(57)【要約】  飲料を調製して供する機械内において、水を加熱するために、少なくとも１つの加熱用の金属ダクト（２）と電磁誘導巻線（３）とを備えている加熱装置（１）を提供する。この加熱装置（１）は、飲料を調製して、供する機械が供することができる全ての飲料タイプに対して、加熱される水の温度を、ユーザが選択することができる特定の温度値にすることができる方法を、論理ユニットを用いて実行することができる、水を加熱して供給するためのアセンブリの一部である。【選択図】図１
2016539684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料を調製して、供する機械内において、水を加熱するために、該水を流すための入口（２ａ）および出口（２ｂ）を有する少なくとも１つの金属ダクト（２）と、少なくとも１つの電磁誘導巻線（３）とを備えている装置（１）であって、前記電磁誘導巻線（３）の各ターンは、空洞（５）を有する、電気絶縁材料から成るスプール（４）の外周に巻き付けられており、前記空洞（５）内には、前記金属ダクト（２）が収容されていること、および前記金属ダクト（２）と前記スプールとは、前記空洞（５）内の間隙によって、少なくとも部分的に空間的に隔てられていることを特徴とする装置（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの金属ダクト（２）は、螺旋形状を呈している、請求項１に記載の装置（１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの金属ダクト（２）は、強磁性材料から成る、請求項１または２に記載の装置（１）。
【請求項４】
水を流すための前記入口（２ａ）と前記出口（２ｂ）とは、前記少なくとも１つの金属ダクト（２）の同一の端部に位置している、請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項５】
前記電磁誘導巻線（３）の両端子（３ａ、３ｂ）間に、２０ｋＨｚを超過する周波数の交流電圧を印加するための、少なくとも１つの電力供給回路（７）を備えている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置（１）。
【請求項６】
飲料を調製する機械内において、水を取り入れて、加熱するために、入口（９ａ）および出口（９ｂ）を有する、少なくとも１つのポンプ（９）と、前記水を取り入れるためのダクト（１５）と、送り出しダクト（１６）とを備えているアセンブリ（１０）であって、請求項１〜５のいずれか１つに記載の、水を加熱するための装置（１）を備えていることを特徴とするアセンブリ（１０）。
【請求項７】
前記アセンブリ（１０）は、さらに、前記水のための少なくとも１つの入口（１２、１３）および１つの出口（１１）を有する、少なくとも１つの分離チャンバを備えており、前記ポンプ（９）の入口（９ａ）は、この少なくとも１つの分離チャンバの出口（１１）と連通しており、前記ポンプ（９）の出口（９ｂ）は、金属ダクト（２）の入口（２ａ）と連通している、請求項６に記載のアセンブリ（１０）。
【請求項８】
前記アセンブリ（１０）は、１つの入口（１４ａ）、第１の出口（１４ｂ）および第２の出口（１４ｃ）を有する三方電磁弁（１４）を備えており、前記金属ダクト（２）の出口（２ｂ）は、前記三方電磁弁（１４）の入口（１４ａ）と連通しており、前記三方電磁弁（１４）は、前記装置（１）の金属ダクト（２）の出口（２ｂ）からの水流を、前記分離チャンバ（８）の入口（１３）または前記送り出しダクト（１６）に、選択的に送るようになっている、請求項７に記載のアセンブリ（１０）。
【請求項９】
少なくとも、前記金属ダクト（２）の出口（２ｂ）の近傍に、少なくとも１つの温度センサ（１７ａ、１７ｂ）が配置されている、請求項６〜８のいずれか１つに記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１０】
前記アセンブリ（１０）は、電力供給回路（７）、および該電力供給回路（７）を制御するための論理ユニット（１９）を備えており、該論理ユニット（１９）は、さらに、前記ポンプ（９）を制御し、前記少なくとも１つの温度センサ（１７ａ、１７ｂ）によって測定された温度値を受けるようになっている、請求項６〜９のいずれか１つに記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１１】
前記論理ユニット（１９）は、さらに、前記三方電磁弁（１４）の少なくとも１つの出口（１４ｂ、１４ｃ）を開く、および／または閉じる切り替え操作を、前記三方電磁弁（１４）に対して行うように適合化されている、請求項８〜１０のいずれか１つに記載のアセンブリ（１０）。
【請求項１２】
飲料を調製する機械内において、水を取り入れて加熱するために、
飲料タイプ、および水を送り出すための送り出しダクト（１６）に供給される水の温度を選択するステップａ)と、
前記ステップａ）において選択された飲料タイプに対応付けて定められている体積の水を、水を取り入れて、加熱するための装置（１）の加熱用ダクト（２）に送るステップｂ)と、
前記ステップｂ）において、前記加熱用ダクト（２）に送られた水を、電磁誘導装置（１）によって加熱するステップｃ)と、
少なくとも、前記加熱用ダクト（２）の出口（２ｂ）における水の温度を特定するステップｄ)と、
前記ステップｂ）において送られて、前記ステップｃ）において加熱された水を、前記送り出しダクト（１６）に供給するステップｅ)とを含んでいる方法であって、
前記加熱用ダクト（２）の内部を流れる水の温度を、前記ステップａ)において選択された温度にするために、前記ステップａ）において選択された飲料タイプ、および前記ステップｄ）において特定された、前記加熱用ダクト（２）の出口（２ｂ）における水の温度の値と、前記ステップａ)において選択された温度の値との差に応じて、前記装置（１）内の回路（７）から供給される供給電圧に変更を加えるステップｆ）を含んでいることを特徴とする、水を取り入れて加熱するための方法。
【請求項１３】
定められた予熱温度値に達するまで、水を予熱するステップｇ）を含んでいる、請求項１２に記載の、水を取り入れて加熱するための方法。
【請求項１４】
前記水が、前記定められた予熱温度値に達しているか否かは、前記ステップａ）において選択された飲料タイプ、および前記ステップｄ）において特定された、前記加熱用ダクト（２）の出口（２ｂ）における水の温度の値と、前記ステップａ)において選択された温度の値との差に基づいて、論理ユニット（１９）によって特定される、請求項１３に記載の、水を取り入れて加熱するための方法。
【請求項１５】
前記ステップｅ）は、前記ステップｇ）の遂行後に遂行されるステップであり、前記ステップｂ）〜ステップｄ)およびステップｆ）は、並行して遂行されるステップであることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の、水を取り入れて加熱するための方法。
【請求項１６】
前記ステップｆ）において前記回路（７）から供給される供給電圧は、周波数を変更可能であり、該周波数は２０ｋＨｚより高い、請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の、水を取り入れて加熱するための方法。
【請求項１７】
前記ステップｆ）において前記回路（７）から供給される供給電圧の周波数は、前記加熱用ダクト（２）と、前記電磁誘導装置（１）の巻線（３）との結合状態によって定められる共振周波数より高い、請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の、水を取り入れて加熱するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコーヒー、茶、ココアなどの飲料を調製して供する機械内で、水を加熱するための装置および方法に関する。この機械は、この方法を実施するために、水を取り入れて、加熱する装置を備えている。
【背景技術】
【０００２】
水を加熱するための加熱装置（通常は、ボイラーまたはケトルである）を備えており、熱い飲料を調製して供する機械は、公知である。この加熱装置は、通常、通電すると、発熱体によって、タンク内に蓄えられている水を加熱するようになっている。
【０００３】
発熱体は、通常、電気抵抗体から成り、タンク内に蓄えられている水に永続的に浸されている。発熱体の両端間に電圧を印加すると、電流が生じ、ジュール効果により、電気エネルギーが、水を加熱する熱として消費される。すなわち、これは、通常の湯沸かし器で、水を加熱する技術と同じ技術である。
【０００４】
したがって、長い待ち時間を要することなく、所望の温度の飲料を確実に供するために、機械が作動していないときにも、加熱装置内に蓄えられている水を所望の温度に維持する必要がある。したがって、機械が、長時間にわたって作動していない場合には、水を高温（通常、８５℃を超過する）に維持するために、非常に大きな電気エネルギーが消費される。
【０００５】
ボイラーが、例えば、熱水へ材料を溶解させて飲料を調製するのに用いられる場合には、各飲料供給ステップの最後において、ボイラーに蓄えられている熱水のレベルが低下するので、再びボイラーを満たすために、周囲温度の水を注入する。したがって、水の平均温度が低下するため、次に飲料を所望の温度で供給するためには、水を再加熱している待ち時間を、必要に応じて長くしなければならない。待ち時間は、その前の、１回以上の飲料供給において、ボイラーから供給された熱水の量に依存する。
【０００６】
温度のほかに、満たさなければならない重要な要件は、主として、調製される飲料のタイプによって定められる、供給される熱水の量である。飲料が、例えば熱水への材料の溶解によって調製される場合には、相当の流量〔少なくとも１０ｃｍ３／ｓ（１０ｃｃ／ｓ）〕の熱水が必要になる。この仕様を満たすことは容易ではない。何故なら、供給される熱水の流量が大きいと、タンク内に蓄えられている水の温度が急速に低下し、それによって、次の飲料供給までの待ち時間が長くなるか、または得られた飲料中に、熱水に溶解しきれなかった若干の材料が、塊として残っているからである。
【０００７】
飲料を調製して供する機械における、水の加熱に関する主たる問題は、定められた量の水が加熱される際の熱慣性に基づく問題である。水温を急速に上昇させるために、加熱される水に接している導電体に渦電流を発生させる電磁誘導現象を用いることができる。渦電流が発生すると、ジュール効果によって、電気エネルギーは、導電体、したがって導電体に接している水を加熱する熱として消費される。
【０００８】
電磁誘導ヒータは、渦電流が誘起されている金属パイプの内部を流れている水を急速に加熱することができるという利点を有することは知られている。
【０００９】
インダストリアル・テクノロジー・リサーチ・インスティテュート（Industrial Technology Research Institute）を出願人とする特許文献１は、電磁誘導巻線が巻かれている金属パイプの中を流れる水を加熱する加熱装置を開示している。電磁誘導巻線に交流電圧が印加され、したがって、金属パイプに渦電流が発生する。それによって、金属パイプが加熱され、その内部を流れている水の温度が上昇する。水は、重力の作用によって金属パイプ内を通過し、したがって、大きな流量の熱水を送り出す手立てを講じる必要はない。特許文献２には、コーヒーディスペンサ内の水を加熱するために、電磁誘導巻線が、薄い壁を有する、クロムめっきされた鋼管の外周に巻かれている加熱装置が開示されている。
【００１０】
上述の電磁誘導ヒータには、次の問題、すなわち水中に含まれている石灰スケールが、加熱によって、加熱用のパイプの内壁に沈着するという問題が存在する。したがって、加熱用のパイプの内壁上に、石灰スケールから成る内側被覆層が形成される。この内側被覆層は、初期において、パイプから水への熱伝導を低下させ、その後、加熱用のパイプを詰まらせて、加熱装置や機械全体に損傷を与えることがある。したがって、機械の損傷や電磁誘導ヒータの交換を避けるために、加熱用のパイプから石灰スケールが除去されるように、スケール除法剤を用いた洗浄サイクルが周期的に行なわれる。
【００１１】
例えば特許文献３は、超音波発生器を備えた電磁誘導ヒータを開示している。この電磁誘導ヒータは、強磁性材料から成り、電磁誘導巻線を巻かれている円筒状のケーシングを備えている。強磁性材料から成るケーシングの内部には、加熱される水のための流路があり、超音波発生器は、ケーシングの一端に固定されている。したがって、超音波発生器による超音波振動によって、電磁誘導ヒータの内壁への石灰スケールの沈着が阻止される。
【００１２】
したがって、上述の電磁誘導ヒータには、加熱用のダクト（上述のパイプや流路）の厳正なメンテナンスを必要とするという問題が存在する。加熱用のダクトが詰まった場合には、これらの電磁誘導ヒータの交換は、複雑で高額な作業になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５２６２６２１号公報
【特許文献２】ドイツ国特許公開第１０３５００６４号公報
【特許文献３】ヨーロッパ特許公開第２０４４８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、飲料を調製して供する機械内において水を加熱するための従来技術における欠点を克服した加熱装置を提供することを１つの目的としている。
【００１５】
本発明は、飲料を調製して供する機械内において、電力消費が少なく、簡単、迅速かつ安価に交換可能であり、低廉で使い勝手の良い、水を急速に加熱するための加熱装置を提供することを、さらなる１つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的およびそれ以外のいくつかの目的は、飲料を調製して、供する機械内において、水を加熱するための、請求項１およびその各従属請求項に記載の装置を用いて行う、本発明によって達成される。
【００１７】
具体的には、飲料を調製して、供する機械内において、水を加熱するための加熱装置は、水を流すための入口および出口を有する少なくとも１つの金属ダクトと、少なくとも１つの電磁誘導巻線とを備えている。電磁誘導巻線の各ターンは、空洞を有する電気絶縁材料から成るスプールの外周に巻き付けられており、空洞内には、金属ダクトが収容されている。金属ダクトとスプールとは、空洞内の間隙によって、少なくとも部分的に空間的に隔てられている。
【００１８】
本発明の極めて新規な一特性は、例えば効率の低下や、石灰スケールの沈積による、加熱用の金属ダクトの詰まりなどの故障の際に、金属ダクトだけを簡単かつ迅速に交換することができることである。本発明の加熱装置は、電磁誘導巻線と金属ダクトとが、物理的に分離された２つの部品であるように構成されているから、加熱装置全体を交換する必要はない。そのため、電気部品（電磁誘導巻線）と給水部品（加熱用の金属ダクト）とを、個別に簡単にメンテナンスすることが可能になる。
【００１９】
詳細に述べると、本発明による加熱装置は、電磁誘導巻線のための、少なくとも１つの電力供給回路を備えており、電磁誘導現象を用いることによって、金属ダクトに渦電流を発生させる。その結果、ジュール効果によって、金属ダクトは加熱される。
【００２０】
本発明による加熱装置は、１０ｃｍ３／ｓを超過する流量の水の供給においても、水の温度を７５℃より高くすることができる。金属ダクトが、その内部で加熱される水に大きな表面積で接することができる厚さおよび断面を有する導電体、好ましくは強磁性材料から成っており、したがって、水は、金属ダクト内を通るときに、ほとんど瞬時に加熱されて、所望の温度となる。
【００２１】
金属ダクトの内部空間を最適にするために、金属ダクトは螺旋形状を呈していることが好ましく、さらに、取扱者が、金属ダクトの交換を容易に行うことができるように、金属ダクトの入口と出口とは、金属ダクトの同一の端部に形成されていることが好ましい。
【００２２】
加熱用の金属ダクトの交換を、さらに簡単にするために、電磁誘導巻線と無関係に、金属ダクトの、水回路のその他の部分に対する連結および分離を可能にする、本発明の技術分野において公知の差し込み継手が用いられている。
【００２３】
本発明は、飲料を調製して、供する機械内において、水を取り入れて、加熱するための、請求項６およびその各従属請求項に記載のアセンブリを提供することを、さらなる１つの目的としている。このアセンブリは、水を加熱するための、本発明による上述の加熱装置、および加熱される水を加熱用の金属ダクト内に流すためのポンプを備えている。水は、例えば独立タンクまたは給水網から導かれる。
【００２４】
このアセンブリは、さらに、「エアブレークチャンバ」と一般に呼ばれる水タンクを備えている場合がある。この水タンクは、例えば自動式の飲料供給機械が通常備えているチャンバ、または給水網に直接に連結される飲料供給機械に一般的に備えているチャンバである。エアブレークチャンバは、飲料供給機械の水回路中に存在する可能性のあるバクテリアや微生物が給水網全体を汚染することを防止するために、給水網を飲料供給機械の水回路から分離している。
【００２５】
この分離は、空気層によって行われる。具体的には、エアブレークチャンバ（以下の説明においては、単に「分離チャンバ」と呼ぶ）は、通常、給水網から直接に入ってくる水のための入口、および飲料供給機械の水回路に接続されている出口を備えている。入口は、出口より高い場所に位置しており、水位センサ（通常はフロート）の働きによって、分離チャンバ内の水の水位は、この入口に達することはない。したがって、分離チャンバ内の空気層によって、給水網と飲料供給機械の水回路とは分離されている。
【００２６】
水を取り入れて、加熱するための、本発明による加熱アセンブリは、その一実施形態においては、２つの入口と１つの出口を有する分離チャンバを備えている場合がある。分離チャンバの出口は、加熱用の金属ダクトの入口と連通しており、分離チャンバの第１の入口は、給水網と連通しており、分離チャンバの第２の入口は、三方電磁弁を介して、加熱用の金属ダクトの出口と連通している。したがって、加熱用の金属ダクトの出口からの熱水流を、送り出しダクトまたは分離チャンバに向かって選択的に送ることができる。したがって、非常に高い温度および／また流量で、熱水を供給しなければならない場合には、分離チャンバ内に存在している水に対して、１回以上の加熱サイクルを遂行することが可能である。
【００２７】
本発明は、飲料を調製して、供する機械内において、本発明による、水の加熱装置を備えるアセンブリを用いて、水を取り入れて、加熱するための、請求項１２およびその各従属請求項に記載の方法を提供することを、さらなる１つの目的としている。この方法によって、水を、供される飲料のタイプに対応付けて定められている温度（ユーザが選択することができる）まで加熱して、定められている流量で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による加熱装置の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１の加熱装置の組立分解図である。
【図３Ａ】本発明による加熱装置の金属ダクトの一実施形態の斜視図である。
【図３Ｂ】本発明による加熱装置の金属ダクトの別の一実施形態の斜視図である。
【図４】水を取り入れて、加熱するための、本発明による方法を実行するために、水を取り入れて、加熱するためのアセンブリの一実施形態のブロック図である。
【図５】水を取り入れて、加熱するための、本発明による方法を実行するために、水を取り入れて、加熱するためのアセンブリの別の一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
概要的な添付図面を参照して、例示的かつ非限定的な目的でなされている、以下の説明を読むことによって、本発明のさらなる態様および目的が、より明白になると思う。
【００３０】
図１および図２に示すように、飲料を調製して供する機械（以下において、飲料ディスペンサと呼ぶ）内において、水を加熱するための加熱装置１は、水を流すための入口２ａおよび出口２ｂを有する金属ダクト２、および各ターンが、電気絶縁材料から成るスプール４の外周に巻き付けられている電磁誘導巻線３を備えている。スプール４は、実質的に円筒状の形状を呈しており、電磁誘導巻線３の対称軸と一致する対称軸６を有している空洞５を備えている。図示されている特定の一実施形態においては、金属ダクト２は、導電材料（強磁性材料であることが好ましい）から成り、螺旋形状を呈している。
【００３１】
金属ダクト２は、スプール４と金属ダクト２とが、空隙によって、少なくとも部分的に互いに隔たるように、したがって、物理的に切り離されるように、空洞５内に収容されている。したがって、金属ダクト２は、空洞５内で、スプール４に緩く結合してスライドすることができるようになっている場合がある。
【００３２】
用語「間隙」は、実質的になんらの物理的拘束もない空間領域を意味している。
【００３３】
螺旋形状は、金属ダクト２内に入れることができる水の量を最大にするために、また金属ダクト２の構造を可能な限りコンパクトにするために選択された。
【００３４】
換言すれば、電磁誘導巻線３の各ターンが巻き付けられている、電気絶縁材料から成るスプール４と金属ダクト２とは、物理的に分離した２つの部品である。
【００３５】
具体的には、スプール４は、飲料ディスペンサの支持構造（図示せず）に連結されており、飲料ディスペンサの水回路の一部を構成している金属ダクト２は、実質的に、スプール４に機械的に拘束されていない。したがって、金属ダクト２を、水回路のその他の部分から切り離すことによって、金属ダクト２以外のいかなる部分も変更することなく、金属ダクト２を空洞５から抜き取ることができる。当該技術分野において公知の差し込み継手１８ａ、１８ｂによって、金属ダクト２の入口２ａおよび出口２ｂが、飲料ディスペンサの水回路のその他の部分に接続されているため、例えば故障またはメンテナンスのために、金属ダクト２を交換しなければならないときに、取扱者は、簡単かつ迅速に、金属ダクト２を空洞５から抜き取ることができる。
【００３６】
図１および図２に示す実施形態によれば、電気絶縁材料からなるスプール４、空洞５および電磁誘導巻線３は、実質的に円筒状を呈しており、対称軸６と一致する対称軸を有している。
【００３７】
図１および図２を参照すると、金属ダクト２は、図示されている特定の実施形態においては、対称軸６と平行で、対称軸６と一致している回転軸を有している。
【００３８】
電磁誘導巻線３の各ターンには、電気絶縁体で被覆されており、電気絶縁性のスプール４の外周に巻き付けられている電気ケーブル３ｃが含まれている。電気ケーブル３ｃは、電磁誘導巻線３への電力が供給される２つの端３ａおよび３ｂを有している。
【００３９】
本発明による加熱装置１は、さらに、電磁誘導巻線３の両端３ａ、３ｂ間に交流電圧を印加するための電力供給回路７を備えている。交流電圧の印加によって、電磁誘導巻線３の内部を流れる交流電流が、したがって、さらに、交流磁界が発生する。この交流磁界の磁束線は、電磁誘導巻線３を突き抜けて、金属ダクト２が収容されているスプール４の空洞５の内部を通っている。電磁誘導巻線３の各ターンを電流が流れることによって生じるジュール熱に起因する損失を最小にするために、電気ケーブル３ｃは、抵抗値が可能な限り低くなるように、断面が大きく、抵抗率が低い材料で作られる。
【００４０】
上述のように、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に電力を供給することによって、交流磁界が、空洞５内に生じる。この交流磁界の磁束線は、空洞５内に収容されている金属ダクト２内を通り抜ける。ファラデーの法則のとおりに、磁界の磁束変化によって、金属ダクト２に、「フーコー電流」としても知られる渦電流が生じる。この渦電流に基づくジュール効果の作用によって、金属ダクト２が、したがって、金属ダクト２内を流れる水が加熱される。
【００４１】
金属ダクト２は、強磁性材料から成っていることが好ましい。金属ダクト２が、強磁性材料から成っている場合には、磁界の磁束線は、相対的により多く金属ダクト２上に集まり、空洞５内の、電磁誘導巻線３と金属ダクト２との間の空間に分散されない。それによって、渦電流の発生は最適化される。
【００４２】
電力供給回路７は、電磁誘導巻線３に、定められた電力を供給する、すなわち、電磁誘導巻線３の両端３ａ、３ｂ間に、定められた周波数（２０ｋＨｚを超過することが好ましい）の交流電圧を印加する。具体的には、電力供給回路７は、給電網に接続された入力２０、および電磁誘導巻線３の両端３ａおよび３ｂに接続された出力２１を有している。当該技術において公知の方法を用いて、給電網から供給された交流電圧は、電力供給回路７によって変調されて、その周波数を、２０ｋＨｚを超過する値まで上げられる。言い換えると、電力供給回路７は、給電網から、例えば５０Ｈｚの交流電圧を受けて、２０Ｈｚを超過する周波数の交流電圧を、定められた電力で電磁誘導巻線３に供給する。
【００４３】
２０Ｈｚを超過する周波数の交流電圧を、電磁誘導巻線３に供給することによって、次の２つの利点が得られる。すなわち、加熱装置１によって発生する振動の周波数は、可聴領域を超えた超音波領域内になり、煩わしい雑音や低いうなり音を避けることができ、また、発生する超音波は、金属ダクト２の内壁上への石灰スケールの沈積を妨げる働きをする。
【００４４】
周波数を変化させることによって、誘導電流の振幅を変化させることができる。したがって、周波数の関数として、金属ダクト２の温度を変化させることができる。具体的には、電磁誘導巻線３の両端間の電圧の周波数が、特定の周波数（共振周波数）値に達すると、電力供給回路７の効率は最大になり、金属ダクト２から熱として放出されるエネルギーも最大になる。電磁誘導巻線３と金属ダクト２との結合状態によって、共振周波数値が決まる。すなわち、共振周波数値は、例えば金属ダクト２の形状、サイズおよび材料、ならびに電磁誘導巻線３のタイプなどの多くの因子に依存する。したがって、共振周波数値に等しい周波数を有する交流電圧を、定められた電力で電磁誘導巻線３に供給することによって、金属ダクト２は、到達可能な最高温度に達する。電磁誘導巻線３に供給される交流電圧の周波数を調整することによって、金属ダクト２の温度を下げて、所望の定められた値にすることができる。具体的には、共振周波数より高いまたは低い周波数の交流電圧を、電磁誘導巻線３に供給することによって、金属ダクト２の温度は、共振周波数に等しい周波数の交流電圧を、電磁誘導巻線３に供給することによって達成される温度より低くなり、したがって、金属ダクト２から熱として放出される電気エネルギーは少なくなる。そのため、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に供給される交流電圧の周波数を調整することによって、金属ダクト２の温度を特定の所望値にすることができる。
【００４５】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、金属ダクト２は、水流の入口２ａおよび出口２ｂを有している。入口２ａと出口２ｂとは、図３Ａを示されている実施形態のように、金属ダクト２の同一の端部に配置される場合もあるし、例えば図３Ｂに示されている実施形態のように、金属ダクト２の２つの端部の一方および他方に配置される場合もある。
【００４６】
好適な一実施形態として、水流の入口２ａと出口２ｂとを、金属ダクト２の同一の端部に配置されている、少なくとも１つの金属ダクトが用いられる場合がある。例えば図３Ｂに示すように、螺旋形状の金属ダクト２が、水流の入口２ａと出口２ｂとを、相異なる２つの端部の一方および他方に有している場合がある。金属ダクト２の出口２ｂまたは入口２ａを延長させ、その延長部を、螺旋の底の中心から、空洞５中を通すことによって、図１、図２および図３Ａに示されているように、入口２ａと出口２ｂとが、同一の端部に位置している金属ダクトが得られる。入口２ａと出口２ｂとが、金属ダクト２の同一の端部に存在する場合には、空洞５からの金属ダクト２の取り外しや取り付けを、入口２ａと出口２ｂとが、金属ダクト２の２つの端部の一方および他方に配置されている実施形態に比して、より簡単かつ迅速に行うことができる。
【００４７】
一実施形態において、金属ダクト２は、例えば壁厚が０.３〜１.５ｍｍの範囲、断面の内径が３〜１５ｍｍの範囲、重量が３０〜７０ｇの範囲にあり、図３Ａまたは図３Ｂに示されている螺旋形状を呈している場合がある。
【００４８】
金属ダクト２は、例えばＥＮ１.４５０９などの、食品機器に用いられるステンレス鋼から成ることが好ましい。ＥＮ１.４５０９は、さらに、良好な強磁性特性および２５ｋＨｚの共振周波数値を備えている。
【００４９】
図４は、飲料ディスペンサ内において、水を取り入れて加熱するために、入口９ａおよび出口９ｂを有するポンプ９と、本発明による、水の加熱装置１とを備えている加熱アセンブリ１０を示している。
【００５０】
ポンプ９の入口９ａは、ダクト１５および電磁弁２５を介して、例えば独立タンクなどの水供給ユニット（図示せず）と連通している。ポンプ９の出口９ｂは、金属ダクト２の入口２ａと連通している。ポンプ９は、その排出速度が可変であり、水が、調製される飲料のタイプに対応付けて定められている流量で、金属ダクト２の内部に送り込まれるように制御可能であることが好ましい。
【００５１】
上述のように、空洞５からの金属ダクト２の抜き取りを容易かつ迅速に行うために、当該技術において公知の差し込み継手１８ａ、１８ｂによって、金属ダクト２の入口２ａおよび出口２ｂが、加熱アセンブリ１０の水回路のその他の部分に接続されている。
【００５２】
加熱アセンブリ１０は、さらに、金属ダクト２の入口２ａの上流、好ましくはポンプ９の入口９ａの上流に、少なくとも１つの積算体積計２６を配置されており、少なくとも、水の加熱装置１の金属ダクト２の出口２ｂに隣接して、少なくとも１つの温度センサを配置されている。図４に示す特定の実施形態においては、２つの温度センサ１７ａおよび１７ｂが、それぞれ、金属ダクト２の入口２ａおよび出口２ｂの近傍に配置されている。温度センサ１７ａ、１７ｂのうちの少なくとも１つは、例えば熱電対である場合がある。水を取り入れて、加熱するための加熱アセンブリ１０が、当該技術において公知のいくつかの温度センサを有している実施形態においては、温度センサは、本発明の保護範囲内で、水回路のいくつかの箇所に配置される。これらの温度センサのうちの少なくとも１つは、少なくとも、金属ダクト２の出口２ｂに隣接して配置される。
【００５３】
一般に、温度センサ１７ａ（存在する場合に）は、金属ダクト２に入る水の温度の測定のために、金属ダクト２の入口２ａのすぐ上流に配置される場合があり、温度センサ１７ｂは、金属ダクト２から出ていく水の温度の測定のために、金属ダクト２の出口２ｂのすぐ下流に配置される場合がある。
【００５４】
加熱アセンブリ１０は、さらに、温度センサ１７ａ、１７ｂによって測定された温度値を受け取るための論理ユニット１９を有している。論理ユニット１９は、受け取った、温度センサ１７ａ、１７ｂによる測定値を処理して、金属ダクト２の内部を流れている水の温度を特定する。
【００５５】
したがって、論理ユニット１９は、金属ダクト２の内部を流れる水の温度が、ユーザの選択した特定の温度に達することができるように、電力供給回路７からの交流電圧の周波数および／または出力電力を調整する。
【００５６】
具体的には、論理ユニット１９は、電力供給回路７からの交流電圧の周波数を調整することによって、電力供給回路７を制御する。温度センサ１７ａおよび１７ｂによって測定された温度の値に基づいて、論理ユニット１９は、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に供給される交流電圧の周波数を定める。したがって、電力供給回路７は、例えば、給電網から５０Ｈｚの交流電圧を取り込んで、論理ユニット１９によって定められた周波数の交流電圧を電磁誘導巻線３に供給する。
【００５７】
論理ユニット１９は、さらに、当該技術において公知の方法を用いて、例えば電力供給回路７の出力電圧のＰＷＭ変調を用いて、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に送られる電力の大きさを調整する。
【００５８】
したがって、論理ユニット１９は、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に供給される電圧が、定められた周波数および／または定められた電力の大きさを有するように、電力供給回路７を制御する。
【００５９】
したがって、電磁誘導巻線３の両端間の電圧は、０になることもあり得る、すなわち、論理ユニット１９は、電力供給回路７のスイッチのオン／オフを制御する。例えば、温度センサ１７ａおよび１７ｂによって検出された温度が、定められた上限値を超過している場合に、論理ユニット１９は，電力供給回路７のスイッチをオフにする制御を行う、逆に、温度センサ１７ａおよび１７ｂによって検出された温度が、定められた下限値未満である場合に、論理ユニット１９は、電力供給回路７のスイッチをオンにする制御を行う。
【００６０】
論理ユニット１９は、積算体積計２６を用いて、ポンプ９によって金属ダクト２に送られた水の体積を特定する。さらに、論理ユニット１９は、水の流量を特定することができ、特に、ポンプが流量一定型である場合には、論理ユニット１９は、流量値を記憶している内部メモリから、流量値を特定する。ポンプ９が流量可変型である場合には、すなわちポンプ９の回転速度を調整することができる場合には、論理ユニット１９は、選択された飲料タイプに基づいて流量値を定めることができ、さらに、ユーザによって選択された飲料タイプに対応付けて定められている流量で、水が送り出しダクト１６から送り出されるように、ポンプ９の回転速度を調整することができる。ポンプ９の回転速度の制御は、例えばポンプ９への供給電圧を用いて行うことができる。このときに、ポンプ９への供給電圧を、開ループ制御または閉ループ制御によって調整することができる。開ループ制御の場合には、論理ユニット１９は、例えば、論理ユニット１９のメモリまたは論理ユニット１９に接続されているメモリに記憶されており、要求される可能性のある全ての流量値の各々に対応付けられている電圧値を用いて、ポンプ９への供給電圧を制御する。閉ループ制御の場合には、論理ユニット１９が、金属ダクト２の内部を流れる水の流量を特定するために用いる、少なくとも１つの流量センサ（流量計）が存在する。したがって、論理ユニット１９は、流量センサによって検出された流量値と、ユーザによって選択された飲料タイプに対応付けられている、所望の流量値とを比較することによって、例えばポンプ９への供給電圧を調整することができる。
【００６１】
図５は、飲料ディスペンサ内において、水を取り入れて加熱するための加熱アセンブリの別の一実施形態を示している。図４に示す実施形態においては、加熱アセンブリ１０は、さらに、水のための少なくとも１つの入口１２、１３および１つの出口１１、および１つの三方電磁弁１４を有する分離チャンバ８を備えている。
【００６２】
図５に示すように、分離チャンバ８は、水のための２つの入口を有することが好ましい。第１の入口１２は、分離チャンバ８と、電磁弁２５を介して給水網に接続されているダクト１５とを連通させている。第２の入口１３は、分離チャンバ８と、水を加熱するための金属ダクト２の出口２ｂとを連通させている。したがって、ダクト１５から、および／または加熱用の金属ダクト２の出口２ｂから、分離チャンバ８内に水を取り込むことができる。
【００６３】
分離チャンバ８の出口１１は、ポンプ９の入口９ａに連通している。図４に示されている実施形態と同様に、ポンプ９の出口９ｂは、金属ダクト２の入口２ａに連通しており、少なくとも１つの積算体積計２６が、金属ダクト２の入口２ａの上流に、好ましくはポンプ９の入口９ａの上流に、より好ましくは分離チャンバ８の第１の入口１２の上流に取り付けられている。
【００６４】
三方電磁弁１４は、入口１４ａ、第１の出口１４ｂおよび第２の出口１４ｃを有している。入口１４ａは、金属ダクト２の出口２ｂと連通している。出口１４ｂは、加熱アセンブリ１０が、加熱装置１によって加熱された水を送り出す送り出しダクト１６に連通している。出口１４ｃは、分離チャンバ８の入口１３に連通している。
【００６５】
三方電磁弁１４の経路を切り替えることによって、熱水の流れを、金属ダクト２の出口２ｂから、分離チャンバ８と送り出しダクト１６とのうちのどちらかに向けることができる。第１の例において、分離チャンバ８内に存在している水の温度が、送り出すべき温度に比して低すぎるときに、または大流量の熱水を供給しなければならないときに、１回以上の予熱サイクルを実行するために、熱水を分離チャンバ８に戻すことができる。
【００６６】
熱水が、２つの出口１４ｂおよび１４ｃのうちの少なくとも１つに向かって流れないように、三方電磁弁１４の経路を切り換えることができる。具体的には、出口１４ｃを閉じ、出口１４ｂを開く制御によって、三方電磁弁１４は、送り出しダクト１６に向かって水を流し、金属ダクト２と、分離チャンバ８の第２の入口１３との間に水が流れることを阻止することができる。逆に、出口１４ｃを開き、出口１４ｂを閉じる制御によって、三方電磁弁１４は、金属ダクト２の出口２ｂと送り出しダクト１６との間に水が流れることを阻止し、したがって、水が送り出しダクト１６に送り出されることを阻止し、分離チャンバ８の入口１３に向かって水を流す。
【００６７】
図４に示す実施形態に関して上述したように、論理ユニット１９は、電力供給回路７から出力される交流電圧の周波数および電力の大きさを調整する。論理ユニット１９は、例えば温度センサ１７ａおよび１７ｂを用いて、金属ダクト２の内部を流れている水の温度を特定し、金属ダクト２の内部を流れている水の温度が、ユーザによって選択された特定の温度に達するように、電力供給回路７から出力される交流電圧の周波数および／または電力の大きさを調整する。
【００６８】
論理ユニット１９は、少なくとも１つの積算体積計２６を用いて、ポンプ９によって金属ダクト２に送られた水の体積を特定する。それに加えて、論理ユニット１９は、水の流量を特定することができ、ポンプ９が回転速度可変型である場合には、論理ユニット１９は、さらに、図４に示されている実施形態に関して上述したように、すなわち、金属ダクト２内に送られる水が、調製されるべき飲料タイプに対応付けて定められている流量を有するように、ポンプ９の回転速度を調整する。
【００６９】
図５を参照すると、論理ユニット１９は、さらに、三方電磁弁１４の経路の切り替えを制御する。上述のように、送り出しダクト１６に供給される熱水が、高温および／または大流量に達しなければならない場合には、１回以上の予熱サイクルを実行することができる。この予熱サイクルの際には、論理ユニット１９は、出口１４ｂを閉じ、出口１４ｃを開く制御を行う。したがって、水は、送り出しダクト１６からすぐには送り出されずに、分離チャンバ８に存在している水が、定められた予熱温度値に達して、その後の加熱サイクルにおいて、予熱された水が所望の温度になることができるように、金属ダクト２と分離チャンバ８との間で循環させられる。分離チャンバ８内の水が、定められた予熱温度値に達しているか否かは、選択された飲料タイプ、および測定された温度値と、送り出しダクト１６に供給される熱水が備えなければならない所望の温度値との差に基づいて、論理ユニット１９によって特定される。定められた予熱温度値に達すると、論理ユニット１９は、加熱サイクルを実行して、所望の温度および流量で、送り出しダクト１６に熱水を供給するために、出口１４ｂを開き、出口１４ｃを閉じる制御を行う。
【００７０】
次に、加熱アセンブリ１０を用いて、飲料ディスペンサ内において、水を取り入れて加熱するための、本発明の好適な一実施形態による方法ステップについて説明する。
【００７１】
最初に、ユーザが、飲料タイプを、さらに、場合によっては、飲料ディスペンサが調製しなくてはならない飲料の温度を選択する。各飲料タイプに対して、加熱アセンブリ１０によって取り入れられて、選択された温度まで加熱されるように定められた水の体積、さらに、場合によっては、定められた水の流量が対応付けられている。したがって、論理ユニット１９は、加熱サイクルが適切に行われるように、飲料タイプ、および加熱アセンブリ１０から、送り出しダクト１６に供給しなければならない水の温度にしたがって、三方電磁弁１４の経路を切り替える。
【００７２】
具体的には、長い加熱サイクルを実行しなければならない場合に、すなわち加熱されるべき水が予熱される場合（図５に示されている実施形態）に、論理ユニット１９は、三方電磁弁１４に対して出口１４ｂを開き、出口１４ｃを閉じる切り替えを行う。論理ユニット１９は、次に、電磁弁２５を開く制御を行う。それによって、給水網から分離チャンバに、ユーザによって選択された特定の飲料を調製するために必要な水の量に対応付けて定められているレベルに達するまで、水が入れられる。
【００７３】
所望のレベルに達すると（例えば積算体積計２６を用いて検出される）、論理ユニット１９は、電磁弁２５を閉じ、次いで、水が、分離チャンバ８の出口１１から金属ダクト２の入口２ａに向かって送られるように、ポンプ９のスイッチをオンにする制御を行う。
【００７４】
加熱サイクルが、短時間で行われなければならない場合には、すなわち、熱水が、予熱ステップなしに送り出しダクト１６から直接的に供給される場合には、論理ユニット１９は、電磁弁２５を開き、水の供給の最後までポンプのスイッチをオンにしておく制御を行うだけである。論理ユニット１９は、次に、積算体積計２６を用いて、金属ダクト２に送られた水の体積を特定し、ユーザが選択した特定の飲料タイプに対応付けて定められた体積の熱水が送り出しダクト１６に供給されたときに、熱水の供給を止める。
【００７５】
さらなる一実施形態においては、論理ユニット１９は、さらに、金属ダクト２に送られている水の流量を特定する。ポンプ９が回転速度可変型である場合には、論理ユニット１９は、さらに、水が、ユーザの選択した飲料タイプに適合した流量で、金属ダクト２の内部を流れるように、ポンプ９の回転速度を調整する。したがって、定められた流量で、定められた量の水が、ダクト２内を入口２ａから出口２ｂへ流れる。
【００７６】
このとき、金属ダクト２内を流れる水は、加熱装置１によって加熱される。具体的には、論理ユニット１９が、電力供給回路７のスイッチをオンにする制御を行う。電力供給回路７は、電磁誘導巻線３に、定められた電力で、共振周波数に等しい周波数の交流電圧を供給することができる。電力供給回路７から電磁誘導巻線３に供給される交流電圧の周波数は、論理ユニット１９によって調整される。電力供給回路７から供給される交流電圧の周波数を変えることによって、金属ダクト２の内部を流れる水の温度を調整することができる。論理ユニット１９は、最初に共振周波数を特定して、電力供給回路７から供給される交流電圧の周波数を、共振周波数に対して調整する。
【００７７】
論理ユニット１９は、温度センサ１７ａおよび１７ｂを用いて、金属ダクト２の内部の水の温度を特定する。温度センサ１７ａおよび１７ｂによって特定された温度値が、ユーザによって選択された温度と異なっている場合には、論理ユニット１９は、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に供給される交流電圧の周波数および／または電力を、金属ダクト２の内部の水が、選択された温度に到達することができるように調整する。上述のように、加熱装置１によってなされる振動が、可聴周波数領域を越えた超音波領域になるように、周波数は、２０ｋＨｚより高くされる。したがって、論理ユニット１９は、電力供給回路７から供給される交流電圧の周波数を、２０ｋＨｚを超過する範囲、好ましくは共振周波数を超過する範囲で調整する。例えば上述の実施形態の１つにおける共振周波数の値は、およそ２５ｋＨｚである。温度センサ１７ａおよび１７ｂが、定められた上限値より高い温度を検出した場合には、論理ユニット１９は、電力供給回路７のスイッチをオフにする制御を行い、逆に、温度センサ１７ａおよび１７ｂが、定められた下限値より低い温度を検出した場合には、論理ユニット１９は、電力供給回路７のスイッチをオンにする制御を行う。
【００７８】
したがって、熱水が、ユーザの選択した温度で、また必要に応じて、ユーザの選択した飲料タイプに対応付けられている流量で、送り出しダクト１６に供給される。論理ユニット１９は、分離チャンバ８内の全ての水が、送り出しダクト１６に供給されるまで、送り出しダクト１６に供給される熱水の温度が一定に維持され、かつユーザによって選択された値に等しくなるように、電力供給回路７から電磁誘導巻線３に供給される交流電圧の周波数および／または電力を調整する。
【００７９】
本発明の方法によれば、非常に高い温度および流量で、送り出しダクト１６に熱水を供給しなければならない場合に、分離チャンバ８内に存在している水に対して、１回以上の加熱サイクルを遂行することが可能である。この場合には、論理ユニット１９は、温度センサ１７ａまたは１７ｂを用いて、分離チャンバ８内の水の温度を特定し、この温度値が、定められた予熱温度値より低いと、論理ユニット１９は、三方電磁弁１４に対して、出口１４ｂを閉じ、出口１４ｃを開く制御を行う。そうすると、定められた量の水が、定められた流量で、金属ダクト２と分離チャンバ８との間に流れて、その後の加熱ステップにおいて所望の温度になることができる予熱温度に達する。
【００８０】
換言すれば、その後の加熱ステップは、図４に示されている実施形態の加熱ステップと等しいが、金属ダクト２の入口２ａに、特定の予熱温度値に予熱された水が送られる。分離チャンバ８内の水が、特定の予熱温度値に達しているか否かは、ユーザによって選択された飲料タイプに応じて、温度センサ１７ａまたは１７ｂによって測定された温度値と、所望の温度値との差に基づいて、論理ユニット１９によって特定される。分離チャンバ８内の水の温度が、定められた予熱温度に達すると、論理ユニット１９は、出口１４ｂを開き、出口１４ｃを閉じる制御を行い、それによって、予熱された水が再度、金属ダクト２内に流入して加熱され、所望の温度および流量で、送り出しダクト１６に供給される加熱サイクルが実行される。
【００８１】
その供給の最終段階において、ポンプ９と電力供給回路７との両方のスイッチがオフにされ、加熱アセンブリ１０の水回路全体が空にされる。すなわち、全ての水回路の内部に水はなくなり、次の水の取り入れおよび加熱サイクルを始めることができる状態になる。
【００８２】
論理ユニット１９は、加熱アセンブリ１０の水回路内に存在している全ての水が、送り出しダクト１６に供給されてしまう直前に、電力供給回路７のスイッチをオフにする制御を行うことが好ましい。それにより、水流の最後の部分（２〜３ｃｍ３）は、金属ダクト２の余熱で加熱される。これによって、金属ダクト２が冷却されることも利点である。
【００８３】
この方法は、さらに、金属ダクト２内への石灰スケールの沈積を防止するために、水の取り入れおよび加熱サイクルの、一回ごとの終了時点における、冷水による、水回路全体のすすぎステップを含んでいる場合がある。
【００８４】
本発明は、上述の、図示した実施形態と異なるいくつかの実施形態を含んでいる。例えば金属ダクト２の幾何学的形状に関しては、直線状、Ｕ字状、または渦巻き状を呈する金属ダクト２を有する実施形態も、本発明の保護範囲内にあることを理解されたい。
【００８５】
金属ダクト２が、２つ以上の螺旋が入れ子状態になっている形状に形成されている実施形態も、本発明の保護範囲内にある。
【００８６】
相異なる種類の材料から成る、いくつかの金属ダクト２を有する、さらなるいくつかの実施形態も、本発明の保護範囲内にある。
【００８７】
他のいくつかの実施形態において、上述の実施形態の幾何学的形状と異なる幾何学的形状のスプール４、および／または空洞５、および／または電磁誘導巻線３が設けられている場合がある。さらなるいくつかの実施形態において、本発明の保護範囲を逸脱することなく、電気絶縁性のスプール４、および／または電磁誘導巻線３、および／または空洞５、および／または金属ダクト２の対称軸が、互いに一致していない状態で、空洞５内に金属ダクト２が収容されている場合がある。
【００８８】
上述の円筒状の幾何学的形状および構造全体の対称性は、本発明の実施および説明を容易にするために選択される。
【００８９】
別の一実施形態においては、金属ダクト２は、その外面を、なんらかの絶縁材料で覆われている。この例において、電気絶縁コーティングで覆われた金属ダクト２が、スプール４に緩く結合して、空洞５内をスライドすることができるように、電気絶縁コーティングとスプール４とは、空洞５内で、少なくとも部分的に間隙によって分離されている場合がある。さらに、この例において、熱絶縁コーティングで覆われた金属ダクト２とスプール４とは、少なくとも部分的に間隙によって、すなわち、熱絶縁コーティングが、スプール４に緩く結合してスライドすることができる空間によって分離されている。
【００９０】
加熱アセンブリ１０の別の一実施形態において、分離チャンバ８が、その内部に、ダクト１５からの水を予熱するための、少なくとも１つの発熱体を配置されている場合がある。この場合には、金属ダクト２を介する予熱サイクルの実行を要することなく、水は、定められた予熱温度に達するまで、分離チャンバ８内で予熱される。
【符号の説明】
【００９１】
１  加熱装置
２  金属ダクト
２ａ、９ａ、１２、１３、１４ａ  入口
２ｂ、９ｂ、１１、１４ｂ、１４ｃ  出口
３  電磁誘導巻線
３ａ、３ｂ  端
３ｃ  電気ケーブル
４  スプール
５  空洞
６  対称軸
７  電力供給回路
８  分離チャンバ
９  ポンプ
１０  加熱アセンブリ
１４  三方電磁弁
１５  ダクト
１６  送り出しダクト
１７ａ、１７ｂ  温度センサ
１８ａ、１８ｂ  差し込み継手
１９  論理ユニット
２０  入力
２１  出力
２５  電磁弁
２６  積算体積計
【図１】
2016539684.tif 000003
【図２】
2016539684.tif 000004
【図３Ａ】
2016539684.tif 000005
【図３Ｂ】
2016539684.tif 000006
【図４】
2016539684.tif 000007
【図５】
2016539684.tif 000008
【国際調査報告】
2016539684.tif 000009
2016539684.tif 000010
2016539684.tif 000011