(57)【要約】  液体（１０）を加熱するための液体フロースルーヒーターが、チャネル（４）、及び、前記チャネル（４）の少なくとも一部を加熱するための電気ヒーター要素（５０）を含む。温度センサユニット（６、６０）が、前記液体の温度を示す温度（ＳＴ１；ＳＴ１、ＳＴ２）を感知する。流れ制御手段（３）が、前記チャネル（４）を通る前記液体（１０）の流れを制御する。制御器（７）が、第１の段階（ＰＨ１）において、（ｉ）前記チャネル（４）の少なくとも一部を予熱するために前記電気ヒーター要素（５０）、及び（ｉｉ）第２及び／又は第３の段階中の流量に対してゼロ又は比較的少ない、前記チャネル（４）を通る前記液体（１０）の流量を得るために前記流れ制御手段（３）を制御する。前記制御器（７）は、前記第１の段階（ＰＨ１）に続く前記第２の段階（ＰＨ２）において、（ｉ）前記感知される温度（ＳＴ１；ＳＴ１、ＳＴ２）に依存せず所定の発熱量を供給するために前記電気ヒーター要素（５０）、及び、（ｉｉ）前記チャネル（４）を通る前記液体（１０）の流れを得るために前記流れ制御手段（３）、並びに、前記第２の段階（ＰＨ２）に続く前記第３の段階（ＰＨ３）において、（ｉ）前記感知される温度（ＳＴ１；ＳＴ１、ＳＴ２）に依存して発熱量（ＨＰ）を供給し、所望の目標値（ＴＶ）で前記感知される温度（ＳＴ１；ＳＴ１、ＳＴ２）を実質的に安定させるために前記電気ヒーター要素（５０）、及び、（ｉｉ）前記チャネル（４）を通る前記液体（１０）の流れを得るために前記流れ制御手段（３）を制御する。
2010519688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を加熱するための液体フロースルーヒーターであって：
チャネル、
該チャネルの少なくとも一部を加熱するための電気ヒーター要素、
前記液体の温度を示す温度を感知するための温度センサユニット、
前記チャネルを通る前記液体の流れを制御するための流れ制御手段、及び、
制御器、
を含み、
該制御器が：
第１の段階において、
（ｉ）前記チャネルの少なくとも一部を予熱するために前記電気ヒーター要素、及び
（ｉｉ）第２の段階中及び／又は第３の段階中に前記チャネルを通る前記液体の流量よりも少ない、前記チャネルを通る前記液体の流量を得るために前記流れ制御手段、
前記第１の段階に続く前記第２の段階において、
（ｉ）前記感知される温度に依存せず所定の発熱量を供給するために前記電気ヒーター要素、及び、
（ｉｉ）前記チャネルを通る前記液体の流れを得るために前記流れ制御手段、並びに、
前記第２の段階に続く前記第３の段階において、
（ｉ）前記感知される温度に依存して発熱量を供給し、所望の目標値で前記感知される温度を実質的に安定させるために前記電気ヒーター要素、及び、
（ｉｉ）前記チャネルを通る前記液体の流れを得るために前記流れ制御手段、
を制御する、液体フロースルーヒーター。
【請求項２】
前記流れ制御手段が、前記第１の段階において前記液体が前記チャネル内に存在する場合に、前記液体が前記チャネルを通って流れるのを防ぐために構成される、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項３】
前記温度感知ユニットが、前記チャネルの壁の感知される温度、前記電気ヒーター要素の壁の感知される温度、又は、前記液体が前記チャネル内にある場合に前記液体の感知される温度を得るための温度センサを含む、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項４】
前記制御器が、
前記第１の段階中に、いつ前記感知される温度が所定値を超えるかを検出するため、
前記感知される温度が所定値を超えた場合に、前記第２の段階を開始するため、さらに、
前記第３の段階中に、前記感知される温度を安定させるために構成される、請求項３に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項５】
前記温度感知ユニットが、前記チャネルの壁の感知される温度、前記電気ヒーター要素の壁の感知される温度、又は、前記液体が前記チャネル内にある場合に前記液体の感知される温度のうちの１つである第１の感知される温度を得るために第１の温度センサ、及び、前記チャネルの壁の感知される温度、前記電気ヒーター要素の壁の感知される温度、又は、前記液体が前記チャネル内にある場合に前記液体の感知される温度のうちの別の１つである第２の感知される温度を得るために第２の温度センサを含む、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項６】
前記制御器が、
前記第１の段階中に、前記第１の感知される温度が所定値を超えるかどうかを検出するため、
前記第１の感知される温度が前記所定値を超えた場合に、前記第２の段階を開始するため、さらに、
前記第３の段階中に、前記第２の感知される温度を安定させるために構成される、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項７】
前記第１の感知される温度が、前記チャネルの壁の感知される温度あり、前記第２の感知される温度が、前記液体の感知される温度である、請求項６に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項８】
前記制御器が、前記第２の段階中に前記電気ヒーター要素を制御して、最大の発熱量、前記温度を前記所望の目標値で維持するために前記第３の段階の終わりで必要とされる発熱量である定常状態の発熱量、又は、実質的に前記最大の発熱量から実質的に前記定常状態の発熱量まで変化する発熱量のうちの１つである前記所定の発熱量を供給するために構成される、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項９】
前記第３の段階に続く第４の段階が追加されており、前記制御器が、
（ｉ）発熱量を供給しないために前記電気ヒーター要素、及び、
（ｉｉ）前記チャネルを通る前記液体の流れを得るために前記流れ制御手段、
を制御するために構成される、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項１０】
前記流れ制御手段が、前記チャネルを通して前記液体を送る電気ポンプである、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項１１】
前記流れ制御手段が、前記第２又は第３の段階中に作動された場合に、前記チャネルと通る前記液体の実質的に一定の流れを得るために構成される、請求項１又は５に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項１２】
前記制御器が、前記第１の段階中、前記電気ヒーター要素を制御して、最大の発熱量、又は、前記最大の発熱量まで上がる発熱量を供給するために配置される、請求項１に記載の液体フロースルーヒーター。
【請求項１３】
請求項１に記載の液体フローヒーターを含む飲料製造装置。
【請求項１４】
前記液体が水である、コーヒー及び／又は紅茶メーカーである請求項１３に記載の飲料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネルを通って流れる液体を加熱するための液体フロースルーヒーター、及び、そのような液体フロースルーヒーターを含んだ飲料製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国公開特許出願第２００２／００５１６３２  Ａ１号は、一定の動力を供給するための第１のヒーター要素、及び、第２の制御可能なヒーター要素を有した水流ヒーターを開示している。温度センサは、その加熱された水の温度を感知する。制御ユニットは、温度センサによって検出された温度に依存して第２のヒーター要素からの熱供給を制御する。ポンプは、チャネルを通して所定の範囲内の水流量を生じる。一実施形態において、加熱された水が所望される場合、第一に、制御ユニットが２つのヒーター要素上で切り替わる予熱段階が発生する。所望の予熱期間の後、ポンプが作動され、水がヒーター要素を通って流れ始める。この段階の間、閉ループフィードバックが使用され：制御ユニットが、第２のヒーター要素へ供給される動力を制御し、感知される温度変化を和らげることによって、その感知される温度変化に作用する。
【０００３】
感知される温度に依存して第２のヒーター要素に供給される動力を制御するために閉ループフィードバックは存在するけれども、この従来技術の水流ヒーターは、供給された水の温度が十分に一定ではないという欠点を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より一定な温度を有した液体を供給する液体フローヒーターを供給することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様は、請求項１に係る液体フローヒーターを提供する。本発明の第２の態様は、請求項７に係る飲料製造装置を提供する。有利な実施形態は、従属請求項に規定されている。
【０００６】
本発明の第１の態様による、液体を加熱するための液体フローヒーターは、加熱された液体が供給されるべきである場合に加熱されることになる液体が通って流れるチャネルを含む。電気ヒーター要素は、前記チャネルの少なくとも一部を加熱する。そのようなヒーター要素とチャネルの組合せは、フロースルーヒーターと呼ばれることが多い。温度センサは、チャネルの壁の温度、電気ヒーター要素の壁の温度、又は、液体がチャネル内にある場合に液体の温度を感知する。流れ制御装置又はユニットは、チャネルを通る液体の流れを制御する。例えば、流れ制御装置は、作動された場合にチャネルを通して液体を送るポンプであり得る。あるいは、貯水器からの水は、重力の影響下でチャネルを通って流れることができ、流れ制御装置は、チャネル内の、又は、チャネルと直列した弁である。
【０００７】
制御器は、少なくとも３つの以下の連続した段階において述べられた順に、電気ヒーター要素及び流れ制御装置を制御する。
【０００８】
予熱段階とも呼ばれる第１の段階において、制御器は、電気ヒーター要素を制御してチャネルの少なくとも一部を予熱する。制御器は、流れ制御装置を制御してチャネルを通る比較的少ない流量の液体を得る。これは、高価な壁用温度センサを必要とすることなく液体自体の温度を感知することが可能であるという利点を有している。さらに、これは、チャネルの出口にて液体の温度を感知することを可能にする。第１の段階中の流量は、低すぎる温度で多量な液体が供給されるのを防ぐために、第２及び第３の段階中の流量に対して比較的少ない。例えば、第１の段階中の流れと第２及び／又は第３の段階中の流れの比は、１対４から１対２５という範囲内であり得る。
【０００９】
さらに開ループ段階とも呼ばれる第２の段階において、前記制御器は、流れ制御装置を制御してチャネルを通る液体の流れを開始する。例えば、ポンプが作動されるか、又は、弁が開けられる。チャネルがすでに液体を含んだ場合、この液体はすでに高い温度を有している。液体がチャネルにない場合、入ってくる液体は、予熱されたヒーター及びチャネルの壁のため急速に加熱される。この時点で、液体はチャネルを通って流れ、制御器は、電気ヒーター要素を制御して感知される温度に依存せず所定の発熱量を供給するが、所定の弁を有するか、又は、所定のカーブ若しくは一連の弁によって変更する。従って、前記発熱量は、閉ループフィードバックを使用して制御されない。
【００１０】
例えば、電気ヒーター要素は、最大の発熱量に等しい発熱量を供給することができる。あるいは、ヒーター要素は、ほぼ定常状態の発熱量に等しいか、又は、最大の発熱量からほぼ定常状態の発熱量に変化する発熱量を供給することができる。定常状態の発熱量は、システムが閉ループフィードバックのモードで作動している第３の段階の終わりに必要とされる発熱量である。
【００１１】
第２の段階に続き、さらに閉ループ段階とも呼ばれる第３の段階において、前記制御器は電気ヒーター要素を制御して、所望の目標値で温度を実質的に安定させるために感知される温度に依存して発熱量を供給する。制御器は、ポンプを作動させるか、又は、弁を開けることによって、チャネルを通る液体の流れを得るために流れ制御装置を制御する。
【００１２】
予熱段階と閉ループ段階の間への開ループ段階の導入は、チャネルを離れる液体の温度におけるオーバーシュート及びアンダーシュートが減るという利点を有している。従来技術において、閉ループ段階は予熱段階の直後に作動される。閉ループ制御システムは、オーバーシュート及びアンダーシュートを生じる特徴の知識がないため、閉ループはそれらを最小限にすることができない。本発明に従い、システムの設計者は、これらの特徴を意識し、オーバーシュート及びアンダーシュートを最小限のするために最適な発熱量のカーブ又は複数のレベルを設計若しくは決定することができる。その結果、所定の発熱量が供給される開ループ段階を加えることによって、従来技術よりも一定の温度で液体を供給することが可能である。
【００１３】
一実施形態において、前記制御器は、流れ制御装置を制御して液体がチャネルを通って流れるのを防ぐ。従って、液体がチャネルにない場合、液体がチャネルに入るのを防ぎ、又は、液体がチャネルにある場合、液体がチャネルを通って流れるのを防ぐ。どちらの状況においても、ポンプが非活動状態にされるか、又は、弁が閉められる。電気ヒーターは、いかなる所定の発熱量も供給することができる。発熱量が多いほど、予熱段階は短くなる。従って、好ましくは、ヒーターは最大の発熱量を供給する。幹線に対しての急すぎる重負荷を防ぐために、発熱量は予熱段階中徐々に上げることができる。
【００１４】
一実施形態において、温度感知ユニットは、チャネルの壁の感知される温度、電気ヒーター要素の壁の感知される温度、又は、液体がチャネル内にある場合に液体の感知される温度を得るための温度センサを含む。
【００１５】
一実施形態において、前記制御器は、第１の段階中に、いつ感知される温度が所定値を超えるかを検出し、その場合、第２の段階を開始する。第３の段階中、前記制御器は、感知される温度を安定させる。この実施形態において、同じ感知される温度が、第２の段階を開始するためにも、第３の段階中に閉ループを用いてこの温度を安定させるためにも使用される。１つのセンサのみが必要とされる。あるいは、第１の段階の開始後所定の時間に第２の段階を開始することができる。
【００１６】
一実施形態において、前記温度感知ユニットは、第１の感知される温度を感知するために第１の温度センサ、及び、第２の感知される温度を感知するために第２の温度センサを含む。前記第１及び第２の感知される温度は、チャネルの壁の感知される温度、電気ヒーター要素の壁の感知される温度、又は、液体がチャネル内にある場合に液体の感知される温度のうちの異なる１つである。２つ以上のセンサの使用は、システムの温度作用を改善することができる。しかし、欠点は、２つのセンサが必要とされるということである。
【００１７】
一実施形態において、前記制御器は、第１の段階中に、いつ第１の感知される温度が所定値を超えるかを検出し、この瞬間に第２の段階を開始する。第３の段階中、前記制御器は、第２の感知される温度を安定させる。この方法は、第２の段階を開始するため、及び、第３の段階中の閉ループに対する制御入力変量を提供するために、異なる温度を使用することができるという利点を有している。例えば、第１の感知される温度は、チャネルの壁、好ましくはヒーター付近の感知される温度、又は、ヒーターの壁の温度であり、第２の感知される温度は、液体の感知される温度である。
【００１８】
一実施形態において、第３の段階に続く第４の段階が追加されており、そこでは、発熱量がこれ以上供給されないように前記制御器が電気ヒーター要素を非活動状態にする。さらに、前記制御器は、チャネルを通る液体の流れを維持するために流れ制御装置を制御する。これは、いかなる蒸気の発生も防ぐためにシステムが十分に冷却されるという利点を有している。
【００１９】
液体フロースルーヒーターは、例えば、飲料製造装置に使用して、例えばコーヒー、紅茶、又はチョコレートのパッドに押し通されるか、又は、流し通されることになる水を加熱することができる。例えばホットチョコレート飲料を調製するのに、ヒーターを使用してミルクを加熱することもできる。加熱されたミルクは、コーヒー又は紅茶に加えることができるか、又は、そのようにして消費することができる。特に、ミルク（又は、他の液体ベースの飲料若しくは食品）が乳児又は障害を持つ人々に与えられる場合、ミルクの温度における優れた制御が不可欠である。ヒーターは、例えばミルクを泡立たせるのに使用される蒸気を発生させるために使用することもできる。前記ヒーターは、パッドを用いて作動する飲料製造装置に限定されない。パッドの代わりに、詰め替え可能なホルダが、碾かれたコーヒー又は紅茶を保持するために存在し得る。前記ヒーターは、エスプレッソマシーン等、水がチャネルに押し通されるシステムにおいて使用することができるが、重力の力のみで水がチャネルを通って流れるシステムにおいても使用することができる。
【００２０】
本発明の前記及び他の態様は、以下に記述される実施形態から明らかであり、以下に記述される実施形態を参考にして説明される。
【００２１】
異なる図において同じ参照番号を有する品目は、同じ構造的特徴及び同じ機能を有しているか、又は、同じ信号であることに注目されたい。そのような品目の機能及び／又は構造が説明されてきた場合、詳細な説明においてその繰り返しの説明は必要ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】フロースルーヒーターを有する飲料製造装置の実施形態を概略的に示している。
【図２Ａ】従来技術の水流ヒーターにおける既知の作用を説明するために波形を概略的に示している。
【図２Ｂ】従来技術の水流ヒーターにおける既知の作用を説明するために波形を概略的に示している。
【図２Ｃ】従来技術の水流ヒーターにおける既知の作用を説明するために波形を概略的に示している。
【図３Ａ】本発明による飲料製造装置の実施形態において発生する波形を概略的に示している。
【図３Ｂ】本発明による飲料製造装置の実施形態において発生する波形を概略的に示している。
【図３Ｃ】本発明による飲料製造装置の実施形態において発生する波形を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、フロースルーヒーターを有する飲料製造装置の実施形態を概略的に示している。飲料製造装置は、加熱されることになる液体１０が貯蔵される貯水器１を含む。通常、飲料製造装置において、この液体は水であるが、あるいはこの液体はミルクであり得る。
【００２４】
図１に示された実施形態において、ポンプ３は、貯水器１からカップ９まで水１０を送る。水１０は、チャネル又は導管２を介してポンプ３に入り、ポンプによってチャネル４まで供給される。ポンプ３は、チャネル４を通して消耗パッド８を介してカップ９まで水を送る。あるいは、ポンプ３を必要とすることなく水１０が貯水器１からカップ９内に落ちることができるように、貯水器１内の水１０の最も低い水位がカップ９内の最も高い充填レベルよりも高い場合、ポンプ３の代わりに弁を使用することができる。例えば、消耗パッド８はコーヒー又は紅茶を含むことができる。消耗パッド８の代わりに、碾かれたコーヒー又は紅茶葉を受けるためのユーザーにより詰め替え可能なホルダが存在し得る。あるいは、示された機構を使用して、フィルターを使ったコーヒーを入れることができる。熱湯が重力によってパッドを通って落ちなければならないように、パッド８はオープンシステムに置かれるよう示されているけれども、Ｐｈｉｌｉｐｓ    Ｓｅｎｓｅｏマシーン、又は、エスプレッソブルーイングマシーンにおいて通例であるように、システムを閉じることができ、圧力下で熱湯をパッド８に加えることができる。
【００２５】
電気ヒーター５は、チャネル４、及び、水１０が存在する場合はチャネル４内の水１０を加熱するために、チャネル４に沿って配置されたヒーター要素５０を有している。チャネル４のうちヒーター要素５０によって加熱される部分は、対流を改善するために実質的に垂直に延在することができる。ヒーター要素は抵抗線を含むことができ、そこを通って流れる電流によって加熱される。１つのヒーター要素５０が示されているけれども、代わりに、いくつかのヒーター要素を並列又は直列に配置することができる。制御可能な電力を、ヒーター要素全てに、又は、ヒーター要素のサブセットにのみ供給することができる。
【００２６】
ヒーター５の下流でチャネル４の壁の温度を感知するために、センサ６がチャネル４付近に配置される。あるいは、ヒーター５を離れる水１０の水温を感知するために、センサ６をチャネル４の内部に配置することができるか、又は、センサ６はヒーター５の壁の温度を感知することができる。例えば、このヒーター５の壁は、ヒーター要素５０の壁であり得る。任意選択で、例えばヒーター５の上流で水１０の温度を感知する、さらなる温度センサ６０が存在し得る。
【００２７】
制御器７は、温度センサ６によって感知される、感知される温度ＳＴ１を受けるための入力を、任意選択で、温度センサ６０によって感知される、感知される温度ＳＴ２を受けるためのさらなる入力を有している。制御器７は、後に説明されるように、温度によって異なる問題を制御することによって最適な水の温度分布を得るために、異なる感知される温度ＳＴ１及びＳＴ２を使用することができる。あるいは、制御器７は、２つの温度センサ６及び６０によって感知される温度間での温度差を使用することができる。制御器７は、ヒーター５及びポンプ３に制御信号を供給するための出力を有している。
【００２８】
ヒーター要素５０に印加される電圧のレベル、又は、そこを通って流れる電流のレベルを制御することによって、ヒーター５を制御することができる。制御は、継続型、又は、時間分散型であり得る。通常、不可欠ではないけれども、ヒーター要素は、電子的スイッチング装置（図示せず）を介して主電源電圧（ｍａｉｎｓ  ｖｏｌｔａｇｅ）（図示せず）に接続される。制御器７によって供給される制御信号は、電子的スイッチング装置のオンオフ式のデューティサイクルを制御して、ヒーター要素５０に供給される平均電力を制御することができる。その結果、ヒーター要素５０によって供給される発熱量ＨＰも制御される。
【００２９】
ポンプ３のスイッチをオンオフすることができる。あるいは、加熱された水の温度変動をさらに減らすために、ポンプ３を通る水流も制御器７によって制御することができる。ポンプ３の代わりに弁を使用することができる場合、水１０を通すか、又は、水１０を遮断するために、弁のスイッチをそれぞれオンか、又は、オフにされる。
【００３０】
図２Ａから２Ｃに示された波形に関して、製造装置の既知の作用を説明するために、及び、図３Ａから３Ｃに示された波形に関して、本発明による実施形態を説明するために、図１に示されているシステムは使用される。図２及び３に示された波形は、温度センサ６が水の温度を感知するシステムにおいて発生する。温度センサ６が、ヒーター５の内部又は下流の外部でチャネル４の壁の温度を感知する場合に、類似の波形が生じる。ヒーター５の壁の温度が感知される場合、波形はよりそれる可能性がある。
【００３１】
あるいは、一実施形態において、２つの温度センサが存在する場合、その温度センサのうちの1つが壁の温度を感知し、もう一方のセンサが水の温度を感知する。壁の温度を感知する温度センサは、ポンプのスイッチをオンにして閉ループを作動させるために使用され、一方、水の温度を感知する温度センサは、閉ループ段階中に水の温度を制御するために使用される。
【００３２】
図２Ａから２Ｃは、従来技術の水流ヒーターにおける既知の作用を説明するために波形を概略的に示している。図２Ａは、ヒーター５によって供給される発熱量ＨＰをワットで示している。図２Ｂは、摂氏温度でヒーター５内部のチャネル４の壁の温度ＴＷも、摂氏温度で温度センサ６の位置でのチャネル４を離れる水の水温ＷＴも示している。図２Ｃは、１秒あたりｍｌでチャネル４を通る水１０の流量率を示している。全ての時間、電力、温度、及び、流量率は単なる例である。
【００３３】
ｔ０の瞬間、予熱段階ＰＨ１が始まり、制御器７はヒーター５を制御して最大の発熱量ＨＰＭを供給する。グラフＴＷによって示された壁の温度も、グラフＷＴによって示された感知される水の温度も上昇し始める。ｔ１の瞬間、水の温度ＷＴは、設定値の温度又は所望の定常状態レベルＴＬＷに達し、予熱段階ＰＨ１は終わる。このｔ１の瞬間、壁の温度ＴＷはＴＬＴに等しい。センサ６が存在する場合、壁の温度を感知することが可能であり、ヒーターの位置にて、又は、その付近で温度を感知するための液体の流れは必要とされない。あるいは、例えば、センサ６０のみが存在する場合、第１の段階中、比較的少ない流量の液体が適用され、その液体の温度を感知することが可能である。
【００３４】
ｔ１の瞬間、制御器７はポンプ３を作動させ、水１０がチャネル４を通って流れ始める。図２Ｃを参照されたい。さらに、ｔ１の瞬間、制御ループが閉じられ、制御器７はヒーター５を制御して、感知される温度ＳＴに依存して発熱量ＨＰを供給し始める。閉ループの開始値は定常状態の発熱量ＨＰＳである。図２Ｂから明らかなように、水の温度ＷＴが設定値の温度ＴＬＷを超えた場合、制御器７は閉ループのモードで作動し始める。その結果、反応において、制御器７は発熱量ＨＰを下げる。しかし、システムにおける時定数により生じる固有の時間遅延、及び、閉ループの積分動作のため、温度ＷＴが再び設定値の温度ＴＬＭに達するまでいくらか時間がかかる。この時点で、発熱量ＨＰは、低すぎる温度ＷＴを阻止するために再び上がる。しかし、図２Ｂに示されているように、水の温度ＷＴは、かなり長い間、設定値の温度ＴＬＭを下回る。最終的に、水の温度は設定値の温度ＴＬＷで安定する。閉ループ段階ＰＨ３は、ｔ１の瞬間からｔ２の瞬間まで続く。
【００３５】
ポンプが開始されるｔ１の瞬間に、フロースルーヒーターの入口部分の水はすでに、フロースルーヒーター内の残りの水と同じ高い温度を有しているが、その出口に向かってフロースルーヒーターを通って流れる場合にさらに加熱されるため、水の温度はオーバーシュートを示すことができるということが注目されなければならない。
【００３６】
ｔ２の瞬間、制御器７はヒーター５及びポンプ３のスイッチを切り、水流は止まる。ヒーター５の壁の温度ＴＷは下がり始め、依然として高い壁の温度ＴＷのため水の温度ＷＴは上がり始める。
【００３７】
図３Ａから３Ｃは、本発明による飲料製造装置の実施形態において発生する波形を概略的に示している。図３Ａは、ヒーター５によって供給される発熱量ＨＰをワットで示している。図３Ｂは、摂氏温度で温度センサ６が配置された位置のチャネル４の壁の温度ＴＷも、摂氏温度でチャネル４を離れる水の水温ＷＴも示している。図３Ｃは、１秒あたりｍｌでチャネル４を通る水１０の流量率を示している。全ての時間、電力、温度、及び、流量率は単なる例である。
【００３８】
ｔ１０の瞬間、既知の予熱段階ＰＨ１が始まり、制御器７はヒーター５を制御して最大の発熱量ＨＰＭを供給する。グラフＴＷによって示された壁の温度も、グラフＷＴによって示された感知される水の温度も上昇し始める。ｔ１１の瞬間、水の温度ＷＴは、設定値の温度又は所望の定常状態レベルＴＬＷに達し、予熱段階ＰＨ１は終わる。ｔ１１の瞬間、壁の温度ＴＷはＴＬＴに等しい。
【００３９】
開ループ段階ＰＨ２が始まるｔ１１の瞬間、制御器７はポンプ３を作動させ、水１０がチャネル４を通って流れ始める。図２Ｃを参照されたい。さらに、ｔ１１の瞬間、制御器７はヒーター５を制御して最大発熱量ＨＰＭを供給する。あるいは、開ループ段階ＰＨ２の間、制御器７はヒーター５を制御して、定常状態の発熱量ＨＰＳ、又は、いかなる他の適した発熱量レベル、一連の発熱量レベル、若しくは、継続して変化する発熱量ＨＰを供給することができる。開ループ段階ＰＨ２は、既知の閉ループ段階ＰＨ３が始まるｔ１２の瞬間に終わる。ｔ１２の瞬間は、設定値の温度ＴＬＷよりも下がった水の温度ＷＴによって決定される。
【００４０】
ｔ１２の瞬間、既知の閉ループ段階ＰＨ３が始まる。制御器７はポンプ３を作動させたままにし、水１０はチャネル４を通って流れ続ける。さらに、ｔ１２の瞬間、制御ループは閉じられ、制御器７はヒーター５を制御して、感知される温度ＳＴに依存した発熱量ＨＰを供給し始める。閉ループの開始値は、定常状態の発熱量ＨＰＳであることが好ましい。図３Ｂから明らかなように、閉ループモードの開始直後に、水の温度ＷＴは設定値の温度ＴＬＷよりも下になる。その結果、制御器７は発熱量ＨＰを上げる。しかし、システムにおける時定数により生じる固有の時間遅延、及び、閉ループの積分動作のため、温度ＷＴが設定値の温度ＴＬＭを超えるまでいくらか時間がかかる。この時点で、発熱量ＨＰは、高すぎる水の温度ＷＴを阻止するために下がる。図３Ｂに示されているように、水の温度ＷＴは、この時点で、比較的短い時間の間のみ、設定値の温度ＴＬＭを下回る。従って、図３Ｂに示された水の温度のカーブＷＴの図２Ｂのものとの比較により、製造作業開始時の水の温度ＷＴがより一定になったことが示されている。最終的に、水の温度は、設定値の温度ＴＬＭで安定する。閉ループ段階ＰＨ３は、ｔ１２の瞬間からｔ１３の瞬間まで続く。
【００４１】
任意選択で、ｔ１３の瞬間、制御器７はヒーター５のスイッチを切るが、ポンプ３は作動したままにしておく。この方法で、ヒーター５及びチャネル４は急速に冷却され、蒸気の発生を防ぐ。この冷却段階は、液体の正確な平均温度が得られるよう加熱段階中に補正することが可能であるようによく規定されている。
【００４２】
前述の実施形態は本発明を限定するのではなく例示しており、当業者が、付随の特許請求項の範囲から逸脱することなく多くの別の実施形態を設計することができるということに注目されたい。
【００４３】
例えば、ポンプ３とフロースルーヒーター５の間にフィルターを配置することができる。液体用容器１を離れる液体１０、又は、ヒーター５に入る液体の温度を感知するために、任意の温度センサを配置することができる。そのような追加の温度センサは、液体１０の変化する温度を補正するフィードフォワード制御を可能にする。フロースルーヒーター上流の温度センサＳＴ２は、例えば、液体の温度が所望の温度よりも高くないかどうかをチェックするために出口付近に配置することができる。ホットミルク又はホットチョコレート等の飲料を得るために、液体は水でありえ、粉末は加熱された水と混合することができるということが注目されなければならない。
【００４４】
特許請求の範囲において、括弧間に記述されたいかなる参照番号も、請求項を限定するとして解釈されるべきではない。「含む」という動詞及びその語形変化の使用は、請求項に述べられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の前にある冠詞は、そのような要素の複数形の存在を除外しない。本発明は、いくつかの異なる要素を含んだハードウェアにより、及び、適切にプログラムされたコンピュータにより実行することができる。いくつかの手段を列挙する装置の請求において、これら手段のうち一部は、ハードウェアの１つの及び同じアイテムによって具体化することができる。特定の測定値が相互に異なる従属項に列挙されているという単なる事実は、これら測定値の組合せを役に立つよう使用することができないとは示していない。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｃ】
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【図３Ａ−３Ｃ】
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【国際調査報告】
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