用于飞机饮料制备机的多相电路流通式加热器的制作方法

本申请要求于2014年7月3日提交的美国申请号62/020,803和于2015年6月29日提交的美国申请号14/754,641的优先权，其全部内容通过引用全部并入本文。

背景技术：

因为社会对该饮料的爱好，咖啡机在许多环境中流行，因此许多工业努力提供他们的客户或顾客咖啡作为使体验更愉快的方式。从汽车服务站到书店，近来几乎没有几个地方客户不能得到一杯咖啡。顾客可以期待一杯热咖啡的一个这样的地方是在中到长距离的商业飞机飞行。乘客已经期望在商业航班上提供这项服务，航空公司制造商已经开发了特殊的咖啡冲泡机，以满足飞机上电器的具体要求和限制。

所有的咖啡冲泡设备包括某种形式的水加热元件，以将水的温度升高到可以释放咖啡豆的油和提取物的水平。水被泵送通过具有电阻加热元件的管道，该电阻加热元件在水流过管道时加热水。电阻加热元件通常是类似于电烤箱中的元件的盘绕线，当电穿过它时加热。在这样的电阻元件中，线圈被嵌入石膏中以使其更加坚固。加热元件用于多个目的，即，首先将供水的温度升高到冲泡温度，然后当制备咖啡时，加热元件使咖啡保温。

电阻加热元件可以夹在加温板与铝水管之间。电阻加热元件直接压靠加热板的下侧，并且白色的导热材料(诸如油脂)确保热量有效地传递。咖啡机的电源开关接通和关断加热元件的电源，并且为了防止加热元件过热，存在传感器和保险丝。在咖啡机中，传感器检测线圈是否变得太热，并且如果太热则切断电流。当线圈冷却下来时，传感器重新接通电流。通过这样循环接通和关断，咖啡冲泡器保持线圈在均匀的温度。类似地，如果温度达到一定水平，保险丝简单地切断电源。在主传感器故障的情况下，保险丝是一种安全措施。咖啡机通常还使用单向阀。单向阀使冷水进入铝管，但迫使沸水泡沫向上流动到冲泡管。

本发明涉及一种用于饮料制备机的流通式水加热器，更具体地涉及一种用于制造饮料的飞机厨房器具的流通式水加热器，该器具具有三相功率能力和可移除的挡板芯。大多数流通式加热组件使用单相电源来给加热元件通电。这种加热组件的示例包括来自密苏里州圣路易斯的瓦特隆电气制造公司(Watlow Electric Manufacturing Company)的等离子喷涂电路流通式加热器。这些加热器从水源接收水流，并将水加热到适合于冲泡咖啡、茶、浓缩咖啡等的温度。然而，这种加热单元的几个特征使得它们不适合在飞机中使用。首先，飞机功率系统利用不能与前述单相加热器一起使用的三相功率。第二，现有技术的加热单元的芯是固定的，这使得确定沉积物是否影响加热芯的性能成为挑战。也就是说，传统的加热器组件被焊接在一起成为单件，因此芯和端部配件不能被移除。因此，水流过的加热器的内部通道针对硬水垢堆积不能被良好地监视。此外，电流挡板由不锈钢制成，其比用于制造本发明的可移除挡板芯的PEEK塑料重得多。第三，这种芯通常由固体金属制成，增加了对于飞机部件不期望的饮料制备机的重量。第四，这些芯缺乏有效监视芯内水的温度的能力，这可能导致安全问题以及加热操作中的低效率。

技术实现要素：

本发明被设计成克服这些缺点并且提供一种用于飞机饮料制备机的三相加热单元，其包括可移除的轻质挡板芯，其可以容易地移除及检查以确定是否需要维护。在优选实施例中，加热单元包括集成电阻温度检测器(RTD)，其允许直接监视实际的加热器温度，从而避免过热状况，并且包括快速响应温度控制。本发明的加热单元使用用于三相功率的定制电路来管理飞机的独特功率需求，同时提供有效的功率管理。

从下面结合附图的优选实施例的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，附图通过示例的方式示出了本发明的操作。

附图说明

图1是组装的加热器单元的图示；

图2是图1的加热器单元的部件的图示；以及

图3是用于飞机上的三相电源的电路图。

具体实施方式

本发明包括对现有技术的等离子体喷射电路流通式加热器的增强，以使这种加热器适合于飞机饮料制备机应用。增强功能包括：1)高性能、重量轻的塑料挡板芯；2)可移除端部配件和挡板芯，其允许检查芯以检查加热器内的硬水垢堆积并且能够进行维护和清洁；3)集成RTD，允许直接监视实际加热器温度，从而避免过温情况并实现操作中的快速响应温度控制；以及4)定制设计的电路，包括飞机上的三相电源(对飞机上的操作至关重要)和干蒸汽生产能力(特别用于浓缩咖啡饮料)。

本发明设计成在具有快速内嵌水加热和/或受控蒸汽产生的飞机饮料制备机中使用。非飞机使用的传统加热器设计包括单相电路。然而，现代飞机使用400Hz三相电源以符合FAA规定。因此，必须将多相电路结合到加热器中。本发明的加热器包括施加到不锈钢衬管的等离子体喷涂电路。集成电阻温度检测器或“RTD”被结合到加热器电路中，使得能够直接监视加热器温度。这不仅提供了加热器电路的更好的温度控制，而且还提高了安全性。

图1示出了本发明的完全组装的加热单元10，其具有将加热单元10耦合到电源(未示出)的三路电导管12。钢管主体14容纳塑料挡板芯16，并且端部配件18、20螺纹连接或以其他方式可移除地附接以允许接近芯16。一对O形环22或垫圈设置在端部配件18、20与壳体14之间。在壳体的端部处有三个可复位温度传感器24a、24b、24c，一个用于输入功率的每一相。通过监视和调节功率的每个相位，本发明提供了对芯16的温度的更准确的评估，其进而提供了水温度和系统性能的测量。三路电导管12包括用于来自电源的电功率的每一相的一个插孔26，建立三相功率系统以将电压以三相传送到加热单元10。

壳体14的可移除端部配件18、20优选地包括机械加工的螺纹28，其拧入挡板芯16的每个端部上的螺纹孔30中。端部配件18、20在配合表面上也具有槽，当组装单元10时，这些槽允许端部配件的安置和密封。快速且容易地拆卸加热器10的能力还允许具有用于功能效率的各种端部配件的柔性，并且使得能够更容易地清洁及维护。

图2示出了图1的本发明的分解图，其中壳体14与可移除端部件18、20分离，并且塑料挡板芯16被暴露。每个配件18、20插入到芯16中，并且当壳体14从一端到另一端围绕芯16循环时，水由壳体14内的电阻加热器32加热。每个端部件18、20包括杆38，该杆38装配在挡板芯16的相对端处的装配孔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包括用于水离开加热单元10的端口42。垫圈22优选地结合到每个端部件18、20中，以在与壳体14的接合处防止泄漏。芯16可以由诸如PEEK之类的塑料制成，以减小芯的重量，从而减小加热单元10的重量。挡板芯16上的螺纹28的螺距可以选择成允许水在加热单元10中的停留与电阻加热元件32的加热特性一致，以有效地加热其中的水。

图3示出了结合到冲泡加热器中的用于本发明的流通式加热器10的等离子体喷涂电路50。在195°F的工作温度处，电源(未示出)是115伏、三相功率，每个均具有805瓦的最大值，用于2415瓦的总单个区域。Y型配置如图3所示，包括相位C(蓝)52、相位B(黄)54和相位A(红)56。接地或加热器回路58也被示出(白)。壳体14优选地为155mm，但是其他尺寸也是可能的，并且导线可以选择为大约12英寸长。如图1所示，RTD 24(I Q，IB类)附接在外壳的出口端。在替代实施例中，在300°F的操作温度处，对于1600瓦的总瓦特数，每相为533瓦，当加热器既作为水加热器又作为蒸汽发生器工作时使用。

本发明的用于飞机饮料制备机的三相加热单元包括可移除的轻重量的、容易移除的挡板芯，允许检查加热器中可能的水垢堆积。在优选实施例中，加热单元包括集成电阻温度检测器(RTD)，其允许直接监视实际的加热器温度，从而避免过热状况，以及快速响应温度控制。本发明的加热单元使用用于三相功率的定制电路来管理飞机的独特功率需求，同时提供有效的功率管理。

根据前述内容，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，虽然已经示出和描述了本发明的某些目前已知的优选实施例，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，并不意图限制本发明。