[发明专利]液体加热装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体加热装置。本发明还涉及一种液体加热方法。

背景技术

前序中所述的装置已久为人知。该类装置的应用也颇为多样。这种加热装置因此已大量地用作例如水壶、洗碗机、热水配送机(例如用于制作速溶汤)、咖啡冲煮机、淋浴加热器等或用作上述设备中的部件。例如在咖啡冲煮机中，该装置特别适用于即时提供热水。为实现上述目标，这种装置通常设置有适于待加热液体流通的管状体。在流经管状体的过程中，液体由位于管状体上或反之靠近管状体的加热元件加热。这种液体加热方法存在很多缺点。已知装置的一个重大缺点是，液体加热起来比较困难，其中一个原因在于面积体积比相对较差(低)。因此为了获得期望的加热效果，加热管的长度或宽度通常做得相对较大。相对较长或较宽的管状体通常导致液体在加热装置中停留相对较长的时间，这是液体能够获得充分且期望的加热的必要条件。因此，通常用户在获得热水之前需要等待相当长时间。已知装置的另一个缺点是，由其加热的液体在出口处的温度比较难以控制，因为在使用之后通常仍有大量的(预)加热过的液体留存在管状体内，而在长时间停用该装置的过程中又有大量的相对较冷的液体(未被(预)加热过的)留存在管状体内。由于从加热元件经由管状体传导至待加热液体的热传导效率不高，使得对液体的加热进一步变得困难，这也(不利地)影响液体的加热速度。此外，已知装置的制造及使用(因其加热效率不高)成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种前序中所述类型的改进装置，能够用该装置以比较高效且快速的方式加热液体。

为此目的，本发明提供一种前序中所述类型的装置，该装置包括：基座结构和连接到基座结构的至少一个加热元件，其中至少一个非线性通道结构设置在基座结构和加热元件之间，用于待加热液体的流通，并且基座结构和加热元件以机械方式彼此相互连接。此处通道结构实际上由基座结构和加热元件界定和形成。于是热量能够比较高效地从加热元件直接传递到待加热液体-没有在其间设置另一元件。特别是当液体以较高速度被驱动通过具有较小液体容积的通道结构时，在单位体积单位时间内可以实现比较高效和快速的液体热量传输。此处附加优点是，由于液体的流率较高，所以通道结构中不会或很难有诸如石灰石之类的沉淀物沉积，从而导致装置的保养费用较低。由于通道结构采用非线性型式，加热元件与位于通道结构中的待加热液体之间的接触面积可以最大化，除了使液体较快地加热到期望的温度，这还导致产生用于快速且高效地加热液体的比较紧凑的装置。此外，应用依据本发明的装置具有能量方面的优势，通常导致节省成本。依据本发明的装置的另一个重要优点是，由于基座结构和加热元件之间的实体性地(直接)、不可拆卸的连接，因而得以产生比较结实的组件，其中通道结构能够以比较可靠、持久和牢固的方式密封。加热元件和基座结构之间的相互附接因此导致提供一种装置，该装置能够承受较高的液压力(高达约35巴)，从而使液体能够在较高压力下被引导流过通道结构。当加热元件和基座结构仅以侧向可拆卸方式相互夹紧时，无法或至少很难获得通道结构的这种密封可靠性；其中为了密封该装置必须采用大量部件，从而导致产生体积较大且价格较高的装置。通过将基座结构和加热元件彼此直接附接(连接)，可因此以比较简单但是牢固、持久且可靠的方式提供一种装置，待加热液体能够在较高压力(约35巴)下引导通过该装置，从而能够将一定(大)量的液体较快地加热至期望的温度。依据本发明的装置的另一个优点是，通过采用设置在基座结构和加热元件之间的通道结构，对既定应用场合来说能够以比较简单的方式优化通道结构的面积容积比，例如通过将通道结构的单条通道或多条通道设置为相对较平(浅)的型式，从而通道结构获得有限的容积，这能够大幅度地提高待加热液体在单位时间内的温升值。由于显著提高了单位时间内液体的加热速度，所以可大幅度地减少液体流过该装置的通流时间，从而用户能够较快地获得已加热的液体。此处液体能够以高达每秒7米-优选地介于每秒1到3米之间的流率被引导通过通道结构。这种较高的流率是特别有利的，因为以这种方式可以避免或者至少抵消蒸汽气泡的产生。在通道结构内形成的少量蒸汽气泡通常会迅速地被冲出该装置。这种较高的流率还防止诸如石灰石之类的污染物在加热元件和/或基座结构上沉积。加热元件上的污染物的沉积特别不利于热量从加热元件到待加热液体的传递。需指出的是，非线性通道结构设置有一条或多条非线性通道，这些通道可以选择性地设置成相互平行的，其中待加热液体优选地流过非线性的、二维的-特别是螺旋形的路径。然而还可以构想到通道结构的若干部分采用线性型式的情况，但是其中液体便经由迷宫式的路径流过该装置。