CN209678222U - 用于制作饮料的器具和电源管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于制作饮料的器具，所述器具包括：用于加热液体的多个加热部件，其中所述多个加热部件中的至少第一加热部件使用干线电力供电，电源管理系统，其中所述电源管理系统包括：控制器和储能装置，其中控制器布置成控制施加到多个加热部件中的第一加热部件的干线电力的量，并且还布置成控制施加到多个加热部件中的至少第二加热部件的来自储存装置的储存电力的量。

Description

用于制作饮料的器具和电源管理系统
技术领域
本实用新型一般涉及用于制作饮料的器具和用于器具的电源管理系统。
背景技术
设计用于制作饮料的家用器具，例如自动制茶机和浓缩咖啡机，通常使用可从器具所连接的干线电力获得的电力来进行操作。
大部分电力需求用于加热加热部件以执行某些功能，例如加热水以产生浓缩咖啡，加热水以产生蒸汽以及加热水以提供热水。加热器也可用于加热其他液体以制作饮料。
有时，取决于器具正在使用的国家或地点，通过主要家用电源或实际上任何其他提供的电源可获得的电力可能不足以使得能够选择同时使用两个加热器的一个或多个功能。例如，在美国，家用干线电力提供最大功率输出为1800瓦的电源。而在澳大利亚，国内干线电力的最大输出功率为2400瓦。因此，要求用户执行多个并发步骤以制作他们所选择的饮料。
实用新型内容
本实用新型的目的是基本上克服或至少改善现有装置的一个或多个缺点。
公开了通过提供用于制作饮料的器具、用于器具的电源管理系统、用于控制器具的方法以及能够实现多个加热部件同时使用的微控制器可读介质来寻求解决上述问题中的一个或多个的装置。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于制作饮料的器具，该器
具包括：用于加热液体的多个加热部件，以及电源管理系统，其中所述电源管理系统包括：储能装置，其中，所述器具的至少第一功能需要同时操作所述多个加热部件中的第一加热部件和第二加热部件，以及其中至少所述第一加热部件包括第一加热器元件和第二加热器元件，其中所述第一加热器元件使用干线电力供电并且与所述第一功能的第一操作相关联，并且所述第二加热器元件使用储能装置供电并且与所述第一功能的第二操作相关联。
在进一步的实施例中，所述第二加热部件包括第三加热器元件和第四加热器元件，其中在所述同时操作期间，所述第三加热器元件使用干线电力供电，并且所述第四加热器元件使用所述储能装置供电。
在进一步的实施例中，还包括多个液压管线，其中至少第一液压管线包括用于加热所述液体的所述第一加热部件，第二液压管线包括用于加热所述液体的所述第二加热部件。
在进一步的实施例中，还包括多个组头，其中第一组头位于所述第一液压管线的输出端，并且第二组头位于所述第二液压管线的输出端。
在进一步的实施例中，还包括多个水泵，其中至少第一水泵位于所述第一液压管线中，并且第二水泵位于所述第二液压管线中。
在进一步的实施例中，还包括多个阀，其中至少第一阀位于所述第一液压管线中，并且第二阀位于所述第二液压管线中。
在进一步的实施例中，所述电源管理系统还包括控制器，其中所述控制器被布置成确定已经选择了所述第一功能，其要求所述第一加热部件和所述第二加热部件同时操作，并且在肯定确定时，进一步布置成将干线电力施加到所述第一加热器元件并将来自所述储能装置的电力施加到所述第二加热器元件。
在进一步的实施例中，所述第一功能与所述器具的另外功能的同时操作需要所述第一加热部件和所述第二加热部件的同时操作。
在进一步的实施例中，所述第一加热器元件和所述第二加热器元件彼此交错。
在进一步的实施例中，所述储能装置包括电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池中的至少一种。
根据本实用新型的第二方面，提供了一种用于制作饮料的器具的电源管理系统，其中所述器具具有用于加热液体的多个加热部件，所述电源管理系统包括：控制器，以及储能装置，其中，所述控制器被布置成确定已经选择了所述器具的至少第一功能，其需要同时操作多个加热部件中的第一加热部件和第二加热部件，并且在肯定确定时，还被布置为将干线电力施加到第一加热部件的第一加热器元件，并且将来自所述储能装置的电力施加到所述第一加热部件的第二加热器元件。
在进一步的实施例中，所述控制器还被布置成确定已经选择了所述电器的至少所述第一功能，其需要所述第一加热部件和所述第二加热部件的同时操作，并且在肯定确定时，进一步布置成将干线电力施加到所述第二加热部件的第三加热器元件，并将来自所述储能装置的电力施加到所述第二加热部件的第四加热器元件。
根据本公开的一个方面，提供了一种控制用于制作饮料的器具中的电力供应的方法，其中所述器具具有用于加热液体的多个加热部件，所述方法包括所述步骤：确定至少已经选择了器具的第一功能，需要同时操作器具的第一加热部件和第二加热部件，并且在肯定确定时，将干线电力施加到第一加热器的第一加热器元件，并且将来自储能装置的电力施加到第一加热部件的第二加热器元件。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于制作饮料的器具中的微控制器可读介质，其中所述器具具有多个用于加热液体的加热部件，所述微控制器可读介质具有记录在其上的程序，其中所述程序被配置为使微控制器执行以下程序：确定已经选择了器具的至少第一功能，需要同时操作多个加热部件中的第一加热部件和第二加热部件，并且在肯定确定时，将干线电力施加到第一加热部件的第一加热器元件，并将来自储能装置的电力施加到第一加热部件的第二加热器元件。
还公开了其他方面。
附图说明
现在将参考附图和附录来描述本实用新型的至少一个实施例，其中：
图1A和1B示出了根据本实用新型的咖啡机形式的用于制作饮料的器具；
图2示出了根据本公开的用于图1A和1B的器具中的液体的液压系统图；
图3示出了根据本公开的用于图1A和1B的器具中的两个组头；
图4A和4B示出了根据本公开的用于图1A和1B的器具的具有多个加热元件的加热部件；
图5示出了根据本公开的用于图1A和1B的器具的系统框图；
图6示出了根据本公开的用于图1A和1B的器具的过程流程图。
具体实施方式
尽管这里描述的实施例涉及用于制作饮料的水加热器具，但是应该理解，器具可以用于加热其他合适的可饮用液体或液体混合物以制作饮料。
此外，应当理解，器具可以是任何合适的器具，例如手动浓缩咖啡器具、胶囊浓缩咖啡器具或自动浓缩咖啡器具。
以下描述的实施例涉及一种咖啡机，其包括诸如制作浓缩咖啡、产生蒸汽和提供热水的操作。产生的蒸汽可用于使牛奶起泡。提供的热水可用于添加到浓缩咖啡中。用户可以通过用户界面选择功能，其中功能是这些操作中的一个或多个。例如，一个功能可以是产生单份浓缩咖啡，同时产生蒸汽来加热和使牛奶起泡。另一个功能可能是同时产生两个单份的浓缩咖啡。另一个功能可以是在提供热水的同时产生浓缩咖啡。
应当理解，所描述的部件和过程可以在设计用于制作饮料的其他器具中实施，例如茶壶等。还应该理解，所描述的部件和过程可以被实施为使得除水之外的液体能够被器具中的加热部件加热。
图1A和1B示出了咖啡(例如浓缩咖啡)制作机101形式的器具。
咖啡机101具有主体102，主体102包含制作咖啡所需的各种部件。这些部件包括水箱103，其用于储存供器具使用的水。部件104表示用于送出热水的出水口或水龙头。在该示例中，咖啡机具有两个咖啡出口(105A，105B)，其中每个咖啡出口可以用作浓缩咖啡或热水的输出端。每个咖啡出口与组头相关联。在该示例中，可以将移动式过滤器连接到一个或两个组头以便提取咖啡。提供蒸汽棒107用于输出产生的蒸汽。该器具具有干线电力引线109，该器具通过干线电力插座经由该干线电力引线109获得干线电力。提供用户界面111，用户可通过该用户界面选择咖啡机101的一个或多个功能。
第一功能可以包括第一操作，该第一操作从连接到第一咖啡出口105A的第一组头产生单份浓缩咖啡，同时涉及通过蒸汽棒107产生蒸汽以加热和起泡奶的第二操作。另一个功能可以包括第一操作，该第一操作从连接到第一咖啡出口105A的第一组头产生第一份浓咖啡，同时涉及从连接到第二咖啡出口105B的第二组头产生第二份浓咖啡的第二操作。另一个功能可以包括第一操作，该第一操作从连接到第一咖啡出口105A的第一组头产生浓缩咖啡，同时可以涉及经由出水口104提供加热的水的第二操作。
应当理解，替代器具可以具有两个以上的组头或咖啡出口，并且可以具有多于一个的水出口或蒸汽棒。
图2示出了用于咖啡机101中的液体的液压系统201。在该示例中，液体是水。但是，应该理解，可以使用除水之外的替代液体。
水箱103保持冷水203。公共液压管线205经由T形配件207将冷水203供给到第一液压管线208A和第二液压管线208B。
在第一液压管线208A中，冷水通过水泵211A的操作通过流量计209A。冷水203通过加热部件213A以产生热水。热水提供给连接到微控制器的T形阀形式的E阀215A。微控制器控制通过阀门的水流，使得水通过组头流入咖啡管线，到达咖啡出口105A或蒸汽棒107。在作为单向阀的E阀215A之后，因此，水可用于产生蒸汽或产生浓缩咖啡份。
在第二液压管线208B中，冷水通过水泵211B的操作通过流量计209B。冷水203通过加热部件213B以产生热水。热水通过连接到微控制器的T形阀形式的E阀215B提供给第二组头105B。微控制器控制通过阀的水流，使得水通过组头流入咖啡管线，到达咖啡出口105B或热水出口104。在作为单向阀的E阀215B之后，因此，水可以用于产生热水或产生浓缩咖啡份。
图3示出了来自咖啡机101中使用的液压管线(208A，208B)的两个输出的进一步细节。经由第一液压管线208A提供的热水通过E阀215A到达组头中的任一组头(浓缩咖啡生成器)305到咖啡出口105A或蒸汽棒307以产生蒸汽。经由第二液压管线208B提供的热水通过E阀215B到达组头(浓缩咖啡生成器)303到咖啡出口105B或热水出口301。
图4A和4B示出了具有多个加热元件的加热部件，用于与咖啡机101一起使用。
如图4A所示，第一加热部件213A包括第一加热器元件401A和第二加热器元件403A。第一加热器元件401A通过储能装置供电(参见图5)。第二加热器元件403A通过干线电力供电。这种布置适用于提供高达1800W的干线电力输出的区域。加热器元件是电阻轨道。第一加热器元件和第二加热器元件可以是交错的。
根据一个示例，储能装置包括多个电容器组并且与其相关联的一个或多个控制开关，如下面将更详细地解释的。根据替代示例，储能装置可以包括一个或多个电池存储装置，其中装置已经与一个或多个控制开关相关联。因此，储能装置可以包括电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池。应该理解，可以使用任何合适的形式和功率量的能量存储器。
控制器控制第一控制开关以对电容器组充电。第二开关由控制器控制，以将电容器组放电到负载中，即向负载供电。控制器使用XOR(异或)运算来控制开关，以确保两个开关不会同时打开或关闭。
在该示例中，储能装置向第一加热器元件401A提供高达700W的功率，而干线电力向第二加热器元件403A提供高达1000W的功率。这种布置适用于提供高达1800W的干线电力输出的区域。从干线电力提供1700W以加热两个第二加热器元件(403A，403B)，其余的100W可用于咖啡机的其他功能，例如电子设备。
提供负温度系数(NTC)传感器405A以测量第一加热部件213A的温度。
图4A中还示出了第二加热部件213B，其包括第一加热器元件401B和第二加热器元件403B。第一加热器元件401B通过相同的储能装置供电(参见图5)。第二加热器元件403B通过干线电力供电。
在该示例中，储能装置向第一加热器元件401B提供高达1000W的功率，而干线电力向第二加热器元件403B提供高达700W的功率。
提供负温度系数(NTC)传感器405B以测量第二加热部件213B的温度。
图4B示出了用于提供高达2400W的干线电力输出的区域中的替代布置。第一加热部件407A包括第一加热器元件409A和第二加热器元件411A。第一加热器元件409A通过储能装置供电(参见图5)。第二加热器元件411A通过干线电力供电。
此外，储能装置包括多个电容器组并且与其相关联的一个或多个控制开关，如下面将更详细地解释的。根据替代示例，储能装置可以包括一个或多个电池存储装置，其中该装置已经与一个或多个控制开关相关联。因此，储能装置可以包括电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池。应该理解，可以使用任何合适形式的能量存储器。
第一控制开关由控制器控制以对电容器组充电。第二开关由控制器控制，以将电容器组放电到负载中，即向负载供电。控制器使用XOR(异或)运算来控制开关，以确保两个开关不会同时打开或关闭。
在该示例中，储能装置向第一加热器元件409A提供高达300W的功率，而干线电力向第二加热器元件411A提供高达1600W的功率。
提供负温度系数(NTC)传感器413A以测量第一加热部件407A的温度。
图4B还示出了第二加热部件407B，其包括第一加热器元件409B和第二加热器元件411B。第一加热器元件409B通过相同的储能装置供电(参见图5)。第二加热器元件411B通过干线电力供电。
在该示例中，储能装置向第一加热器元件409B提供高达900W的功率，而干线电力向第二加热器元件411B提供高达800W的功率。
提供负温度系数(NTC)传感器413B以测量第二加热部件409B的温度。
该布置适用于提供高达2400W的干线电力输出的区域。从干线电力提供2300W以加热两个第二加热器元件(411A，411B)，其余的100W可用于咖啡机的其他功能，例如电子设备。
图5示出了用于咖啡机101的系统框图。
主PCBA(印刷电路板组件)501设置有微控制器502，微控制器502被布置成基于存储在存储器504中的指令来控制各种过程。存储器可以是例如ROM或EEPROM。应当理解，微控制器502和咖啡机的其他部件之间存在适当的控制线，以使咖啡机能够完全操作。
存储器504是微控制器可读介质。
干线电力503被提供给主PCBAZ501。如图4A和4B所示，两个NTC(405A，405B)连接到两个加热部件(213A，213B)以进行温度检测。另外两个NTC(505A，505B)连接到位于每个组头(105A，105B)末端的水路。
簧片开关507用于向控制器502提供信号以指示咖啡机101内的水箱103何时为空。
提供互锁开关509以向控制器502指示蒸汽棒307是否已从其“蒸汽”配置提升。如果蒸汽棒307已经从“蒸汽”配置提升，则控制器502控制E形阀215A以确保蒸汽停止流入蒸汽棒307以降低烫伤使用者的风险。
提供用户界面(UI)PCBA 513作为用户界面，例如LCD界面，以使用户能够控制咖啡机101的功能。例如，一个或多个控制信号可以当用户选择特定操作或功能时在UI处生成。该控制信号被传送回主PCBA 501到控制器502，以使控制器502能够根据所产生的控制信号控制系统的各种部件。
两个水泵(211A，211B)也由控制器502控制，以将流体泵送到加热部件的加热器元件中并通过加热部件的加热器元件。通过两个流量计(209A，209B)测量流体的流量。
加热部件(213A，213B)的加热器元件由包括TRIAC开关装置(515A，515B)的电路控制。充电电路517控制储能装置(例如电池)519的充电方式。提供逆变器521以将DC转换为AC以向加热器元件供电。
图6示出了用于咖啡机101的过程流程图。
该过程在步骤S601开始。在步骤S603，控制器502确定用户在用户界面上选择的一个或多个功能是否需要同时操作第一和第二加热部件(213A，213B)。也就是说，确定用户在用户界面上选择的一个或多个功能是否需要同时操作两个单独的加热部件，其中第一加热部件位于第一液压管线中而第二加热部件位于第二(即不同的)液压管线中。
在否定确定时，控制器继续经由用户界面监视咖啡机101的操作。
在肯定确定之后，该过程移动到步骤S605，其中控制器使干线电力施加到第一加热部件的第一加热器元件。
在步骤S605之后，该过程移动到步骤S607，其中控制器使得来自储能装置519的混合电力被施加到第一加热部件的第二加热器元件。
然后，该过程在步骤S609结束。
利用图6中所示的过程，将理解的是，由储能装置519施加到第一加热部件的电力足以使剩余的干线电力能够用于为第二加热部件供电。这样就可以使第一和第二加热元件同时加热。
应当理解，可替代地，可以执行类似的过程以与第一加热部件的加热器元件同时以类似的方式为第二加热部件的第一和第二加热器元件供电。
因此，提供了以下同时的操作组合。功能1：咖啡(液压管线1)+牛奶起泡(液压管线2)。功能2：咖啡(液压管线1)+咖啡(液压管线2)。功能3：咖啡(液压管线2)+热水(液压管线2)。
例如，当用户想要创建卡布奇诺时，通过用户界面选择功能1。这需要将咖啡从过滤器提取到杯子中并同时将牛奶起泡。因此，两条液压管线中的两个加热器需要同时启动。作为示例，可以将1700瓦的功率(作为能量存储电力和干线电力的组合)提供给用于提供咖啡以提取咖啡的液压管线的第一加热部件，以及1700瓦的功率(作为可以将能量存储电力和干线电力的组合)可以提供给另一个液压管线中的第二加热部件，以利用文丘里泵与空气混合，并从蒸汽棒中提供蒸汽。
这使得用户的咖啡体验更快且更方便。
储能装置519设置有与微控制器502通信的相关控制电路。控制线可以例如指示储能装置的充电状态。如果储能装置未被充电达到阈值量，则微控制器502可在用户选择时禁用某些操作，或禁用整个功能。
储能装置和相关联的控制电路可以位于器具的主体内部，或者可以与器具的主体集成在一起。
主PCBA 501和相关部件(例如，储能装置519、控制器502、UI PCBA513)形成用于控制咖啡机如何加热水的电源管理系统。
电源管理系统使用控制器502来控制何时根据所选择的操作或功能以及储能装置的充电状态向每个加热器元件施加电力。
根据一种操作模式，当器具不用于加热液体时，例如，当处于待机模式时，储能装置在控制器502的控制下充电。控制信号被反馈到UI上的显示器以通知用户储能装置的充电百分比。
如上所述，本文中，可以使用任何合适形式的能量存储来形成储能装置519。在该示例中，能量存储系统519是电池。然而，它也可以使用电容器，因为与电池技术相比，它们具有更快的充电和放电速率。
应当理解，本文描述的用于将来自多个电源的电力施加到不同负载的过程还可以涉及来自多个电源的电力被施加到除加热器元件之外的负载的过程，例如作为电动机(例如，磨床电动机)等的负载。
工业适用性
所描述的布置适用于液体加热器具工业，特别是用于制造用于制作饮料的液体加热器具的工业。
以上仅描述了本实用新型的一些实施例，并且可以在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下对其进行修改和/或改变，这些实施例是说明性的而非限制性的。
在本说明书的上下文中，词语“包括”意味着“主要包括但不一定包括”或“具有”或“包含”，而不是“仅由…组成”。“包括”一词的变体，例如“包括有”和“包含”具有相应变化的含义。

Claims (12)

1.一种用于制作饮料的器具，其特征在于，所述器具包括：
用于加热液体的多个加热部件，以及
电源管理系统，其中所述电源管理系统包括：
储能装置，
其中，所述器具的至少第一功能需要同时操作所述多个加热部件中的第一加热部件和第二加热部件，以及
其中至少所述第一加热部件包括第一加热器元件和第二加热器元件，其中所述第一加热器元件使用干线电力供电并且与所述第一功能的第一操作相关联，并且所述第二加热器元件使用所述储能装置供电并且与所述第一功能的第二操作相关联。
2.如权利要求1所述的器具，其特征在于，所述第二加热部件包括第三加热器元件和第四加热器元件，其中在所述同时操作期间，所述第三加热器元件使用干线电力供电，并且所述第四加热器元件使用所述储能装置供电。
3.如权利要求1所述的器具，其特征在于，还包括多个液压管线，其中至少第一液压管线包括用于加热所述液体的所述第一加热部件，并且第二液压管线包括用于加热所述液体的所述第二加热部件。
4.如权利要求3所述的器具，其特征在于，还包括多个组头，其中第一组头位于所述第一液压管线的输出端，并且第二组头位于所述第二液压管线的输出端。
5.如权利要求3所述的器具，其特征在于，还包括多个水泵，其中至少第一水泵位于所述第一液压管线中，并且第二水泵位于所述第二液压管线中。
6.如权利要求3所述的器具，其特征在于，还包括多个阀，其中至少第一阀位于所述第一液压管线中，并且第二阀位于所述第二液压管线中。
7.如权利要求1所述的器具，其特征在于，所述电源管理系统还包括控制器，其中所述控制器被布置成确定已经选择了所述第一功能，所述第一功能要求所述第一加热部件和所述第二加热部件同时操作，并且在肯定确定时，进一步布置成将干线电力施加到所述第一加热器元件并将来自所述储能装置的电力施加到所述第二加热器元件。
8.如权利要求1所述的器具，其特征在于，所述第一功能与所述器具的另外功能的同时操作需要所述第一加热部件和所述第二加热部件的同时操作。
9.如权利要求1所述的器具，其特征在于，所述第一加热器元件和所述第二加热器元件彼此交错。
10.如权利要求1所述的器具，其特征在于，所述储能装置包括电容器、电容器组、超级电容器、超级电容器组或电池中的至少一种。
11.一种用于制作饮料的器具的电源管理系统，其特征在于，所述器具具有用于加热液体的多个加热部件，所述电源管理系统包括：
控制器，以及
储能装置，
其中，所述控制器被布置成确定已经选择了所述器具的至少第一功能，所述第一功能需要同时操作所述多个加热部件中的第一加热部件和第二加热部件，并且在肯定确定时，还被布置为将干线电力施加到与所述第一功能的第一操作相关联的所述第一加热部件的第一加热器元件，并且将来自所述储能装置的电力施加到与所述第一功能的第二操作相关联的所述第一加热部件的第二加热器元件。
12.如权利要求11所述的电源管理系统，其特征在于，所述控制器还被布置成确定已经选择了所述器具的至少所述第一功能，所述第一功能需要所述第一加热部件和所述第二加热部件的同时操作，并且在肯定确定时，进一步布置成将干线电力施加到所述第二加热部件的第三加热器元件，并将来自所述储能装置的电力施加到所述第二加热部件的第四加热器元件。
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