(57)【要約】  水注入口（２）および水排出口（７）を有し、これらの間に流路（１１）が存在する、沸騰水ディスペンサ（１）が開示される。この流路には、流路（１１）を通って流れる水を加熱するように構成された加熱装置（４）が配置される。さらに、流路は、水注入口（２）から加熱装置（４）に流路（１１）を通る流動方向に水を流すように構成されたポンプ（３）を有する。第１のリストリクタ要素（５）が流路（１１）内で加熱装置（４）の下流に配置され、加熱装置（４）内に過剰圧力を作り出す。また、沸騰水ディスペンサ（１）は、流路（１１）において第１のリストリクタ要素（５）の下流の熱水リザーバ（１５）を有し、熱水リザーバ（１５）は、気体の水が液体の水から分離することを可能にするように構成される。熱水リザーバ（１５）は、熱水リザーバ入口開口（１７）および熱水リザーバ出口開口（１８）を有し、熱水リザーバ出口開口（１８）から水排出口（７）への流路（１１）の一部は、使用中、熱水リザーバ（１５）内に水の蓄積をもたらすように構成される。この沸騰水ディスペンサ（１）から流れる水は、飛散することなしに、はっきり定義された方法で水排出口（７）から流出する。これは、この沸騰水ディスペンサを特に使いやすくするとともに安全に使用できるようにする。
2013529114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−水注入口と；
−水排出口と；
−前記水注入口を前記水排出口に接続する流路と；
−前記流路を通って流れる水を加熱するように構成された加熱装置と；
−前記水注入口から前記加熱装置に前記流路を通る流動方向に水を流すように構成されたポンプと；
−前記流路内で前記加熱装置の下流に配置された第１のリストリクタ要素であって、前記第１のリストリクタ要素が周囲の圧力に対して前記加熱装置において過剰圧力を作り出すように構成される、第１のリストリクタ要素と；を有し、
前記加熱装置は、沸騰は起こらないが水の前記周囲での沸騰温度より上になるように、前記過剰圧力において沸騰温度に近い温度に水を加熱するように構成される；
沸騰水ディスペンサであって、
−前記流路において前記第１のリストリクタ要素の下流の熱水リザーバ；をさらに有し、
前記熱水リザーバは、気体の水が液体の水から分離することを可能にするように構成され、前記熱水リザーバは、熱水リザーバ入口開口および熱水リザーバ出口開口を有し；
前記熱水リザーバ出口開口から前記水排出口への前記流路の一部は、使用中、前記熱水リザーバ内に水の蓄積をもたらすように構成される、
沸騰水ディスペンサ。
【請求項２】
前記熱水リザーバ出口開口と前記水排出口との間に配置されたさらなるリストリクタ要素を有する、
請求項１に記載のディスペンサ。
【請求項３】
前記第１のリストリクタ要素は、連続的な動作中、約１．４ｂａｒの前記加熱装置内での過剰圧力を作り出すように構成される、
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項４】
前記加熱装置は、前記過剰圧力において、沸騰温度の９０％と９８％との間の温度に、より好ましくは沸騰温度の９３％と９５％との間の温度に水を加熱するように構成される、
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項５】
流れ案内部が前記熱水リザーバ入口開口と前記熱水リザーバ出口開口との間に配置され、前記流れ案内部は、前記熱水リザーバ入口開口から前記熱水リザーバ出口開口への水の直行する流れを防ぐように構成される、
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項６】
冷水リザーバをさらに有し、前記冷水リザーバは前記水注入口に流体接続される、
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項７】
熱水リザーバはオーバーフロー出口を有する、
請求項１または６に記載のディスペンサ。
【請求項８】
前記熱水リザーバオーバーフロー出口は、前記冷水リザーバに流体接続される、
請求項７に記載のディスペンサ。
【請求項９】
前記熱水リザーバは、水が前記ディスペンサの外から観察され得るように、少なくとも部分的に透明なまたは透明なハウジングを有する、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のディスペンサ。
【請求項１０】
光源をさらに有し、前記光源は前記熱水リザーバを照らすように配置される、
請求項９に記載のディスペンサ。
【請求項１１】
前記加熱装置はフロースルーヒータである、
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項１２】
前記ディスペンサは使用後に温水を空にするように構成される、
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項１３】
前記熱水リザーバは、前記熱水リザーバ内に加圧された所が存在し得ないように、前記周囲大気との開放接続部を含む
請求項１２に記載のディスペンサ。
【請求項１４】
前記熱水リザーバの高さが、使用中、前記リザーバ内の平衡水高さより高い
請求項１または２に記載のディスペンサ。
【請求項１５】
前記ディスペンサは、前記流路を通る水の流れを測定するように構成された流量計、および少なくとも前記流量計によって測定された流量に基づいて前記ポンプを制御するように構成された制御ユニットをさらに有し、前記流量計は前記水注入口と前記熱水リザーバ入口開口との間の前記流路に配置される、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のディスペンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水注入口、水排出口、水注入口を水排出口に接続する流路、流路を通って流れる水を加熱するように構成された加熱装置、水注入口から加熱装置に流路を通る流動方向に水を流すように構成されたポンプ、流路内で加熱装置の下流に配置された第１のリストリクタ（絞り）要素を有し、第１のリストリクタ要素が加熱装置において過剰圧力を作り出すように構成される、沸騰水ディスペンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
水を加熱するとともに、加熱されたあるいはまさに沸騰している水を出すように構成された多くの装置が知られている。このような装置の例は特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された給湯システムは、そこで水が加熱されるタンクを有する。この水は、蛇口が開かれたときに放出パイプを通って放出され得る。特許文献１は、その装置のタンクが大気圧より高い圧力で約１１０℃の温度の水を保持するように構成されることを開示する。蛇口を開くと、熱水が流出し始める。蛇口を出る水は、大気圧に圧力が低下する。水の温度は大気中の沸点を超えているので、流出する水は液体と気体の水の両方の存在のような沸騰している特徴を示す。蛇口において、これは熱水が飛散することをもたらす。例えば、お茶、インスタントスープまたは他のものを作るために沸騰水でカップを満たすことを求める間、熱水が飛び散ることは蛇口の近くでカップを保持するユーザにとって危険になり得るので、蛇口を出る熱水が飛散することは特許文献１に開示された装置の問題である。特に、カップを保持する手は、飛散する熱い沸騰した熱水に当てられる危険がある。これは、ユーザが痛み受けることを起こし得る、またはよりひどい状況では、ユーザの手にやけどを起こし得る。さらに、蛇口を出る沸騰水の飛散は、貴重な加熱された水を損なうことにつながる。さらに、飛散は、カップまたは狭い注入開口を持つ他のタイプの容器を満たすのに問題を起こし得る。
【０００３】
水を加熱するとともに加熱された水を出すように構成された装置のさらなる例が特許文献２に開示されている。特許文献２は、そこで水が１００℃直前の温度に加熱される加熱ユニットを通る流れを有する熱水の生成のための装置を開示する。特許文献２の装置は、１００℃が水の沸騰する温度である開放システムである。したがって、特許文献２の装置は、沸騰水の供給ができず、湯のみしか供給できない。１００℃直前の温度に水を加熱することによって、大量の泡が加熱ユニット内に形成されることが防がれる。気体の水は液体の水とは異なる熱吸収率を有することが広く知られている。この違いは、そこで大量の気体の水が形成される加熱要素の局部過熱につながることが知られている。局部過熱は、ヒータの故障の知られている原因である。ヒータを通る流れが持続時間の間、連続的に動作されることになるとき、これは特に問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５１３２１号
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４６２０４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、飛散すること無しにそこから水が流れる沸騰水ディスペンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項１に規定された沸騰水ディスペンサによって実現される。特に、本発明による沸騰水ディスペンサは、流路において第１のリストリクタの下流の熱水リザーバを有し、熱水リザーバは、気体の水が液体の水から分離することを可能にするように構成され、熱水リザーバは、熱水リザーバ入口開口および熱水リザーバ出口開口を有し、熱水リザーバ出口開口から水排出口への流路の一部が、使用中、熱水リザーバ内に水の蓄積をもたらすように構成される。
【０００７】
本発明による沸騰水ディスペンサは、水注入口を介して水供給部に接続される。この水供給部は、水道本管からの水供給部、独立した水リザーバまたは水を沸騰水ディスペンサに供給する目的に適した任意の他のタイプの水供給部であり得る。本発明による沸騰水ディスペンサの使用中、水は、ポンプの作動の影響下で流路を経由する水注入口から水排出口への流動方向に流れる。これは、必要な流速で流すのに適した任意のタイプのポンプであり得る。このタイプのポンプは一般的に知られており、本発明の一部を形成しない。典型的には、水注入口での水温は、水排出口での水温よりはるかに低い。水注入口での水温は、例えば１５℃と２５℃との間であり得る。他の流入口の値もまた可能である。水注入口から水排出口に流れる間、水はポンプの下流の水を加熱するように構成された加熱装置を通過する。加熱装置の下流に、第１のリストリクタ要素が流路内に配置される。リストリクタ要素は、流体輸送システムとの関連で広く知られている。したがって、当業者は目前の状況に適した適切なリストリクタ要素を選択する。基準は以下にさらに明記される。直列に配置されたとき、ポンプとリストリクタ要素はポンプとリストリクタ要素との間の流路に過剰圧力を生じさせることがよく知られている。過剰圧力は、この文脈において、リストリクタ要素が無い場合に行き渡る圧力より高い圧力であると理解されるべきである。過剰圧力の量は、ポンプの特性およびリストリクタ要素の特性の両方に依存する。加熱装置がポンプと第１のリストリクタ要素との間に配置されると同時に、本発明の沸騰水ディスペンサのポンプと第１のリストリクタ要素との間に発生した過剰圧力は、加熱装置内に存在する。水の、より一般的には任意の流体の、沸騰温度または沸点が圧力の関数であることは一般的な常識である。一般的に言って、水の沸騰温度は圧力の増加に伴って上昇する。ポンプおよび第１のリストリクタ要素の組み合わせによってもたらされる加熱装置内の上昇した圧力の結果として、加熱装置内の水は、沸騰を生じさせることなしに周囲の沸騰温度より上の温度に加熱され得る。周囲の沸騰温度は、このようにポンプおよび第１のリストリクタの組合せによってもたらされる圧力上昇のない、周囲圧力での水の沸騰温度であるとみなされる。
【０００８】
本発明による沸騰水ディスペンサは、流路に沿って流れる水が所望の温度に加熱されるように寸法決めされる。寸法決めは当業者に良く知られており、さらに詳述されず、本発明の一部としてみなされない。加熱装置は、加熱装置から流出する実際の水の温度および加熱装置から流出する水の所望の温度に基づいて加熱装置の動作を調整する制御ロジック部を有する。代替的に、または追加で、加熱装置は、加熱装置に流入する水の温度に基づいて加熱装置の動作を調整する制御ロジック部を有してもよい。他の実施形態では、加熱装置は、制御ロジック部なしで動作するように設計されてもよい。
【０００９】
第１のリストリクタ要素を通過する加熱された水は、第１のリストリクタ要素のために、圧力が低下する。第１のリストリクタ要素を越えて流れた水はしたがって、低い沸騰温度を有する。有利な実施形態では、加熱装置を流出する水は、加熱装置に与えられた圧力の水の沸点より下の温度を有するが、同時に、第１のリストリクタ要素の後に行き渡る圧力での沸騰温度より上の温度を有する。一般的に知られた物理法則にしたがって、第１のリストリクタ要素を通過した加熱された水は沸騰し始めるとともに、その温度は行き渡っている圧力での水の沸騰温度に低下する。沸騰水は気体と液体の水の混合物を含む。沸騰水は熱水リザーバに流入する。熱水リザーバは、沸騰水の気相および液相を分離することを可能にする。熱水リザーバ出口開口から水排出口への流路の一部は、使用中、熱水リザーバ内の水の蓄積をもたらすように構成される。この蓄積のために、熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口への水の流動時間は増加し、水の気相および液相の分離がより効率的に行われることを可能にする。
【００１０】
実際的な実施形態では、熱水リザーバ出口開口から水排出口への流路の一部は、第１のリストリクタ要素より大きい直径を有し得る。
【００１１】
実際的な実施形態では、さらなるリストリクタ要素が熱水リザーバ出口開口と水排出口との間に配置される。
【００１２】
他の実際的な実施形態では、水排出口は、重力場で見たときに、熱水リザーバ出口開口の上に位置付けられることができ、したがって、熱水リザーバ出口開口と水排出口との間の流路を通って流れる水は重力に打ち勝たなければならない。
【００１３】
沸騰温度における水の液相は、熱水リザーバから水排出口にさらなるリストリクタ要素を経由して流れる。熱水は、沸騰水ディスペンサ装置から流れるとともに、例えば、おいしい温かい飲料を作るために、ユーザによって使用され得る。液相の水のみが水排出口を通って流れるので、飛散が生じない。言い換えると、熱水リザーバ内で行われる熱水の液相と気相の分離は、沸騰水ディスペンサから水の制御された流出をもたらし、本発明による沸騰水ディスペンサを使いやすくするとともに使用するのに安全にする。与えられる熱水は与えられた周囲圧力の沸騰温度またはその近くであることが理解されるべきである。沸騰温度の近くは、周囲圧力での沸騰温度の９０％と１００％との間のどこかであり得る。
【００１４】
様々な方法の装置の操作が可能であることが理解されるべきである。例えば、本発明による沸騰水ディスペンサは、ユーザにより１つのボタンを押すことによってのみ操作され得る。このボタンは加熱装置を始動する一方、センサを含む制御回路がヒータ内の水の温度を計測するように構成される。所定の温度に達したとき、ポンプは流路を通る水の流れを始めるように始動され得る。代替実施形態では、本発明による沸騰水ディスペンサは、２つの制御ボタンを有し得る。第１のボタンはユーザが加熱装置のスイッチを入れることを可能にするように構成され得る。第２のボタンは、ユーザがポンプのスイッチを入れることを可能にするように構成され得る。このような実施形態では、ユーザインターフェースが、加熱装置内の水がポンプをスタートさせ、沸騰水を水排出口から流出させるのに十分加熱されていることをユーザに示すために提供され得る。さらなる操作方法もまた実行可能である。
【００１５】
本発明による沸騰水ディスペンサの他の利点は、ユーザが加熱される水の量を非常に精密に分けられることである。これは、従来のやかんでしばしば生じるような余計な量の水の加熱を防ぐ。
【００１６】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、第１のリストリクタ要素が、連続的な動作中、約１．４ｂａｒの加熱装置内での過剰圧力を作り出すように構成される。約１．４ｂａｒは、１．２ｂａｒと１．６ｂａｒとの間であると理解される。この過剰圧力は、高価な安全対策なしに家庭電化製品内に提供され得る一方、同時に、水が上述された温度に加熱されることを可能にするために加熱装置内の圧力の十分な上昇をもたらすと本発明の発明者に見えた。
【００１７】
本発明による沸騰水ディスペンサでは、加熱装置は、水を沸騰温度に近い温度に、好ましくは９０％と９８％との間の温度に、より好ましくはその沸騰温度の９３％と９５％との間の温度に加熱するように構成される。沸騰温度または沸騰温度の近くに水を加熱するように構成された加熱装置では、水が沸騰しているとき、すなわち、気体の水が液体の水に溶けることができないような量発生するとき、加熱装置から水への熱伝達の低下が生じる。この沸騰が始まる直前、気体の水の小さい泡が加熱装置と水の間の境界に形成されることが留意されるべきである。これらの小さい泡は水に急速に溶ける。物理学から一般に知られるように、熱は熱源から液体の水に、気体の水よりはるかに良好に伝達される。その熱を水に伝達することができない熱い加熱装置は、過熱に悩まされる。このような過熱は、加熱装置への損傷および沸騰水ディスペンサ全体の故障にさえつながり得る。気体の水が発生することを防ぐために、水を加熱装置内で加熱装置内の圧力における沸騰温度の９０％と９８％との間の値に加熱することが有利であることが発明者によって発見された。この範囲の上限は、沸騰温度に近い一方、依然として加熱装置に損傷を与えるかもしれない程度への気体の水の生成につながらない加熱装置内での水の温度の局所的な変動を許容するように選択されるべきである。他方、この範囲の下限は、水が第１のリストリクタ要素を通過した後に沸点になるように選択されるべきである。水が加熱装置内の圧力における沸騰温度の９３％と９５％の間の温度に加熱装置内で加熱されるとき、沸騰水ディスペンサのさらに信頼性のある動作が達成され得ることが発見された。
【００１８】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、流れ案内部が熱水リザーバ入口開口と熱水リザーバ出口開口との間に配置され、この流れ案内部は、熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口への水の直行する流れを防ぐように構成される。この流れ案内部は、熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口への水の流れを遅らせ、したがって、沸騰水の気相および液相が分かれることを可能にする。これは、液体の水のみが熱水出口開口、したがって水排出口からも流出することを確実にする。
【００１９】
好適な実施形態では、流れ案内部は孔が開けられている。
【００２０】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、ディスペンサは、冷水リザーバをさらに有し、この冷水リザーバは水注入口に流体接続される。冷水リザーバは、水道の本管の出口コネクタが利用できない場所で沸騰水ディスペンサを利用するための選択肢を提供する。たいていの家では、水道の本管のコネクタまたは蛇口はある場所でのみ利用可能である。本発明による沸騰水ディスペンサが他の場所でも使用され得る場合、非常に有益である。これは、冷水リザーバを水注入口に流体接続することによって達成される。水は装置の使用前に冷水リザーバに蓄えられ得る。冷水リザーバは、沸騰水ディスペンサに取外し可能に取り付けられ得るまたは固定して取り付けられ得る。水が冷水リザーバに蓄えられた後、沸騰水ディスペンサは、水道の本管への接続の利用可能性に関係なく、任意の場所で使用され得る。
【００２１】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバはオーバーフロー出口を有する。熱水リザーバは、さらなるリストリクタ要素の前に配置される。結果として、熱水リザーバ内に沸騰温度近くのまたは沸騰温度の水の蓄積がある。上述と同様、沸騰温度近くは、熱水リザーバ内に行き渡る圧力での沸騰温度の９０％と１００％との間のどこかであり得る。水排出口がいずれかの理由で塞がれる一方ポンプが動作しているとき、熱水リザーバは沸騰水でいっぱいになる。熱水リザーバオーバーフロー出口は、流路内の水が流れるのを停止する一方加熱装置が依然として動作している状況を防ぐ。熱水リザーバオーバーフロー出口が無ければ、加熱装置の水は沸騰するようになり、気体の水は流路内の圧力の急速な上昇をもたらす。この急速な圧力の上昇は、流路の１つまたは複数の要素に損傷を与え得る。熱水リザーバオーバーフロー出口は、このような起こり得る危険な損傷を防ぐ。
【００２２】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバオーバーフロー出口は、冷水リザーバに流体接続される。潜在的に、熱水リザーバオーバーフロー出口から流れる水は沸点または沸点近くにある。この温度の水は、深刻なやけどをもたらし得るので、ユーザにとって潜在的に危険である。したがって、オーバーフロー出口を通って熱水リザーバを出る水がユーザと接触する状態になり得ることが防止されるべきである。熱水リザーバオーバーフロー出口を冷水リザーバに閉じた流路の方法で接続することによって、熱水が水排出口と違った他の場所で沸騰水ディスペンサから出ることを防ぐ流路が作り出される。
【００２３】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバは、水がディスペンサの外から観察され得るように、少なくとも部分的に透明な、または透明なハウジングを有する。代替実施形態では、熱水リザーバは、少なくとも部分的に透明なハウジングを有する。熱水リザーバ内の水の観察によって、ユーザは沸騰水ディスペンサの正しい動作を容易にチェックすることができる。水排出口から流れる水は泡または水の沸騰に典型的な気体の水の他の形跡を含まないので、ユーザは沸騰水ディスペンサが正しく機能していることを判定することができない。上述のように、第１のリストリクタの後に、水は、沸騰に典型的な気体および液体の形態の水の両方の混合物を含む。この混合物は熱水リザーバに流れ込む。ユーザに熱水リザーバ内の水の観察させることを可能にすることによって、ユーザは気体と液体の水の混合物を観察することができ、熱水リザーバに流れ込む水が確かに沸騰しているという範囲で沸騰水ディスペンサが正しく機能していることを彼または彼女自身に確信させることができる。
【００２４】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、沸騰水ディスペンサは光源をさらに有し、光源は熱水リザーバを照らすように配置される。光源からの光は、ユーザが熱水リザーバ内の気体と液体の水の混合物を観察することをさらに容易にする。これは、沸騰水ディスペンサの使いやすさを向上させる。
【００２５】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、加熱装置はフロースルーヒータである。フロースルーヒータの適用は、沸騰水ディスペンサの体積または寸法に関連する設計制約条件を著しく減らす。
【００２６】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、ディスペンサは使用後に温水を空にするように構成される。沸騰水ディスペンサの操作を開始するユーザは、ディスペンサが水を出し始めた時点から期待された温度の水が提供されるべきである。加熱装置は流路の端部ではなく、ポンプと第１のリストリクタ要素との間にあるので、ディスペンサの動作の開始前に加熱装置と水流出部との間の流路にある如何なる水も、加熱装置によって加熱されず、水流出部から流れるとき所望の温度の下にある。したがって、加熱装置を流れる流路に存在する水が、使用後に沸騰水ディスペンサから空にされれば有利である。
【００２７】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバは、熱水リザーバ内に加圧された所が存在し得ないように、周囲大気との開放接続部を含む。これは、使用後に沸騰水ディスペンサを空にすることを実現する非常に安価で便利な方法である。
【００２８】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバの高さは、使用中、このリザーバ内の平衡水高さより高い。第１のリストリクタ要素のために、熱水リザーバ内の水の量は、沸騰水ディスペンサの動作の開始から増加する。十分な高さの水リザーバを有することは、熱水リザーバオーバーフロー出口を通る沸騰水の実質的な量の損失を防ぐまたはオーバーフロー出口なしの熱水リザーバが完全に満たされて危険な状況を生じることを防ぐ。このように完全に満たされた状況では、流路は塞がれ、加熱装置内の水は沸騰するようになる。この沸騰によりもたらされた気体の水は、流路内の圧力の急速な上昇につながる。この急速な圧力の上昇は、流路の１つまたは複数の要素に損傷を与え得る。平衡水高さより高い熱水リザーバである、十分な高さの熱水リザーバは、沸騰水ディスペンサの安全かつ効率的な動作を保証する。
【００２９】
基礎的な物理学を使うとき、平衡水高さはかなり簡単に計算され得る。水柱の底部出口における静水圧は、Ｐ＝ρｇｈで与えられることが知られており、ここでρは水の密度を示し、ｇは重力の定数を示し、ｈは水柱の高さを示す。同時に、この圧力はｖ＝√（２ｇｈ）の流出速度になることが一般的に知られており、この流出速度はまた、ｖ＝Ｑ／Ａとして表されることができ、ここでＡは流出開口の表面積でありＱは流量である。平衡状態では、熱水リザーバの流入および流出は等しい。この流入は、ポンプの動作によってもたらされしたがって既知である流量に密接に関連する。方程式を組み合わせることで、沸騰水リザーバ内の水の平衡高さがｈｅｑ＝Ｑ2ｐｕｍｐ／（2ｇＡ2）で表され得ることが見出される
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、ディスペンサは、流路を通る水の流れを測定するように構成された流量計、および少なくとも流量計によって測定されるような流量に基づいてポンプを制御するように構成された制御ユニットをさらに有し、流量計は水注入口と熱水リザーバ入口開口との間の流路に配置される。ポンプによってもたらされる流量を制御することによって、沸騰水ディスペンサの動作中、実際の状態が設計中に沸騰水ディスペンサのより良好かつより信頼性のある性能につながることが想定されたものと同様であることが保証される。これは、流量に依存する加熱装置内の圧力、およびこれもまたポンプによって発生する流量に依存する熱水リザーバ内の水柱の平衡高さに関して特に重要である。
【００３０】
特許請求の範囲を参照して、本発明はまた、様々な請求項に規定された特徴および／または手段の全ての可能な組合せに関連することが留意される。
【００３１】
本発明の詳細な説明が以下に与えられる。説明は、図面を参照して読まれる限定されない例として提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明による沸騰水ディスペンサの第１の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明による沸騰水ディスペンサ１を概略的に示す。冷水リザーバ８はある量の冷水９を収容する。冷水リザーバ８は水注入口２に流体接続される。水注入口２は、流体接続され、流路１１を形成する、一連の要素の出発点である。この流路１１は、ポンプ３、加熱装置４、第１のリストリクタ要素５、熱水リザーバ１５、さらなるリストリクタ要素６および水排出口７をさらに含む。水注入口２から始まり水排出口７までのこれらの要素は組み合わさって沸騰水ディスペンサの中心部を形成する。沸騰水ディスペンサ１の動作中、ポンプ３は流路に沿って水排出口７に向かって水を送ることに従事される。水排出口７から、沸騰水は容器またはカップ１３に流入する。ポンプ３は、ユーザの入力を受けることができるユーザインターフェース要素１６、流量計１９、および加熱装置４に接続された制御ユニット１０を介して制御される。熱水リザーバ１５は、入口開口１７および出口開口１８をさらに含む。流れ案内部１２が入口開口１７と出口開口１８との間に配置される。さらに、熱水リザーバ１５は、冷水リザーバ９と流体接続されたオーバーフロー出口１４を有する。
【００３４】
沸騰水ディスペンサ１の利用を望むユーザは、冷水リザーバを水９で満たす。代替実施形態では、沸騰水ディスペンサは、冷水リザーバを有さなくてもよい。その代わりに、沸騰水ディスペンサは、水道の本管に直接接続され得る。しかし、冷水リザーバを有する沸騰水ディスペンサは、水道の本管の接続点がない場所でも使用され得るので、より使いやすい。冷水リザーバ８は、沸騰水ディスペンサ１に固定してまたは取外し可能に接続され得る。ユーザは、必要な沸騰水の量を考慮して冷水リザーバ８を満たす。しかし、これは後述するように重要ではない。冷水リザーバ８を満たすことの後で、冷水リザーバ８内の冷水の量９は、少なくとも必要な沸騰水の量になる。しかし、冷水の量が十分でない場合、冷水リザーバは再補充されることができ、沸騰水の分配は沸騰水ディスペンサ１の第２ラウンドの動作に続けられる。あり得る場合として、冷水リザーバ８は依然として沸騰水ディスペンサ１の先の使用からの冷水９を含むことができ、冷水リザーバ８の補充は必要ではない。
【００３５】
ユーザは、ユーザインターフェース要素１６にかかわり合うことによって動作を開始するように沸騰水ディスペンサ１に指示する。このユーザインターフェース要素１６は、ユーザの入力を受けることができ、ある実施形態では、沸騰水ディスペンサ１の動作の情報をユーザにフィードバックできる任意の装置であり得る。ユーザの入力は、例えば、スイッチの作動を登録することまたはユーザによるタッチセンサ領域の接触によって、ユーザインターフェース要素１６により受けられ得る。ユーザインターフェース要素１６はまた、沸騰水ディスペンサ１の動作を終了したいという要望を示すためにユーザによって使用され得る。あるいは、沸騰水ディスペンサ１の動作は、所定量の水が加熱された後に終了され得る。ある実施形態では、ユーザは加熱されることになる水の量を選択し得る。ユーザインターフェース要素１６は、ユーザ入力を示す信号を制御ユニット１０に送信する。制御ユニット１０は、ポンプ３にポンピングを開始させるとともに加熱装置４に加熱を開始させる。ポンプ３の影響下で、水は水注入口２から水排出口７の方向に流路に沿って流れ始める。水は加熱装置４内で加熱される。水の流れの方向に見たとき加熱装置４の後に位置する第１のリストリクタ要素５は、過剰圧力がポンプ３と第１のリストリクタ要素５との間に存在することを生じさせる。したがって、この過剰圧力は、加熱装置４内にも存在する。過剰圧力を作り出すこの方法は、技術分野でよく知られている。この実施形態では、流量計１９がポンプ３の前に配置される。流量計１９は、制御ユニット１０に接続されるとともに、流路１１に沿って流れる水の流量を制御ユニット１０に伝達するように構成される。制御ユニット１０は、沸騰水ディスペンサ１において所定の流量を得るために、ポンプ３を計測された流量に基づいて調整する。ポンプ３を制御するために、システムを通る流量は明確に定義される。その結果として、ポンプ３と第１のリストリクタ要素５との間の過剰圧力も明確に定義され、沸騰水ディスペンサ１の最適な動作を可能にする。後述されるように、ポンプ３によって作られる流量はまた、熱水リザーバ１５の寸法設計に重要である。所定の流量を発生するようにポンプ３を制御することによって、所定の流量に対して設計された熱水リザーバ１５が実際の使用中の要件に適合することが保証される。代替実施形態では、流量計９は省略され得る。加熱装置４は、水が沸騰水ディスペンサ１の外側に行き渡る周囲圧力での水の沸騰温度より高い温度に加熱されるように、寸法決めされる。加熱装置４内の水がある高い圧力下にあるので、前に説明されたように、加熱装置４内の水はポンプ３と第１のリストリクタ要素５との組合せによって生じた過剰圧力を受け、加熱装置４内の水の沸騰温度はより高くなる。沸騰温度のこの変化は良く知られた物理法則によって支配され、詳述されない。有利な実施形態では、加熱装置４並びにポンプ３と第１のリストリクタ要素５との組合せが、加熱装置４内に行き渡る過剰圧力が約１．４ｂａｒ、したがって絶対圧力が２．４ｂａｒであるように選択される。同時に、水は加熱装置４によって約１２６℃の絶対圧力２．４ｂａｒでの水の沸騰温度より多少低い約１０５℃と１２０℃との間の温度に加熱される。他の実施形態では、他の圧力および温度が本発明からそれることになしに実現され得ることが留意されるべきである。ある実施形態では、加熱装置４を離れる水の温度が加熱装置４に流入する水の温度に依存し得ることも留意されるべきである。水を加熱装置内の沸点より低い温度に加熱することは有益である。沸騰中、周囲の水に溶けない気体の水が発生する。加熱装置と気体の水との間の熱伝達は、加熱装置と液体の水との間よりも、かなり少ない。したがって、水と接触する加熱装置の表面での温度は上昇する。これは、加熱装置の故障を生じさせる加熱装置の局所的な過熱につながり得る。また、気体の水の形成のために、加熱装置内の圧力が増加し、第１のリストリクタ要素５に向かう水の突入につながる。水が沸騰しそうなとき、小さい泡が加熱要素４と水との間の接触面で発生することが留意されるべきである。これらの小さい泡は、この接触面で自由になり、周囲の水に溶ける。この効果が発生する温度において、加熱装置４と水との間の熱伝達は、技術分野から知られるように、著しく高い。加熱装置４は、いわゆるフロースルー型である。他の実施形態では、他の型の加熱装置も使用され得る。沸騰水ディスペンサ１に用いられるもののようなフロースルー加熱装置を動かすための良く知られた方法は、加熱装置から流出する水の温度を計測し、この測定値を制御ユニット１０のような制御装置に送ることである。加熱装置から流れる水の温度が所定の閾値より上昇するとき、加熱装置はオフにされ、このオフは流出する水の温度を低下させる。制御ユニットは、加熱装置を離れる水の温度がさらなる所定の閾値より下に低下したとき、加熱装置を再びオンに切り替える。他の制御戦略が他の実施形態で実行され得ることおよび加熱装置制御なしの実施形態も実現可能であることが留意されるべきである。
【００３６】
第１のリストリクタ要素５を通過した後、水は圧力が低下する。この低い圧力では、水の沸騰温度も低い。加熱装置４で約１０５℃と１１０℃との間の温度に加熱された水は、第１のリストリクタ要素５の後に行き渡る圧力における沸騰温度より上の温度にある。これは、温度が行き渡る圧力での沸騰温度に低下する一方で、水が沸騰し始めることをもたらす。水の沸騰のために、気体および液体の水の両方が存在する。この２つの水の相の混合物は、熱水リザーバ入口開口１７を介して熱水リザーバ１５に入るように、流路１１をさらに通って流れる。熱水リザーバ１５では、気体の水は熱水リザーバ１５の上部に向かって上昇する一方液体の水は熱水リザーバ１５の底部に面して留まるので、水の２つの相は分離する。液体の水は、さらなるリストリクタ要素６に向かってそして最終的に液体の水が沸騰水ディスペンサ１を離れるとともにカップ１３そうでなければユーザによって熱水または沸騰水を取り込むための位置に提供される他の適切な容器に流入し得る水排出口７に流路に沿って流れるように、熱水リザーバ出口開口１８を経由して熱水リザーバ１５を離れる。
【００３７】
この実施形態では、流れ案内部１２が熱水リザーバ１５内の熱水リザーバ入口開口１７と熱水リザーバ出口開口１８との間に配置される。このような流れ案内部なしの実施形態もまた実現可能である。流れ案内部は、水を迂回するように流させることによって、水が熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口に非常に短い時間で流れることを防ぐ。したがって、水は、流れ案内部１２のないときよりもいくらか長い時間熱水リザーバ１５内にある。このやや長い時間は、熱水リザーバ１５に流入する水の２つの相に分離するためのより多くの時間を与え、この相の改善された分離につながり、したがって、水の両方の相の良好な分離に結びつくので、液体の水のみが高い流量においてさえ水排出口７から出る。
【００３８】
さらなるリストリクタ要素６のため、沸騰水ディスペンサ１の動作中、多少の水が熱水リザーバ１５内に蓄積する。図１では水の高さはｈｗによって示される。物理法則にしたがって、熱水リザーバ１５内の水の平衡高さは、ほぼｈｅｑ＝Ｑ２ｐｕｍｐ／（２ｇＡ２）に達し、ｈｅｑは水の高さｈｗの平衡値を示し、Ｑｐｕｍｐはポンプ３によって生み出される水の流量を示し、ｇは重力の定数を示すとともにＡはさらなるリストリクタ要素６の開口の面積を示す。ｈｅｑは、図示された実施形態の沸騰水ディスペンサの全ての実生活環境面を考慮していない理論モデルの状況から得られた近似値であることが留意されるべきである。例えば、熱水リザーバ１５内の水柱の頂部は、上方に移動する気体の水の泡によって乱される。これは、水柱の頂部を定義することを多少難しくする。上述の数式につながる理論モデルの他の近似は、当業者に明らかであろう。近似値であるが、熱水リザーバの高さｈｒを設計する間、ｈｅｑが考慮されるべきである。図１の実施形態では、ｈｒは水柱の高さの平衡値より実質的に高くなるように選択され、通常使用中、熱水リザーバ１５は十分大きいことを保証する。さらなるリストリクタ要素６の適用は、沸騰水ディスペンサ１の動作可能な使用中、熱水リザーバ１５内にある量の沸騰水の蓄積を得ることができる多くの方法の１つであることが留意されるべきである。他の実施形態では、他の技術的手段が沸騰水リザーバ内のある量の沸騰水の蓄積を実現するために与えられ得る。全てのこのような実施形態において、第１のリストリクタ要素の後に行き渡る圧力において熱水リザーバ出口開口１８から水排出口７への流路の一部を通る水の流れがポンプ３によって維持される流量より低いことは重要である。これは、沸騰水ディスペンサ１の動作の開始に続く、最初は、水は熱水リザーバ１５に熱水リザーバ１５を離れるより高い流量で流入することを意味する。これは、熱水リザーバ１５の水の蓄積につながる。この蓄積は、熱水リザーバ出口開口１８の近くのより高い静水圧につながる。上述のように、このより高い圧力は、熱水リザーバ出口開口１８から水排出口７への流路の一部を通る増加した流れにつながる。代替実施形態は、例えば、熱水リザーバ出口開口１８を水排出口７に接続する、第１のリストリクタ要素５と熱水リザーバ入口開口１７とを接続するパイプより小さい直径のパイプを有し得る、または、異なる内部流動抵抗を有するパイプを有し得る。例えば、沸騰水ディスペンサを通って案がれる水が熱水リザーバ出口開口と水排出口との間の流路の一部において重力に打ち勝たなければならないように、水排出口を熱水リザーバ出口開口より上に配置する等、他の代替実施形態も実現可能である。
【００３９】
熱水リザーバ１５はオーバーフロー出口１４をさらに有する。特に熱水リザーバが通常動作中の熱水リザーバの平衡高さより実質的に非常に高い実施形態における、このようなオーバーフロー出口のない他の実施形態も実現可能である。この実施形態では、オーバーフロー出口１４は、冷水リザーバ１８と流体接続される。他の実施形態では、これは当てはまらないかもしれない。ある理由で、例えば水排出口７の閉塞等、水が沸騰水ディスペンサを出ることができない一方で、ポンプ３が水排出口に向かって水を強制的に送り続けているとき、熱水リザーバ内の水の蓄積が生じる。熱水リザーバ１５が完全に満たされるとともに装置を通る水の流れが急激に減らされるあるいはさらに停止される場合に、潜在的に問題が生じる。この減少した流れのために、加熱装置内の水は、比較大きい量の気体の水を発生させる、沸騰温度に加熱される。これらの大量の気体の水は、次いで沸騰水流路内の圧力の急速な増加を生じさせる。圧力のこの増加は、例えば、漏れの発生によって、１つまたは複数の構成部品の故障につながり得る。これは、潜在的にユーザに危険であるとともに、装置の完全な破壊につながり得る。したがって、水排出口７が閉鎖されているにもかかわらず、または他の理由で熱水が沸騰水ディスペンサ１から出ることができないがポンプ３および／または加熱装置４が動作している場合に、オーバーフロー出口１４は、熱水が熱水リザーバ１５に流入することを可能にし続けるので、熱水リザーバ１５と流体接続するオーバーフロー出口１４を有することは有利である。この過剰な水は、熱水リザーバオーバーフロー出口１４を経由して熱水リザーバ１５から出ることを可能にされる。この実施形態では、熱水リザーバオーバーフロー出口１４は冷水リザーバ１８と流体接続している。これは、他の実施形態の場合には必要ではない。しかし、この実施形態に示された構造は、熱水リザーバオーバーフロー出口１４に流入する如何なる熱水も水排出口７以外の場所で沸騰水ディスペンサ１を出る。他の実施形態では、熱水リザーバオーバーフロー出口は、下水または配水管に、或いはある別のオーバーフローリザーバに接続され得る。
【００４０】
この実施形態では、沸騰水ディスペンサ１は、周囲環境と開放接続部２０を有する。開放接続部２０は、熱水リザーバ１５の水柱の頂部の圧力を周囲圧力にさせるとともに、熱水リザーバ１５内部の圧力の増大を防ぐ。また、開放接続部２０は加圧されたものが熱水リザーバ１５に出ることを防ぐので、開放接続部２０は、沸騰水ディスペンサ１の使用後に熱水リザーバ１５を空にすることを可能にする。代替実施形態では、開放接続部２０は省略され得る。
【００４１】
上述のように、加熱された水の気相および液相の分離が熱水リザーバ１５内で生じ、水排出口７に向かって流路１１に沿って続く水から気相を効率的に除去する。したがって、水排出口７から流れる水は、液相の水のみまたはユーザが液体の水のみが水排出口７から流れることを経験する程度である液相の水を含む。液体の水のみが効果的に水排出口７から流れるので、この水の振る舞いは十分に制御されるとともにユーザは大いに予想可能である。例えば、沸騰水ディスペンサ１から流れる水は飛散しない。これは、たとえユーザがこのような種類の装置の経験のあるユーザでなかっととしても、沸騰水ディスペンサを非常に利用しやすくするとともにユーザの操作を安全にする。
【００４２】
本発明は図面および前述の説明に詳細に図示されるとともに記載されているが、図示および記載は説明的または例示的と見なされるべきであり、限定するものとみなされるべきでない。本発明は開示された実施形態に限定されない。本発明による沸騰水ディスペンサおよび全てのその構成要素は、それ自体が知られているプロセスおよび材料を適用することによって作られ得ることが留意される。一連の請求項および説明において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の語は他の要素を排除せず、不定冠詞「１つの（“ａ”または“ａｎ”）」は複数を排除しない。特許請求の範囲中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。一連の請求項に規定された特徴の全ての可能な組合せが本発明の一部であることがさらに留意される。
【図１】
2013529114.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月21日(2012.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水注入口、水排出口、水注入口を水排出口に接続する流路、流路を通って流れる水を加熱するように構成された加熱装置、水注入口から加熱装置に流路を通る流動方向に水を流すように構成されたポンプ、流路内で加熱装置の下流に配置された第１のリストリクタ（絞り）要素を有し、第１のリストリクタ要素が加熱装置において過剰圧力を作り出すように構成される、沸騰水ディスペンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
水を加熱するとともに、加熱されたあるいはまさに沸騰している水を出すように構成された多くの装置が知られている。このような装置の例は特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された給湯システムは、そこで水が加熱されるタンクを有する。この水は、蛇口が開かれたときに放出パイプを通って放出され得る。特許文献１は、その装置のタンクが大気圧より高い圧力で約１１０℃の温度の水を保持するように構成されることを開示する。蛇口を開くと、熱水が流出し始める。蛇口を出る水は、大気圧に圧力が低下する。水の温度は大気中の沸点を超えているので、流出する水は液体と気体の水の両方の存在のような沸騰している特徴を示す。蛇口において、これは熱水が飛散することをもたらす。例えば、お茶、インスタントスープまたは他のものを作るために沸騰水でカップを満たすことを求める間、熱水が飛び散ることは蛇口の近くでカップを保持するユーザにとって危険になり得るので、蛇口を出る熱水が飛散することは特許文献１に開示された装置の問題である。特に、カップを保持する手は、飛散する熱い沸騰した熱水に当てられる危険がある。これは、ユーザが痛み受けることを起こし得る、またはよりひどい状況では、ユーザの手にやけどを起こし得る。さらに、蛇口を出る沸騰水の飛散は、貴重な加熱された水を損なうことにつながる。さらに、飛散は、カップまたは狭い注入開口を持つ他のタイプの容器を満たすのに問題を起こし得る。
【０００３】
水を加熱するとともに加熱された水を出すように構成された装置のさらなる例が特許文献２に開示されている。特許文献２は、そこで水が１００℃直前の温度に加熱される加熱ユニットを通る流れを有する熱水の生成のための装置を開示する。特許文献２の装置は、１００℃が水の沸騰する温度である開放システムである。したがって、特許文献２の装置は、沸騰水の供給ができず、湯のみしか供給できない。１００℃直前の温度に水を加熱することによって、大量の泡が加熱ユニット内に形成されることが防がれる。気体の水は液体の水とは異なる熱吸収率を有することが広く知られている。この違いは、そこで大量の気体の水が形成される加熱要素の局部過熱につながることが知られている。局部過熱は、ヒータの故障の知られている原因である。ヒータを通る流れが持続時間の間、連続的に動作されることになるとき、これは特に問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５１３２１号
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４６２０４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、飛散すること無しにそこから水が流れる沸騰水ディスペンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項１に規定された沸騰水ディスペンサによって実現される。特に、本発明による沸騰水ディスペンサは、流路において第１のリストリクタの下流の熱水リザーバを有し、熱水リザーバは、気体の水が液体の水から分離することを可能にするように構成され、熱水リザーバは、熱水リザーバ入口開口および熱水リザーバ出口開口を有し、熱水リザーバ出口開口から水排出口への流路の一部が、使用中、熱水リザーバ内に水の蓄積をもたらすように構成される。
【０００７】
本発明による沸騰水ディスペンサは、水注入口を介して水供給部に接続される。この水供給部は、水道本管からの水供給部、独立した水リザーバまたは水を沸騰水ディスペンサに供給する目的に適した任意の他のタイプの水供給部であり得る。本発明による沸騰水ディスペンサの使用中、水は、ポンプの作動の影響下で流路を経由する水注入口から水排出口への流動方向に流れる。これは、必要な流速で流すのに適した任意のタイプのポンプであり得る。このタイプのポンプは一般的に知られており、本発明の一部を形成しない。典型的には、水注入口での水温は、水排出口での水温よりはるかに低い。水注入口での水温は、例えば１５℃と２５℃との間であり得る。他の流入口の値もまた可能である。水注入口から水排出口に流れる間、水はポンプの下流の水を加熱するように構成された加熱装置を通過する。加熱装置の下流に、第１のリストリクタ要素が流路内に配置される。リストリクタ要素は、流体輸送システムとの関連で広く知られている。したがって、当業者は目前の状況に適した適切なリストリクタ要素を選択する。基準は以下にさらに明記される。直列に配置されたとき、ポンプとリストリクタ要素はポンプとリストリクタ要素との間の流路に過剰圧力を生じさせることがよく知られている。過剰圧力は、この文脈において、リストリクタ要素が無い場合に行き渡る圧力より高い圧力であると理解されるべきである。過剰圧力の量は、ポンプの特性およびリストリクタ要素の特性の両方に依存する。加熱装置がポンプと第１のリストリクタ要素との間に配置されると同時に、本発明の沸騰水ディスペンサのポンプと第１のリストリクタ要素との間に発生した過剰圧力は、加熱装置内に存在する。水の、より一般的には任意の流体の、沸騰温度または沸点が圧力の関数であることは一般的な常識である。一般的に言って、水の沸騰温度は圧力の増加に伴って上昇する。ポンプおよび第１のリストリクタ要素の組み合わせによってもたらされる加熱装置内の上昇した圧力の結果として、加熱装置内の水は、沸騰を生じさせることなしに周囲の沸騰温度より上の温度に加熱され得る。周囲の沸騰温度は、このようにポンプおよび第１のリストリクタの組合せによってもたらされる圧力上昇のない、周囲圧力での水の沸騰温度であるとみなされる。
【０００８】
本発明による沸騰水ディスペンサは、流路に沿って流れる水が所望の温度に加熱されるように寸法決めされる。寸法決めは当業者に良く知られており、さらに詳述されず、本発明の一部としてみなされない。加熱装置は、加熱装置から流出する実際の水の温度および加熱装置から流出する水の所望の温度に基づいて加熱装置の動作を調整する制御ロジック部を有する。代替的に、または追加で、加熱装置は、加熱装置に流入する水の温度に基づいて加熱装置の動作を調整する制御ロジック部を有してもよい。他の実施形態では、加熱装置は、制御ロジック部なしで動作するように設計されてもよい。
【０００９】
第１のリストリクタ要素を通過する加熱された水は、第１のリストリクタ要素のために、圧力が低下する。第１のリストリクタ要素を越えて流れた水はしたがって、低い沸騰温度を有する。有利な実施形態では、加熱装置を流出する水は、加熱装置に与えられた圧力の水の沸点より下の温度を有するが、同時に、第１のリストリクタ要素の後に行き渡る圧力での沸騰温度より上の温度を有する。一般的に知られた物理法則にしたがって、第１のリストリクタ要素を通過した加熱された水は沸騰し始めるとともに、その温度は行き渡っている圧力での水の沸騰温度に低下する。沸騰水は気体と液体の水の混合物を含む。沸騰水は熱水リザーバに流入する。熱水リザーバは、沸騰水の気相および液相を分離することを可能にする。熱水リザーバ出口開口から水排出口への流路の一部は、使用中、熱水リザーバ内の水の蓄積をもたらすように構成される。この蓄積のために、熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口への水の流動時間は増加し、水の気相および液相の分離がより効率的に行われることを可能にする。
【００１０】
実際的な実施形態では、熱水リザーバ出口開口から水排出口への流路の一部は、第１のリストリクタ要素より大きい直径を有し得る。
【００１１】
実際的な実施形態では、さらなるリストリクタ要素が熱水リザーバ出口開口と水排出口との間に配置される。
【００１２】
他の実際的な実施形態では、水排出口は、重力場で見たときに、熱水リザーバ出口開口の上に位置付けられることができ、したがって、熱水リザーバ出口開口と水排出口との間の流路を通って流れる水は重力に打ち勝たなければならない。
【００１３】
沸騰温度における水の液相は、熱水リザーバから水排出口にさらなるリストリクタ要素を経由して流れる。熱水は、沸騰水ディスペンサ装置から流れるとともに、例えば、おいしい温かい飲料を作るために、ユーザによって使用され得る。液相の水のみが水排出口を通って流れるので、飛散が生じない。言い換えると、熱水リザーバ内で行われる熱水の液相と気相の分離は、沸騰水ディスペンサから水の制御された流出をもたらし、本発明による沸騰水ディスペンサを使いやすくするとともに使用するのに安全にする。与えられる熱水は与えられた周囲圧力の沸騰温度またはその近くであることが理解されるべきである。沸騰温度の近くは、周囲圧力での沸騰温度の９０％と１００％との間のどこかであり得る。
【００１４】
様々な方法の装置の操作が可能であることが理解されるべきである。例えば、本発明による沸騰水ディスペンサは、ユーザにより１つのボタンを押すことによってのみ操作され得る。このボタンは加熱装置を始動する一方、センサを含む制御回路がヒータ内の水の温度を計測するように構成される。所定の温度に達したとき、ポンプは流路を通る水の流れを始めるように始動され得る。代替実施形態では、本発明による沸騰水ディスペンサは、２つの制御ボタンを有し得る。第１のボタンはユーザが加熱装置のスイッチを入れることを可能にするように構成され得る。第２のボタンは、ユーザがポンプのスイッチを入れることを可能にするように構成され得る。このような実施形態では、ユーザインターフェースが、加熱装置内の水がポンプをスタートさせ、沸騰水を水排出口から流出させるのに十分加熱されていることをユーザに示すために提供され得る。さらなる操作方法もまた実行可能である。
【００１５】
本発明による沸騰水ディスペンサの他の利点は、ユーザが加熱される水の量を非常に精密に分けられることである。これは、従来のやかんでしばしば生じるような余計な量の水の加熱を防ぐ。
【００１６】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、第１のリストリクタ要素が、連続的な動作中、約１．４ｂａｒの加熱装置内での過剰圧力を作り出すように構成される。約１．４ｂａｒは、１．２ｂａｒと１．６ｂａｒとの間であると理解される。この過剰圧力は、高価な安全対策なしに家庭電化製品内に提供され得る一方、同時に、水が上述された温度に加熱されることを可能にするために加熱装置内の圧力の十分な上昇をもたらすと本発明の発明者に見えた。
【００１７】
本発明による沸騰水ディスペンサでは、加熱装置は、水を沸騰温度に近い温度に、好ましくは９０％と９８％との間の温度に、より好ましくはその沸騰温度の９３％と９５％との間の温度に加熱するように構成される。沸騰温度または沸騰温度の近くに水を加熱するように構成された加熱装置では、水が沸騰しているとき、すなわち、気体の水が液体の水に溶けることができないような量発生するとき、加熱装置から水への熱伝達の低下が生じる。この沸騰が始まる直前、気体の水の小さい泡が加熱装置と水の間の境界に形成されることが留意されるべきである。これらの小さい泡は水に急速に溶ける。物理学から一般に知られるように、熱は熱源から液体の水に、気体の水よりはるかに良好に伝達される。その熱を水に伝達することができない熱い加熱装置は、過熱に悩まされる。このような過熱は、加熱装置への損傷および沸騰水ディスペンサ全体の故障にさえつながり得る。気体の水が発生することを防ぐために、水を加熱装置内で加熱装置内の圧力における沸騰温度の９０％と９８％との間の値に加熱することが有利であることが発明者によって発見された。この範囲の上限は、沸騰温度に近い一方、依然として加熱装置に損傷を与えるかもしれない程度への気体の水の生成につながらない加熱装置内での水の温度の局所的な変動を許容するように選択されるべきである。他方、この範囲の下限は、水が第１のリストリクタ要素を通過した後に沸点になるように選択されるべきである。水が加熱装置内の圧力における沸騰温度の９３％と９５％の間の温度に加熱装置内で加熱されるとき、沸騰水ディスペンサのさらに信頼性のある動作が達成され得ることが発見された。
【００１８】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、流れ案内部が熱水リザーバ入口開口と熱水リザーバ出口開口との間に配置され、この流れ案内部は、熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口への水の直行する流れを防ぐように構成される。この流れ案内部は、熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口への水の流れを遅らせ、したがって、沸騰水の気相および液相が分かれることを可能にする。これは、液体の水のみが熱水出口開口、したがって水排出口からも流出することを確実にする。
【００１９】
好適な実施形態では、流れ案内部は孔が開けられている。
【００２０】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、ディスペンサは、冷水リザーバをさらに有し、この冷水リザーバは水注入口に流体接続される。冷水リザーバは、水道の本管の出口コネクタが利用できない場所で沸騰水ディスペンサを利用するための選択肢を提供する。たいていの家では、水道の本管のコネクタまたは蛇口はある場所でのみ利用可能である。本発明による沸騰水ディスペンサが他の場所でも使用され得る場合、非常に有益である。これは、冷水リザーバを水注入口に流体接続することによって達成される。水は装置の使用前に冷水リザーバに蓄えられ得る。冷水リザーバは、沸騰水ディスペンサに取外し可能に取り付けられ得るまたは固定して取り付けられ得る。水が冷水リザーバに蓄えられた後、沸騰水ディスペンサは、水道の本管への接続の利用可能性に関係なく、任意の場所で使用され得る。
【００２１】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバはオーバーフロー出口を有する。熱水リザーバは、さらなるリストリクタ要素の前に配置される。結果として、熱水リザーバ内に沸騰温度近くのまたは沸騰温度の水の蓄積がある。上述と同様、沸騰温度近くは、熱水リザーバ内に行き渡る圧力での沸騰温度の９０％と１００％との間のどこかであり得る。水排出口がいずれかの理由で塞がれる一方ポンプが動作しているとき、熱水リザーバは沸騰水でいっぱいになる。熱水リザーバオーバーフロー出口は、流路内の水が流れるのを停止する一方加熱装置が依然として動作している状況を防ぐ。熱水リザーバオーバーフロー出口が無ければ、加熱装置の水は沸騰するようになり、気体の水は流路内の圧力の急速な上昇をもたらす。この急速な圧力の上昇は、流路の１つまたは複数の要素に損傷を与え得る。熱水リザーバオーバーフロー出口は、このような起こり得る危険な損傷を防ぐ。
【００２２】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバオーバーフロー出口は、冷水リザーバに流体接続される。潜在的に、熱水リザーバオーバーフロー出口から流れる水は沸点または沸点近くにある。この温度の水は、深刻なやけどをもたらし得るので、ユーザにとって潜在的に危険である。したがって、オーバーフロー出口を通って熱水リザーバを出る水がユーザと接触する状態になり得ることが防止されるべきである。熱水リザーバオーバーフロー出口を冷水リザーバに閉じた流路の方法で接続することによって、熱水が水排出口と違った他の場所で沸騰水ディスペンサから出ることを防ぐ流路が作り出される。
【００２３】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバは、水がディスペンサの外から観察され得るように、少なくとも部分的に透明な、または透明なハウジングを有する。代替実施形態では、熱水リザーバは、少なくとも部分的に透明なハウジングを有する。熱水リザーバ内の水の観察によって、ユーザは沸騰水ディスペンサの正しい動作を容易にチェックすることができる。水排出口から流れる水は泡または水の沸騰に典型的な気体の水の他の形跡を含まないので、ユーザは沸騰水ディスペンサが正しく機能していることを判定することができない。上述のように、第１のリストリクタの後に、水は、沸騰に典型的な気体および液体の形態の水の両方の混合物を含む。この混合物は熱水リザーバに流れ込む。ユーザに熱水リザーバ内の水の観察させることを可能にすることによって、ユーザは気体と液体の水の混合物を観察することができ、熱水リザーバに流れ込む水が確かに沸騰しているという範囲で沸騰水ディスペンサが正しく機能していることを彼または彼女自身に確信させることができる。
【００２４】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、沸騰水ディスペンサは光源をさらに有し、光源は熱水リザーバを照らすように配置される。光源からの光は、ユーザが熱水リザーバ内の気体と液体の水の混合物を観察することをさらに容易にする。これは、沸騰水ディスペンサの使いやすさを向上させる。
【００２５】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、加熱装置はフロースルーヒータである。フロースルーヒータの適用は、沸騰水ディスペンサの体積または寸法に関連する設計制約条件を著しく減らす。
【００２６】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、ディスペンサは使用後に温水を空にするように構成される。沸騰水ディスペンサの操作を開始するユーザは、ディスペンサが水を出し始めた時点から期待された温度の水が提供されるべきである。加熱装置は流路の端部ではなく、ポンプと第１のリストリクタ要素との間にあるので、ディスペンサの動作の開始前に加熱装置と水流出部との間の流路にある如何なる水も、加熱装置によって加熱されず、水流出部から流れるとき所望の温度の下にある。したがって、加熱装置を流れる流路に存在する水が、使用後に沸騰水ディスペンサから空にされれば有利である。
【００２７】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバは、熱水リザーバ内に加圧された所が存在し得ないように、周囲大気との開放接続部を含む。これは、使用後に沸騰水ディスペンサを空にすることを実現する非常に安価で便利な方法である。
【００２８】
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、熱水リザーバの高さは、使用中、このリザーバ内の平衡水高さより高い。第１のリストリクタ要素のために、熱水リザーバ内の水の量は、沸騰水ディスペンサの動作の開始から増加する。十分な高さの水リザーバを有することは、熱水リザーバオーバーフロー出口を通る沸騰水の実質的な量の損失を防ぐまたはオーバーフロー出口なしの熱水リザーバが完全に満たされて危険な状況を生じることを防ぐ。このように完全に満たされた状況では、流路は塞がれ、加熱装置内の水は沸騰するようになる。この沸騰によりもたらされた気体の水は、流路内の圧力の急速な上昇につながる。この急速な圧力の上昇は、流路の１つまたは複数の要素に損傷を与え得る。平衡水高さより高い熱水リザーバである、十分な高さの熱水リザーバは、沸騰水ディスペンサの安全かつ効率的な動作を保証する。
【００２９】
基礎的な物理学を使うとき、平衡水高さはかなり簡単に計算され得る。水柱の底部出口における静水圧は、Ｐ＝ρｇｈで与えられることが知られており、ここでρは水の密度を示し、ｇは重力の定数を示し、ｈは水柱の高さを示す。同時に、この圧力はｖ＝√（２ｇｈ）の流出速度になることが一般的に知られており、この流出速度はまた、ｖ＝Ｑ／Ａとして表されることができ、ここでＡは流出開口の表面積でありＱは流量である。平衡状態では、熱水リザーバの流入および流出は等しい。この流入は、ポンプの動作によってもたらされしたがって既知である流量に密接に関連する。方程式を組み合わせることで、沸騰水リザーバ内の水の平衡高さがｈｅｑ＝Ｑ2ｐｕｍｐ／（2ｇＡ2）で表され得ることが見出される
本発明による沸騰水ディスペンサの好適な実施形態では、ディスペンサは、流路を通る水の流れを測定するように構成された流量計、および少なくとも流量計によって測定されるような流量に基づいてポンプを制御するように構成された制御ユニットをさらに有し、流量計は水注入口と熱水リザーバ入口開口との間の流路に配置される。ポンプによってもたらされる流量を制御することによって、沸騰水ディスペンサの動作中、実際の状態が設計中に沸騰水ディスペンサのより良好かつより信頼性のある性能につながることが想定されたものと同様であることが保証される。これは、流量に依存する加熱装置内の圧力、およびこれもまたポンプによって発生する流量に依存する熱水リザーバ内の水柱の平衡高さに関して特に重要である。
【００３０】
特許請求の範囲を参照して、本発明はまた、様々な請求項に規定された特徴および／または手段の全ての可能な組合せに関連することが留意される。
【００３１】
ドイツ国特許文献ＤＥ３１３３９０３Ｃ１（ＤＥ９０３）が２つの種類のコーヒーを作るための装置を開示することに留意すべきである。この文献による装置は、低い（通常のコーヒー）または高い（エスプレッソコーヒー）水圧に基づいてコーヒーを作るように構成されている。高い水圧に基づいてコーヒーを作る開示された方法では、予め加熱された水が、ＤＥ９０３において要素８として参照される熱交換器に、供給されるとともに１０Ｂａｒに加圧される。熱交換器８は熱水リザーバ１内に配置される。この熱水リザーバ１は、加熱要素４によって加熱される。熱水リザーバ１内部の水は、約９６℃の温度を必要とする通常のコーヒーを抽出するために使用される。したがって、熱水リザーバ１内部の水は、このような抽出温度よりわずかにだけ上の温度に加熱される。結果として、熱交換器が熱水リザーバ１内の水によって完全に囲まれるので、熱交換器８内の加圧された水の加熱は、この同じ温度にされる。熱交換器８内の加圧された水はしたがって、約１８１℃である１０Ｂａｒにおける水の沸点のはるかに下の温度に加熱される。
【００３２】
本発明の詳細な説明が以下に与えられる。説明は、図面を参照して読まれる限定されない例として提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明による沸騰水ディスペンサの第１の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、本発明による沸騰水ディスペンサ１を概略的に示す。冷水リザーバ８はある量の冷水９を収容する。冷水リザーバ８は水注入口２に流体接続される。水注入口２は、流体接続され、流路１１を形成する、一連の要素の出発点である。この流路１１は、ポンプ３、加熱装置４、第１のリストリクタ要素５、熱水リザーバ１５、さらなるリストリクタ要素６および水排出口７をさらに含む。水注入口２から始まり水排出口７までのこれらの要素は組み合わさって沸騰水ディスペンサの中心部を形成する。沸騰水ディスペンサ１の動作中、ポンプ３は流路に沿って水排出口７に向かって水を送ることに従事される。水排出口７から、沸騰水は容器またはカップ１３に流入する。ポンプ３は、ユーザの入力を受けることができるユーザインターフェース要素１６、流量計１９、および加熱装置４に接続された制御ユニット１０を介して制御される。熱水リザーバ１５は、入口開口１７および出口開口１８をさらに含む。流れ案内部１２が入口開口１７と出口開口１８との間に配置される。さらに、熱水リザーバ１５は、冷水リザーバ９と流体接続されたオーバーフロー出口１４を有する。
【００３５】
沸騰水ディスペンサ１の利用を望むユーザは、冷水リザーバを水９で満たす。代替実施形態では、沸騰水ディスペンサは、冷水リザーバを有さなくてもよい。その代わりに、沸騰水ディスペンサは、水道の本管に直接接続され得る。しかし、冷水リザーバを有する沸騰水ディスペンサは、水道の本管の接続点がない場所でも使用され得るので、より使いやすい。冷水リザーバ８は、沸騰水ディスペンサ１に固定してまたは取外し可能に接続され得る。ユーザは、必要な沸騰水の量を考慮して冷水リザーバ８を満たす。しかし、これは後述するように重要ではない。冷水リザーバ８を満たすことの後で、冷水リザーバ８内の冷水の量９は、少なくとも必要な沸騰水の量になる。しかし、冷水の量が十分でない場合、冷水リザーバは再補充されることができ、沸騰水の分配は沸騰水ディスペンサ１の第２ラウンドの動作に続けられる。あり得る場合として、冷水リザーバ８は依然として沸騰水ディスペンサ１の先の使用からの冷水９を含むことができ、冷水リザーバ８の補充は必要ではない。
【００３６】
ユーザは、ユーザインターフェース要素１６にかかわり合うことによって動作を開始するように沸騰水ディスペンサ１に指示する。このユーザインターフェース要素１６は、ユーザの入力を受けることができ、ある実施形態では、沸騰水ディスペンサ１の動作の情報をユーザにフィードバックできる任意の装置であり得る。ユーザの入力は、例えば、スイッチの作動を登録することまたはユーザによるタッチセンサ領域の接触によって、ユーザインターフェース要素１６により受けられ得る。ユーザインターフェース要素１６はまた、沸騰水ディスペンサ１の動作を終了したいという要望を示すためにユーザによって使用され得る。あるいは、沸騰水ディスペンサ１の動作は、所定量の水が加熱された後に終了され得る。ある実施形態では、ユーザは加熱されることになる水の量を選択し得る。ユーザインターフェース要素１６は、ユーザ入力を示す信号を制御ユニット１０に送信する。制御ユニット１０は、ポンプ３にポンピングを開始させるとともに加熱装置４に加熱を開始させる。ポンプ３の影響下で、水は水注入口２から水排出口７の方向に流路に沿って流れ始める。水は加熱装置４内で加熱される。水の流れの方向に見たとき加熱装置４の後に位置する第１のリストリクタ要素５は、過剰圧力がポンプ３と第１のリストリクタ要素５との間に存在することを生じさせる。したがって、この過剰圧力は、加熱装置４内にも存在する。過剰圧力を作り出すこの方法は、技術分野でよく知られている。この実施形態では、流量計１９がポンプ３の前に配置される。流量計１９は、制御ユニット１０に接続されるとともに、流路１１に沿って流れる水の流量を制御ユニット１０に伝達するように構成される。制御ユニット１０は、沸騰水ディスペンサ１において所定の流量を得るために、ポンプ３を計測された流量に基づいて調整する。ポンプ３を制御するために、システムを通る流量は明確に定義される。その結果として、ポンプ３と第１のリストリクタ要素５との間の過剰圧力も明確に定義され、沸騰水ディスペンサ１の最適な動作を可能にする。後述されるように、ポンプ３によって作られる流量はまた、熱水リザーバ１５の寸法設計に重要である。所定の流量を発生するようにポンプ３を制御することによって、所定の流量に対して設計された熱水リザーバ１５が実際の使用中の要件に適合することが保証される。代替実施形態では、流量計９は省略され得る。加熱装置４は、水が沸騰水ディスペンサ１の外側に行き渡る周囲圧力での水の沸騰温度より高い温度に加熱されるように、寸法決めされる。加熱装置４内の水がある高い圧力下にあるので、前に説明されたように、加熱装置４内の水はポンプ３と第１のリストリクタ要素５との組合せによって生じた過剰圧力を受け、加熱装置４内の水の沸騰温度はより高くなる。沸騰温度のこの変化は良く知られた物理法則によって支配され、詳述されない。有利な実施形態では、加熱装置４並びにポンプ３と第１のリストリクタ要素５との組合せが、加熱装置４内に行き渡る過剰圧力が約１．４ｂａｒ、したがって絶対圧力が２．４ｂａｒであるように選択される。同時に、水は加熱装置４によって約１２６℃の絶対圧力２．４ｂａｒでの水の沸騰温度より多少低い約１０５℃と１２０℃との間の温度に加熱される。他の実施形態では、他の圧力および温度が本発明からそれることになしに実現され得ることが留意されるべきである。ある実施形態では、加熱装置４を離れる水の温度が加熱装置４に流入する水の温度に依存し得ることも留意されるべきである。水を加熱装置内の沸点より低い温度に加熱することは有益である。沸騰中、周囲の水に溶けない気体の水が発生する。加熱装置と気体の水との間の熱伝達は、加熱装置と液体の水との間よりも、かなり少ない。したがって、水と接触する加熱装置の表面での温度は上昇する。これは、加熱装置の故障を生じさせる加熱装置の局所的な過熱につながり得る。また、気体の水の形成のために、加熱装置内の圧力が増加し、第１のリストリクタ要素５に向かう水の突入につながる。水が沸騰しそうなとき、小さい泡が加熱要素４と水との間の接触面で発生することが留意されるべきである。これらの小さい泡は、この接触面で自由になり、周囲の水に溶ける。この効果が発生する温度において、加熱装置４と水との間の熱伝達は、技術分野から知られるように、著しく高い。加熱装置４は、いわゆるフロースルー型である。他の実施形態では、他の型の加熱装置も使用され得る。沸騰水ディスペンサ１に用いられるもののようなフロースルー加熱装置を動かすための良く知られた方法は、加熱装置から流出する水の温度を計測し、この測定値を制御ユニット１０のような制御装置に送ることである。加熱装置から流れる水の温度が所定の閾値より上昇するとき、加熱装置はオフにされ、このオフは流出する水の温度を低下させる。制御ユニットは、加熱装置を離れる水の温度がさらなる所定の閾値より下に低下したとき、加熱装置を再びオンに切り替える。他の制御戦略が他の実施形態で実行され得ることおよび加熱装置制御なしの実施形態も実現可能であることが留意されるべきである。
【００３７】
第１のリストリクタ要素５を通過した後、水は圧力が低下する。この低い圧力では、水の沸騰温度も低い。加熱装置４で約１０５℃と１１０℃との間の温度に加熱された水は、第１のリストリクタ要素５の後に行き渡る圧力における沸騰温度より上の温度にある。これは、温度が行き渡る圧力での沸騰温度に低下する一方で、水が沸騰し始めることをもたらす。水の沸騰のために、気体および液体の水の両方が存在する。この２つの水の相の混合物は、熱水リザーバ入口開口１７を介して熱水リザーバ１５に入るように、流路１１をさらに通って流れる。熱水リザーバ１５では、気体の水は熱水リザーバ１５の上部に向かって上昇する一方液体の水は熱水リザーバ１５の底部に面して留まるので、水の２つの相は分離する。液体の水は、さらなるリストリクタ要素６に向かってそして最終的に液体の水が沸騰水ディスペンサ１を離れるとともにカップ１３そうでなければユーザによって熱水または沸騰水を取り込むための位置に提供される他の適切な容器に流入し得る水排出口７に流路に沿って流れるように、熱水リザーバ出口開口１８を経由して熱水リザーバ１５を離れる。
【００３８】
この実施形態では、流れ案内部１２が熱水リザーバ１５内の熱水リザーバ入口開口１７と熱水リザーバ出口開口１８との間に配置される。このような流れ案内部なしの実施形態もまた実現可能である。流れ案内部は、水を迂回するように流させることによって、水が熱水リザーバ入口開口から熱水リザーバ出口開口に非常に短い時間で流れることを防ぐ。したがって、水は、流れ案内部１２のないときよりもいくらか長い時間熱水リザーバ１５内にある。このやや長い時間は、熱水リザーバ１５に流入する水の２つの相に分離するためのより多くの時間を与え、この相の改善された分離につながり、したがって、水の両方の相の良好な分離に結びつくので、液体の水のみが高い流量においてさえ水排出口７から出る。
【００３９】
さらなるリストリクタ要素６のため、沸騰水ディスペンサ１の動作中、多少の水が熱水リザーバ１５内に蓄積する。図１では水の高さはｈｗによって示される。物理法則にしたがって、熱水リザーバ１５内の水の平衡高さは、ほぼｈｅｑ＝Ｑ２ｐｕｍｐ／（２ｇＡ２）に達し、ｈｅｑは水の高さｈｗの平衡値を示し、Ｑｐｕｍｐはポンプ３によって生み出される水の流量を示し、ｇは重力の定数を示すとともにＡはさらなるリストリクタ要素６の開口の面積を示す。ｈｅｑは、図示された実施形態の沸騰水ディスペンサの全ての実生活環境面を考慮していない理論モデルの状況から得られた近似値であることが留意されるべきである。例えば、熱水リザーバ１５内の水柱の頂部は、上方に移動する気体の水の泡によって乱される。これは、水柱の頂部を定義することを多少難しくする。上述の数式につながる理論モデルの他の近似は、当業者に明らかであろう。近似値であるが、熱水リザーバの高さｈｒを設計する間、ｈｅｑが考慮されるべきである。図１の実施形態では、ｈｒは水柱の高さの平衡値より実質的に高くなるように選択され、通常使用中、熱水リザーバ１５は十分大きいことを保証する。さらなるリストリクタ要素６の適用は、沸騰水ディスペンサ１の動作可能な使用中、熱水リザーバ１５内にある量の沸騰水の蓄積を得ることができる多くの方法の１つであることが留意されるべきである。他の実施形態では、他の技術的手段が沸騰水リザーバ内のある量の沸騰水の蓄積を実現するために与えられ得る。全てのこのような実施形態において、第１のリストリクタ要素の後に行き渡る圧力において熱水リザーバ出口開口１８から水排出口７への流路の一部を通る水の流れがポンプ３によって維持される流量より低いことは重要である。これは、沸騰水ディスペンサ１の動作の開始に続く、最初は、水は熱水リザーバ１５に熱水リザーバ１５を離れるより高い流量で流入することを意味する。これは、熱水リザーバ１５の水の蓄積につながる。この蓄積は、熱水リザーバ出口開口１８の近くのより高い静水圧につながる。上述のように、このより高い圧力は、熱水リザーバ出口開口１８から水排出口７への流路の一部を通る増加した流れにつながる。代替実施形態は、例えば、熱水リザーバ出口開口１８を水排出口７に接続する、第１のリストリクタ要素５と熱水リザーバ入口開口１７とを接続するパイプより小さい直径のパイプを有し得る、または、異なる内部流動抵抗を有するパイプを有し得る。例えば、沸騰水ディスペンサを通って案がれる水が熱水リザーバ出口開口と水排出口との間の流路の一部において重力に打ち勝たなければならないように、水排出口を熱水リザーバ出口開口より上に配置する等、他の代替実施形態も実現可能である。
【００４０】
熱水リザーバ１５はオーバーフロー出口１４をさらに有する。特に熱水リザーバが通常動作中の熱水リザーバの平衡高さより実質的に非常に高い実施形態における、このようなオーバーフロー出口のない他の実施形態も実現可能である。この実施形態では、オーバーフロー出口１４は、冷水リザーバ１８と流体接続される。他の実施形態では、これは当てはまらないかもしれない。ある理由で、例えば水排出口７の閉塞等、水が沸騰水ディスペンサを出ることができない一方で、ポンプ３が水排出口に向かって水を強制的に送り続けているとき、熱水リザーバ内の水の蓄積が生じる。熱水リザーバ１５が完全に満たされるとともに装置を通る水の流れが急激に減らされるあるいはさらに停止される場合に、潜在的に問題が生じる。この減少した流れのために、加熱装置内の水は、比較大きい量の気体の水を発生させる、沸騰温度に加熱される。これらの大量の気体の水は、次いで沸騰水流路内の圧力の急速な増加を生じさせる。圧力のこの増加は、例えば、漏れの発生によって、１つまたは複数の構成部品の故障につながり得る。これは、潜在的にユーザに危険であるとともに、装置の完全な破壊につながり得る。したがって、水排出口７が閉鎖されているにもかかわらず、または他の理由で熱水が沸騰水ディスペンサ１から出ることができないがポンプ３および／または加熱装置４が動作している場合に、オーバーフロー出口１４は、熱水が熱水リザーバ１５に流入することを可能にし続けるので、熱水リザーバ１５と流体接続するオーバーフロー出口１４を有することは有利である。この過剰な水は、熱水リザーバオーバーフロー出口１４を経由して熱水リザーバ１５から出ることを可能にされる。この実施形態では、熱水リザーバオーバーフロー出口１４は冷水リザーバ１８と流体接続している。これは、他の実施形態の場合には必要ではない。しかし、この実施形態に示された構造は、熱水リザーバオーバーフロー出口１４に流入する如何なる熱水も水排出口７以外の場所で沸騰水ディスペンサ１を出る。他の実施形態では、熱水リザーバオーバーフロー出口は、下水または配水管に、或いはある別のオーバーフローリザーバに接続され得る。
【００４１】
この実施形態では、沸騰水ディスペンサ１は、周囲環境と開放接続部２０を有する。開放接続部２０は、熱水リザーバ１５の水柱の頂部の圧力を周囲圧力にさせるとともに、熱水リザーバ１５内部の圧力の増大を防ぐ。また、開放接続部２０は加圧されたものが熱水リザーバ１５に出ることを防ぐので、開放接続部２０は、沸騰水ディスペンサ１の使用後に熱水リザーバ１５を空にすることを可能にする。代替実施形態では、開放接続部２０は省略され得る。
【００４２】
上述のように、加熱された水の気相および液相の分離が熱水リザーバ１５内で生じ、水排出口７に向かって流路１１に沿って続く水から気相を効率的に除去する。したがって、水排出口７から流れる水は、液相の水のみまたはユーザが液体の水のみが水排出口７から流れることを経験する程度である液相の水を含む。液体の水のみが効果的に水排出口７から流れるので、この水の振る舞いは十分に制御されるとともにユーザは大いに予想可能である。例えば、沸騰水ディスペンサ１から流れる水は飛散しない。これは、たとえユーザがこのような種類の装置の経験のあるユーザでなかっととしても、沸騰水ディスペンサを非常に利用しやすくするとともにユーザの操作を安全にする。
【００４３】
本発明は図面および前述の説明に詳細に図示されるとともに記載されているが、図示および記載は説明的または例示的と見なされるべきであり、限定するものとみなされるべきでない。本発明は開示された実施形態に限定されない。本発明による沸騰水ディスペンサおよび全てのその構成要素は、それ自体が知られているプロセスおよび材料を適用することによって作られ得ることが留意される。一連の請求項および説明において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の語は他の要素を排除せず、不定冠詞「１つの（“ａ”または“ａｎ”）」は複数を排除しない。特許請求の範囲中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。一連の請求項に規定された特徴の全ての可能な組合せが本発明の一部であることがさらに留意される。
【国際調査報告】
2013529114.tif 000004
2013529114.tif 000005
2013529114.tif 000006