用于飛機飲料制備機的多相電路流通式加熱器的制作方法

本申請要求于2014年7月3日提交的美國申請號62/020,803和于2015年6月29日提交的美國申請號14/754,641的優先權，其全部內容通過引用全部并入本文。

背景技術：

因為社會對該飲料的愛好，咖啡機在許多環境中流行，因此許多工業努力提供他們的客戶或顧客咖啡作為使體驗更愉快的方式。從汽車服務站到書店，近來幾乎沒有幾個地方客戶不能得到一杯咖啡。顧客可以期待一杯熱咖啡的一個這樣的地方是在中到長距離的商業飛機飛行。乘客已經期望在商業航班上提供這項服務，航空公司制造商已經開發了特殊的咖啡沖泡機，以滿足飛機上電器的具體要求和限制。

所有的咖啡沖泡設備包括某種形式的水加熱元件，以將水的溫度升高到可以釋放咖啡豆的油和提取物的水平。水被泵送通過具有電阻加熱元件的管道，該電阻加熱元件在水流過管道時加熱水。電阻加熱元件通常是類似于電烤箱中的元件的盤繞線，當電穿過它時加熱。在這樣的電阻元件中，線圈被嵌入石膏中以使其更加堅固。加熱元件用于多個目的，即，首先將供水的溫度升高到沖泡溫度，然后當制備咖啡時，加熱元件使咖啡保溫。

電阻加熱元件可以夾在加溫板與鋁水管之間。電阻加熱元件直接壓靠加熱板的下側，并且白色的導熱材料(諸如油脂)確保熱量有效地傳遞。咖啡機的電源開關接通和關斷加熱元件的電源，并且為了防止加熱元件過熱，存在傳感器和保險絲。在咖啡機中，傳感器檢測線圈是否變得太熱，并且如果太熱則切斷電流。當線圈冷卻下來時，傳感器重新接通電流。通過這樣循環接通和關斷，咖啡沖泡器保持線圈在均勻的溫度。類似地，如果溫度達到一定水平，保險絲簡單地切斷電源。在主傳感器故障的情況下，保險絲是一種安全措施。咖啡機通常還使用單向閥。單向閥使冷水進入鋁管，但迫使沸水泡沫向上流動到沖泡管。

本發明涉及一種用于飲料制備機的流通式水加熱器，更具體地涉及一種用于制造飲料的飛機廚房器具的流通式水加熱器，該器具具有三相功率能力和可移除的擋板芯。大多數流通式加熱組件使用單相電源來給加熱元件通電。這種加熱組件的示例包括來自密蘇里州圣路易斯的瓦特隆電氣制造公司(Watlow Electric Manufacturing Company)的等離子噴涂電路流通式加熱器。這些加熱器從水源接收水流，并將水加熱到適合于沖泡咖啡、茶、濃縮咖啡等的溫度。然而，這種加熱單元的幾個特征使得它們不適合在飛機中使用。首先，飛機功率系統利用不能與前述單相加熱器一起使用的三相功率。第二，現有技術的加熱單元的芯是固定的，這使得確定沉積物是否影響加熱芯的性能成為挑戰。也就是說，傳統的加熱器組件被焊接在一起成為單件，因此芯和端部配件不能被移除。因此，水流過的加熱器的內部通道針對硬水垢堆積不能被良好地監視。此外，電流擋板由不銹鋼制成，其比用于制造本發明的可移除擋板芯的PEEK塑料重得多。第三，這種芯通常由固體金屬制成，增加了對于飛機部件不期望的飲料制備機的重量。第四，這些芯缺乏有效監視芯內水的溫度的能力，這可能導致安全問題以及加熱操作中的低效率。

技術實現要素：

本發明被設計成克服這些缺點并且提供一種用于飛機飲料制備機的三相加熱單元，其包括可移除的輕質擋板芯，其可以容易地移除及檢查以確定是否需要維護。在優選實施例中，加熱單元包括集成電阻溫度檢測器(RTD)，其允許直接監視實際的加熱器溫度，從而避免過熱狀況，并且包括快速響應溫度控制。本發明的加熱單元使用用于三相功率的定制電路來管理飛機的獨特功率需求，同時提供有效的功率管理。

從下面結合附圖的優選實施例的詳細描述中，本發明的其他特征和優點將變得更加明顯，附圖通過示例的方式示出了本發明的操作。

附圖說明

圖1是組裝的加熱器單元的圖示；

圖2是圖1的加熱器單元的部件的圖示；以及

圖3是用于飛機上的三相電源的電路圖。

具體實施方式

本發明包括對現有技術的等離子體噴射電路流通式加熱器的增強，以使這種加熱器適合于飛機飲料制備機應用。增強功能包括：1)高性能、重量輕的塑料擋板芯；2)可移除端部配件和擋板芯，其允許檢查芯以檢查加熱器內的硬水垢堆積并且能夠進行維護和清潔；3)集成RTD，允許直接監視實際加熱器溫度，從而避免過溫情況并實現操作中的快速響應溫度控制；以及4)定制設計的電路，包括飛機上的三相電源(對飛機上的操作至關重要)和干蒸汽生產能力(特別用于濃縮咖啡飲料)。

本發明設計成在具有快速內嵌水加熱和/或受控蒸汽產生的飛機飲料制備機中使用。非飛機使用的傳統加熱器設計包括單相電路。然而，現代飛機使用400Hz三相電源以符合FAA規定。因此，必須將多相電路結合到加熱器中。本發明的加熱器包括施加到不銹鋼襯管的等離子體噴涂電路。集成電阻溫度檢測器或“RTD”被結合到加熱器電路中，使得能夠直接監視加熱器溫度。這不僅提供了加熱器電路的更好的溫度控制，而且還提高了安全性。

圖1示出了本發明的完全組裝的加熱單元10，其具有將加熱單元10耦合到電源(未示出)的三路電導管12。鋼管主體14容納塑料擋板芯16，并且端部配件18、20螺紋連接或以其他方式可移除地附接以允許接近芯16。一對O形環22或墊圈設置在端部配件18、20與殼體14之間。在殼體的端部處有三個可復位溫度傳感器24a、24b、24c，一個用于輸入功率的每一相。通過監視和調節功率的每個相位，本發明提供了對芯16的溫度的更準確的評估，其進而提供了水溫度和系統性能的測量。三路電導管12包括用于來自電源的電功率的每一相的一個插孔26，建立三相功率系統以將電壓以三相傳送到加熱單元10。

殼體14的可移除端部配件18、20優選地包括機械加工的螺紋28，其擰入擋板芯16的每個端部上的螺紋孔30中。端部配件18、20在配合表面上也具有槽，當組裝單元10時，這些槽允許端部配件的安置和密封。快速且容易地拆卸加熱器10的能力還允許具有用于功能效率的各種端部配件的柔性，并且使得能夠更容易地清潔及維護。

圖2示出了圖1的本發明的分解圖，其中殼體14與可移除端部件18、20分離，并且塑料擋板芯16被暴露。每個配件18、20插入到芯16中，并且當殼體14從一端到另一端圍繞芯16循環時，水由殼體14內的電阻加熱器32加熱。每個端部件18、20包括桿38，該桿38裝配在擋板芯16的相對端處的裝配孔30中。入口端件18包括用于接收水流的端口40，并且出口端件20包括用于水離開加熱單元10的端口42。墊圈22優選地結合到每個端部件18、20中，以在與殼體14的接合處防止泄漏。芯16可以由諸如PEEK之類的塑料制成，以減小芯的重量，從而減小加熱單元10的重量。擋板芯16上的螺紋28的螺距可以選擇成允許水在加熱單元10中的停留與電阻加熱元件32的加熱特性一致，以有效地加熱其中的水。

圖3示出了結合到沖泡加熱器中的用于本發明的流通式加熱器10的等離子體噴涂電路50。在195°F的工作溫度處，電源(未示出)是115伏、三相功率，每個均具有805瓦的最大值，用于2415瓦的總單個區域。Y型配置如圖3所示，包括相位C(藍)52、相位B(黃)54和相位A(紅)56。接地或加熱器回路58也被示出(白)。殼體14優選地為155mm，但是其他尺寸也是可能的，并且導線可以選擇為大約12英寸長。如圖1所示，RTD 24(I Q，IB類)附接在外殼的出口端。在替代實施例中，在300°F的操作溫度處，對于1600瓦的總瓦特數，每相為533瓦，當加熱器既作為水加熱器又作為蒸汽發生器工作時使用。

本發明的用于飛機飲料制備機的三相加熱單元包括可移除的輕重量的、容易移除的擋板芯，允許檢查加熱器中可能的水垢堆積。在優選實施例中，加熱單元包括集成電阻溫度檢測器(RTD)，其允許直接監視實際的加熱器溫度，從而避免過熱狀況，以及快速響應溫度控制。本發明的加熱單元使用用于三相功率的定制電路來管理飛機的獨特功率需求，同時提供有效的功率管理。

根據前述內容，對于本領域普通技術人員來說顯而易見的是，雖然已經示出和描述了本發明的某些目前已知的優選實施例，但是在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以進行各種修改。因此，除了所附權利要求之外，并不意圖限制本發明。