用于飞机饮料制造机的经调节的内嵌水加热系统技术方案

本发明专利技术提供一种饮料冲泡装置(10)，该装置具有水加热部分和冲泡部分，所述水加热部分包括具有三个加热元件(40)的三重加热元件箱(30)和三相电力系统，并且其中每个加热元件由不同相的电力供电。每个加热元件可以以不同的加热能力进行操作，以更好地控制由管理冲泡装置的处理器(160)控制的加热操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于飞机饮料制造机的经调节的内嵌水加热系统本申请要求2012年9月18日提交的美国专利申请61/702,602、2012年10月10日提交的美国专利申请61/711,848以及2013年9月11日提交的美国专利申请14/024,121的优先权，这些申请的内容通过引用整体合并于此。
本专利技术涉及饮料加热系统，并且更具体地涉及为飞机饮料制造机所设计的水加热系统，该飞机饮料制造机使用加热的水来制备咖啡、茶、浓咖啡等。
技术介绍
商用飞机一直以来都向其乘客提供热饮料，例如，咖啡和茶等。为此，商业航空公司的厨房通常包括饮料制造机，其可以用于制备咖啡、浓咖啡、热牛奶咖啡、茶等。由于商用飞机中具有许多部件，因此这种饮料制造机必须是紧凑的且重量轻，并且还提供稳健的操作。在饮料制造机的传统设计中，水在使用前被储存在加热箱中。该箱将全部量的水加热到期望的温度。一旦被加热，水被引导到冲泡篮中以便浸泡咖啡或其它产品。美国专利7,861,644描述了一种用于冲泡饮料的装置，包括用于飞机冲泡系统的三重加热器系统。在'644专利中，作为此类系统中的一种典型，每个加热器是单相加热元件。在这种类型的系统中，当关闭加热器之一以调节水温或该加热器失效时，可能产生不平衡的电力负载，这进而违反大多数商用飞机的电气要求。因为大多数商用飞机包含三相电力系统，所以这种飞机上的电器必须被设计成利用三相电力服务。使用三相电力源是因为它比相同电压下的等效单相系统更经济和可靠。在三相系统中，三个电路导体承载相同频率但不同相位的三个交变电流，从而每个电流在不同于其他两个电流的时刻达到其相应的峰值。三相设计的意图是，当电力负载线性均衡时，同相电流彼此抵消，累加为零。这导致恒定的功率传递，由此降低发电机和电动机振动。通常，每个相位的电压仅相差几伏特。如果电压相差太大，则负载不平衡会导致一些系统问题，诸如过热、损坏、过度的电机应力和磨损以及对连接组件的损害。负载不平衡的最极端情况是当一个相位完全丧失或关闭时。本专利技术被设计成避免相电压失衡并且提供更安全和更可靠的饮料加热系统。
技术实现思路
本专利技术是在内嵌式或箱式水加热系统中具有多个三相加热器的一种水加热系统，其特别适用于飞机饮料制造机。在这样的系统中，一个或多个加热器可以被打开或关闭，以便在持续三到四分钟的典型咖啡冲泡周期期间控制水温上升和稳态加热。由于每个加热器都由三相电路构成，因此当加热器被停用和重新激活时，可以实现并维持平衡的负载，从而克服以上讨论的缺点。本专利技术保持了具有三相电力系统的均衡负载，同时提供了用以将负载调节到一个或多个中间功率水平的控制器。因此包含本专利技术的系统的装置特别适用于作为热饮料制造机的一部分的内嵌式或箱式水加热系统，诸如在商用飞机上使用的那些水加热系统。本专利技术的系统采用一种温度控制系统，该温度控制系统允许以安全和可靠的方式达到并保持饮料冲泡温度。软件反馈控制件监测并调节水温以最小化温度上升时间并且一旦达到冲泡温度则稳定该冲泡温度。为了防止水温不稳定，随着接近冲泡温度，一个或多个加热器被调节为打开和关闭(由反馈环路控制)，从而将温度维持在稳态。由于每个加热器都是用三相元件设计的，因此可以在保持均衡负载的同时调节任何一个加热器，由此满足飞机的电气要求。结果是更经济和更安全的操作系统。在本专利技术中的三相加热器可以具有不同的额定功率以优化温度控制。此外，加热器的数量可以变化以允许最大的灵活性，从而调节水温处于中间水平。下面结合附图对优选实施例进行详细描述，由此本专利技术的其他特征和优点将变得更加明显，其中附图通过示例的方式示出本专利技术的操作。附图说明图1是包含在饮料冲泡装置中的三相加热箱；图2是部分以阴影示出的放大的三相加热箱；图3是三相加热单元的示意图；以及图4是用于加热饮料的控制环路的流程图。具体实施方式图1示出包含本专利技术的水加热单元的饮料冲泡装置10。该饮料冲泡装置10包括外壳20，该外壳包围具有三个加热元件40的箱30。该箱30包括水入口50和水出口60，其中新鲜水从新鲜水供应源通过入口50被引入到箱30，并且热水从箱30通过出口60被泵送且向上流过管道70通过喷嘴90至咖啡冲泡篮80。热水进入装有咖啡100的篮80，其被过滤并流入到玻璃瓶110，在这里它可以被供应给乘客。箱30(图2)包括三个加热元件40，这些加热元件独立地操作以提高水的温度，该温度由温度传感器120测量。三个加热元件各自通过电缆130经由连接器150连接到电力系统。该电力系统由电路板160上的处理器控制，该电路板控制冲泡装置10的操作。图3示意性地描绘了三相水加热箱30的电气连接，其包括安装在外壳20中的一组三个三相筒式加热器40，这些加热器40可以并入冲泡或水加热装置10。每个加热器40自身是使用来自三相电力系统的所有三个交变电流来产生热量的三相加热元件。在该实施例中，当一个加热器被禁用时，不存在施加到飞机电气系统的电压或电流失衡。每个加热元件包括开关180，该开关可以基于来自电路板160上的处理器的指令打开或关闭电路。如图3所示，三个电流源200a、200b、200c中的每一个被提供给三个加热元件40a、40b、40c中的每一个。因此，如果一个电流源发生故障，三个加热器40中的每一个将如之前描述的那样进行操作，只不过是用两个电流源代替三个电流源。不存在由电流源的损失而产生不平衡，并且加热器保持均衡分布来自剩余两个源的电流。如果字母A、B和C分别代表三个相，则由图3可以看出，每个加热器被连接到交变电流的单个相，从而产生整个电气系统中的负载的均匀分布。如果任何加热器断开连接，则在三相中的每个相上的负载被均等地减小，以便避免负载的不平衡。负载随着加热器的每次激活和停用一起上升和下降，从而产生具有较少失衡和噪声的更安全的系统。以这种方式，系统中的过载被减少或消除。因此，在本专利技术中，当一个加热器被禁用时，不存在施加到飞机电气系统的电压或电流失衡。相反，在现有技术的装置中，如果单个加热器被停用，则显著的不平衡可能由该产品传送到飞机。后一种情况可能对飞机电气系统是有害的，而前者提高了安全性和经济性。电压根据处理器被提供给加热器，该处理器可以单独地调节和致动每个加热器，以允许更精细地控制加热操作。在优选实施例中，每个加热器具有不同的加热能力，从高热量到中等热量到低热量。以这种方式，加热可以在较大程度上被控制，以允许系统更平稳有效地工作。图4示出用于加热系统的控制的流程图，该控制可以通过处理器中的逻辑来应用，其中每个加热元件40具有不同的加热能力。这可以被用于更精细地调节加热操作、防止过热并使用最有效的能耗变化率/坡度(ramp)。假设有三个加热元件HI、H2和H3，在加热操作300开始时，在步骤305中，三个加热元件HI、H2和H3中的每一个都被启动。在步骤310中，传感器120连续地读出加热器30中的水温，并且将对应于水温T的信号发送给处理器。在某一点T1(例如可以是目标温度Tf的80％)处，处理器在步骤320中使加热元件H3停用，以便减缓水的加热速率。其它两个加热器HI和H2继续加热水，同时传感器120监测温度。如果水温达到T2(例如可以是最终温度Tf的90％)，处理器可以在步骤330中重新激活H3并停用H2。类似地，当水温达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饮料冲泡装置，其具有水加热部分和冲泡部分，所述水加热部分包括：三重加热元件箱，其具有流体入口、流体出口以及在其中的第一、第二和第三加热元件；与每个加热元件关联的开关，所述开关由处理器控制；第一、第二和第三电流源；其中每个加热元件由每个电流源供电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.18 US 61/702,602;2012.10.10 US 61/711,848;1.一种饮料冲泡装置，其具有水加热部分和冲泡部分，所述水加热部分包括：三重加热元件箱，其具有流体入口、流体出口以及在其中的第一、第二和第三加热元件，所述第一、第二和第三加热元件用于在所述三重加热元件箱中加热水，其中每个加热元件被构造为具有三相电路并具有不同的加热能力；与每个加热元件关联的开关，所述开关由处理器控制；温度传感器，其配置为在所述三重加热元件箱中加热水的阶段中连续感测温度并且发送相应于所述三重加热元件箱中水的温度的信号到所述处理器；第一、第二和第三电流源；其中每个加热元件由每个电流源供电；并且其中所述处理器配置为致动每个加热元件的所述关联的开关以在所述加热水的阶段中激活、停用和重新激活所述第一、第二和第三加热元件中的每个，直至达到最终目标温度从而维持对所述三重加热元件箱中加热水的更精细控制。2.根据权利要求1所述的饮料冲泡装置，其中每个电流源以不同的相位进行操作。3.根据权利要求1所述的饮料冲泡装置，其中每个加热元件相对于彼此加热元...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·拉米斯，S·迪茨，W·D·阿伦森，
申请(专利权)人：BE航天公司，
类型：发明
国别省市：美国;US