CN102282091A - 多温度热水分配系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于可控地分配预定温度和预定体积的水的系统和方法。该系统和方法包括至少一个热水源和至少一个第二水源。从热水源可控地分配水并且将所述水与从第二水源可控地分配的水可控地组合以产生最后预定温度和预定体积的水。该系统和方法还包括允许用户控制被分配的水的体积和温度的控制和/或接口。用户可以直接控制所述体积和/或温度或者可以例如通过引入控制介质、控制选择或者配方来间接控制所述体积和温度，通过所述控制介质、控制选择或者配方，用户选择选项但是不指定与该选项相关联的参数的细节。

Description

多温度热水分配系统
背景技术
在食品制造业中提供用于以预定温度可控地分配水的系统是有用的。例如，期望在餐馆环境中使用特定的水温来制作土豆泥。然而，也期望在相同的餐馆中使用不同的水温来制作面团。
还期望提供一种能够以期望的温度可控地分配期望体积或者预定体积的水的系统。例如，土豆泥要求一加仑200℉温度的水而披萨面团仅要求三杯100℉温度的水。进而，也期望顺序地在不同的温度下产生这些不同的体积，而基本上不必等待水温发生任何变化。
这些体积和温度可以通过在炉子上人工地加热水并且在加热时监视水的温度来实现。或者，可以从热水分配系统中汲取预定温度的水，并且人工地添加的附加水将所述温度调节到期望范围。可以想见，这是容易出现错误的挑战性任务。这样的错误造成食品制造中产生废品。例如，如果面团没有与合适温度的水混合，则面团中的酵母会由于水太冷而不发酵或者由于水太热而过发酵或者被杀灭。
已知水加热系统能够使用加热水箱和冷却水箱或者降低的热水箱来产生期望的最终结果温度。然而，这些系统复杂并且要求相当大的空间来提供期望的结果。
鉴于以上，有用的是，提供一种能够提供预定温度和预定体积的水以用于食品制备环境的热水系统。而且，有用的是，这样的系统具有用户接口以减少在设定温度和体积时的潜在错误。而且，有用的是，这样的系统在分配所选的体积和温度的水的方面具有相对较高程度的精度。
附图说明
图1是用于分配期望体积和温度的热水的系统的实施例的示意图；
图2是该系统的受控部分的第一实施例；
图3是该系统的受控部分的第二实施例；
图4是该系统的受控部分的第三实施例。
具体实施方式
参照附图，图1示出了系统20的一般示意图，该系统20采用用于控制和分配预定温度“T”、所选或者预定体积“V”的受控部分22。系统20包括控制器26，该控制器26耦合到各种受控设备、传感器、仪表、接口和其它设备以有助于选择、监视和控制系统20的操作。
所述系统包括热水贮存器30，所述热水贮存器30包括用于保持一定体积的水34的容器或者箱32。加热器36与箱32相关联以加热保持在其中的水34。加热器36经由线路40耦合到控制器26。温度探针42与箱32相关联并且在线路46上耦合到控制器26。
通过入口线路50将水引入到箱32中。可控阀52与线路50连通以控制经过受压的、活动的或者管路(plumbed)的外界(ambient)水源54的水的入口流动。阀52在线路58上受到控制并且耦合到控制器26。
应该注意的是，阀52可以是经过线路50提供水到箱32，以及将水经过可控阀62提供到与系统连通的外界温度线路60的双向阀。可选地，该双向阀52可以表示为分别单独连接到独立的活动、受压、管路的线路的两个单独阀。然而，对于本公开，将指的是包括阀部件62和64的双向阀52。应该注意，为了清楚说明该系统，在图1的右侧重复了连接到外界线路54的可控阀62。换句话说，左侧线路54和右侧线路54是相同的线路，为了提供详细公开以及清楚说明连接到外界线路54的附加部件的关系而在右侧进行了重复。
如图1、图2、图3和图4所示，可以设计体积控制系统22的各种版本和实施例。首先参照图1所示的系统，体积控制包括热水“H”控制阀70和未加热的或者外界水“A”控制阀72。热水控制阀70与到热水贮存器30的热水线路76连通。热水阀70经由线路78耦合到控制器26。类似地，外界水控制阀72耦合到水线路77，该水线路77连接到外界水线路60。外界水阀72经由控制线路80耦合到控制器26。
可以可控地操作在线路78，80上耦合到控制器26的这些控制阀70，72，以分配所选体积v1，v2的水。可以选择这些阀70，72的精度以提供分配水的所选程度的精度。
控制器26控制阀70，72以分配期望体积v1，v2的水。热水温度传感器90和外界温度传感器92检测相应的温度t1，t2并且分别在线路94，96上耦合到控制器26。通过检测流经相应的热水线路76和外界水线路77的水的温度，控制器使用软件可控地操作相应的阀70，72以分配期望体积v1，v2的水。采用数学等式，以通过可控地混合在所检测的温度t1，t2下的相应体积v1，v2的水，产生期望温度且期望体积的水。
举例而言，如果需要分配温度T′且期望体积V′的水，则等式可以使用温度t1的热水体积v1与温度t2的外界水体积v2的组合以获得温度T″且体积V″的水。取决于在整个系统20中使用的部件的精度，在一定程度的精度上水的期望体积和温度(V′T′)大致等于所产生的水的体积和温度(V″T″)。
可以按照所描述的方式使用该系统或者可以向该系统增加附加的温度检测部件或者输出温度传感器100。该温度传感器100可以布置在热的和外界阀70，72之后自热水的分配体积v1和外界水的分配体积v2的下游并且在线路102上耦合到控制器26。该温度传感器100有助于改善水104的分配体积和温度的精度以与水的期望体积和温度更加精确地保持一致。馈送到温度检测器的水线路产生水的混合，以使得热水流76和外界水流77产生位于输出温度传感器100的下游的混合水流104。因此，该系统能够检测热水温度90、外界水温度92并且在等式中使用这些分量以实现所选的目标温度。如果在线路102上耦合到控制器26的输出温度传感器100处没有检测到目标温度，则控制器能够使用来自该输出温度传感器的信息以调节热水和外界水的体积以更加接近地实现所选的温度。换句话说，输入分量的体积和温度之间的等式，即所选体积的热水以及所选体积的外界水，是大致线性关系的。可以通过控制器26计算该线性关系以实现所选的水温度。如果在输出水传感器处没有检测到所选的水温度，则可以稍微调整该等式以补偿任何差异。这些差异会由多种情形中的任意一种导致，作为说明而非限制方式的，该多种情形可以是经过分配线路的温度损失、外界水和热水的温度变化以及传感器的变化。由此，这些多个感测设备90，92，100有助于改善由该系统分配的水的所选的输出温度的精度。
在图1中，阀70，72是通过脉冲驱动打开和关闭以分配受控体积的水的可控螺线管阀。可以将这些所分配体积或者脉冲的水分配到公共分配喷嘴中，从而增强水的混合特性，以在出口点104处提供大致一致的温度。
在图2中，使用了可选实施例，其中使用诸如短管阀(spool valve)70a，72a的比例阀。这些可控阀在相应的线路78，80上耦合到控制器26。
在图3中，公开了附加的可选实施例，其中将先前实施例中的两个阀组合为单个比例控制阀110。控制阀110在控制线路112上耦合到控制器26。比例控制阀110包括能够在单个阀部件中受到控制以成比例地实现来自相应水线路76，60的流动，从而在分配点104处产生期望温度且期望体积的水的机制。
在图4的附加实施例中，通过向大致一致的热水v1的流中增加一体积的外界水v2来控制分配点104处分配的温度。换句话说，热水v1的流动是大致一致的。通过操作经由控制线路116耦合到控制器26的比例控制阀114，通过流的体积v2稀释流的体积v1以提供所选温度和所选的最后的体积。换句话说，图4所示的部件代替热水阀70和外界水阀72以及输出温度传感器100。由此，响应于比例控制阀114的操作，允许水77流动或者不流动。在操作该系统以分配水时，操作控制阀64以允许水流入贮存器32中，置换贮存器中随后经过线路76分配的水34。
该系统的附加部件包括用户接口119。用户接口119可以是诸如由分别通过线路124，126耦合到控制器26的温度控制120和体积122表示的元件的组合。例如，用户能够使用拨号盘、触摸屏、数字键盘或者其它输入设备来选择应该分配水的温度。类似地，这样的设备可以用于设定期望的体积。控制器26使用来自这两个设备120，122的输入以针对所选择的分配周期对系统20的操作进行编程。可选地，单独的用户接口140在线路142上耦合到控制器以提供强化控制。这样的用户接口能够向控制器26提供任意数量的用户选择的输入信号、配方(recipe)或者其它命令。
用户接口140可以是用户从显示屏上的配方菜单中选择期望配方的配方选择设备的形式，其也可以是诸如条形码扫描仪、RFID读取器、或者能够从介质读取信息的其它交互式介质读取设备的介质读取设备，或者可以是包含或者承载在产品包装中的技术设备。例如，土豆泥的产品包装可以包括嵌入的RFID、条形码、磁条或者其它设备。该信息能够由用户接口140读取，以向控制器26提供关于控制该系统的信息。该实施例中的用户接口也可以提供开始或者继续按钮，该开始或者继续按钮允许用户输入信息，从控制器26接收该信息已经被接收的确认，以及随后选择继续或者开始以开始分配所选体积和所选温度的热水的处理。
用户接口140也可以提供显示待生产的食品、饮料或者产品的预选择的图片的实施例。例如，如果特许经营的餐馆对于所选择的配方仅包括待制作一个体积的土豆泥，则可以在用户接口上显示土豆泥的图片。这允许用户简单地按压标识为土豆泥的按钮，以操作该机器来针对该土豆泥配方分配所选的温度和所选体积的水。应该注意，术语“所选”可以涉及用户的实际选择或者可以涉及用户对于与包括可测量的体积和温度的预定配方相关的一些其它分量的选择。换句话说，用户可以不经意地选择体积温度，而可以做出配方或者其它选择，诸如土豆泥的视觉表示，这导致采用所选体积的水和所选温度的设备。由此，可通过输入具体数字值进行直接控制，或者通过选择图标或与配方或者数字值相关联的其它信息进行间接控制，案例控制体积和温度。
类似地，可以在用户接口140上显示与诸如面包或者披萨饼皮的面团相关的图标或者图片表示，允许用户进行选择并且生产水的体积和温度以用于混合面团。
作为附加考虑，也可以通过控制器26解释输入或者甚至使用温度和体积控制120，122输入到用户接口140中的信息，以提供具体的分配操作或者控制。为此，可以通过控制器26控制热水或者外界水的体积、温度、脉冲例程和可选择的分配。所选择的配方可以允许产生一个温度和体积的水，以产生混合以及用于继续混合中的后续温度的水。控制器26可以使用具有这些不同体积和温度的配方以分配到单个容器200中。
可以将容器布置在邻近分配点104的分配站202上，以接收从系统20分配的水。站202经由控制线路204耦合到控制器26，以在容器200不存在时提供锁定(lock out)信号。该锁定将防止在容器不存在时水的意外分配。站202可以是能够检测容器200的存在、不存在或者存在和不存在二者的传感器设备。作为说明而非限制的方式，可以将站202划分为重量传感器的形式。重量传感器能够检测重量的存在或者不存在并且在线路204上提供信号至控制器26。如果检测到标准尺寸容器的预定重量，则系统会假设所检测的重量为容器而进行操作。可选地，站202可以装配有介质读取器，因此可以将介质条粘附到容器200。可以通过站202检测站202上的介质的存在或者不存在，从而向控制器26提供信号。如果该信号表明存在与容器相关联的介质，则系统可以进行操作。如果未检测到介质，则可以锁定系统不进行分配。如可以预期的，这能够防止在站202不存在容器时水的意外分配。
由此，通过用户接口140，120，122中的任意一个输入的土豆泥配方能够分配初始温度的初始体积的水以有助于分解土豆。可以使用通过脉冲例程或者其它分配体积的连续分配来可控地混合土豆。即使在分配周期期间温度和体积可控地改变，所产生的土豆的最终产品也将最终包括期望温度的期望体积的水。
应该理解，基于本公开的教导，也可以将在此描述的系统与饮料制造或者酿造系统组合使用。为此，可以期望使用不同温度的水和不同的脉冲例程来生产饮料。
例如，可以期望在大约200℉-205℉的温度下冲咖啡。也可以期望在不同温度的范围泡茶。例如，以下茶的泡制温度可以提供优选萃取：绿茶175℉、白茶180℉、乌龙茶190℉、红茶以及草本/药茶212℉。在此公开的本系统能够以连续的分配顺序适合这些不同的饮料冲泡温度。换句话说，由于能够控制所分配的水的体积和温度，该冲泡系统能够顺序冲咖啡以及泡绿茶。换句话说，一加仑咖啡可以使用195℉温度的水分配并且在该冲泡周期完成时可以在160℉的温度泡一批绿茶。这一使用相对精确受控的体积和温度的连续冲泡相比于现有技术具有优势。尽管现有技术的系统在一些情形下是有用的，但是在其它情形下会期望具有如在此公开的提高的精度。

Claims (16)

1.一种用于可控地分配热水的系统，包括：
控制器；
热水贮存器；
外界水源；
耦合到所述控制器并且与所述外界水源和所述热水贮存器连通的第一阀，用于向所述热水贮存器可控地分配外界水；
耦合到所述控制器并且与所述外界水源和外界水线路连通的第二阀，用于可控地向所述系统分配外界水；
耦合到所述控制器并且与所述热水贮存器连通的热水控制阀，用于可控地分配来自所述热水贮存器的热水；
耦合到所述控制器并且与所述外界水线路连通的外界控制阀，用于可控地分配来自所述外界水线路的外界水；
耦合到所述热水线路和所述控制器的热水温度传感器，用于向所述控制器提供温度信息；
耦合到所述外界水线路和所述控制器的外界水温度传感器，用于向所述控制器提供温度信息；以及
耦合到所述控制器的用户接口，用于选择要分配的水的体积和温度。
2.如权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述热水线路和所述外界水线路的输出端并且与所述控制器通信的输出温度传感器。
3.如权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述控制器的介质读取器，用于向所述控制器提供输入，以间接选择要从所述系统分配的水的体积以及所述水的体积的水的温度。
4.如权利要求3所述的系统，与要由所述系统使用的项目相关联的介质设备，所述介质设备与所述介质读取器兼容。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述用户接口包括用于显示项目的图像的显示器，使用要从所述系统分配的水的体积和温度来制作所述项目，所述用户接口包括用于从所显示的图像中的一个中选择图像的选择器。
6.如权利要求1所述的系统，所述热水控制阀和所述外界水控制阀中的至少一个可控地用于在分配周期内间歇地分配水。
7.如权利要求1所述的系统，还包括耦合到所述控制器的容器站，用于检测容器存在和/或不存在于所述站。
8.一种用于可控地分配热水的系统，包括：
控制器；
热水贮存器；
外界水源；
耦合到所述控制器并且与所述外界水源和所述热水贮存器连通的第一阀，用于向所述热水贮存器可控地分配外界水；
与所述热水贮存器连通的热水分配线路；
耦合到所述控制器并且与所述外界水源和外界水线路连通的第二阀，用于向所述系统可控地分配外界水；
耦合到所述控制器并且在上游与所述外界水线路连通且在下游与所述热水分配线路连通的比例控制阀；
耦合到所述热水线路和所述控制器的热水温度传感器，用于向所述控制器提供温度信息；
耦合到所述外界水线路和所述控制器的外界水温度传感器，用于向所述控制器提供温度信息；以及
耦合到所述控制器的用户接口，用于选择要分配的水的体积和温度。
9.如权利要求8所述的系统，还包括耦合到所述热水线路和所述外界水线路的输出端并且与所述控制器通信的输出温度传感器。
10.如权利要求8所述的系统，还包括耦合到所述控制器的介质读取器，用于向所述控制器提供输入，以间接选择要从所述系统分配的水的体积以及所述水的体积的水的温度。
11.如权利要求10所述的系统，还包括与要由所述系统使用的项目相关联的介质设备，所述介质设备与所述介质读取器兼容。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述用户接口包括用于显示项目的图像的显示器，使用要从所述系统分配的水的体积和温度制作所述项目，所述用户接口包括用于从所显示的图像中的一个中选择图像的选择器。
13.如权利要求8所述的系统，所述第一阀、所述第二阀以及所述外界水控制阀中的至少一个可控地用于在分配周期内间歇地分配水。
14.如权利要求8所述的系统，还包括耦合到所述控制器的容器站，用于检测容器存在和/或不存在于所述站。
15.一种用于可控地分配热水的方法，包括：
提供控制器；
提供热水贮存器；
提供外界水源；
提供耦合到所述控制器并且与所述外界水源和所述热水贮存器连通的第一阀；
可控地操作所述第一阀，用以向所述热水贮存器分配外界水；
提供耦合到所述控制器并且与所述外界水源和外界水线路连通的第二阀；
可控地操作所述第二阀，用以向所述系统分配外界水；
提供耦合到所述控制器并且与所述热水贮存器连通的热水控制阀；
可控地操作所述热水控制阀，用以分配来自所述热水贮存器的热水；
提供耦合到所述控制器并且与所述外界水线路连通的外界控制阀；
可控地操作所述外界控制阀，用以分配来自所述外界水线路的外界水；
提供耦合到所述热水线路和所述控制器的热水温度传感器；
从所述热水温度传感器向所述控制器提供温度信息；
耦合到所述外界水线路和所述控制器的外界水温度传感器，用于向所述控制器提供温度信息；以及
耦合到所述控制器的用户接口，用于选择要分配的水的体积和温度。
16.一种用于可控地分配热水的方法，包括：
提供控制器；
提供热水贮存器；
提供外界水源；
提供耦合到所述控制器并且与所述外界水源和所述热水贮存器连通的第一阀；
可控地操作所述第一阀，用以向所述热水贮存器分配外界水；
与所述热水贮存器连通的热水分配线路；
提供耦合到所述控制器并且与所述外界水源和外界水线路连通的第二阀；
可控地操作所述第二阀，用以向所述系统分配外界水；
提供耦合到所述控制器并且在上游与所述外界水线路连通且在下游与所述热水分配线路连通的比例控制阀；
提供耦合到所述热水线路和所述控制器的热水温度传感器；
从所述热水温度传感器向所述控制器提供温度信息；
提供耦合到所述外界水线路和所述控制器的外界水温度传感器；
向所述控制器提供温度信息；
耦合到所述控制器的用户接口；
使用所述控制器来选择要分配的水的体积和温度。
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