KR20110095886A - Insert for a flow through heater - Google Patents
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Abstract
피드백 루프 제어가 관류형 히터의 출구(5)에서의 액체의 온도를 제어하기 위해 사용될 때, 출구(5)에서의 관류형 히터의 비효용부(4)의 체적은 피드백 프로세스에서 지연을 발생시키는 사체적을 구성한다. 지연을 최소화하기 위해, 이 체적의 대부분을 점유함으로써 사체적을 감소시키는 기능을 하는 인서트(6)가 적용된다. 실용적인 경우에, 인서트(6)는 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)으로부터 인서트(6)의 출구(10)로 액체를 운반하기 위한 덕트 시스템(12)을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 액체 운반 덕트 시스템(12)의 체적은 비교적 작아, 인서트(6) 내의 덕트 시스템(12)의 존재가 인서트(6)의 적용의 사체적 감소 효과를 손상하지 않게 된다.When feedback loop control is used to control the temperature of the liquid at the outlet 5 of the once-through heater, the volume of the ineffective portion 4 of the once-through heater at the outlet 5 causes a delay in the feedback process. Construct a private body To minimize delay, an insert 6 is applied which functions to reduce the dead volume by occupying most of this volume. In practical cases, the insert 6 comprises a duct system 12 for conveying liquid from the liquid conveying conduit 2 of the flow-through heater 1 to the outlet 10 of the insert 6. Preferably, the volume of this liquid delivery duct system 12 is relatively small so that the presence of the duct system 12 in the insert 6 does not impair the dead volume reduction effect of the application of the insert 6.
Description
본 발명은 액체를 운반하기 위한 도관 및 도관을 통해 유동하는 동안 액체를 가열하기 위한 수단을 갖는 관류형(flow through) 히터와, 관류형 히터의 출구에서 액체의 온도를 제어하기 위한, 디바이스의 부분인 관류형 히터의 출구에서의 액체의 온도를 검출하기 위한 수단을 포함하는 액체를 가열하기 위한 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a flow through heater having conduits for conveying liquid and means for heating the liquid while flowing through the conduit, and part of the device for controlling the temperature of the liquid at the outlet of the flow through heater. A device for heating a liquid comprising means for detecting the temperature of the liquid at the outlet of the phosphorus flow-through heater.
더욱이, 본 발명은 관류형 히터의 출구에서 액체의 온도를 제어할 때의 정확성을 증가시키기 위한 방법에 관한 것이다.Moreover, the present invention relates to a method for increasing the accuracy in controlling the temperature of a liquid at the outlet of a once-through heater.
다수의 유형의 디바이스에서, 디바이스의 작동 중에 사용될 소정량의 액체를 가열할 수 있는 수단에 대한 요구가 존재한다. 예를 들어, 뜨거운 커피를 제조하는데 적합한 디바이스에서, 소정량의 물이 소정량의 연마된 커피 빈(coffee bean)을 통해 유동하기 전에 가열된다.In many types of devices, there is a need for means to heat a certain amount of liquid to be used during operation of the device. For example, in a device suitable for making hot coffee, an amount of water is heated before flowing through an amount of ground coffee bean.
물과 같은 액체를 가열하기 위한 목적으로, 다수의 디바이스는 보일러, 즉 소정량의 액체를 수납하기 위한 용기 및 용기와 관련되고 용기 내부에 존재하는 액체를 가열하기 위해 기능하는 가열 수단을 갖는 디바이스를 구비한다. 액체의 온도가 원하는 레벨이 되자마자, 액체는 보일러로부터 흡인되고 그 의도된 용도로 사용될 수 있다.For the purpose of heating a liquid such as water, many devices employ a boiler, i.e. a device having a container for containing a predetermined amount of liquid and a heating means associated with the container and for heating the liquid present inside the container. Equipped. As soon as the temperature of the liquid is at the desired level, the liquid is drawn from the boiler and can be used for its intended use.
그러나, 보일러의 적용은 몇몇 주목할만한 단점을 갖고, 따라서 관류형 히터, 즉 액체를 운반하기 위한 도관 및 도관을 통해 유동하는 동안 액체를 가열하기 위한 수단을 갖는 디바이스의 적용을 수반하는 액체를 가열하는 다른 방법이 개발되어 왔다. 관류형 히터의 실용적인 실시예에서, 전기 가열 요소가 액체 운반 도관 주위에 배열된다. 관류형 히터를 적용하는 몇몇 중요한 장점은 액체의 가열 프로세스가 거의 순간적으로 수행되어, 임의의 대기 시간이 거의 존재하지 않게 되고, 보일러의 적용에 비교할 때 더 적은 에너지가 요구되고, 관류형 히터가 보일러의 대체물로서 사용되기에 적합할 뿐만 아니라 에스프레소 디바이스와 같은 고압 시스템에도 적합하다는 것이다.However, the application of boilers has some notable disadvantages, and thus the heating of liquids involving the application of a perfusion heater, ie a conduit for conveying liquids and a device with means for heating liquids while flowing through the conduits. Other methods have been developed. In a practical embodiment of the once-through heater, an electrical heating element is arranged around the liquid delivery conduit. Some important advantages of applying a perfusion heater are that the heating process of the liquid is carried out almost instantaneously, so that there is almost no waiting time, less energy is required compared to the application of the boiler, and Not only is it suitable for use as a substitute for, but also for high pressure systems such as espresso devices.
관류형 히터의 출구에서의 액체의 온도를 제어하기 위한 목적으로, 피드백 제어 루프가 사용될 가능성이 있다. 그러나, 실제로, 언급된 바와 같은 출구 온도와 관련하여 높은 요구에 부합하는 것이 어렵거나 심지어 불가능한 것으로 나타난다. 달리 말하면, 충분히 정확한 방식으로 출구 온도의 검출에 기초하여 관류형 히터의 작동을 제어하는 것이 곤란하거나 심지어 불가능한 것으로 나타난다.For the purpose of controlling the temperature of the liquid at the outlet of the once-through heater, it is possible that a feedback control loop can be used. In practice, however, it appears difficult or even impossible to meet high demands with regard to outlet temperatures as mentioned. In other words, it appears to be difficult or even impossible to control the operation of the flow-through heater based on the detection of the outlet temperature in a sufficiently accurate manner.
본 발명의 목적은 관류형 히터 및 출구 온도를 제어하기 위한 피드백 제어 루프를 포함하는 디바이스에서 피드백 제어 루프를 최적화하는 것이다. 이 목적은 관류형 히터의 출구측에서 관류형 히터의 액체 운반 도관 내에 부분적으로 삽입된 인서트를 제공함으로서 성취되고, 관류형 히터의 액체 운반 도관 내부에 위치된 인서트의 부분은 관류형 히터의 가열 수단과 직접적으로 관련되지 않는 액체 운반 도관의 부분 내에 존재하는 공간의 적어도 상당한 부분을 점유한다.It is an object of the present invention to optimize a feedback control loop in a device comprising a feedback control loop for controlling the flow-through heater and the outlet temperature. This object is achieved by providing an insert partially inserted in the liquid conveying conduit of the perfusion heater at the outlet side of the perfusion heater, wherein the portion of the insert located inside the liquid conveying conduit of the perfusion heater is a heating means of the perfusion heater. Occupies at least a substantial portion of the space present in the portion of the liquid delivery conduit not directly related to the.
본 발명에 기초를 이루는 식견에 따르면, 출구 온도를 제어하는데 있어서의 어려움은 관류형 히터의 일반적인 디자인에 관련된 피드백 프로세스에서의 지연에 의해 발생된다. 특히, 이 디자인에서, 액체 운반 도관 및 가열 요소는 관류형 히터의 입구측 및 출구측의 모두에서 도관이 가열 요소에 대해 소정의 길이에 걸쳐 연장하는 방식으로 서로에 대해 배열된다. 따라서, 액체의 온도가 실제로는 도관의 출구인 관류형 히터의 출구에서 검출될 때, 검출이 발생하는 장소에 도달하기 전에 가열 요소와 직접적으로 관련되지 않는 도관의 길이를 통해 액체가 먼저 이동하는 사실에 의해 발생되는 지연이 존재한다. 이하에는, 이 현상은 관류형 히터 내의 사체적(dead volume)의 존재라 칭할 것이고, 가열 요소와 직접적으로 관련되지 않는 도관의 부분은 관류형 히터의 비효용부(ineffective portion)라 칭한다.According to the findings based on the present invention, the difficulty in controlling the outlet temperature is caused by the delay in the feedback process related to the general design of the flow-through heater. In particular, in this design, the liquid delivery conduits and heating elements are arranged relative to each other in such a way that the conduits extend over a predetermined length with respect to the heating element, both on the inlet side and the outlet side of the flow-through heater. Thus, when the temperature of the liquid is detected at the outlet of the flow-through heater, which is actually the outlet of the conduit, the fact that the liquid first travels through the length of the conduit not directly related to the heating element before reaching the place where the detection occurs. There is a delay caused by. In the following, this phenomenon will be referred to as the presence of a dead volume in the flow-through heater, and the portion of the conduit not directly related to the heating element is referred to as the ineffective portion of the flow-through heater.
사체적 및 관련된 지연 시간에 대해, 사체적이 클수록, 모든 상황 하에서 원하는 평균 출구 온도를 실현하는 것이 더 어렵다는 것이 주목된다. 이는 사체적이 예를 들어 에스프레소 디바이스에 사용되기에 적합한 관류형 히터에서의 경우인 관류형 히터의 총 체적이 비교할 때 사체적이 상당할 때 특히 명백하다. 일반적으로, 지연 시간이 길수록, 피드백 제어 루프의 응답이 느리고, 불안정성의 발생이 빨라진다. 따라서, 더 긴 지연 시간은 관류형 히터의 적용 가능성의 제한을 유도한다. 예를 들어, 에스프레소 디바이스의 용례는 이러한 용례가 신속한 응답의 피드백 제어 루프를 요구하기 때문에 실용적으로 가능하지 않다.It is noted that, for the dead volume and the associated delay time, the larger the dead volume, the more difficult it is to realize the desired average outlet temperature under all circumstances. This is particularly evident when the total volume of the perfusion heater is comparable in comparison with the total volume of the perfusion heater, which is the case in the perfusion heater suitable for use in an espresso device. In general, the longer the delay time, the slower the response of the feedback control loop and the faster the instability occurs. Thus, a longer delay time leads to a limitation of the applicability of the once-through heater. For example, the use of an espresso device is not practically possible because such use requires a fast response feedback control loop.
다수의 용례에서, 최저 가능한 제조 비용을 갖는 것이 중요하다. 따라서, 다수의 경우에, 이는 전술된 문제점을 해결하기 위해 관류형 히터의 디자인을 변경하기 위한 실행 가능한 옵션은 아니다. 대신에, 통상의 관류형 히터가 적용되는 가정에 기초하여 다른 해결책이 요구된다. 본 발명은 관류형 히터의 출구측에서 관류형 히터의 액체 운반 도관 내에 부분적으로 삽입되는 인서트의 적용을 제안함으로써 이러한 해결책을 제공하고, 관류형 히터의 액체 운반 도관 내부에 위치된 인서트의 부분은 사체적의 적어도 상당한 부분을 점유한다.In many applications, it is important to have the lowest possible manufacturing cost. Thus, in many cases, this is not a viable option for modifying the design of the once-through heater to solve the aforementioned problem. Instead, another solution is required based on the assumption that a conventional flow-through heater is applied. The present invention provides such a solution by proposing the application of an insert which is partially inserted into the liquid conveying conduit of the once through flow heater at the outlet side of the once through flow heater, wherein the part of the insert located inside the liquid conveying conduit of the through flow heater is a dead body. Occupies at least a significant portion of the enemy.
본 발명에 따른 인서트가 적용될 때, 사체적이 상당히 감소되는 것이 성취된다. 이는 관류형 히터의 액체 운반 도관 내부에 위치된 인서트의 부분이 사체적을 충전한다는 사실에 기인한다. 다수의 실용적인 경우에, 인서트의 이 부분은 관류형 히터 내의 액체의 유동 방향에서 볼 때 액체 운반 도관 내에 적소에 인서트를 유지하기 위해 필요한 것보다 길다.When the insert according to the invention is applied, it is achieved that the dead volume is significantly reduced. This is due to the fact that the portion of the insert located inside the liquid delivery conduit of the perfusion heater fills the dead volume. In many practical cases, this portion of the insert is longer than necessary to keep the insert in place in the liquid delivery conduit when viewed in the flow direction of the liquid in the flow-through heater.
언급된 바와 같이 인서트를 적용함으로서 성취되는 사체적의 감소에 기인하여, 액체의 출구 온도를 검출하는데 있어서의 지연은 출구 온도를 제어하는 것이 더 효과적이고 정확하게 수행될 수 있는 유리한 결과로서 상당히 감소된다. 본 발명에 따르면, 관류형 히터의 디자인의 수정을 취하지 않고, 또한 이러한 유리한 결과를 성취하기 위해 온도 제어 프로세스에 사용된 부품의 업그레이드를 취하지도 않고, 단지 간단한 추가의 부품, 즉 인서트의 적용만을 취한다.Due to the reduction in the dead volume achieved by applying the insert as mentioned, the delay in detecting the outlet temperature of the liquid is significantly reduced as an advantageous result that controlling the outlet temperature can be carried out more effectively and accurately. According to the present invention, no modification of the design of the flow-through heater is made, and no upgrade of the components used in the temperature control process is achieved to achieve this advantageous result, but only the application of a simple additional component, ie an insert. do.
관류형 히터의 비효용부의 사체적을 가능한 한 가능하게 감소시키기 위해, 그리고 도관 내의 인서트의 안정된 배열을 갖기 위해, 관류형 히터의 액체 운반 도관의 내부면과 액체 운반 도관의 내부에 위치된 인서트의 부분의 외부면 사이에 단지 적은 유극만이 존재하면 바람직하다.The part of the insert located inside the liquid delivery conduit and the inner surface of the liquid delivery conduit of the perfusion heater in order to possibly reduce the dead volume of the non-utilized portion of the once-through heater and to have a stable arrangement of inserts in the conduit It is desirable if only a small gap exists between the outer surfaces of the.
실용적인 경우에, 인서트는 관류형 히터의 액체 운반 도관으로부터 인서트의 출구로 액체를 운반하기 위한 덕트 시스템을 포함한다. 이 경우에, 인서트의 액체 운반 덕트 시스템의 덕트(들)는 관류형 히터의 비효용부를 통해 액체를 운반하기 위한 기능을 한다. 바람직하게는, 이러한 액체 운반 덕트 시스템의 덕트(들)의 직경은 관류형 히터의 출구에서 관류형 히터의 액체 운반 도관의 직경보다 상당히 작아, 덕트(들)의 체적이 관류형 히터의 비효용부의 체적보다 훨씬 작게 되고, 인서트의 적용의 사체적 감소 효과가 최적이 될 수 있다.In practical cases, the insert includes a duct system for conveying liquid from the liquid delivery conduit of the once-through heater to the outlet of the insert. In this case, the duct (s) of the liquid conveying duct system of the insert serve to convey liquid through the ineffective portion of the once-through heater. Preferably, the diameter of the duct (s) of this liquid delivery duct system is considerably smaller than the diameter of the liquid delivery conduit of the perfusion heater at the outlet of the perfusion heater, so that the volume of the duct (s) is It is much smaller than the volume, and the effect of the reduction of the mortality of the application of the insert can be optimal.
본 발명에 따른 인서트는 관류형 히터의 액체 운반 도관의 외부에 위치된 인서트의 부분에서 인서트의 외부면으로부터 액체 운반 덕트 시스템으로 연장하는 덕트를 포함할 수 있고, 관류형 히터의 출구에서 액체의 온도를 검출하기 위한 수단이 이 덕트와 관련된다. 바람직하게는, 이 덕트는 관류형 히터의 액체 운반 덕트의 단부에 가능한 한 근접하게 위치되어, 출구 온도의 검출이 액체 운반 도관의 단부에 가능한 한 근접한 위치에서 발생될 수 있고, 사체적, 특히 비교적 작은 사체적이 존재하는 길이가 최소로 유지된다.The insert according to the invention may comprise a duct extending from the outer surface of the insert to the liquid conveying duct system at a portion of the insert located outside of the liquid conveying conduit of the flow-through heater, the temperature of the liquid at the outlet of the flow-through heater. Means for detecting are associated with this duct. Preferably, this duct is located as close as possible to the end of the liquid conveying duct of the flow-through heater so that detection of the outlet temperature can occur at a position as close as possible to the end of the liquid conveying conduit, The length of small dead bodies is kept to a minimum.
인서트의 부분일 수 있는 액체 운반 덕트 시스템에 대해, 이 덕트 시스템은 서로에 대해 비스듬히 배향된 적어도 2개의 덕트를 포함할 수 있다는 것이 주목된다. 유리한 디자인에서, 덕트 시스템은 덕트 시스템에 액체를 유입하기 위한 적어도 하나의 덕트로서, 이 적어도 하나의 입구 덕트는 관류형 히터 내의 액체의 유동 방향에 실질적으로 수직으로 배향되고 인서트의 일 측면으로부터 다른 측면으로 연장하는 적어도 하나의 덕트와, 덕트 시스템으로부터 액체를 유출하기 위한 덕트를 포함하고, 출구 덕트는 관류형 히터 내의 액체의 유동 방향에 실질적으로 평행하게 배향되고, 적어도 하나의 입구 덕트 및 출구 덕트는 서로 연결된다.It is noted that for a liquid delivery duct system, which may be part of an insert, the duct system may comprise at least two ducts oriented at an angle with respect to each other. In an advantageous design, the duct system is at least one duct for introducing liquid into the duct system, wherein the at least one inlet duct is oriented substantially perpendicular to the flow direction of the liquid in the flow-through heater and from one side of the insert to the other side. At least one duct extending into the duct and a duct for outflowing liquid from the duct system, the outlet duct being oriented substantially parallel to the flow direction of the liquid in the flow-through heater, the at least one inlet duct and the outlet duct being Are connected to each other.
적어도 하나의 입구 덕트가 출구 덕트에 비스듬히 배향되어 있고 입구 덕트가 인서트의 일 측면으로부터 다른 측면으로 연장하는 인서트의 액체 운반 덕트 시스템의 디자인을 적용하는 장점은 액체가 인서트의 출구에서 잔류하는 상황을 방지하는 것이다. 입구 덕트는 일종의 지름길로서 기능하고, 흡인 및/또는 가압력이 인가되지 않으면 액체가 인서트의 출구에 도달할 수 없다. 더욱이, 입구 덕트(들)와 출구 덕트 사이의 각도를 갖는 개념이 적용될 때 다양한 입구 통로를 생성하는 것이 가능하여, 액체의 혼합이 출구 덕트로의 입구 덕트(들)의 연결부에서 실현되고, 이는 더욱 더 정확한 온도 검출을 초래한다.The advantage of applying the design of the insert's liquid transport duct system, in which at least one inlet duct is oriented obliquely to the outlet duct and the inlet duct extends from one side of the insert to the other, prevents the situation where liquid remains at the outlet of the insert. It is. The inlet duct functions as a kind of shortcut and liquid cannot reach the outlet of the insert unless suction and / or pressing force is applied. Moreover, it is possible to create various inlet passages when the concept with the angle between the inlet duct (s) and the outlet duct is applied, so that mixing of the liquid is realized at the connection of the inlet duct (s) to the outlet duct, which is more Results in more accurate temperature detection.
실용적인 실시예에서, 특히 인서트가 액체 운반 덕트 시스템을 포함하는 실시예에서, 본 발명에 따른 디바이스는 관류형 히터의 액체 운반 도관 내부에 위치된 인서트의 부분의 외부면과 액체 운반 도관의 내부면 사이의 공간을 밀봉하기 위한 수단을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 밀봉 수단을 사용함으로써, 액체 운반 도관으로부터 인서트의 외부면과 도관의 내부면 사이의 (좁은) 공간을 통한 액체의 누설이 방지된다. 일반적으로, O-링 등을 포함할 수 있는 밀봉 수단은 관류형 히터 내의 액체의 유동 방향에서 볼 때 인서트의 액체 운반 덕트 시스템의 입구(들) 후방에 위치된다.In a practical embodiment, in particular in embodiments where the insert comprises a liquid conveying duct system, the device according to the invention is provided between an outer surface of a portion of the insert located inside a liquid conveying conduit of a perfusion heater and an inner surface of the liquid conveying conduit. It may further comprise means for sealing the space of the. By using suitable sealing means, leakage of liquid from the liquid transport conduit through the (narrow) space between the outer surface of the insert and the inner surface of the conduit is prevented. In general, sealing means, which may include an O-ring or the like, are located behind the inlet (s) of the liquid delivery duct system of the insert as viewed in the flow direction of the liquid in the flow-through heater.
본 발명의 다수의 전술된 양태는 개별적으로 고려될 때 인서트로부터 나온다. 이 경우에, 이들 양태는 이하와 같이 설명된다.Many of the foregoing aspects of the invention emerge from inserts when considered individually. In this case, these aspects are explained as follows.
인서트는 일반적으로 상기에 설명된 바와 같이 액체를 가열하기 위한 디바이스에 사용을 위해 의도된 인서트로서 설명되고,The insert is generally described as an insert intended for use in a device for heating a liquid as described above,
- 액체를 운반하기 위한 도관, 특히 도관을 통해 유동하는 동안 액체를 가열하기 위한 수단을 추가로 갖는 관류형 히터의 부분인 액체 운반 도관 내에 삽입되기에 적합한 단부 부분, 및An end portion suitable for insertion into a liquid conveying conduit which is part of a conduit for carrying liquid, in particular a flow-through heater having means for heating the liquid while flowing through the conduit, and
- 인서트를 통한 액체를 운반하기 위한 덕트 시스템으로서, 액체 운반 덕트 시스템의 덕트(들)의 직경은 단부 부분의 외경보다 상당히 작은 덕트 시스템을 포함한다.Duct system for conveying liquid through the insert, the diameter of the duct (s) of the liquid conveying duct system comprising a duct system significantly smaller than the outer diameter of the end portion.
본 발명에 따른 인서트에서, 액체 운반 덕트 시스템이 서로에 대해 비스듬히 배향된 적어도 2개의 덕트를 포함하면 유리하다. 바람직하게는, 이 경우에, 액체 운반 덕트 시스템은 덕트 시스템에 액체를 유입시키기 위한 적어도 하나의 덕트로서, 이 적어도 하나의 입구 덕트는 인서트의 축방향, 즉 인서트의 길이방향에 실질적으로 수직으로 배향되고 인서트의 일 측면으로부터 다른 측면으로 연장하는 적어도 하나의 덕트와, 덕트 시스템으로부터 액체를 유출하기 위한 덕트를 포함하고, 이 출구 덕트는 인서트의 축방향에 실질적으로 평행하게 배향되고, 적어도 하나의 입구 덕트 및 출구 덕트는 서로 연결된다.In the insert according to the invention it is advantageous if the liquid delivery duct system comprises at least two ducts oriented at an angle with respect to each other. Preferably, in this case, the liquid delivery duct system is at least one duct for introducing liquid into the duct system, the at least one inlet duct being oriented substantially perpendicular to the axial direction of the insert, ie the longitudinal direction of the insert. And at least one duct extending from one side of the insert to the other side, and a duct for outflow of liquid from the duct system, the outlet duct being oriented substantially parallel to the axial direction of the insert, The duct and the outlet duct are connected to each other.
인서트의 내부에서 액체의 온도 검출을 허용하기 위한 목적으로, 인서트가 액체를 운반하기 위한 도관 내에 삽입되기에 적합한 단부 부분 이외의 인서트의 다른 부분에서 인서트의 외부면으로부터 액체 운반 덕트 시스템으로 연장하는 덕트를 추가로 포함하면 유리하다.Ducts extending from the outer surface of the insert to the liquid delivery duct system at other portions of the insert other than the end portions suitable for insertion of the insert into the conduit for conveying liquid, for the purpose of allowing temperature detection of the liquid inside the insert. It is advantageous to include further.
관류형 히터의 액체 운반 도관으로부터 액체의 누설을 회피하기 위해 바람직하게 사용되는 밀봉 수단은 인서트의 부품(들)으로서 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 인서트는 2개의 표면 사이의 공간을 밀봉하기 위해 사용되기에 적합한 O-링과 같은 수단을 추가로 포함하고, 이들 밀봉 수단은 액체를 운반하기 위한 도관 내에 삽입되기에 적합한 단부 부분에 위치된다.Sealing means preferably used to avoid leakage of liquid from the liquid conveying conduit of the once-through heater may be provided as part (s) of the insert. In this case, the insert further comprises means, such as an O-ring, suitable for use to seal the space between the two surfaces, the sealing means being at an end portion suitable for insertion into a conduit for conveying liquid. Is located.
상기에 설명된 바와 같은 액체를 가열하기 위한 디바이스 이외에, 본 발명은 또한 액체를 운반하기 위한 도관 및 도관을 통해 유동하는 동안 액체를 가열하기 위한 수단을 갖는 관류형 히터의 출구에서의 정확도를 증가시키기 위한 방법으로서, 관류형 히터의 가열 수단과 직접 관련되지 않는 관류형 히터의 액체 운반 도관의 부분 내에 존재하는 공간의 적어도 상당한 부분이 인서트를 제공하고 관류형 히터의 출구측에서 관류형 히터의 액체 운반 도관 내로 인서트의 적어도 부분을 도입함으로써 충전되는 방법을 또한 제공한다.In addition to the device for heating the liquid as described above, the present invention also increases the accuracy at the outlet of the flow through heater having conduits for transporting the liquid and means for heating the liquid while flowing through the conduit. As a method, at least a substantial portion of the space present in the portion of the liquid conveying conduit of the flow through heater that is not directly related to the heating means of the flow through heater provides an insert and conveys liquid in the flow through heater at the outlet side of the flow through heater. Also provided is a method of filling by introducing at least a portion of an insert into a conduit.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법이 수행될 때, 관류형 히터의 액체 운반 도관의 내부면과 액체 운반 도관 내에 삽입된 인서트의 부분의 외부면 사이에는 단지 적은 유극만이 허용된다.Preferably, when the method according to the invention is carried out, only a small clearance is allowed between the inner surface of the liquid conveying conduit of the flow-through heater and the outer surface of the part of the insert inserted in the liquid conveying conduit.
본 발명에 따른 방법이 수행될 때 적용되는 인서트는, 사체적의 감소가 이 체적의 점유를 통해 성취될 수 있고 액체의 유동이 차단되지 않으면, 상기에 규정된 바와 같은 인서트 또는 임의의 다른 적합한 인서트일 수 있다.The inserts applied when the method according to the invention is carried out may be an insert or any other suitable insert as defined above, provided that the reduction of the dead volume can be achieved through the occupancy of this volume and the flow of liquid is not blocked. Can be.
본 발명의 전술된 및 다른 양태는 본 발명에 따른 인서트의 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해지고 이를 참조하여 명료해질 것이다.The foregoing and other aspects of the invention will be apparent from and elucidated with reference to the following detailed description of embodiments of inserts according to the invention.
본 발명이 이제 동등하거나 유사한 부분이 동일한 도면 부호에 의해 지시되어 있는 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
The invention will now be described in more detail with reference to the drawings in which equivalent or similar parts are indicated by the same reference numerals.
도 1은 관류형 히터를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 인서트 및 관류형 히터의 부분을 개략적으로 도시하는 도면.
도 3 및 도 4는 인서트 및 관류형 히터의 액체 운반 도관의 2개의 길이방향 섹션의 도면.1 is a schematic illustration of a once-through heater.
2 shows schematically a part of an insert and a once-through heater according to the invention;
3 and 4 show two longitudinal sections of a liquid delivery conduit of an insert and a once-through heater.
도 1은 당 기술 분야에 공지된 관류형 히터(1)를 개략적으로 도시한다. 일반적으로, 관류형 히터(1)는 액체 운반 도관(2)과, 예를 들어 액체 운반 도관(2)을 밀접하게 둘러싸도록 배열된 가열 요소(3)를 포함한다. 대부분의 경우에, 액체 운반 도관의 단면 영역은 원형 형상을 갖는데, 이는 다른 형상이 마찬가지로 가능하다는 사실을 변경하지 않는다.1 schematically shows a once-through
도 1에서, 액체 운반 도관(2)의 모든 길이가 가열 요소(3)에 의해 덮여지는 것은 아니라는 것을 명백히 알 수 있다. 관류형 히터(1)의 입구측 및 출구측의 모두에서, 액체 운반 도관(2)의 길이부(4)는 가열 요소(3)와 직접적으로 관련되지 않는다. 이들 길이부(4)는 관류형 히터(1)의 비효용부(4)라 칭한다.In FIG. 1, it can be clearly seen that not all lengths of the liquid conveying
관류형 히터(1)의 작동 중에, 가열 요소(3)가 액체의 온도의 증가를 성취하기 위해 액체에 열을 공급하기 위해 작동되는 동안 물과 같은 액체가 액체 운반 도관(2)을 통해 유동하게 된다. 관류형 히터(1)의 출구(5)에서의 액체의 원하는 온도를 성취하는데 있어서 3개의 중요한 팩터는 액체의 초기 온도, 유량 및 열의 공급이다. 액체의 실제 출구 온도가 원하는 범위 내에 있는지 여부를 점검하고 관류형 히터(1)의 가열 요소(3)에 전력 공급과 같은 관류 가열 프로세스의 파라미터가 조정될 필요가 있는지 여부를 점검하기 위해, 출구 온도가 검출되어 가능한 조정을 위한 기초로서 사용되는 피드백 제어 루프를 갖는 것이 통상의 실시이다. 그러나, 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 출구에서 비효용부(4)의 존재에 기인하여, 피드백 제어 루프 내에 지연이 존재하고, 이는 온도 제어 프로세스의 정확성에 악영향을 미친다.During operation of the once-through
피드백 제어 루프 내의 지연은 사체적이라 칭하는 관류형 히터(1)의 출구에서의 비효용부(4)의 체적에 직접 관련된다. 예를 들어, 비효용부(4)가 2 cm의 길이를 갖고, 액체 운반 도관(2)의 내경이 1 cm이고, 유량이 5 ml/s이고, 출구 온도가 관류형 히터(1)의 출구(5)에서 검출될 때, 지연 시간은 0.314 s로 나타난다. 이 값은 사체적을 검출하고 유량으로 사체적을 나눔으로써 발견된다. 사체적은 pi*r2*l=pi*0.52*2=1.57 ml이고, 여기서 r은 액체 운반 도관(2)의 내경이고, l은 관류형 히터(1)의 비효용부(4)의 길이이다. 따라서, 지연 시간은 1.57/5=0.314 s이다. 예를 들어, 에스프레소를 제조하는 것과 관련된 용례에서, 1.57 ml의 사체적은 총 체적에 비교하여 상당하다. 따라서, 이러한 경우에, 사체적은 음료의 최종 온도에 상당한 영향을 미친다.The delay in the feedback control loop is directly related to the volume of the
피드백 제어 루프 내의 지연을 최소화하기 위해, 본 발명은 사체적을 가능한 한 작게 하기 위한 수단을 제안한다. 이들 수단은 인서트(6)가 점선에 의해 지시되어 있는 도 2에 의해 도시된 바와 같이, 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2) 내에 부분적으로 삽입된 인서트(6)의 적용을 수반한다. 더욱이, 도 2는 관류형 히터(1)의 바로 외부의 인서트(6)의 부분에 있는 온도 센서(7)의 적절한 위치를 지시한다. 인서트(6)는 바람직하게는 동시에 액체의 요구된 유량을 허용하면서 예를 들어 가능한 한 많은 사체적을 제거하도록 설계된다. 인서트(6)의 디자인은 인서트(6)의 길이방향 섹션 뿐만 아니라 인서트(6)가 부분적으로 삽입되어 있는 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 부분이 도시되어 있는 도 3 및 도 4에 기초하여 더 설명될 것이다.In order to minimize the delay in the feedback control loop, the present invention proposes a means for making the dead volume as small as possible. These means involve the application of an
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 인서트(6)의 예는 3개의 부분을 포함한다. 제 1 부분(8)은 관류형 히터(1)의 비효용부(4) 내부에 위치되기에 적합한 단부 부분이다. 따라서, 인서트(6)의 이 단부 부분(8)의 외경은 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 내경보다 작다. 제 2 부분(9)은 인서트(6)로의 호스 등의 연결을 허용하는 다른 단부 부분이고, 그 자유 단부에 액체를 위한 출구(10)를 갖는다. 제 3 부분(11)은 예를 들어 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 단부에 접하도록 배열되도록 의도되는 중간 부분이다. 따라서, 인서트(6)의 이 중간 부분(11)의 외경은 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 내경보다 크다.As shown in FIGS. 3 and 4, the example of
인서트(6) 내부에는, 인서트(6)를 통해 액체를 운반하기 위한 덕트 시스템(12)이 배열된다. 입구측, 즉 관류형 히터(1)에 가장 근접한 측에서, 덕트 시스템(12)은 인서트(6)의 반경방향, 즉 관류형 히터(1) 내의 액체의 유동 방향에 수직인 방향으로 연장하는 2개의 덕트(13a, 13b)를 포함한다. 이들 덕트(13a, 13b)는 인서트(6)에 액체를 유입하고 덕트(13a, 13b)가 교차하는 인서트(6) 내부의 중앙 위치로 액체를 운반하는 기능을 한다. 이 위치로부터 인서트(6)의 출구(10)로 연장하여, 출구 덕트(14)가 인서트(6) 내부에 존재한다. 완벽을 위해, 관류형 히터(1) 내의 액체의 유동 방향은 도면에 화살표에 의해 지시되어 있다는 것이 주목된다.Inside the
인서트(6)의 액체 운반 덕트 시스템(12)의 전술된 디자인 이외의 디자인이 본 발명의 범주 내에서 가능하다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 인서트(6)를 통해 연장하는 단일의 중앙 덕트가 있을 수 있다. 그러나, 반경방향으로 배향된 입구 덕트(13a, 13b)를 갖는 구성이 바람직한데, 이는 이 구성이 실현될 때 액체가 리프레시되지 않고 인서트(6)의 출구측에 잔류하는 상황을 회피하는 것이 가능하기 때문이다. 이는 액체의 잔류량이 박테리아 성장의 소스일 수 있는 사실의 견지에서 중요하다. 더욱이, 인서트(6)의 다양한 측면으로부터 액체를 유입함으로써, 액체의 혼합이 성취되고, 이는 원활한 온도 검출에 기여한다.It will be apparent that designs other than the aforementioned design of the liquid
액체를 운반하기 위한 덕트(13a, 13b, 14) 이외에, 인서트(6)는 액체의 출구 온도를 검출하는 프로세스에 사용될 하나 이상의 부품 또는 부품의 부분(도 3 및 도 4에는 도시되지 않음)을 수용하기 위한 덕트(15)를 갖는다. 이하에서, 이 덕트(15)는 검출 덕트(15)라 칭할 것이다. 검출 덕트(15)는 인서트(6)의 중간부(11)에 배열되고, 출구 덕트(14)를 통해 유동하는 액체로의 검출 부품(들)의 자유로운 액세스를 허용하기 위해 인서트(6)의 외부면으로부터 출구 덕트(14)로 연장한다. 도시된 예에서, 검출 덕트(15)는 입구 덕트(13a, 13b)와 같이 인서트(6) 내의 반경방향 배향을 갖는다.In addition to the
관류형 히트(1)의 액체 운반 도관(2)으로부터 액체의 누설을 회피하기 위한 목적으로, 밀봉 수단이 인서트(6)의 입구 덕트(13a, 13b)가 위치되어 있는 위치 후방의 위치에서 도관(2)의 내부면과 인서트(6)의 외부면 사이에 배열된다. 본 발명의 범주 내에서, 임의의 적합한 유형의 밀봉 수단이 적용될 수 있다. 도시된 예에서, 밀봉 수단은 인서트(6)의 외부면에 배열된 홈 내에 수용되는 O-링(16)을 포함한다.For the purpose of avoiding the leakage of liquid from the liquid conveying
도 3 및 도 4는 관류형 히터(1)의 비효용부(4) 내부에 위치되기에 적합한 인서트(6)의 단부 부분(8)의 치수가, 인서트(6)가 그 적절한 위치에 있을 때 인서트(6)의 이 부분(8)의 외부면과 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 내부면 사이에 단지 최소 공간만이 존재하도록 선택되는 것을 도시한다. 대체로, 인서트(6)가 관류형 히터(1)의 출구측에서 적소에 배치될 때, 관류형 히터(1)의 비효용부(4)의 대부분의 체적이 충전되고, 액체의 출구 온도의 검출에 있어서의 지연을 유발하는 체적은 단지 인서트(6)의 삽입된 부분(8)의 외부면과 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 내부면 사이에 존재하는 공간의 합인 체적, 인서트(6)의 입구 덕트(13a, 13b)의 체적 및 입구 덕트(13a, 13b)로의 연결부와 검출 덕트(15)의 위치 사이의 출구 덕트(14)의 체적 이하이다.3 and 4 show the dimensions of the
인서트(6)의 액체 운반 덕트 시스템(12)의 덕트(13a, 13b, 14)의 직경이 관류형 히터(1)의 출구측에서 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 직경보다 상당히 작아 사체적이 실제로 가능한 한 작게 될 수 있으면 가장 유리하다. 관류형 히터(1)의 비효용부(4)의 사체적의 감소에 기인하여, 본 발명은 출구 온도를 제어하는 향상된 방식을 허용하는데, 이는 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스의 더 양호한 성능을 유도한다. 본 명세서에 언급할 가치가 있는 이러한 디바이스의 예는 음료 제조 디바이스, 특히 드립 필터형 및 패드 처리형을 포함하는 다양한 유형의 커피 디바이스 및 에스프레소 디바이스 및 유아용 우유 디바이스이다.The diameters of the
본 발명이 적용되는 디바이스의 제조 프로세스 중에, 통상의 관류형 히터(1)가 제공되고, 여기서 관류형 히터(1)의 출구측에서 사체적은 본 발명에 따른 인서트(6)를 제공하고 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2) 내로 인서트(6)의 단부 부분(8)을 도입함으로써 감소된다.During the manufacturing process of the device to which the present invention is applied, a conventional once-through
본 발명의 범주가 상기에 설명된 예에 한정되는 것은 아니고, 그 다수의 보정 및 수정이 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 가능하다는 것이 당 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 본 발명이 도면 및 상세한 설명에 도시되고 설명되었지만, 이러한 도시 및 설명은 한정적인 것이 아니라, 단지 예시적이거나 설명적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that the scope of the invention is not limited to the examples described above, and that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. will be. Although the present invention has been shown and described in the drawings and detailed description, such illustration and description are to be considered in all respects only as illustrative and illustrative. The invention is not limited to the disclosed embodiments.
개시된 실시예의 변형이 도면, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시할 때 당 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되고 실시될 수 있다. 청구범위에서, 용어 "포함하는"은 다른 단계 또는 요소를 배제하는 것은 아니고, 단수 표현의 용어는 복수를 배제하는 것은 아니다. 단지 서로 상이한 종속 청구항에 특정 수단이 인용되어 있다는 사실은 이들 수단의 조합이 장점을 갖고 사용될 수 없다는 것을 지시하는 것은 아니다. 청구범위의 임의의 도면 부호는 본 발명의 범주를 한정하는 것으로서 해석되어서는 안된다.Modifications of the disclosed embodiments can be understood and practiced by those skilled in the art upon practicing the claimed invention from a study of the drawings, the description and the appended claims. In the claims, the term comprising does not exclude other steps or elements, and the term “a” or “an” does not exclude a plurality. The fact that only certain means are cited in different dependent claims does not indicate that a combination of these means cannot be used with advantage. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the invention.
본 발명은 이하와 같이 요약될 수 있다. 통상의 디자인의 관류형 히터(1)에서, 관류형 히터(1)의 단부에 위치된 효용부 및 2개의 비효용부(4)가 구별될 수 있고, 비효용부(4)는 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)이 관류형 히터(1)의 가열 수단(3)과 직접적으로 관련되지 않는 부분이다. 피드백 루프 제어가 관류형 히터(1)의 출구(5)에서의 액체의 온도를 제어하기 위해 사용될 때, 출구(5)에서의 비효용부(4)의 체적은 피드백 프로세스에서 지연을 발생시켜 온도 제어의 불안정성 및 비효율성을 초래하는 사체적을 구성한다. 이를 방지하기 위해, 지연이 최소화되어야 한다. 따라서, 관류형 히터(1) 내의 액체의 유동 방향에서 볼 때 관류형 히터(1)의 효용부 다음에 가능한 한 신속하게 출구 온도를 검출하는 것이 요구된다. 이는 이 체적의 대부분을 점유함으로써 사체적을 감소시키기 위한 인서트(6)를 적용함으로써 실현된다. 실용적인 경우에, 인서트(6)는 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)으로부터 인서트(6)의 출구(10)로 액체를 운반하기 위한 덕트 시스템(12)을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 경우에, 액체 운반 덕트 시스템(12)의 덕트(들)(13a, 13b, 14)의 직경은 관류형 히터(1)의 출구(5)에서의 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 직경보다 상당히 작아, 액체 운반 덕트 시스템(12)의 체적이 비교적 작게 되고, 인서트(6) 내의 덕트 시스템(12)의 존재가 인서트(6)의 적용의 사체적 감소 효과를 손상하지 않게 된다.The present invention can be summarized as follows. In the flow-through
1: 관류형 히터 2: 액체 운반 도관
3: 가열 요소 4: 비효용부
5: 출구 6: 인서트
7: 온도 센서 8: 제 1 부분
9: 제 2 부분 10: 출구
11: 중간 부분 12: 덕트 시스템
13a, 13b, 14: 덕트 15: 덕트1: through-flow heater 2: liquid conveying conduit
3: heating element 4: ineffective part
5: exit 6: insert
7: temperature sensor 8: first part
9: second part 10: exit
11: middle part 12: duct system
13a, 13b, 14: duct 15: duct
Claims (9)
- 액체를 운반하기 위한 도관(2) 및 상기 도관(2)을 통해 유동하는 동안 상기 액체를 가열하기 위한 수단(3)을 갖는 관류형 히터(1)와,
- 상기 관류형 히터(1)의 출구(5)에서의 액체의 온도를 제어하기 위한 디바이스의 부분인, 상기 관류형 히터(1)의 출구(5)에서의 액체의 온도를 검출하기 위한 수단(7)과,
- 상기 관류형 히터(1)의 출구측에서 상기 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2) 내에 부분적으로 삽입되는 인서트(6)로서, 상기 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2) 내부에 위치된 상기 인서트(6)의 부분(8)은 상기 관류형 히터(1)의 가열 수단과 직접 관련되지 않는 상기 액체 운반 도관(2)의 부분(4) 내에 존재하는 공간의 적어도 상당한 부분을 점유하는 상기 인서트(6)를 포함하는 디바이스.A device for heating a liquid,
A through-flow heater (1) having a conduit (2) for carrying liquid and means (3) for heating said liquid while flowing through said conduit (2),
Means for detecting the temperature of the liquid at the outlet 5 of the flow-through heater 1, which is part of a device for controlling the temperature of the liquid at the outlet 5 of the flow-through heater 1 ( 7) and,
An insert 6 partially inserted into the liquid conveying conduit 2 of the perfusion heater 1 at the outlet side of the perfusion heater 1, wherein the liquid conveying conduit 2 of the perfusion heater 1 The portion 8 of the insert 6 located therein is at least a significant portion of the space present in the portion 4 of the liquid conveying conduit 2 which is not directly related to the heating means of the flow-through heater 1. A device comprising said insert (6) which occupies a part.
상기 관류형 히터(1)의 가열 수단(3)과 직접 관련되지 않는 상기 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2)의 부분(4) 내에 존재하는 공간의 적어도 상당한 부분이 인서트(6)를 제공하고 상기 관류형 히터(1)의 출구측에서 상기 관류형 히터(1)의 액체 운반 도관(2) 내로 상기 인서트(6)의 적어도 일 부분(8)을 도입함으로써 충전되는 방법.Accuracy in controlling the temperature of the liquid at the outlet of the flow-through heater 1 having a conduit 2 for conveying liquid and means 3 for heating the liquid while flowing through the conduit 2 As a way to increase
At least a substantial portion of the space present in the portion 4 of the liquid conveying conduit 2 of the flow-through heater 1, which is not directly related to the heating means 3 of the flow-through heater 1, is inserted into the insert 6. And filling at least a portion (8) of the insert (6) into the liquid conveying conduit (2) of the perfusion heater (1) at the outlet side of the perfusion heater (1).
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