、由线27所供给、被使用来通过吸取导管33吸取以及加热来自容器31的牛奶以及供应在杯子T中的热的乳化牛奶，所述杯子放置在乳化装置29下面。

在图1的图解中，还示意性地图示了可编程的控制单元35，其包括微控制器或微处理器，并连接到由例如具有例如电容型的显示和控制开关的面板构成的用户接口37。控制单元35与流量计7、泵5、热水器9、热水器23、电子阀21以及咖啡机1的未示出的和关于它们自身已知的其它组件连接。如将更清楚地在以下中出现的，控制单元35通过温度传感器被接合到热水器9和23，并且其允许根据用户通过接口37所给出的控制来管理热水器和机器1的其它组件。

图1的图解做为一个整体基本上已知。由本发明所引进的改进具体地涉及热水器9和23和模式的配置，根据所述配置，它们由可编程控制单元35所控制。这些改进将参考特定的示例性的实施例在下文进行描述。

根据本发明，热水器9和23被连接以便形成用于产生热水和蒸汽的装置的一部分，其整个地由2所指示。首先通过参考图2至7，在一个实施例中，热水器9和23由单独的构件构成，所述构件当组装该装置时彼此耦合，以便通过金属块之间的传导获得热交换，所述金属块封闭所述两个热水器的主要组件。

在一些实施例中，热水器9包括由高导热材料（例如铝或其合金）形成的主体41。所述主体41可以通过加压模铸获得。在所述主体41的导热材料块的内侧，容纳形成第一加热组件的第一电阻43。用于与电源连接的电阻43的电连接器由43A和43B指示。该电阻43可以大致为U形，如具体地在图4中示出的。在其它的实施例中，电阻43可以具有多个转弯，所述转弯在形成主体41的导热材料块内侧。

在形成主体41的导热材料块的内侧，进一步地布置了由45所指示的第一输水管。第一导管45包括进口45A和出口45B。在进口45A和出口45B之间，第一导管45延伸足够的长度，以便容纳在供应期间可以以快速的方式加热的水量。在图示的实例中，导管45具有螺旋形状，且其在主体41的内侧形成四个螺旋形转弯。在一些实施例中，容纳在第一导管45内的水的整个容量可以包括在5克和20克之间，优选地在8克和15克之间，例如，大约10克。然而，以上所提及的数值必须仅仅意味着实例且不是限制性的。

具有电连接器49以将温度信号提供给可编程的控制单元35的温度传感器47被关联到主体41。导管45也可以具有不同的形状，例如类似线圈的形状。在图示的实例中，其由以导热材料制成（例如由不锈钢制成）的管形成，并适用于接触食物产品。导管45的外表面与形成主体41的导热材料的块直接接触，以使电阻43由焦耳效应生成的热量通过传导传递到导管45的内壁，并从那里通过强制对流传递到流进导管45的水。

热水器23包括由导热材料（例如铝或其合金）的块形成的主体，其有利地由加压模铸制成。第二电阻53被容纳在形成主体51的导热材料的块内侧，用于连接到电源的所述第二电阻的电连接器由53A和53B指示。在一些实施例中，形成第二加热组件的第二电阻53可以如图中所表示大约为U形。关于第一电阻43，第二电阻53还可以具有不同的形状，例如螺旋形。

第二输水管55合并到形成主体51的导热材料的块的内侧，第二水导管55具有进口55A和出口55B。在一些实施例中，第二输水管55具有螺旋形状，所述螺旋形状具有足够数量的形成转弯，具有在供应期间足够用于产生蒸汽的水容量。在一些实施例中，导管55的内部容量是导管45的内部容量的大约一半，并因此在图示的实例中，导管55形成两个螺旋转弯。第二导管55可以由不锈钢制成，类似导管45，并且其与主体51热接触，使得由电阻53所生成的热量通过热传导传递到导管55的内壁，并从那通过强制对流传递到流进导管55的水。在导管55的内侧，发生了从液体到蒸汽的水的相变。

通过导体59被连接到可编程控制单元35的第二温度传感器57被关联至热水器23的主体51。

例如，利用由中心螺钉61所获得的可逆耦合，由两块导热材料所形成的两个主体41和51彼此耦合。在其他的实施例中，例如通过利用热导胶胶合，可以提供牢固和不可逆的耦合，虽然可逆转耦合可以更有利，因为其允许替换两个热水器中的一个或另外一个或甚至在故障的情况下的整个热水器9或23的构件，而不需要替换两个热水器9和23的整个组。

图3示出在其机械耦合和热耦合之前的分离的两个热水器9和23。在图3中，可以看到用于热水器9热耦合或机械耦合至热水器23的表面或面9A。图3A显示用于热水器23热耦合或机械耦合至热水器9的面或表面23A，其在图3中不可见。

有利地，耦合面9A和23A是平面的，并制造为具有足够的精度以允许对于热传递具有低阻抗的机械耦合。在两个热水器9和23的两个主体41和51之间的热传递可以通过将扩大热交换表面的导热糊状物放置在界面处来改进。

如图3和3A中所显示的，槽9B和23B在两个面9A和23A上形成，当两个主体41和51彼此耦合时，所述槽9B和23B形成用于热熔丝65的座。热熔丝65（TCO）是安全装置，其在超温的情况下切断到装置2的电源，所述装置通过使用相关的辅助构件安装两个热水器9和23来形成。为了满足安全的电路规则所规定的要求，热熔丝65是冗余数。不排除改变热熔丝65总数量的可能。

如在图1和2中所示意性地表示的，以及在图6中建设性地表示的，利用在两个热水器9和23的主体41和主体51外的柔性管，第一输水管45和第二输水管55之间相互连接。为了在其它图中的绘画清楚，省略了这些管道。更具体地，第一柔性管71和第二柔性管73（T型接头插入它们之间）将第一输水管45的出口45B连接至三通电子阀21。如图1的图解中所示出的，T型接头11的出口11A连接到将热水供给到冲泡单元15的线13。所述三通电子阀21转而通过柔性管75连接至第二输水管55的入口55A。

仅从目前所描述的，可以了解，利用热水器9和23的主体41和51之间的耦合，可以获得两个热水器的从一个传递到另外一个的热传递，以下将更详细地描述多个优点。

形成两个热水器9和23的加热组件的电阻43和53可以具有1000-1400 W量级的吸收功率，这些功率与容纳在导管45和55内的小的水容量一起，允许迅速地加热水和/或产生蒸汽，即，当由泵5供给水时，不需要积累。

此外，由两个电阻43和53所吸收的高功率强制不同时保持两个电阻开启，以便降低由装置2所吸收的总功率，因此，该装置可以按如下的方式工作。

当咖啡机1开启并准备使用时，可编程的控制单元35就使热水器9保持温度，如果需要，通过根据来自温度传感器47的温度信号开启电阻43。由于主体41和具有容纳在其中的水体的导管45的热惯性，电阻43可以以间断的方式开启，以将热水器的温度保持在大约预定值的范围，例如包括在90-100℃之间的范围。在这一阶段中，第二热水器23的电阻53保持关闭。

然而，因为两个热水器9和23的导热材料块所形成的主体41和51之间的热耦合，第二热水器23反而保持在基本上高于室温的温度下。例如，根据已经执行的测试，结果表明，当第一热水器9通过电阻45保持在大约95℃的温度下时且第二电阻关闭时，第二热水器23的温度的范围是70℃或80℃。通常是在传导材料的主体41或51的内侧的选定点或位置处测量温度。水的实际温度是与各自的热水器的导热材料的主体上所测量的温度基本上相关的。

当用户通过接口37请求供应咖啡时，泵5就将根据冲泡压力以足够的压力将来自水箱3的水供给至第一热水器9，例如12-18巴（bar）的量级。电子阀21保持关闭，以使由热水器9所产生的热水流通过接头11朝向冲泡单元15。

当用户要求例如用于产生热牛奶或乳化牛奶的蒸汽生成时，控制单元35就致使第一热水器9的电阻45关闭，且第二热水器23的电阻55开启。在非常短的时间内，由于热水器23在通过主体41和主体51之间的传导所传递的热量的作用下处于高温的事实，热水器23就处在蒸汽生成的温度下，例如，120-140℃。此温度通过温度传感器57检测。一旦达到所要求的温度，泵5就可以开始以低流量供水，以便在热水器23内以足够的量迅速产生蒸汽，并沿着线27（图1）向乳化装置29或机器的其他组件供给水。

在蒸汽供应阶段期间，虽然电阻45是关闭的，但是因为两个主体41和51之间的热交换，热水器9就没有过度地冷却。以这种方式，如果在蒸汽供应后，存在供应新的咖啡的即时要求，则机器就能够将水供给到冲泡单元15，而基本上不需要用户必须等待。当中断蒸汽供应时，第二电阻55就关闭，且第一电阻45再次开启，直到使热水器9处在所设定的温度值下。如所述，到达该温度的时间非常短，并且如果机器是供给以咖啡豆的机器而不是供给胶囊的机器，则所述时间就被例如研磨咖啡豆所需的时间完全覆盖，或被用于插入咖啡胶囊的时间和用于关闭冲泡单元的时间完全覆盖。

在图7中，例如由塑料制成的壳体20以虚线显示，其中容纳了由热水器9和23所形成的配件。壳体20可以由绝热材料制成。由于两个热水器的总容量基本等同于两个单独热水器的容量（所述单独热水器通常用于相同的功能），就减少了散热面积，并且利用更少的绝热材料获得了更好的绝热。

图8A-8E显示了图示在冲泡和供应蒸汽的模式中的机器性能的一些温度图。如在以下将描述的，一些温度值指的是实际水温，并且其他的温度是在热水器上实际地测量。热水器的结构使得在所述加热器的主体41或51内的选择的点内测量温度与实际水温严格相关。

更特别地，图8A显示了当使用由两个耦合的热水器9和23形成的装置2时，在泡沫单元15的进口处的水温比（vs.）时间。

图8B显示了在使用传统的热水器的情况下，冲泡单元15的入口处的水温比时间，即实际上就是仅由没有机械地和热地（thermally）连接到热水器23的主体51上的主体41所制成热水器。通过两个图8A和8B的比较，可以注意到，在根据本发明装置2的情况下，在冲泡单元15内温度性能是与正确的咖啡冲泡条件兼容的。

图8C显示了在一系列的咖啡冲泡循环期间热水器9和热水器23的温度比时间。在热水器9内的温度在T₉处示出，而在热水器23内的温度则在T₂₃处示出。这些温度由温度传感器47和57在形成热水器的各自的主体41和51的金属块内合适的位置处测量。如以上所指出的，这些温度值与水温值严格相关。在图8C中，可以注意到，相对于热水器9的温度T₉在其周围振荡的温度值，热水器23基本保持在不变的和稍微低的温度。在咖啡冲泡室内的温度曲线，即，在冲泡室入口处的水温用Tc指示，且积聚在布置在咖啡供应单元的出口处的小杯中的饮料的重量由C指示。曲线C线性增长直至其到达恒定值，所述恒定值对应于在一个循环内所供应的咖啡的最终量。

图8D显示了在机器开启后的短暂阶段由热水器9和23内的温度传感器47和57所检测的温度T₉和T₂₃。如前面所述的，当未要求机器产生蒸汽时，电阻53保持关闭，而只有电阻43被供电。尽管如此，如图8D所示的，尽管温度T₉快速地达到基本恒定的值（例如，大约为90-100℃），热水器23的温度T₂₃也升高，虽然慢点，直到到达基本恒定的值，稍微低于热水器9的温度T₉。以被动的方式在两个热水器9和23的导热材料的主体41和51之间的热连接的作用下获得根据温度曲线T₂₃的加热。

图8E显示了在蒸汽供应循环期间，两个热水器9和23的温度比时间。由温度传感器47所检测的热水器9的温度仍然在T₉处指示，然而由热水器23的传感器57所测量的温度由T₂₃所指示。在t₀瞬间，用于启动蒸汽供应循环的命令由中心单元35提供给装置2。结果，电阻43关闭，而电阻53则开启。已经接近于第一热水器9的约95℃的值温度T₂₃突然提高，直到到达图解中的指示为126℃的值，并且所述值代表蒸汽供应的温度。一旦到达此温度，泵7就开始将低的水流供给装置2。供给可以是脉冲式，并且在这种情况下，跟随者温度T₂₃的振荡，这是因为在泵7的每个脉冲处存在由用于产生蒸汽的热水器的热吸收的事实。在此阶段期间，所述阶段在t₁瞬间结束，由温度传感器47所检测的热水器9的温度下降，稍微低于温度T₉通常被保持的值。蒸汽供应循环的持续时间总是相对地短，并且因此热水器9的温度下降被限制，然而由于主体41和51之间的热接触的作用，这被从热水器23至热水器9的通过传导的热传递对抗。

在t₁瞬间，电阻53关闭，电阻43再次开启。这一方面涉及热水器9的温度T₉的提升，另一方面涉及热水器23的温度T₂₃的逐渐降低。热水器9的温度可以到达126℃的值，然后快速地下降，直到再次到达大约95℃的值，此热水器必须在等待期间或在咖啡供应循环期间实际保持大约95℃的值。利用热水器9的温度的适当的电子控制，借助中心单元35，可以减少温度的峰值，所述峰值在从蒸汽供应循环切换到等待状态后在此热水器内达到。

在目前所描述的实例中，所述装置2包括两个热水器9和23，所述热水器9和23由物理地分离的且热地和机械地彼此耦合的两个主体41和51所形成。在其他的实施例中，可以提供两个主体41和51，所述主体41和51由单块导热材料所形成，其例如在单个模子中通过加压模铸制造。图9显示此种类型的示例性实施例。相同的附图标记指的是与图2至7中的那些等同或等价的部分。主体41和51由导热材料的单主体42所替换。为了校正两个热水器之间的热流，在形成主体42的导热材料的块内侧可以提供空的隔间54，以便提高主体42的两个部分之间的热阻，例如以便当热水器51工作时避免导管45的过度加热。

图10和11简单地显示了更改的实施例，其中，热水器平行地布置，相同的附图标记指的是先前实施例的那些等同或等价的部分。图10显示了总体液压系统，其类似于图1的总体液压系统。在图示的实例中，使用两个泵5和5A，来独立地供给两个热水器中的一个到另一个，所述两个热水器仍然用9和23指示。不排除使用单泵的可能性，例如利用电子控制来获得热水器中所要求的压力，所述热水器通常不同于热水器9和热水器23。然后泵的阀下行流（downstream）将提供用于将水二者择一地供应给第一热水器或第二热水器。

图11显示了类似于图6中的一个的视图，但是具有根据图10的方案的并联的热水器。

在此附加的示例性实施例中，应该理解的是，装置可以将热水器9保持温度，并准备将冲泡水供应给冲泡单元15，例如以便产生咖啡。在热水器的两个主体之间通过传导的热交换的作用下，热水器23可以保持电阻53关闭，并保持在比室温更高的温度下（例如，在70-80℃的温度下）。当要求冲泡水时，启动泵5A。当要求蒸汽时，热水器23保持温度并启动泵5A。同样在此配置中，参考两个热水器的串联的布置，获得类似于以上那些描述了的优点。

应该理解的是，附图仅显示了不限制本发明的实施例实例，其可以在暗含本发明的概念范围内的所有形式和布置上改变。在封闭权利要求中可能出现的附图标记的目的在于通过参考说明书和附图便利阅读权利要求，其并不限制权利要求书所表示的保护范围。

Claims

1. 一种用于加热水和产生蒸汽的装置（2），所述装置包括：

-第一流通热水器（9），其具有至少第一输水管（45）和至少第一加热组件（43）；

-第二流通热水器（23），其具有至少第二输水管（55）和至少第二加热组件（53）；

其中所述第一热水器（9）和所述第二热水器（23）彼此热连接；所述第一加热组件（43）和所述第二加热组件（53）被如此控制以便选择性地分别产生热水或蒸汽；所述第一热水器（9）和所述第二热水器（23）包括大量的导热材料（41，51；42），通过所述导热材料，热量在所述第一热水器和所述第二热水器之间交换。

2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第一加热组件（43）和所述第二加热组件（53）分别包括至少第一电阻和至少第二电阻。

3. 如权利要求2所述的装置，其中，所述第一电阻（43）和所述第二电阻（53）被控制，以便二者择一地被开启，这取决于必须输送的水的温度或状态。

4. 如权利要求2所述的装置，其中，所述第一电阻和所述第二电阻被控制，以便至少在蒸汽供应期间同时地被开启。

5. 如前述权利要求中的一个或多个所述的装置，包括：在所述第一输水管（45）和所述第二输水管（55）之间的连接件（71，11，73）；以及装置（21），其用于在所述第一输水管（45）和所述第二输水管（55）之间切换；所述切换装置（21）被布置和设计用于：将所述第一输水管（45）和所述第二输水管（55）串联，以便允许从所述第一输水管流到所述第二输水管的水流；或者用于将热水从所述第一输水管供应到供应线（13）。

6. 如权利要求1至4中一个或多个所述的装置，其中，所述第一热水器（9）和所述第二热水器（23）并联布置。

7. 如前述权利要求中一个或多个所述的装置，其中，所述第一输水管（45）和所述第二输水管（55）具有包括一个或多个转弯的螺旋形状。

8. 如前述权利要求中一个或多个所述的装置，其中，所述大量的导热材料包括彼此热接触的导热材料的第一主体（41）和导热材料的第二主体（51）。

9. 如前述权利要求中一个或多个所述的装置，其中，所述第一热水器（9）包括所述导热材料的第一主体（41），以及所述第二热水器（23）包括所述导热材料的第二主体（51），所述导热材料的第一主体（41）具有用于热耦合到所述导热材料的第二主体（51）的第一面（9A），所述导热材料的第二主体（51）具有用于热耦合到所述导热材料的所述第一主体（41）的第二面（23A）,所述导热材料的第一和第二主体（41，51）彼此之间被机械地耦合且所述第一热耦合面和所述第二热耦合面彼此之间接触。

10. 如权利要求9所述的装置，其中，用于保护而避免超温（65）的至少一个装置布置在所述第一耦合面（9A）和所述第二耦合面（23A）之间。

11. 如前述权利要求1至7中一个或多个所述的装置，其中，所述大量的导热材料包括由单块结构所组成的导热材料的主体（42），所述由单块结构所组成的导热材料的主体（42）封闭所述第一热水器和所述第二热水器，所述导热材料的主体通过在所述第一热水器和所述第二热水器之间的传导传递热量。

12. 如前述权利要求中一个或多个所述的装置，其中，所述第一输水管（45）具有比所述第二输水管（55）更大的内部容量。

13. 如前述权利要求中一个或多个所述的装置，其包括与所述第一热水器（9）关联的第一温度传感器（47）以及与所述第二热水器（23）关联的第二温度传感器（57），所述温度传感器被连接到控制电子单元（35）。

14. 如权利要求5和13所述的装置，其中，所述控制单元（35）被编程以便调节所述第一热水器（9）的温度以及所述第二热水器（23）的温度，并取决于用户的供应要求控制所述切换装置（21）。

15. 如权利要求5和13所述的装置，其中所述控制单元（35）被编程以便：借助于所述第一加热组件（43）保持所述第一热水器（9）处在第一温度（T₉），处在所述第一温度下的水通过所述供应线（13）供应，而不流通过所述第二输水管（55）；以及，通过控制所述切换装置（21）以便使所述水流通过所述第一输水管（45）和所述第二输水管（55），以提高水温度至比所述第一温度高的所述第二温度（T₂₃）。

16. 如权利要求5和13所述的装置，其中，所述控制单元被编程以便：借助于所述第一加热组件（43）保持所述第一热水器（9）处在第一温度（T₉），通过保持所述第二加热组件（53）关闭，在所述第一温度下的水通过所述供应线（13）被供应，而不流通过所述第二输水管（55）；以及，通过控制所述切换装置（21）以便使所述水流通过所述第一输水管（45）和所述第二输水管（55），以及通过保持所述第一加热组件（42）关闭，借助于所述第二加热组件（53）将水温度提高至比所述第一温度高的所述第二温度（T₂₃）。

17. 根据权利要求15或16所述的装置，其中，在所述第二温度的水在蒸汽的形式下被供应。

18. 如前述权利要求中一个或多个所述的装置，其包括隔热壳体（20），所述第一热水器和所述第二热水器被封闭在所述隔热壳体中。

19. 一种用于产生热饮料的机器，包括如前述权利要求中的一个或多个所述的一种装置。

20. 如权利要求18所述的机器，用于产生咖啡。