用于管理咖啡機鍋爐水位的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及一種用于管理咖啡機的鍋爐水位的裝置及方法。
[0002]具體地，本發明涉及一種在咖啡機的鍋爐、下文統稱“鍋爐”的管理中能節約能源的裝置及方法。
[0003]更具體地，本發明涉及一種調節鍋爐中當前水量的可能性。
【背景技術】
[0004]眾所周知，咖啡機的鍋爐通常是一種加水到可用容量的50-60%、剩余體積內充滿加壓蒸汽的容器。
[0005]實際上，在鍋爐的操作過程中，其(借助于加熱電阻)被加壓至約1-1.5巴，對應溫度約為 120-130 °C。
[0006]如同樣所已知的，咖啡機的鍋爐不僅可用于加熱，優選通過熱交換器來加熱用于制備咖啡的水，還可用于通過所設置的合適的噴嘴以提供蒸汽，例如，加熱牛奶/打奶泡，以及用于提供熱水，例如，用于制備熱飲，如茶、菊花茶等。
[0007]這類已知的鍋爐的第一個技術問題在于鍋爐內的水位通常是一預設的平均水位，因此，蒸汽和熱水的分配情況基本保持恒定，或者是在有限的范圍內變化，而與所涉及的高峰時段(高消耗時段)或消耗少時段無關。
[0008]與第一個問題相關的第二個問題是所述鍋爐內的水，即使其按照需要被注滿，在正常使用過程中也會經歷化學性質的逐步降解。蒸汽從鍋爐中排出，會導致鍋爐內的水中溶解的礦物鹽的濃度甚至會以很高的含量不斷增加。同時，此類水的PH值會提高，假如所加入的水是經過，例如陽離子樹脂水軟化裝置軟化的話，事實上，在這種情況下，水中的所有鈣鹽和鎂鹽通過化學置換被轉換成鈉鹽，并將被導入所述鍋爐中，且所述鈉鹽，隨著其濃度的增加，將使得鍋爐內的水變成強堿性，幾乎不適合于食品使用。并且，如果不能定期地將水從鍋爐中去除，構成與食品用水接觸的金屬合金部件的少量金屬(鎳、鉛等)可達到的濃度將遠超現行法規所建議或強制實行的可供人體食用的標準。在此情況下，一旦以鍋爐中的水來制備熱飲，例如茶，所存在的風險是，所提供的水的化學組成不是最優的，甚至是有害的。
[0009]此外，如果用于制備熱飲的水不能定期地從鍋爐中去除，隨著時間的推移，高濃度的鹽的存在可能會導致腐蝕或礦物鹽沉積。
[0010]因此，定期更換鍋爐中的水以防止上述問題的發生將會是有用和有利的。
[0011]就涉及的第一個技術問題而言，專利公開號EP0313496A2，除其它外，其公開了一種包括多個探頭的鍋爐，該多個探頭用于檢測鍋爐中不同水位，以便能在鍋爐中以不同水位和蒸汽水平進行工作，從而可根據鍋爐使用的不同情況來提供蒸汽。
[0012]就涉及的第二個技術問題而言，采取的一種技術方案是定期建議例如以每天或每周的周期來注入大量的熱水(當后者來自于鍋爐而不是來自于出于同一目的的其它設備)以替換鍋爐中的大部分水。
[0013]此類解決方案的缺陷是顯而易見的，其缺乏操作的執行保證性(其需要由用戶去執行)、缺少實用性(專業機器的鍋爐，根據其尺寸大小，可含有1.5-161的水，而排出例如51是相當耗時的)以及最后一點是造成能量損耗(事實上，溫度在120°C或以上的水被浪費了)。
[0014]申請人已經意識到，現有技術不能提供所述第一和第二技術問題的綜合解決方案例如不僅確保鍋爐可以不同的水位操作的可能性，而且確保在最大限度的節能條件下的鍋爐內水的更換。
【發明內容】
[0015]本發明的目的之一在于提供一種以綜合的方式解決上述問題的裝置和方法。
[0016]該目的通過如權利要求中所限定的用于管理鍋爐水位的裝置及方法來實現。
[0017]權利要求是本發明在此提供的技術方案的必要部分。
[0018]下文給出了對本發明的綜合性描述，以對本發明的某些方面提供一個基本理解。該綜合性描述并不是全面的描述，正因為如此，其并不適用于識別本發明的關鍵或重要元素或用于限定本發明的范圍。其僅僅是旨在以簡明的方式闡述本發明的一些概念，作為將在下文進行詳細描述的預期。
[0019]根據優選實施方式的特點，所述裝置包括第一探頭，其在使用的操作狀態下，發送裝置將停止時的鍋爐的水位信號，并且，在鍋爐的排水狀態下，發送鍋爐排水步驟已完成的信號。
[0020]根據本發明的另一特點，所述裝置還包括設置于鍋爐的不同水位位置處的第二和第三探頭，它們被配置成使得所述裝置能在低能耗條件下、高能量累積以提高性能的條件下，以及高能耗條件下運行。
[0021]根據本發明的其它特點，所述裝置在低能耗條件下，將被配置成以有限個加熱元件并以低功率進行操作。
【附圖說明】
[0022]下面將結合附圖，對本發明的示例性而非限制性的優選實施方式進行描述，通過該描述，本發明的上述及其它特征和優勢將變得顯而易見，所述附圖中，以相同或相似的附圖標記表示的元件是指具有相同或相似的功能和結構的元件，并且其中:
[0023]圖1示出了本發明所述裝置的總體圖；
[0024]圖2示出了圖1中未示出的所述裝置的細節圖；
[0025]圖3a示出了本發明所述裝置的操作流程框圖；
[0026]圖3b示出了表示本發明所述裝置的操作變形例的流程框圖。
【具體實施方式】
[0027]參考附圖1，本發明所述的裝置10包括設置有多個水位探頭21、22、23的鍋爐12。所述探頭被配置成用于探測鍋爐中的不同水位并發送相應的信號到控制電路14，圖2以簡明的方式示出了所述控制電路14的連接關系(圖1、圖2)。
[0028]圖1所示的示例性實施方式中，示出了三個探頭，更具體地:
[0029]第一探頭或是安全探頭21，其被配置成發送表示最低安全水位的信號Ls，低于該最低安全水位Ls，則所述裝置不能進行加熱水的操作;在本示例性實施方式中，水位Ls的管理方式有兩種可選:
[0030]作為所述裝置在其操作階段，S卩，該裝置提供蒸汽和/或熱水時的停止水位;以及
[0031]在使用鍋爐的換水功能時，作為用于所述鍋爐的注水管理的水位，因為，該水位的設置可實現鍋爐的自動注水；
[0032]第二探頭或是最低工作探頭22，其被配置成發送表示最低工作水位的信號Lmin，在該最低工作水位，所述裝置在低使用量條件下完全運轉，且用于加熱鍋爐中的水的能耗最低。實際上，根據優選的實施方式，在此工作條件下，所述控制電路被配置成啟動所述鍋爐中的最少量的加熱元件，從而在節能模式下運行。該過程具有雙重作用:
[0033]1.首先，從主電源需求的電量減少，從通用電氣系統的角度來看，這是一個有利的因素，因為未使用的電力可供其它設備使用；
[0034]2.其次，由于在Lmin模式下，鍋爐中需要加熱的水較少，其能夠降低功率，從而在蒸汽或熱水消耗的情況下，功率/水量的比值基本保持恒定。實際上，當啟動所述加熱電阻時，所述鍋爐內的液體的溫度變化以及相應的壓力變化不那么突然，因此，所述鍋爐內達到的溫度值以及相應的壓力值將非常接近設定的目標值，從而減少了熱慣性效應以及相關的超過設定的所述溫度/壓力值的量。綜合考慮，在條件Lmin下，圍繞目標值的“波動”影響低于更多的水產生的影響，由此將形成熱水和蒸汽溫度的更穩定調節；以及
[0035]第三探頭或最高工作探頭23，其被配置成發送表示最高工作水位的信號Lmax，在該最高工作水位，所述鍋爐內的能量累積最多，從而加熱鍋爐內的水用的電力消耗更高。
[0036]當然，根據其它實施方式，可設置一被配置成發送表示最低安全水位Ls的信號的探頭，低于該最低安全水位，所述裝置不能進行加熱水的操作，以及設置另一被配置成當使用所述鍋爐的自動換水功能時，可指示鍋爐排水水位的探頭。
[0037]當然，還可根據其它實施方式，除了探頭21優選以可選的方式管理外，可僅設置最低或最高工作探頭，或者設置兩個以上的工作探頭以管理，例如，在最低和最高條件之間的其它工作條件。
[0038]在當前的示例性實施方式中，為簡明起見，所描述的裝置中，僅設置了以可選的方式管理的探頭以及發送最低工作水位Lmin和最高工作水位Lmax信號的探頭22、23。
[0039]在所描述的實施方式中，除了所述探頭外，所述裝置10還包括被配置成在控制電路14的控制下，加熱鍋爐12中的水的一個或多個電阻或加熱元件25。
[0040]優選地，可設置三個電阻25，并電連接到三相電源電路的各相應相中，這本身是已知的。
[0041]在優選的實施方式中，設置與鍋爐12相連的管道26以通過合適的噴嘴提供蒸汽，設置與鍋爐12相連的管道27以通過相應的合適的噴嘴供應熱水。所述蒸汽和熱水來自于在一可能的工作條件，例如最低或最高工作條件下的鍋爐。
[0042]優選地，所述蒸汽和熱水通過分別由獨立的閥36和37控制的管道26和27供應，所述閥36和37可以是以已知的方式由控制電路14控制的手動操作閥或電動操作閥，圖2以簡明的方式示出了控制電路14的連接關系。
[0043]設置了與鍋爐12相連的管道28，以通過已知的方式，例如通過均受控于控制電路14的相應的閥38，如電控閥38和已知類型的栗來提供來自于液壓總管的水。
[0044]在優選實施方式中，設置了與鍋爐12相連的管道29，以通過已知類型的、由控制電路14控制的相應的電控換水或排水閥39來排出或排放所述鍋爐內的水。
[0045]優選地，所述鍋爐內部包括至少一個熱交換器，為簡明起見，圖1中未示出，所述熱交換器被配置成提供至少一個用于分配咖啡，例如濃縮咖啡的單元。
[0046]裝置10的控制電路14(圖2)被配置成控制所述裝置的功能，并且，在優選的實施方式中，其包括已知類型的微處理器電路41，程序控制裝置10的設計步驟以便于管理所述裝置提供的多個輸入和多個輸出。
[0047]具體地，根據該示例性實施方式，微處理器電路41至少包括以下輸入:
[0048]與探頭21、22、23相連以接收表示所述鍋爐的注入條件的信號1^、1^111、1^&1;
[0049]與例如0N/0FF開關相連，以接收啟動和關閉所述裝置的信號；
[0050]與例如，其它的開關45相連，以接收被布置成切換所述裝置的工作條件的控制信號，例如，從Lmin到Lmax，反之