专利名称：用于供应热水的方法和装置的制作方法图1是示出了根据本发明的一个实施例的液体加热装置的主视立体图；图2是示出了图1中的装置的后视立体图；图3是示出了根据本发明的装置的加热单元的分解立体图；图4是示出了根据本发明的装置的节制阀的一个示例的截面图；图5是示出了根据本发明的装置的控制电路的示意图；图6是示出了根据本发明的方法并利用根据本发明的装置实现的加热循环的视图。如上所述，本发明涉及一种用于供应热液体的装置，这种液体通常为预先达到约20℃到25℃的环境温度下的水(该装置特别适用于这种状况)。示于图1和2的热液体供应装置1具有液体输送管路2和电子控制单元，该电子控制单元能够收集使用者对装置的控制、操作信息并用于控制装置。因此，该控制单元管理对根据本发明的方法的使用。假定根据本发明的装置用于通过供应热水来制备饮料，输送管路2与加热液体(即热水)相接触的的部分由满足食品质量要求的材料，例如不锈钢或塑料(例如带有玻璃填料的PA)制成。根据本发明所说明的方法得到加热和循环的水输出到诸如杯子的容器中，并可由使用者饮用。输送管路2具有经由节制阀(在图4中说明)连接到液体储罐15上的液体供应端3和将经加热的液体供应给使用者的另一自由端4。由于有储罐，所以根据本发明的装置可在未连接到外部水源供应网络的情况下进行操作。一个杯子示于输送管路2的自由端4的下方，以容纳经加热并输出的液体。这条管路还具有液体加热单元8，这个单元8在泵14的输出侧上与该泵14串联连接。
这个泵14适用于使液体在管路2中以给定的固定流量D(换句话说是恒定的流量)循环(circulation)。泵14处于储罐15和加热单元8之间的位置上，这样可以用于向泵供应中等温度的水，从而延长了泵的寿命。此外，由于这个位置，处于加热单元中的液体总是略微加压的，这是由于它是处于泵的输出侧上。这个轻微的加压意味着可以在短时间内达到接近沸点的加热温度，而不会在管路中形成大量的蒸汽。
控制单元由未示出的且连接到市电源上的供电电缆供电。如图5所示，这个单元具有连接到温度传感器C上的电路，该温度传感器C设置在加热单元上并靠近加热液体的输出端(换言之，它处于加热单元8的加热电阻12的输出侧上)。
示于图3的加热单元具有与辅助单元10连在一起的主体9，该辅助单元10覆盖主体9的一个表面，从而限定了液体的循环区域，所述辅助单元10在其与面对主体9的表面相反的表面13上具有丝印的加热电阻12。
主体9的热惯性小于铝的热惯性，并且辅助单元在其与面对主体的表面相反的表面13上具有丝印的加热电阻。
热惯性(Ith)是物体存储多少热量的能力，它可以表达为密度值(ρ)和比热值(cp)的乘积。
Ith＝ρ×cp根据本发明，主体是一种“热绝缘体”，其特征在于，在加热的过程中，由于其较低的热惯性，它比循环的液体吸收更少卡路里的热量。
为此，该主体9采用塑料制成。
有利地是，辅助单元具有较高的横向热导系数，例如超过40。横向热导系数(Cth)为加热辅助单元中材料的热导系数值(λ)与其以毫米为单位的厚度值(e)之比。
Cth＝λ/e换句话说，辅助单元通过传导非常快地将热量从加热电阻传递给液体，这或者是由于辅助单元的厚度较小(对于诸如铝的具有较高传导系数的材料，约为3mm)，或者是由于诸如不锈钢的具有较低传导系数的材料的厚度非常小(约为1毫米)。
顺便提及，由于加热电阻是结合了具有良好横向热导系数的装置的丝印类电阻，辅助加热单元也具有较低的热惯性，因此这降低了能量损失。带有丝印加热电阻12的这类加热单元8可在遍及接触液体的大面积上实现均匀加热，这增加了其总的热导系数。
换句话说，加热单元8具有主体9，该主体9是相对热绝缘的并被能够快速升温的辅助单元10所覆盖。因此，这个辅助单元10将热量传递给在将其与主体分离的空间中循环的液体上。由于通过辅助单元的传热的较高热传导系数，因此从丝印电阻散出的大部分能量被传递给循环的液体上，而不是聚集在辅助加热单元10中。同样，加热主体9具有较低的热惯性，这样它就能够存储来自辅助加热单元10的少量能量。
接着，液体非常快地且几乎全部接收来自丝印电阻12的热能，这样液体几乎被瞬时加热。同样，主体几乎不参与液体的加热现象，这样，当装置不运行时，无需提供一定的能量，以将主体保持在足够高的温度下。
换句话说，在加热阶段以外，加热装置自身的能耗为零。因此，当装置最初使用时，加热单元8的加热过程极快，这是由于加热体无需接收大量的能量来达到工作温度。因此在使用者启动含有开启/关闭按钮的控制装置7之前，无需升温阶段。
在实际情况中，加热单元8可具有不同的几何形状。因此，在示于图3的第一实施例中，中心体为圆柱体形，并且形成环状套筒的辅助加热单元10装在其外表面11上。
在另一实施例中，中心体可为扁平的，因此接纳同样是扁平的加热元件。
如图3所示，如果中心体9设有凹槽，以使得它能够与辅助单元10一起限定液体的循环通道，并因此延长液体在加热装置内部行进的通路以提高液体接收热能的能力，那么这个装置可以制作得更为有效。
出于同样的理由，丝印电阻12可有利地竖向设置成与液体的循环通道相对应。
在实际情况中，如图3所示，当加热单元大致呈圆柱体形时，凹槽21是螺旋形的，而当中心加热体是扁平的时，凹槽也可以是螺旋形的。螺旋形凹槽21由沿本体9的表面11卷绕的螺线24构成。
按照相同的方式，主加热体9优选地是中空的，以便减少其质量，并因此降低其热惯性。
温度传感器C设置在辅助单元上。
由于辅助单元10具有较高的横向传导率，并且主体9和辅助单元10具有较低的热惯性，因此，电力控制和/或电子控制是特别动态化的，并且实际上是瞬时的，这样就可在最少能耗的情况下以相当稳定的温度输出液体。
图3示出了加热单元8的一个实施例，在该实施例中，加热单元是圆柱形的。
在这种情况下，加热单元8包括与呈圆柱形套筒状的辅助加热单元10结合在一起的中心主体9。中心主体9的外表面11与套筒10的内表面之间限定出的空间形成了液体在其中循环的中空柱形容积。
在图示实施例中，主体9的外表面具有螺旋形凹槽4，该凹槽与套筒协作以便在主体周围限定出液体通道。但是，在未示出的其它实施例中，主体9的外表面也可以是十足的圆柱形，它与套筒共同限定出具有一定厚度、并沿着柱面延伸的循环区域。在不超出本发明构思的情况下，可预想其它的变型。实际上，中心主体9被连接到冷水供应端，换句话说连接到泵的水源出口处。水的入口经由在外表面11上开出的实际上为径向的通道19被连接到外表面(主体的表面11)上。
中心主体9优选地由塑料材料制成，或者更为广泛地由具有低热惯性Ith，即在任何情况下，均比铝的惯性小约2.30的材料制成，以便仅储存少量的热能。可用于制造根据本发明的主体9的材料包括聚酰胺(Ith＝1.9)，聚缩醛(Ith＝2)，聚丙烯(Ith＝1.6)，聚砜(Ith＝1.4)或者聚碳酸酯(Ith＝1.5)和聚苯硫醚PPS。
在示于图3的实施例中，可以看出，中心主加热体9具有中心凹部20，这将更进一步减小其重量，并因此降低其热惯性。
在本实施例中，凹槽21的深度约为3毫米，并且其宽度约为8毫米。该凹槽21在几何形状上为螺旋形，并具有约9毫米的螺距。换句话说，深度小于宽度，以使得液体“开阔地”与辅助加热单元10相接触，并因此有利于热传导。
优选地，所制得套筒或辅助单元10具有较高的横向热传导系数和较低的热惯性。
取决于基本材料，套筒10的厚度可达到最小程度，以降低其热惯性，并提高传导现象。能够提供良好热特性的材料包括铜，不锈钢，铝和玻璃。注意，套筒10上能够允许淀积丝印的电加热电阻12。
用于产生加热线路的方法包括丝印一层或多层绝缘材料，而后是丝印一层沿着特定路径的传导剂以形成接触垫，最后再丝印一层或多层绝缘材料。适用的电功率可以约为2000W到3000W。
因此，这个电阻12在所示实施例中形成呈横向圆环状布置的条带，并沿相同的纵线具有偏移量；套筒的全部内表面形成加热板，凹槽迫使液体与该加热板相接触地流动。如果需要，丝印电阻可以是螺旋形的，并可与主加热体9的凹槽21限定的通道竖向对应。在这种情况下，提高了加热效率和速度。
因此，对于具有约45mm外径的不锈钢套筒/辅助单元10来说，套筒10的厚度可有利地为0.5毫米到1.5毫米，优选地为0.8毫米到1毫米。其横向热传导系数Cth约为60。不锈钢的优点是，它耐腐蚀，耐高温，而且有助于制成扁平加热单元。
可以考虑使用铝套筒/辅助单元10，但是这需将加热单元置于聚酰亚胺的支座上并配以具有较低烘烤温度的膏剂。例如，用于制造有丝印的加热单元的约3mm厚的铝套筒的热传导系数Cth约为70。
实际上，在沿主体9的外表面11的路径内进行的水循环由泵控制，但这种循环也可在没有泵的情况下实现，即可借助重力实现。但是泵具有能够提供恒定流量的优点。
诸如NTC电阻的温度传感器C被添加到与辅助加热单元相接触的位置上，并被连接到图5所示的电子控制单元5上。
当首次接通电源，并在加热装置是冷的时，在开始水循环之前，调节控制快速加热约2到3秒钟。这种预热极其快速，几乎不为使用者所察觉，这是由装置的总热惯性较低及其对容纳在管路中的水的高热传导效率所导致的。
实际上，通过测量，这种加热装置(设有具备2600瓦特功率的电加热电阻)可仅在25秒内就将约21厘升的水加热到70到80℃。预热阶段仅是可选择的，并且历时极短，这是由于在加热装置启动后，不超过约3秒水就开始流动了。
通过上述情况可以了解到，根据本发明的加热单元8具有许多优点，特别是它具有极低的热惯性。因此，其结果是，几乎在加热电阻12一启动，在装置中循环的水就可瞬时升温。
当电阻12被切断电源时，加热单元就由于其较低的热惯性而快速冷却，由此避免对附近的环境进行加热，还有助于调节输出温度。
与现有的解决方案相比，丝印电阻的存在将加热功率分布到更大的表面积上，以便利于热量传导。
图4示出了安装在储罐下部上的节制阀16的一个实施例。这个阀门16被安装成可在储罐的下部中自由滑动，以便它在一种状态下关闭液体通道17，并在另一种状态下封堵住同一条通道。
储罐和液体供应端之间的连接通过将阳连接管插入到阴连接管中形成。
当储罐装配有供应端时，阀门具有圆锥形的密封部分和与供应端的互补部分靠接的杆件22。
当储罐15装有供应端3时，阀门的杆件22停止接触供应端3，由此迫使阀门从其闭合状态转到其开启状态。相反，当储罐与供应端3分开时，阀门依靠重力和/或作用在阀门上的弹簧的压力、或者在处于储罐中的液体的压力下返回到其闭合状态。
由此，当储罐15连接到供应端3上时，节制阀16自动开启储罐15到泵14的液体通道17，并在储罐15从供应端3上分离开时，自动关闭通道17。
过滤器18可设在供应端的入口处，以防止污染颗粒进入到液体输送管路2中。
图5示出了根据本发明的装置的接线图。
电子控制单元5和/或电力控制单元具有控制装置7，该装置是可与预选待分配液体的量的装置相连接的开启按钮。
如果根据本发明的装置具有用于预选待分配液体量的装置，那么这种装置优选地是受控制单元5操控的手动调整的计时器。由于装置的泵的输出流量是固定的(恒定的)，因此实际上，待分配液体量仅仅并直接取决于具有固定流量的泵的操作时间。
例如，如果计时器设定为7秒钟，将向泵供电7秒，以使得它以恒定的流量分配约7厘升的热水。
控制单元还连接到温度传感器C和两个开关上，一个开关用于向加热电阻12供电，而另一个开关用于向泵14供电。
这样，泵14和加热单元8彼此单独由控制单元5进行供电和控制。
发电机G(用市供电符号表示)将电能供应到加热电阻12和与其连接的泵14。
装置的控制方法由单独的初始控制所触发，这个初始控制由使用者施加在本装置的控制装置7上。当接收到这个控制时，电子控制单元管理在本方法中所包括的所有动作。
电子控制单元对这条管路的操作和对加热及流量的管理示于图6。
图6示出了根据公开于本发明中的方法，并利用根据本发明的装置执行的加热循环。横坐标表示以秒为单位的时间。
从0到120℃计数的左侧纵轴对应于由NTC随时间的变化来显示的以摄氏度为单位的温度曲线。这条曲线实际上表示了经由加热单元8的液体温度作为时间的函数的变化曲线。
曲线D相应于作为时间的函数的由泵所产生的瞬时液体流量。与这条曲线D相应的数值示于从0到每秒1.2厘升计数的右侧纵轴上，在操作中，泵的固定流量设定为每秒1厘升。
第三条曲线P是作为时间的函数的加热电阻12的供电曲线。这条曲线并未给定供电单元。但是，曲线上面向位于左侧纵轴上的0的点表示电阻的电源并未开启。相反，曲线上面与左侧纵轴上的78相面对的点代表向电阻供应约2600瓦特的电能。
各测量均始于0秒时间处。在从0到4秒的第一阶段中，所测量的液体温度是25℃，这是待加热液体的环境温度。
在第4秒时，使用者利用控制装置7来控制装置的启动(这个时刻以附图标记“ON”来表示)，并相应于21厘升的加热液体调整到21秒的停工时间“Tpmin”。
在4秒时，加热电阻12被供电2600瓦特，并且由“NTC(T)”给定的液体温度曲线快速升高超过25℃。
从4秒到7秒，换句话说，在3秒过程中，液体温度从25℃升高到55℃。
由于第一温度阈值T1设定为55℃，因此接收温度控制信息的电子控制单元而后以每秒1厘升的额定流量开启泵，并持续到使用者所选定的停工时间“Tpmin”。而后，液体在输送管路中循环21秒，换句话说，从7秒到28秒。应该注意到，在根据本发明的控制方法中，时间“Tpmin”定义了在经过了第一阈值T1时泵开始操作的时间。
尽管泵投入运转，液体温度仍然持续升高，并在10秒时达到设定为95℃的第二阈值T2。
在泵处于运转过程中的温升与这样的事实相关，即以瓦特为单位的加热功率与泵所产生的液体的给定固定流量之间的比率R大于2000。
一旦检测到设定为95℃的第二阈值T2，电子控制单元5就切断向加热电阻12的供电。
从切断发生的10秒到11秒，温度持续升高，直到在11秒达到105℃的峰值。
超过11秒，液体温度在13秒降低到约89℃的第三阈值T3。这个阈值T3优选地通过从第二阈值T2中减掉一个温度Δ值计算得出。由此第三阈值T3总是略小于第二阈值T2，在所示示例中，该温度Δ值为1℃。这个Δ值可以在1℃到10℃之间。该温度Δ值被选择得尽可能小，这是由于当这个Δ值较小时，加热装置出口处的水温变化将会较小。理想地，在装置出口处的水温应该倾向于是一个常数。
从T3开始，控制装置再次向电阻12供电，如在加热功率曲线P中所见，在13秒加热功率从0变化到2600瓦特。
由于热惯性，液体温度持续降低，而后在降低到最低温度62℃后，快速升高到接近90℃的温度。
在28秒，当控制单元同时切断向加热电阻供电以及向泵供电时，利用根据本发明的方法的加热循环被中断。
或者，在不停止泵的情况下，当温度下降低于T3时，只是通过继续检测液体温度的变化，并向电阻供电，而当温度高于T2时，切断供电，那么加热循环就可以被延长。
用于这种装置的控制方法中的一个可能的选择是，在液体温度T已达到第一温度阈值T1前，使液体在所述加热装置1中以小于额定流量D的最小流量Dmin循环。
利用这个特性，一旦使用者开启控制，未得到充分加热(低于T1)的少量液体就能够进行循环，由此可向使用者显示出装置立即可用的印象。在任何情况下，在使用者输入他的控制后的3秒钟内，液体温度将高于阈值T1。
取决于根据本发明的方案，可作出如下选择-第一温度阈值T1在50℃到70℃之间，优选地为55℃；-第二温度阈值T2在80℃和100℃之间，优选地为90℃；-第三温度阈值T3比T2低一个Δ温度值，该Δ温度值为1到10℃，优选地为1℃。


本发明涉及一种用于通过供应经由液体输送管路(2)分配的用于热饮的热水来制备饮料的方法，包括设有加热电阻的加热单元(8)和泵(14)。根据本发明，一旦使用者触发控制装置(7)，就通过以预定的平均电功率供应给加热电阻来加热液体，并保持对液体的加热，并且一旦测得的温度高于第一预定温度阈值，就使用于饮料的液体以给定的0.5到1.5厘升/秒的恒定额定流量在所述加热单元(8)中循环，并且加热电阻(12)的平均电功率使得以瓦特为单位的功率与以厘升/秒为单位的恒定额定流量的比率(R)大于2000。