[0001] 本
发明涉及一种用于制备热饮，例如茶或咖啡饮料的机器，该机器包括：饮料出口，用于分配制备好的热饮，包括即热式
热水器，用于在所述热饮的制备过程中加热水，包括流量计，用于分析流过所述
即热式热水器的水的流量，以及包括排水
阀，在流动方向上设置在所述即热式热水器的下游，并且所述排水阀呈可控制方向的
控制阀形式，通过所述
方向控制阀，流经所述即热式热水器的水能够被引导至
废水管线或废水收集容器中，而不是流向所述饮料出口。
[0002] 在
现有技术中已知一种全自动咖啡机，该全自动咖啡机只需按一下按钮就可以制备新鲜冲泡的咖啡饮料。为此所需的热水通常存储在热水
锅炉中，从而消除了漫长的加热时间。此外，还提出了全自动咖啡机，其中在分配饮料时通过即热式热水器加热水。
[0003] 还已知在全自动咖啡机中，热水发生器的除垢必须不时地进行。为此，例如，已知在WO 2013/023963 A1或EP 2705784 A1中所公开的解决方案，其中，将包含
水溶性除垢剂的料筒插入和/或附接到机器上以进行除垢过程。在CH 709738中，除垢剂应用设备附接到咖啡机，该设备包括容纳在具有可变体积的容器中的除垢剂溶液。
[0004] 本发明的目的是提供一种用于制备热饮的机器，通过该机器可以快速且可靠地制备热饮，其维护成本低且不易进行修复，并且可以由用户和/或操作人员以简单且操作安全的方式进行操作。在这方面，热饮可以是新鲜冲泡的咖啡或茶，以及速溶饮料，例如清汤，速溶茶，速溶咖啡，速溶巧克
力饮料等。
[0005] 因此，与现有的包括锅炉的全自动咖啡机相比，本发明使用轻巧紧凑的即热式热水器来制备热水。提供一种可以在本发明的范围内使用的相应的即热式热水器，例如，在WO 2013/189869 A1中，并且为了避免不必要的重复，在此全文引用。
[0006] 然而，本发明基于这样的认识，即在即热式热水器适用于本发明的范围内的情况下，由于水的快速加热所需要的高温以及在即热式热水器中狭窄但较长的流动路径，所述即热式热水器易于
结垢。因此，在本发明的范围内，提供了一种控制装置，所述控制装置具有水垢检测功能，用于通过所述流量计的测量值来分析所述即热式热水器的水垢程度。该控制装置设计为在水垢程度分析过程中，该控制装置将所述排水阀切换到切换
位置，在该位置上，来自所述即热式热水器的
流体被直接引导至所述废水管线或所述废水收集容器中。因此仅在所述排水阀打开时分析水垢程度。
[0007] 可以通过所述流量计测量的流速，一方面取决于所述即热式热水器的入口和出口之间的压力差，另一方面取决于管线横截面，并因此取决于水垢程度。因此，可以在入口压力已知时分析水垢程度，例如可以通过限压器调节的管线压力，使用水
泵时已知的初始泵压，或压力计测得的压力。在这种情况下，打开的排水阀确保在测量期间仅考虑所述即热式热水器上的压力损失，而不考虑设置在更下游的子组件，例如冲泡室或混合室上的压力损失。
[0008] 通过检测水垢程度，可以及时生成一条消息，提示需要进行除垢过程，并且应该在某个时刻启动和/或进行该除垢过程。由于一旦所述即热式热水器完全堵塞，所述即热式热水器便可能不再被除垢而必须更换或销毁，因此，需防止所述即热式热水器被堵塞。
[0009] 适宜地，在所述即热式热水器的加热阶段中，所述排水阀用于将来自所述即热式热水器的流体引导至所述废水管线或所述废水收集容器中，以在所述加热阶段之后只有足够热的水朝着所述饮料出口的方向流动，但是在所述加热阶段中，尚未充分加热的水进入出口。在这种情况下，该
控制器可以配置为在所述加热阶段中进行水垢程度的分析。因此，在正常操作期间自动进行水垢程度的分析，从而无需中断操作或进行单独的维护过程。
[0010] 在这种情况下，所述加热阶段优选在每次分配热饮时进行。因此，在每次分配饮料后，所述即热式热水器关闭并可以冷却，这减少了所述即热式热水器的水垢。加热发生得足够快，以至于在操作过程中不会构成
缺陷。当然地也可以在每次单独分配饮料时进行水垢程度的分析。然而，例如仅用每十分之一的热饮进行水垢程度的测量也是足够的。
[0011] 以相同的方式，在所述即热式热水器的冷却阶段中，所述排水阀还可以用于将来自所述即热式热水器的流体引导至所述废水管线或所述废水收集容器中。因此，在分配产品之后，可以用水冷却所述即热式热水器，以减少由于留在所述即热式热水器中的热水引起的水垢。在这种情况下，在每次分配产品时进行所述冷却阶段也是合适的。由于所述排水阀在所述冷却阶段期间打开，因此，作为加热阶段的替代(或补充)，可以在所述冷却阶段进行水垢程度的分析。
[0012] 自然地，在每次单独分配饮料之后，不必关闭所述即热式热水器。如果已经预先选择了多种饮料进行分配，仅在分配完最后的饮料之后关闭所述即热式热水器也是合适的。
[0013] 为了分析所述即热式热水器的进口处的水压，将压力计设置在所述即热式热水器的进口侧是合适的。因此，可以可靠地分析进口压力，并改善水垢程度的检测。
[0014] 在本发明的改进方案中，所述即热式热水器具有螺旋流道，该螺旋流道具有用于流体流过和加热的入口和出口。在这种情况下，将流道配置为其通道横截面至少在所述出口的方向上的端部区域变宽是有利的。这样可以意识到，由于水温达到最高，所述即热式热水器的流道在其末端会最大程度的产生水垢。
[0015] 测试表明，在通道直径均匀的情况下，即使通过流速的降低来检测水垢，所述流道仍处于打开状态，并且所述流体通道被完全阻塞的状态可能会很快地连续发生。换句话说，仅剩下很短的时间以做出反应并启动除垢过程。一旦所述即热式热水器堵塞，就不可能再通过除垢剂溶解水垢并再次清除所述即热式热水器。然而，在这里提出的并且在所述出口的方向上变宽的通道横截面，与均匀通道横截面的情况相比，流速的降低以及因此流道的堵塞基本上更缓慢地发生。因此，还有更多的时间进行除垢，例如在餐馆或零售店关
门之后，从而整体上提高了操作安全性。
[0016] 原则上，在生成用于制备饮料的热水的即热式热水器中设置横截面加宽的流道，与所述即热式热水器中的水垢程度的检测相独立，因此，也可以不设置如上所述的自动检测功能。因此，包括这种即热式热水器的自动热饮机代表独立
权利要求保护的单独的发明特征，该即热式热水器的通道横截面至少在所述出口的方向上的端部区域变宽。
[0017] 用于制备热饮的机器可以优选地是全自动
饮料机，在选择一种饮料之后，全自动地制备相应选择的热饮并将其分配到所提供的
饮用容器中。特别是在全自动饮料机中，设置除垢系统以对所述即热式热水器自动除垢是合适的。以这种方式，可以在需要时立即并且不费力地对所述即热式热水器进行除垢。通常，这过程是在用户操作的开始或结束时进行的，只需简单地按一下按钮即可。饮料制备机无需另外的操作步骤，例如不需要插入除垢料筒等，之后进行所需的步骤来对所述即热式热水器除垢。
[0018] 在一个优选的
实施例中，所述除垢系统包括用于混合除垢剂溶液的混合容器，用于除垢剂浓缩液的存储容器的接收室，以及用于将除垢剂浓缩液从所述存储容器计量输送到所述混合容器中的
计量泵。因此，在所述混合容器中，如果需要，即在进行除垢过程时，除垢剂溶液由除垢剂浓缩液和水混合，所述除垢剂浓缩液通过所述计量泵从所述存储容器进入所述混合容器中从而自动从所述饮料制备机中输送。
[0019] 使用除垢剂浓缩液的优点在于，可以在饮料制备机中存储一定量的浓缩液以进行多次除垢过程，从而即使在频繁的进行除垢过程的情况下，也仅需要较长的时间间隔即可更换或重新填充存储容器。这大大减少了所需的维护工作量，并允许用户在没有技术知识的情况下定期进行除垢。另外，可以通过计量泵以简单且操作安全的方式计量除垢剂浓缩液，以使所述除垢剂溶液可以自动混合并且始终以正确和所需的计量进行混合。
[0020] 合适地，所述饮料制备机包括水泵，该水泵将水从
饮用水供应管线中
抽取水，例如安装到所述全自动饮料机中的水连接件或水容器，并将水输送到所述即热式热水器。水泵确保均匀且足够高的压力，特别是制备浓缩咖啡所需的压力，以便获得吸引力且稳定的
泡沫。
[0021] 在这种情况下，该装置中使用的流量计，除其他部件外，用于分析所述水泵输送的水量。在本发明的范围内，这种用于分析水量的流量计还具有多个优点：一方面，可以通过所述流量计测量与除垢剂溶液混合的水的量，水通过所述水泵填充到所述混合容器中。另一方面，如已经提到的，可以通过所述流量计分析流过所述即热式热水器的流速，即每单位时间的体积，并且可以由此确定所述即热式热水器的水垢程度。最后，当制备不同的热饮时，所述流量计当然也可以用来测量水。
[0022] 因此，根据本发明的一个实施例，在吸入侧所述水泵通过第一方向控制阀可切换地与所述混合容器连接，在该混合容器中接收和/或混合除垢剂溶液。因此，在所述第一方向控制阀的切换阀位置处，通过水泵将所述除垢剂溶液从所述混合容器输送至所述即热式热水器。
[0023] 根据另一种实施例，在压力侧所述水泵通过第二方向控制阀可切换地与所述混合容器的供水管线连接。因此，为了在所述混合容器中混合除垢剂溶液，在所述第二方向控制阀的切换阀位置处通过水泵将水输送至所述混合容器中。
[0024] 在本发明的范围内提供的排水阀在自动除垢过程中优选地切换到切换位置，其中在流过所述即热式热水器之后，所述除垢剂溶液不是被引导至所述饮料出口的方向，例如不进入冲泡装置，而是直接进入废水管线或相应的废水收集容器。通过不会将所述除垢剂溶液分配到正常的饮料出口，从而避免了无意的操作错误，例如，可能导致将除垢剂溶液分配到顾客的饮料容器中。
[0025] 可编程的控制装置在本发明的范围内用于进行全自动除垢过程是合适且有利的，为了进行自动除垢过程，所述控制装置配置和/或编程为启动所述计量泵，以将预定量的除垢剂浓缩液从所述存储容器到输送到所述混合容器中；所述控制装置还编程为切换所述第二方向控制阀，以将所述水泵连接到所述混合容器的所述供水管线，并启动所述水泵以将预定量的水输送到所述混合容器中；以及所述控制装置还编程为切换所述第一方向控制阀，以将吸入侧的所述水泵连接至所述混合容器的抽取管线，并将所述除垢剂溶液从所述混合容器输送至所述即热式热水器。
[0026] 在本发明的范围内，还提供了一种用于分析用于制备热饮的机器中的水垢程度的方法，所述机器包括即热式热水器，用于加热水以制备热饮。在该方法中，通过流量计测量流过所述即热式热水器的水的流速，并通过该流速分析水垢程度。在这种情况下，根据本发明，在所述水垢程度的分析过程中，沿流动方向设置在所述即热式热水器下游的排水阀切换到切换位置，在该位置流经所述即热式热水器(10，20)的水被直接引导到废水管线或收集容器中，而不是向机器的饮料出口的方向引导。
[0027] 在以下参考
附图对示例性实施例的描述中公开了本发明的其他优点和特征。在图中：
[0028] 图1示出了全自动饮料机的水流图，该全自动饮料机包括两个即热式热水器和用于自动对所述即热式热水器除垢的集成除垢系统，以及；
[0029] 图2在图表中示出了即热式热水器出口处的水温随时间以及排水阀的
开关状态变化的曲线。
[0030] 在图1中以所谓的水流图示出了用于制备热饮的机器的结构，例如用于全自动咖啡机中。即热式热水器10用于产生热水，由此制备热饮。沿水流方向在即热式热水器10的上游设置有水泵11和流量计12，水泵11和流量计12经由管线13连接到即热式热水器10。多个方向控制阀15a，15b，15c和16通过管线14连接到即热式热水器10的热水出口。可选地，压力计17可以布置在即热式热水器10的入口，且
温度探测器18可以布置在即热式热水器10的出口。
[0031] 除了提供用于制备热水的即热式热水器10之外，该机器还具有用于生成
蒸汽的第二即热式热水器20，该第二即热式热水器20也可以用于制备热饮，例如用于
牛奶或其他饮料再加热或起泡。此外，在本发明的含义上，在这里用于产生蒸汽的第二即热式热水器20在广义上也被理解为热水发生器。
[0032] 在第二即热式热水器20的上游还设置有通过管线23连接到即热式热水器20的入口的水泵21和流量计22。不同的方向控制阀25a，25b，26通过管线24连接到即热式热水器20的热水和/或蒸汽的出口。可选地，压力计17也可以布置在即热式热水器20的入口，温度探测器28可以布置在即热式热水器20的出口。
[0033] 在示例性实施例中，两个流量计12，22分别布置在所分配的泵11，21的上游。然而，同样可以将流量计12，22沿流动方向布置在所分配的水泵的下游。在吸入侧，两个水泵11，21通过饮用水供应管线30和可选的转换阀31连接到公共水管的饮用水连接件32或设备上或设备内的水箱33。在连接到公共水管32的连接件的情况下，可以在供应管线中设置
单向阀34，止回阀35和
减压器36。
[0034] 水泵11将饮用水从连接的饮用水供应管线30经由管线13输送到即热式热水器10，在即热式热水器10处热水可以通过方向控制阀15b输送到冲泡单元50。冲泡单元50包括以本身已知的方式形成的加热器51和冲泡室52，通过该加热器51可以将供应的热水煮沸或将冲泡单元预热，冲泡室52中填充有一部分新鲜
研磨的咖啡粉53。例如在EP 2561778 A1中描述了可以用于本发明的范围内的冲泡单元，为了避免不必要的重复，在此全文引用。
[0035] 冲泡单元50设计成其可以被打开，以便于填充部分定量的咖啡粉，该咖啡粉已经预先在全自动咖啡机的
磨碎机中新鲜研磨过。此外，当在冲泡过程之后将冲泡单元打开时，剩余的咖啡渣可以排出到残渣容器中。冲泡单元还具有可移动的
活塞(未示出)，该活塞将填充的咖啡粉压紧在冲泡室的冲泡筛上。在活塞向后移动后，在泵11的压力下，来自即热式热水器10的冲泡水可以流经咖啡粉，从而对其压缩。冲泡完成的咖啡从冲泡单元50经由出口管线被引导至咖啡饮料的出口55。经由方向控制阀15a，热水可被直接引导至出口55，例如用于清洁目的或用于制备速溶饮料。此外，热水还可以通过方向控制阀15c被引导至单独的热水出口56，例如，该热水出口56用于制备茶。
[0036] 由第二即热式热水器20产生的蒸汽可以经由方向控制阀25a被引导至所谓的蒸汽
喷枪57以起泡，例如牛奶起泡，并且蒸汽还可以经由方向控制阀25b被引导至出口55以加热或起泡，例如通过单独的管线(未示出)供应的牛奶。
[0037] 构造为方向控制阀的排水阀16和26用于将即热式热水器10和/或即热式热水器20的热水出口连接到所谓的排水系统，即用于废水的废水管线或废水收集容器。除其他事项外，为了对分配的即热式热水器10，20进行除垢，以转移通过即热式热水器10，20的除垢剂溶液，这是必需的。
[0038] 此外，然而，两个排水阀16，26还用于将所分配的即热式热水器的加热阶段中的流水引导到废水管线或废水收集容器中。因此，确保仅在达到预定的最低温度之后才将已加热的水和/或蒸汽朝所分配的出口方向引导。然而，在加热过程中，不够热的水被转移到废水系统中，即可以不流到出口55，56，57之一。
[0039] 在图2中，示出了温度曲线和排水阀16的切换状态。在这种情况下，排水阀16构造为
电磁阀，该电磁阀在没有
电流的情况下打开。由温度探测器18在即热式热水器10的出口处测量的温度曲线用TP表示，用于排水阀16的螺线管电流用DV表示。曲线以理想的方式显示，实际上，温度曲线可能因此受到对应于温度调节的轻
微波动。
[0040] 在开始分配产品时，水泵11打开并且沿即热式热水器10的方向将水从供应管线30中抽出。由于排水阀16中没有电流，即它是打开的，来自即热式热水器10的水通过管线14流入到外流中。在这种情况下，阀15a，15b和15c关闭。即热式热水器出口处的水温TP对应于进水温度，在当前情况下约为24℃。
[0041] 在t1时刻，即热式热水器10的加热单元打开，此时温度TP上升到设定的参考温度，首次分配产品时为80℃。在t2时刻尚未达到设定温度。此时，关闭排水阀16(施加螺线管电流)并打开阀15b，以使此时足够热的水不再被引导至外流，而是被引导至冲泡室50。分配到出口50的咖啡饮料开始制备。通过调节即热式热水器10的加热功率，水温TP在控制
精度上保持恒定。如上所述，以理想化的方式示出了图2中的温度曲线，并且当然，控制精度可能会有所
波动。
[0042] 在t3时刻，咖啡饮料的制备完成。阀15b关闭，排水阀16打开，同时，即热式热水器10的加热单元关闭。由于泵11继续输送水，当关闭加热单元时，由于所述即热式热水器冷却，即热式热水器10的出口处的水温缓慢降低。在t4时刻，水泵11关闭，不再有水流，留在管线中的残余水的温度保持大致恒定和/或仅缓慢下降。
[0043] 在t5时刻通过打开水泵11和即热式热水器10的加热单元开始第二次分配产品。排水阀16仍然打开，以使得水再次从即热式热水器10流出到外流。由于加热单元加热即热式热水器，水温TP进一步升高。此时，第二次分配产品的目标温度为92℃。当在t6时刻达到目标温度时，排水阀16关闭并且通向冲泡室50的阀15b打开。在t7时刻产品分配结束之后，阀15b再次关闭并且排水阀16打开。此外，即热式热水器10的加热单元关闭。此时，已经再次冷却的水被引导到外流中，直到在t8时刻水泵11关闭为止。此时，即热式热水器通过流过的水冷却，以减少水垢。
[0044] 重要的是，在t1-t2和t5-t6时间段，即在加热期间，以及在t3-t4和t7-t8时间段，即在冷却期间，排水阀处于打开状态，因此在这些阶段，可以对通过即热式热水器的流量进行分析。如果以此方式测量的该流量随时间显着降低并降至最小流量以下，则可以推断出通过即热式热水器10的流路受结垢的限制，因此应进行除垢过程。在示例性实施例中，这是手动开始的，并且之后自动执行。
[0045] 为此，提供了下文描述的集成的除垢系统40。除垢系统40包括混合容器41，用于除垢剂浓缩液的存储容器42和计量泵43。位于水泵11，21的吸入侧的公共饮用水供应管线30可以经由转换阀44连接到吸入管线49，该吸入管线49延伸到混合容器41的底部，以便从混合容器41中抽吸除垢剂溶液以进行除垢，并将所述除垢剂溶液输送至即热式热水器10，20。除垢剂溶液已经预先在混合容器41中通过可计量的除垢剂浓缩液进行了混合，该除垢剂浓缩液通过计量泵43经由供应管线48输送到混合容器中。
[0046] 经由方向控制阀45，新的水可以通过水泵11经由供应管线47填充到混合容器中，该方向控制阀45连接至供应管线13，该供应管线13连接至泵11的压力侧。在这种情况下，填充的新的水的量可以通过流量计12分析，以使得在将预定的水量填充到混合容器41中之后，阀45可以关闭。
[0047] 在将除垢剂溶液在混合容器41中混合之后，供应管线30可经由阀44连接至吸入管线49。之后，排水阀16打开，并且经由水泵11将除垢剂溶液从混合容器41中输送通过即热式热水器10。之后，转换阀44再次切换回操作位置，在该位置上，供应管线30连接到公共水连接件32或水箱33，新的水通过水泵11再次冲洗即热式热水器10。止回阀46防止可能仍位于供应管线30中的除垢剂溶液回流到水箱33中。以同样的方式，即热式热水器20也可以通过除垢剂溶液进行除垢和清洁，除垢剂溶液通过水泵21从混合容器41通过即热式热水器20并经由排水阀26输送到出口。
[0048] 尽管在本示例性实施例中即热式热水器20用于产生蒸汽，但是在本发明的意义上，其也可以理解为广义上的热水发生器。显而易见的是除垢系统40的方向控制阀45也可以经由管线23连接至水泵21，而不是经由管线13连接至水泵11。在本示例性实施例中使用的即热式热水器10，20是所谓的加热筒形式的紧凑型即热式热水器。这些加热筒具有薄壁的圆柱形内部主体，该内部主体设有电热丝，加热筒的外表面在外表面上设有以螺旋方式延伸的凹槽，该凹槽由外部圆柱形护套向外限定，从而形成用于加热
自来水的流路。这种加热筒已经被公开，例如在公开文本WO 2013/189869 A1中，在此完全引用以避免不必要的重复。在末端方向上，即，在即热式热水器的出口方向上，凹槽的横截面变宽。这样的结果是水垢量增加，不会过早地在端部方向上完全堵塞即热式热水器，即，在任何检测和去除水垢之前，从而使该即热式热水器无法使用。
[0049] 在示例性实施例中描述的全自动咖啡机还具有可编程控制器60和连接到控制器60的
用户界面61，例如，以触敏显示或另一种类型的显示以及输入单元的形式。水泵11，21和所有方向控制阀的功能，即热式热水器10，20和除垢系统40及其计量泵43分别通过控制器60激活。控制器还读取流量计12，22的测量值。在正常操作中，通过控制器60，可以控制咖啡饮料或其他热饮的制备，并且可以通过除垢系统40对即热式热水器10，20进行除垢。控制器60可以通过两个流量计12，22来确定预定量的水流过所分配的即热式热水器10和/或20所要花费的时长，可以估计即热式热水器10，20的水垢程度，以使得控制器可以通过
图形用户界面61生成一条消息，以说明可能需要自动除垢过程。然后，用户可以通过用户界面61上的相应输入来触发和/或激活自动除垢过程。
[0050] 为了检测水垢，控制器60实施检测功能，例如以合适的
软件程序，程序模
块以及服务等的形式，该检测功能在执行检测之前检查排水阀16和/或26是否打开，水泵11和/或21是否激活，如果需要则执行，然后通过流量计12和/或22确定通过相应的即热式热水器10，20的流量。除了流量，也可以通过相应的压力计17和/或27，确定即热式热水器10和/或20的入口处的压力，并且可以通过测量的压力值来校正测量的流量的值。如果此流量，可选地已校正为均匀的入口压力的流量，已随时间减小到最小流量以下，即经过多个加热或冷却循环，则生成一条消息：将进行除垢过程。
[0051] 为了进行除垢过程，如上所述，首先将一定量的除垢剂浓缩液从存储容器42输送到混合容器41中，然后通过方向控制阀45向混合容器41中注入新的水。然后将除垢剂溶液41引导通过相应的即热式热水器10和/或20，以对所述即热式热水器除垢，之后用新的水冲洗。全自动咖啡机随后准备再次运行。
[0052] 例如，浓溶液形式的
柠檬酸，苹果酸或
酒石酸可以用作除垢剂浓缩液。除垢剂浓缩液可以装入一次性
包装中，也可以根据需要重复装入可重复填充的存储容器中。在这种情况下，存储容器可以固定地安装在全自动饮料机中，但是优选地是可移除的以填充或更换。在一次性容器的情况下，可以打开和/或连接到计量泵，例如通过抽取喷枪或销子刺穿。
