RU2783504C9 - Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine - Google Patents

Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine Download PDF

Info

Publication number
RU2783504C9
RU2783504C9 RU2022100938A RU2022100938A RU2783504C9 RU 2783504 C9 RU2783504 C9 RU 2783504C9 RU 2022100938 A RU2022100938 A RU 2022100938A RU 2022100938 A RU2022100938 A RU 2022100938A RU 2783504 C9 RU2783504 C9 RU 2783504C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
heater
channel
electromagnetic induction
heating element
Prior art date
Application number
RU2022100938A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2783504C1 (en
Inventor
Фабио БРУЦЦЕСЕ
Original Assignee
Рэвендорс Сервисиз С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рэвендорс Сервисиз С.П.А. filed Critical Рэвендорс Сервисиз С.П.А.
Application granted granted Critical
Publication of RU2783504C1 publication Critical patent/RU2783504C1/en
Publication of RU2783504C9 publication Critical patent/RU2783504C9/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to a flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine. The technical result is achieved by the flow electromagnetic induction fluid heater containing a tubular body with a longitudinal axis, wherein at least one fluid channel is formed in said body including at least one inlet whereby the fluid to be heated is supplied into the channel during use and one outlet whereby the heated fluid is discharged from the channel during use; a heating element located at least partially inside the channel so as to be surrounded by the fluid during use; and an electrical winding wound with direct contact around the outer surface of the tubular body, where to electrical power can be supplied in order to create an electromagnetic induction field and thereby heat said heating element due to the effect of said electromagnetic induction field.
EFFECT: reliable operation of the claimed solution.
9 cl, 7 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственную заявкуCross-reference to related application

Данная патентная заявка испрашивает приоритет итальянской патентной заявки № 102019000009384, поданной 18.06.2019.This patent application claims the priority of Italian patent application no. 102019000009384 filed on 06/18/2019.

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение в целом относится к области автоматов по продаже напитков, в частности к проточному электромагнитному индукционному нагревателю текучей среды для нагрева текучей среды, в частности воды, молока, воздуха и т.п., в автомате по продаже напитков, чтобы приготавливать горячие напитки из обезвоженного материала, таких как кофе, чай, горячий шоколад и т.п.The present invention generally relates to the field of beverage vending machines, in particular to a flow-through electromagnetic induction fluid heater for heating a fluid, in particular water, milk, air, etc., in a beverage vending machine to prepare hot drinks from dehydrated material such as coffee, tea, hot chocolate, etc.

Уровень техникиState of the art

Известны автоматы по продаже напитков, в частности для приготовления горячих напитков, из обезвоженного материала, таких как кофе, чай, горячий шоколад и т.п.Beverage vending machines are known, in particular for preparing hot drinks, from dehydrated material such as coffee, tea, hot chocolate and the like.

Такие автоматы по продаже напитков снабжены одним или несколькими нагревателями, выполненными с возможностью нагрева воды, например бойлерами или чайниками. Известные нагреватели, как правило, содержат нагревательный элемент, выполненный из резистивного материала и способный нагревать воду, содержащуюся внутри резервуара или контейнера автомата.Such beverage vending machines are provided with one or more heaters capable of heating water, such as boilers or kettles. Known heaters generally comprise a heating element made of a resistive material and capable of heating the water contained within the tank or container of the machine.

Более конкретно, нагревательный элемент постоянно погружен в воду, содержащуюся в контейнере, и к концам нагревательного элемента приложена разность потенциалов. Таким образом, внутри последнего вырабатывается электрический ток, который, за счет эффекта Джоуля, рассеивает энергию в виде тепла, тем самым нагревая воду за счет теплопроводности.More specifically, the heating element is constantly immersed in water contained in the container, and a potential difference is applied to the ends of the heating element. Thus, an electric current is generated inside the latter, which, due to the Joule effect, dissipates energy in the form of heat, thereby heating the water due to thermal conductivity.

Таким образом, необходимо поддерживать воду, содержащуюся в контейнере, при желаемой температуре, чтобы гарантировать быстрый розлив напитка.Thus, it is necessary to maintain the water contained in the container at the desired temperature in order to guarantee a quick dispensing of the beverage.

Отсюда следует, что если автомат бездействует в течение длительных периодов времени, для поддержания желаемой температуры воды внутри контейнера (обычно выше 85°C) будет потребляться значительное количество энергии.It follows that if the machine is idle for long periods of time, a significant amount of energy will be consumed to maintain the desired temperature of the water inside the container (typically above 85°C).

Более того, упомянутые выше нагреватели относятся к накопительному типу, то есть к тому типу, в котором заданный объем воды удерживается в контейнере и в котором вода нагревается и поддерживается при желаемой температуре; когда требуется раздача определенного объема горячей воды для приготовления соответствующего напитка, горячая вода, забираемая из контейнера, пополняется водой комнатной температуры. Таким образом, воду в контейнере необходимо нагреть и снова довести до желаемой температуры, чтобы гарантировать, что следующая раздача произойдет при желаемой температуре.Moreover, the heaters mentioned above are of the storage type, that is to say the type in which a predetermined volume of water is held in a container and in which the water is heated and maintained at the desired temperature; when a certain volume of hot water needs to be dispensed to prepare the corresponding drink, the hot water taken from the container is replenished with water at room temperature. Thus, the water in the container must be heated and brought back to the desired temperature to ensure that the next dispense occurs at the desired temperature.

Таким образом, в последнем случае необходим период ожидания для повторного нагрева воды, продолжительность которого зависит от количества горячей воды, подаваемой во время одной или нескольких предыдущих раздач.Thus, in the latter case, a waiting period is necessary for reheating the water, the duration of which depends on the amount of hot water supplied during one or more previous distributions.

Помимо температуры, важным параметром, который необходимо контролировать, является расход подаваемой горячей воды, который зависит, прежде всего, от типа приготовляемого напитка; например, в случае напитков, производимых с использованием растворимых веществ, требуется значительный (не менее 10 см3/с) расход горячей воды. При высоком расходе подаваемой горячей воды будет происходить быстрое падение температуры воды, содержащейся в контейнере, что приведет к длительному времени ожидания для последующей раздачи или к получению напитка, в котором растворимое вещество может образовывать комки.In addition to temperature, an important parameter to be controlled is the flow rate of hot water supplied, which depends primarily on the type of beverage being prepared; for example, in the case of beverages produced using soluble substances, a significant (at least 10 cm 3 /s) consumption of hot water is required. If the hot water supply is high, there will be a rapid drop in the temperature of the water contained in the container, resulting in a long waiting time for subsequent dispensing or a beverage in which the solute may form lumps.

В документах FR-A-2855359, EP-A-1380243 и DE-A-102007034370 приведены примеры проточных водонагревателей для нагрева воды за счет тепла, выделяемого с помощью электрических сопротивлений.Documents FR-A-2855359, EP-A-1380243 and DE-A-102007034370 give examples of instantaneous water heaters for heating water using heat generated by electrical resistances.

Описанные выше проблемы, связанные с нагревом воды в автоматах по продаже напитков, возникают из-за тепловой инерции, с которой нагревается данная масса воды.The problems described above associated with heating water in beverage vending machines arise from the thermal inertia with which a given body of water is heated.

Для устранения этих технических недостатков известны решения, использующие явление электромагнитной индукции для нагрева воды.To eliminate these technical disadvantages, solutions are known that use the phenomenon of electromagnetic induction to heat water.

В частности, известны проточные водонагреватели, в которых используется электромагнитная индукция для создания паразитных токов в канале, выполненном из электропроводящего материала, внутри которого течет вода, подлежащая нагреву. Паразитные токи рассеивают энергию за счет эффекта Джоуля в виде тепла, тем самым нагревая канал и, следовательно, воду, которая течет в контакте с ним.In particular, instantaneous water heaters are known which use electromagnetic induction to create parasitic currents in a channel made of electrically conductive material, within which the water to be heated flows. Parasitic currents dissipate energy through the Joule effect in the form of heat, thereby heating the channel and therefore the water that flows in contact with it.

Как известно, особенно выгодны электромагнитные индукционные нагреватели, так как они позволяют быстро нагревать воду.As is known, electromagnetic induction heaters are particularly advantageous, as they allow the water to be heated quickly.

В документе EP-A-2868242 настоящего заявителя описан нагреватель, содержащий металлический канал, намотанный в форме спирали и расположенный в полости катушки, которая выполнена из электроизолирующего материала и на которую намотана обмотка для создания электромагнитной индукции.Applicant's EP-A-2868242 describes a heater comprising a metal channel wound in the form of a helix and located in the cavity of a coil which is made of an electrically insulating material and which is wound with a winding to produce electromagnetic induction.

На обмотку подается переменный электрический ток, который за счет электромагнитной индукции вырабатывает паразитные токи, нагревающие, за счет эффекта Джоуля, спиральный металлический канал и, таким образом, воду, которая течет внутри него.An alternating electric current is applied to the winding, which, by electromagnetic induction, generates parasitic currents that heat, due to the Joule effect, the spiral metal channel and, thus, the water that flows inside it.

Катушка прикреплена к опорной конструкции автомата, в то время как металлический канал не имеет механических соединений с катушкой, а просто поддерживается гидравлическим контуром, к которому он присоединен с помощью простых быстроразъемных (вставных) фитингов.The coil is attached to the support structure of the machine, while the metal conduit has no mechanical connection to the coil, but is simply supported by a hydraulic circuit to which it is attached with simple quick-release (plug-in) fittings.

Более конкретно, металлический канал и катушка радиально разделены свободным пространством (воздушным промежутком).More specifically, the metal channel and the coil are radially separated by a free space (air gap).

Таким образом, обслуживание нагревателя, в частности замена металлического канала, становится гораздо легче, более экономичным и простым.Thus, maintenance of the heater, in particular the replacement of the metal channel, becomes much easier, more economical and simple.

В документе JP-A-2001284034 описан пример проточного водонагревателя, который обеспечивает нагрев за счет электромагнитной индукции.JP-A-2001284034 describes an example of an instantaneous water heater that provides heating by electromagnetic induction.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Хотя нагреватель описанного выше типа представляет собой функционально жизнеспособное решение для нагрева воды в автоматах по продаже напитков, заявитель имел возможность убедиться, что известные нагреватели могут быть дополнительно усовершенствованы, в частности, в отношении эффективности теплообмена, достигаемого с помощью нагревателя.While a heater of the type described above is a functionally viable solution for heating water in beverage vending machines, the Applicant has been able to see that known heaters can be further improved, in particular with regard to the heat exchange efficiency achieved by the heater.

Задача настоящего изобретения состоит в создании проточного электромагнитного индукционного нагревателя текучей среды, который является очень надежным и имеет ограниченную стоимость и который позволяет удовлетворить требования, указанные выше в связи с известными нагревателями.The object of the present invention is to provide a flow-through electromagnetic induction fluid heater which is very reliable and has a limited cost and which satisfies the requirements mentioned above in connection with known heaters.

Согласно настоящему изобретению указанная задача решена с помощью проточного электромагнитного индукционного нагревателя текучей среды и торгового автомата для приготовления горячих напитков, содержащего такой проточный электромагнитный индукционный нагреватель текучей среды, как заявлено в прилагаемой формуле изобретения.According to the present invention, this problem is solved by using a flow electromagnetic induction fluid heater and a hot drinks vending machine comprising such a flow electromagnetic induction fluid heater as claimed in the appended claims.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 показан схематичный вид в перспективе, со снятыми для ясности деталями, узла подачи и нагрева, содержащего нагреватель, выполненный в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;In FIG. 1 is a schematic perspective view, with details removed for clarity, of a supply and heating unit comprising a heater according to a first preferred embodiment of the present invention;

на фиг. 2 – в увеличенном масштабе и со снятыми для ясности деталями, осевой разрез по линии II–II, обозначенной на фиг.1;in fig. 2 - on an enlarged scale and with details removed for clarity, axial section along the line II-II, indicated in Fig.1;

на фиг. 3 – поперечный разрез по линии III–III, обозначенной на фиг.2;in fig. 3 - cross section along the line III-III, indicated in Fig.2;

на фиг. 4 – как на фиг. 2, соответствующий осевой разрез, в увеличенном масштабе и со снятыми для ясности деталями, нагревателя в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;in fig. 4 - as in Fig. 2 is a corresponding axial section, on an enlarged scale and with details removed for clarity, of a heater in accordance with a second preferred embodiment of the invention;

на фиг. 5 – как на фиг. 3, соответствующий поперечный разрез нагревателя, показанного на фиг. 4;in fig. 5 - as in Fig. 3 is a corresponding cross section of the heater shown in FIG. four;

на фиг. 6 – как на фиг. 2, соответствующий осевой разрез, в увеличенном масштабе и со снятыми для ясности деталями, нагревателя в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения; иin fig. 6 - as in Fig. 2 is a corresponding axial section, on an enlarged scale and with details removed for clarity, of a heater in accordance with a third preferred embodiment of the invention; and

на фиг. 7 – как на фиг. 3, соответствующее поперечное сечение нагревателя, показанного на фиг. 6.in fig. 7 - as in Fig. 3, a corresponding cross section of the heater shown in FIG. 6.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Настоящее изобретение будет описано ниже со ссылкой на нагрев воды без отказа от какой-либо общности в связи с этим, так как оно может также использоваться для нагрева других типов текучих сред, используемых в автоматах по продаже напитков, в частности жидкого молока или воздуха, используемого для эмульгирования жидкого молока, или других текучих сред, отличных от воды.The present invention will be described below with reference to the heating of water, without derogating from any generality in this regard, since it can also be used to heat other types of fluids used in beverage vending machines, in particular liquid milk or air used for emulsifying liquid milk, or other fluids other than water.

На фиг. 1–3 показан проточный электромагнитный индукционный нагреватель текучей среды для нагрева текучей среды, в частности воды, в автомате по продаже напитков (не показан), в частности для приготовления горячих напитков из обезвоженного материала, таких как кофе, чай, горячий шоколад и т. п., который в целом обозначен позицией 1.In FIG. 1-3 show a flow-through electromagnetic induction fluid heater for heating fluid, in particular water, in a beverage vending machine (not shown), in particular for preparing hot drinks from dehydrated material such as coffee, tea, hot chocolate, etc. n., which is generally indicated by position 1.

В частности, нагреватель 1 является частью узла 2 подачи и нагрева вышеупомянутого автомата по продаже напитков, который содержит:In particular, the heater 1 is part of the supply and heating unit 2 of the aforementioned beverage vending machine, which comprises:

- контур 3 гидравлической подачи (который схематично показан на фиг. 1), снабженный резервуаром 4, содержащим воду, предпочтительно воду комнатной температуры, и выполненный с возможностью направления потока воды из резервуара 4 к нагревательному устройству 1 посредством трубы 5; и- a hydraulic supply circuit 3 (which is shown schematically in Fig. 1) provided with a tank 4 containing water, preferably water at room temperature, and configured to direct the flow of water from the tank 4 to the heating device 1 through a pipe 5; and

- электрическую схему 6 (которая схематично показана на фиг. 1), функция которой будет пояснена ниже.- an electrical circuit 6 (which is schematically shown in Fig. 1), the function of which will be explained below.

В частности, нагреватель 1 подключен к электрической схеме 6 и соединен по текучей среде с гидравлическим контуром 3.In particular, the heater 1 is connected to the electrical circuit 6 and is in fluid communication with the hydraulic circuit 3.

Как показано на фиг. 2, нагреватель 1 содержит трубчатый корпус 7, внутри которого образован проточный канал 7а для воды. Таким образом, трубчатый корпус 7 является полым, имеет продольную ось A и содержит впускное отверстие 8, через которое вода, которая подлежит нагреву и транспортируется гидравлическим контуром 3, подается при использовании в канал 7a, и выпускное отверстие 10, через которое при использовании нагретая вода вытекает из канала 7а.As shown in FIG. 2, the heater 1 comprises a tubular body 7 within which a water flow channel 7a is formed. Thus, the tubular body 7 is hollow, has a longitudinal axis A, and comprises an inlet 8 through which the water to be heated and transported by the hydraulic circuit 3 is fed into the channel 7a in use, and an outlet 10 through which the heated water is in use flows out of channel 7a.

Согласно данному предпочтительному и неограничивающему варианту осуществления изобретения трубчатый корпус 7 является по существу прямолинейным, в то время как канал 7а выполнен соосно оси А и имеет по существу круглое поперечное сечение.According to this preferred and non-limiting embodiment of the invention, the tubular body 7 is essentially straight, while the channel 7a is coaxial with axis A and has a substantially circular cross section.

Согласно непоказанному альтернативному варианту осуществления изобретения трубчатый корпус 7 и/или канал 7a могут иметь непрямолинейную конфигурацию, например, в том числе один или несколько криволинейных участков; более того, канал 7а может иметь некруглое поперечное сечение (например, эллиптическое, овальное, квадратное, прямоугольное, многоугольное и т.д.).According to a non-shown alternative embodiment of the invention, the tubular body 7 and/or the channel 7a may have a non-rectilinear configuration, for example, including one or more curved sections; moreover, the channel 7a may have a non-circular cross section (eg, elliptical, oval, square, rectangular, polygonal, etc.).

Трубчатый корпус 7 прикреплен к внутренней опорной конструкции (не показана) автомата известным способом, который подробно не описан.The tubular body 7 is attached to the internal support structure (not shown) of the machine in a known manner, which is not described in detail.

В частности, нагреватель 1 содержит верхнюю концевую часть 14 и нижнюю концевую часть 15, которые размещены в осевом направлении на противоположных сторонах трубчатого корпуса 7, прикреплены к трубчатому корпусу 7 и способны присоединяться (в частности, устанавливаться) к внутренней опорной конструкции автомата.In particular, the heater 1 comprises an upper end portion 14 and a lower end portion 15, which are placed axially on opposite sides of the tubular body 7, are attached to the tubular body 7 and are capable of being attached (in particular, mounted) to the internal support structure of the machine.

Более конкретно, верхняя концевая часть 14 и нижняя концевая часть 15 образуют соответствующие осевые закрывающие элементы трубчатого корпуса 7.More specifically, the upper end portion 14 and the lower end portion 15 form respective axial closing members of the tubular body 7.

В одном варианте осуществления изобретения верхняя концевая часть 14 и нижняя концевая часть 15 соединены с трубчатым корпусом 7 съемным образом, например, с помощью резьбового соединения.In one embodiment of the invention, the upper end portion 14 and the lower end portion 15 are connected to the tubular body 7 in a removable manner, for example by means of a threaded connection.

Как показано на фиг. 1 и 2, впускное отверстие 8 и выпускное отверстие 10 образованы соответствующими выступами, продолжающими в осевом направлении от верхней концевой части 14 и от нижней концевой части 15 соответственно.As shown in FIG. 1 and 2, the inlet 8 and the outlet 10 are formed by respective protrusions extending in the axial direction from the upper end portion 14 and from the lower end portion 15, respectively.

Более конкретно, внутри верхней концевой части 14 образован канал 17, который соединяет по текучей среде впускное отверстие 8 с каналом 7a, тем самым позволяя воде проходить через верхнюю концевую часть 14 и поступать в канал 7a.More specifically, a channel 17 is formed within the upper end portion 14, which fluidly connects the inlet 8 to the channel 7a, thereby allowing water to pass through the upper end portion 14 and flow into the channel 7a.

Аналогичным образом, внутри нижней концевой части 15 образован канал 18, который соединяет по текучей среде канал 7а с выпускным отверстием 10, тем самым позволяя воде проходить через нижнюю концевую часть 15 и вытекать из трубчатого корпуса 7.Likewise, a channel 18 is formed within the lower end portion 15 which fluidly connects the channel 7a to the outlet 10, thereby allowing water to pass through the lower end portion 15 and flow out of the tubular body 7.

В свете вышеизложенного впускное отверстие 8 и выпускное отверстие 10 расположены на соответствующих противоположных осевых концах трубчатого корпуса 7.In light of the foregoing, inlet 8 and outlet 10 are located at respective opposite axial ends of the tubular body 7.

В показанном примере выпускное отверстие 10 соединено по текучей среде с выпускной трубой 16 (фиг. 1). Эта выпускная труба 16 выполнена с возможностью подачи нагретой воды из нагревательного устройства 1 в камеру для приготовления напитка (не показана), где нагретая вода окружает обезвоженный материал, как правило, содержащийся в предварительно проколотой капсуле. Полученный таким образом напиток затем подается из камеры для приготовления напитка в устройство розлива напитка (также не показано), с помощью которого он выдается из автомата.In the example shown, outlet 10 is fluidly connected to outlet pipe 16 (FIG. 1). This outlet pipe 16 is configured to supply heated water from the heating device 1 to a beverage preparation chamber (not shown) where the heated water surrounds the dehydrated material typically contained in a pre-pierced capsule. The beverage thus obtained is then fed from the beverage preparation chamber to a beverage dispenser (also not shown) by which it is dispensed from the machine.

Нагреватель 1 дополнительно содержит обмотку 11, образованную множеством концентрических витков 11а, намотанных с непосредственным контактом на внешнюю поверхность 12 трубчатого корпуса 7.The heater 1 additionally contains a winding 11 formed by a plurality of concentric turns 11a wound with direct contact on the outer surface 12 of the tubular body 7.

Более конкретно, обмотка 11 выполнена с возможностью подачи переменного электрического тока с заданной частотой колебаний и создания таким образом электромагнитного индукционного поля.More specifically, the winding 11 is configured to supply an alternating electric current with a predetermined oscillation frequency and thereby create an electromagnetic induction field.

Более конкретно, при использовании электрическая цепь 6 прикладывает переменное напряжение к соответствующим концам 11b обмотки 11, вырабатывая таким образом вышеупомянутый переменный электрический ток и вышеупомянутое электромагнитное индукционное поле.More specifically, in use, the electric circuit 6 applies an alternating voltage to the respective ends 11b of the winding 11, thereby generating the aforementioned alternating electric current and the aforementioned electromagnetic induction field.

Предпочтительно, трубчатый корпус 7 выполнен из материала, имеющего нулевую магнитную восприимчивость.Preferably, the tubular body 7 is made of a material having zero magnetic susceptibility.

Таким образом, трубчатый корпус 7 взаимодействует с электромагнитным индукционным полем, создаваемым обмоткой 11, в минимальной степени или практически не взаимодействует с ним, тем самым предотвращая искажение последнего.Thus, the tubular body 7 interacts with the electromagnetic induction field generated by the winding 11 to a minimal extent or practically does not interact with it, thereby preventing distortion of the latter.

Нагреватель 1 дополнительно содержит нагревательный элемент 13, который расположен внутри канала 7a таким образом, чтобы при использовании он был окружен потоком воды, протекающей внутри упомянутого канала 7a, и который при использовании может быть активирован посредством электромагнитного индукционного поля, создаваемого обмоткой 11.The heater 1 further comprises a heating element 13, which is located inside the channel 7a so that in use it is surrounded by a stream of water flowing inside said channel 7a, and which, in use, can be activated by means of an electromagnetic induction field generated by the winding 11.

В частности, при подаче на обмотку 11 переменного электрического тока создается переменное электромагнитное индукционное поле, силовые линии которого пересекаются внутри канала 7a и, в частности, проходят через нагревательный элемент 13. Согласно закону Фарадея, изменение результирующего потока электромагнитного индукционного поля создает паразитные токи внутри нагревательного элемента 13, которые нагревают нагревательный элемент 13 за счет эффекта Джоуля.In particular, when an alternating electric current is applied to the winding 11, an alternating electromagnetic induction field is created, the lines of force of which intersect inside the channel 7a and, in particular, pass through the heating element 13. According to Faraday's law, a change in the resulting flow of the electromagnetic induction field creates parasitic currents inside the heating element. element 13, which heat the heating element 13 due to the Joule effect.

Нагревательный элемент 13, предпочтительно, выполнен из ферромагнитного материала. Таким образом, линии электромагнитного индукционного поля находятся ближе всего внутри нагревательного элемента 13, оптимизируя возникновение паразитных токов, и не рассеиваются внутри трубчатого корпуса 7.The heating element 13 is preferably made of a ferromagnetic material. Thus, the lines of the electromagnetic induction field are closest inside the heating element 13, optimizing the occurrence of parasitic currents, and do not dissipate inside the tubular body 7.

При использовании вода, которая течет внутри канала 7a, окружает нагревательный элемент 13 и, таким образом, нагревается посредством теплообмена за счет теплопроводности.In use, the water that flows inside the channel 7a surrounds the heating element 13 and is thus heated by conduction heat exchange.

Как показано на фиг. 2, нагревательный элемент 13 радиально отстоит от трубчатого корпуса 7, точнее от внутренней поверхности 19 канала 7а, на промежуток 20, внутри которого при использовании течет вода.As shown in FIG. 2, the heating element 13 is radially spaced from the tubular body 7, more specifically from the inner surface 19 of the channel 7a, by a gap 20 within which water flows during use.

В частности, нагревательный элемент 13 продолжается в осевом направлении внутри канала 7a от верхней концевой части 14 до нижней концевой части 15 без какого-либо соприкосновения с внутренней поверхностью 19 канала 7a. Более конкретно, нагревательный элемент 13 прикреплен к верхней и нижней концевым частям 14 и 15.In particular, the heating element 13 extends axially inside the channel 7a from the upper end portion 14 to the lower end portion 15 without any contact with the inner surface 19 of the channel 7a. More specifically, the heating element 13 is attached to the upper and lower end portions 14 and 15.

В соответствии с этим предпочтительным и не ограничивающим вариантом нагревательный элемент 13 имеет по существу круглое поперечное сечение и расположен внутри канала 7a соосно оси А.In accordance with this preferred and non-limiting embodiment, the heating element 13 has a substantially circular cross section and is located inside the channel 7a coaxially with axis A.

Соответственно, промежуток 20 имеет по существу кольцевое поперечное сечение.Accordingly, gap 20 has a substantially annular cross section.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, который не показан, нагревательный элемент 13 может иметь некруглое поперечное сечение, например: эллиптическое, овальное, квадратное, прямоугольное, многоугольное и т.д.According to an alternative embodiment of the invention, which is not shown, the heating element 13 may have a non-circular cross section, such as elliptical, oval, square, rectangular, polygonal, etc.

В примере, показанном на фиг. 2 и 3, нагревательный элемент 13 содержит единственный стержневой элемент, в частности состоит из него.In the example shown in FIG. 2 and 3, the heating element 13 comprises, in particular consists of, a single rod element.

Как показано на фиг. 1 и 2, узел 2 подачи и нагрева дополнительно содержит датчик 21 температуры, выполненный с возможностью измерения температуры воды в выпускном отверстии 10.As shown in FIG. 1 and 2, the supply and heating unit 2 further comprises a temperature sensor 21 configured to measure the temperature of the water at the outlet 10.

В частности, датчик 21 расположен по меньшей мере частично внутри канала 18 нижней концевой части 15 нагревателя 1 и, таким образом, выполнен с возможностью измерения, с приемлемой степенью приближения, температуры воды в выпускном отверстии 10.In particular, the sensor 21 is located at least partially within the channel 18 of the lower end portion 15 of the heater 1 and is thus capable of measuring, to a reasonable approximation, the temperature of the water at the outlet 10.

Узел 2 дополнительно содержит логический блок 22, выполненный с возможностью получения значений температуры, измеренных датчиком 21.Node 2 further comprises a logic unit 22 configured to receive temperature values measured by sensor 21.

Логический блок 22 также выполнен с возможностью управления активацией и деактивацией электрической схемы 6, а также управления частотой колебаний переменного напряжения, прикладываемого электрической схемой 6 к обмотке 11.The logic block 22 is also configured to control the activation and deactivation of the electrical circuit 6, as well as to control the frequency of oscillations of the alternating voltage applied by the electrical circuit 6 to the winding 11.

При использовании, основываясь на значении температуры выходящей воды, измеренной датчиком 21, логический блок 22 регулирует частоту колебаний и, таким образом, электрическое питание, подаваемое с помощью электрической схемы 6. Действительно, известно, что более высокая температура соответствует большей электрической мощности и в результате большему количеству тепла, вырабатываемого за счет эффекта Джоуля нагревательным элементом 13.In use, based on the value of the leaving water temperature measured by the sensor 21, the logic unit 22 regulates the oscillation frequency and thus the electrical power supplied by the electrical circuit 6. Indeed, it is known that a higher temperature corresponds to a greater electrical power and as a result more heat generated by the Joule effect of the heating element 13.

Таким образом, логический блок 22 управляет изменением температуры выходящей воды.Thus, the logic block 22 controls the change in the leaving water temperature.

Впускное отверстие 8 и выпускное отверстие 10 трубчатого корпуса 7, предпочтительно, расположены в соответствующих эксцентрических положениях по отношению к оси А.The inlet 8 and the outlet 10 of the tubular body 7 are preferably located in respective eccentric positions with respect to axis A.

В частности, впускное отверстие 8 и выпускное отверстие 10 расположены в соответствующих диаметрально противоположных положениях по отношению к оси A.In particular, the inlet 8 and the outlet 10 are located in respective diametrically opposite positions with respect to axis A.

Таким образом, при использовании вода течет внутри канала 7a от впускного отверстия 8 к выпускному отверстию 10 в соответствии с неламинарным режимом движения. Действительно, так как впускное и выпускное отверстия 8 и 10 расположены на диаметрально противоположных сторонах по отношению к оси A, вода внутри промежутка 20 течет при турбулентном движении вокруг нагревательного элемента 13 таким образом, чтобы обеспечить однородный контакт текучей среды с упомянутым нагревательным элементом 13.Thus, in use, water flows within the channel 7a from the inlet 8 to the outlet 10 in accordance with a non-laminar motion. Indeed, since the inlet and outlet openings 8 and 10 are located on diametrically opposite sides with respect to axis A, the water within the gap 20 flows in turbulent motion around the heating element 13 in such a way as to ensure uniform contact of the fluid with said heating element 13.

Работа нагревателя 1 согласно настоящему изобретению будет описана ниже с особой ссылкой на начальное состояние, при котором внутри резервуара 4 находится вода комнатной температуры.The operation of the heater 1 according to the present invention will be described below with particular reference to the initial state in which water at room temperature is inside the tank 4.

В этом состоянии, когда пользователь заказывает раздачу напитка, логический блок 22 позволяет, посредством системы клапанов и насосов известного типа (которые схематично показаны на фиг. 1), нагревать поток воды, проходящий через впускное отверстие 8 и канал 17 внутри трубчатого корпуса 7.In this state, when the user orders a beverage to be dispensed, the logic unit 22 allows, by means of a system of valves and pumps of a known type (which are shown schematically in Fig. 1), to heat the water flow passing through the inlet 8 and the channel 17 inside the tubular body 7.

Одновременно с этим логический блок 22 управляет активацией электрической схемы 6, которая прикладывает переменное напряжение заданной частоты к концам 11b обмотки 11, вырабатывая таким образом переменный электрический ток, который, в свою очередь, создает вышеупомянутое электромагнитное индукционное поле.Simultaneously, the logic unit 22 controls the activation of the electrical circuit 6 which applies an alternating voltage of a predetermined frequency to the ends 11b of the winding 11, thus generating an alternating electric current, which in turn produces the aforementioned electromagnetic inductive field.

Как описано выше, это поле вызывает нагрев нагревательного элемента 13, который нагревает воду, протекающую внутри канала 7a и окружающую упомянутый нагревательный элемент 13.As described above, this field causes heating of the heating element 13, which heats the water flowing inside the channel 7a and surrounding said heating element 13.

Когда нагретая вода протекает через канал 18, датчик 21 измеряет ее температуру и отправляет измеренное значение в логический блок 22. Таким образом, достигается управление измеренной температурой с обратной связью.When the heated water flows through the channel 18, the sensor 21 measures its temperature and sends the measured value to the logic unit 22. Thus, feedback control of the measured temperature is achieved.

Затем нагретая вода подается по трубе 16 в камеру для приготовления выбранного напитка.Then the heated water is supplied through pipe 16 to the chamber for preparing the selected drink.

На фиг. 4 и 5 проточный нагреватель, реализованный в соответствии с альтернативным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, в целом обозначен позицией 1'.In FIG. 4 and 5, a flow heater implemented in accordance with an alternative preferred embodiment of the present invention is generally indicated by 1'.

Так как нагреватель 1' аналогичен по конструкции и принципу действия нагревателю 1, ниже будут описаны только его конструктивные и функциональные отличия.Since the heater 1' is similar in design and operation to the heater 1, only its structural and functional differences will be described below.

Одинаковые ссылочные позиции будут использоваться для обозначения аналогичных или эквивалентных частей и/или признаков.The same reference numerals will be used to refer to like or equivalent parts and/or features.

В частности, нагреватель 1' отличается от нагревателя 1 тем, что он снабжен нагревательным элементом 13', который содержит множество стержневых элементов, в частности состоит из них.In particular, the heater 1' differs from the heater 1 in that it is provided with a heating element 13', which contains a plurality of rod elements, in particular consists of them.

Более конкретно, нагревательный элемент 13' состоит из пучка стержневых элементов, имеющих меньший диаметр, чем диаметр единственного стержневого элемента, образующего нагревательный элемент 13 нагревателя 1.More specifically, the heating element 13' consists of a bundle of rod elements having a smaller diameter than the diameter of the single rod element forming the heating element 13 of the heater 1.

В частности, каждый из стержневых элементов нагревательного элемента 13' продолжается в осевом направлении внутри канала 7a от верхней концевой части 14 до нижней концевой части 15.In particular, each of the rod elements of the heating element 13' extends axially inside the channel 7a from the upper end portion 14 to the lower end portion 15.

Более конкретно, стержневые элементы прикреплены к этим верхней и нижней концевым частям 14 и 15.More specifically, the rod elements are attached to these upper and lower end portions 14 and 15.

При использовании поток воды, протекающий внутри канала 7a, окружает каждый из стержневых элементов, проходя в промежутках канала 7a между стержневыми элементами. В результате улучшается теплообмен, так как общая поверхность теплообмена нагревательного элемента 13' больше, чем у нагревательного элемента 13.In use, the flow of water flowing within the channel 7a surrounds each of the rod elements, passing in the spaces of the channel 7a between the rod elements. As a result, heat transfer is improved because the total heat exchange surface of the heating element 13' is larger than that of the heating element 13.

На фиг. 6 и 7 проточный нагреватель, реализованный в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, в целом обозначен позицией 1''.In FIG. 6 and 7, a flow heater implemented in accordance with another preferred embodiment of the present invention is generally indicated by 1''.

Так как нагреватель 1'' по конструкции и принципу действия аналогичен нагревателю 1, ниже будут описаны только его конструктивные и функциональные отличия.Since the heater 1'' is similar in design and principle of operation to the heater 1, only its structural and functional differences will be described below.

Одинаковые ссылочные позиции будут использоваться для обозначения аналогичных или эквивалентных частей и/или признаков.The same reference numerals will be used to refer to like or equivalent parts and/or features.

В частности, нагреватель 1'' отличается от нагревателя 1 тем, что он снабжен нагревательным элементом 13'', который содержит множество тонких листов, в частности состоит из них.In particular, the heater 1'' differs from the heater 1 in that it is provided with a heating element 13'' which contains, in particular consists of, a plurality of thin sheets.

В частности, каждый из листов нагревательного элемента 13'' продолжается в осевом направлении внутри канала 7a от верхней концевой части 14 до нижней концевой части 15.In particular, each of the sheets of the heating element 13'' extends in the axial direction inside the channel 7a from the upper end portion 14 to the lower end portion 15.

Более конкретно, листы прикреплены к этим верхним и нижним концевым частям 14 и 15.More specifically, sheets are attached to these upper and lower end portions 14 and 15.

При использовании поток воды, протекающий внутри канала 7a, окружает каждый из тонких листов, проходя в промежутках, образованных между каждой парой листов. В результате улучшается теплообмен, так как общая поверхность теплообмена нагревательного элемента 13'' гораздо больше, чем у нагревательного элемента 13'.In use, the flow of water flowing within the channel 7a surrounds each of the thin sheets, passing through the spaces formed between each pair of sheets. As a result, heat transfer is improved because the total heat exchange surface of the heating element 13'' is much larger than that of the heating element 13'.

Из рассмотрения особенностей нагревателей 1, 1', 1'', реализованных в соответствии с настоящим изобретением, становятся очевидными преимущества, достигаемые с их помощью.From a consideration of the features of the heaters 1, 1', 1'' implemented in accordance with the present invention, the advantages achieved with their help become apparent.

В частности, за счет расположения впускного и выпускного отверстий 8 и 10 можно добиться равномерного потока воды внутри канала 7а трубчатого корпуса 7, чтобы получить по существу турбулентный поток вокруг нагревательного элемента 13, 13', 13'' и, таким образом, эффективный и более равномерный теплообмен с последним.In particular, by arranging the inlet and outlet openings 8 and 10, a uniform flow of water can be achieved within the channel 7a of the tubular body 7 in order to obtain a substantially turbulent flow around the heating element 13, 13', 13'' and thus efficient and more efficient. uniform heat exchange with the latter.

Более того, благодаря форме нагревательного элемента 13' можно достичь повышенного теплообмена, так как поверхность теплообмена больше, чем у нагревательного элемента 13.Moreover, due to the shape of the heating element 13', an increased heat exchange can be achieved since the heat exchange surface is larger than that of the heating element 13.

Кроме того, благодаря форме нагревательного элемента 13'' это улучшение становится гораздо более заметным, так как соотношение между поверхностью теплообмена и объемом нагревательного элемента 13'' больше по сравнению с соотношением между поверхностью теплообмена и объемом нагревательного элемента 13, 13'.In addition, due to the shape of the heating element 13'', this improvement becomes much more noticeable, since the ratio between the heat exchange surface and the volume of the heating element 13'' is larger compared to the ratio between the heat exchange surface and the volume of the heating element 13, 13'.

В результате очевидно, что описанные и показанные нагреватели 1, 1', 1'' могут быть модифицированы и изменены без отклонения за пределы объема защиты, определяемого формулой изобретения.As a result, it is obvious that the described and shown heaters 1, 1', 1'' can be modified and changed without deviating from the protection scope defined by the claims.

Claims (17)

1. Проточный электромагнитный индукционный нагреватель (1, 1', 1'') текучей среды для автомата по продаже напитков,1. Flow-through electromagnetic induction heater (1, 1', 1'') of fluid for a beverage vending machine, при этом проточный электромагнитный индукционный нагреватель (1, 1', 1'') текучей среды содержит:wherein the flow electromagnetic induction heater (1, 1', 1'') fluid contains: - по меньшей мере один трубчатый корпус (7), имеющий продольную ось (A), внутри которого образован по меньшей мере один канал (7a) для текучей среды и который включает в себя по меньшей мере одно впускное отверстие (8), через которое при использовании подается подлежащая нагреву текучая среда в упомянутый канал (7a), и одно выпускное отверстие (10), через которое при использовании нагретая текучая среда вытекает из упомянутого канала (7a);- at least one tubular body (7) having a longitudinal axis (A), within which at least one fluid channel (7a) is formed and which includes at least one inlet (8), through which, when in use, the fluid to be heated is supplied to said channel (7a), and one outlet (10) through which, in use, the heated fluid flows out of said channel (7a); - нагревательный элемент (13, 13', 13''), по меньшей мере частично расположенный внутри упомянутого канала (7a) таким образом, чтобы при использовании он был окружен текучей средой; и- a heating element (13, 13', 13'') located at least partially inside said channel (7a) so that it is surrounded by fluid during use; and - электрическую обмотку (11), намотанную с непосредственным контактом на внешнюю поверхность (12) упомянутого трубчатого корпуса (7), на которую может подаваться электрическое питание для создания электромагнитного индукционного поля и нагрева таким образом нагревательного элемента (13, 13', 13'') за счет действия упомянутого электромагнитного индукционного поля;- an electrical winding (11) wound with direct contact on the outer surface (12) of said tubular body (7), which can be supplied with electrical power to create an electromagnetic induction field and thus heat the heating element (13, 13', 13'' ) due to the action of the mentioned electromagnetic induction field; при этом упомянутые впускное и выпускное отверстия (8, 10) расположены на соответствующих противоположных осевых концах упомянутого трубчатого корпуса (7) в эксцентрических положениях по отношению к упомянутой продольной оси (А).wherein said inlet and outlet openings (8, 10) are located at respective opposite axial ends of said tubular body (7) in eccentric positions with respect to said longitudinal axis (A). 2. Нагреватель (1, 1', 1'') по п. 1, в котором упомянутые впускное и выпускное отверстия (8, 10) расположены в соответствующих диаметрально противоположных положениях относительно упомянутой оси (А).2. A heater (1, 1', 1'') according to claim 1, wherein said inlet and outlet openings (8, 10) are located in respective diametrically opposite positions with respect to said axis (A). 3. Нагреватель (1, 1', 1'') по п. 1 или 2, в котором упомянутый нагревательный элемент (13, 13', 13'') радиально отстоит от внутренней поверхности (19) упомянутого канала (7а) через промежуток (20), внутри которого при использовании протекает текучая среда.3. Heater (1, 1', 1'') according to claim 1 or 2, in which said heating element (13, 13', 13'') is radially spaced from the inner surface (19) of said channel (7a) through a gap (20), inside which fluid flows during use. 4. Нагреватель (1, 1', 1'') по любому из пп. 1-3, в котором упомянутый нагревательный элемент (13, 13', 13'') расположен соосно упомянутой оси (А).4. Heater (1, 1', 1'') according to any one of paragraphs. 1-3, in which said heating element (13, 13', 13'') is aligned with said axis (A). 5. Нагреватель (1, 1', 1'') по любому из пп. 1-4, в котором упомянутый трубчатый корпус (7) выполнен из материала, имеющего нулевую магнитную восприимчивость.5. Heater (1, 1', 1'') according to any one of paragraphs. 1-4, in which said tubular body (7) is made of a material having zero magnetic susceptibility. 6. Нагреватель (1, 1', 1'') по любому из пп. 1-5, в котором упомянутый канал (7а) имеет по существу круглое поперечное сечение.6. Heater (1, 1', 1'') according to any one of paragraphs. 1-5, in which said channel (7a) has a substantially circular cross section. 7. Нагреватель (1, 1') по любому из пп. 1-6, в котором упомянутый нагревательный элемент (13, 13') содержит один или более стержневых элементов или один или более тонких листов, окружаемых при использовании упомянутой текучей средой.7. Heater (1, 1') according to any one of paragraphs. 1-6, in which said heating element (13, 13') comprises one or more rod elements or one or more thin sheets surrounded in use by said fluid. 8. Нагреватель (1, 1', 1'') по п. 7, в котором стержневой элемент имеет поперечное сечение, имеющее по существу круглую форму.8. Heater (1, 1', 1'') according to claim 7, in which the rod element has a cross-section having a substantially circular shape. 9. Автомат по продаже напитков, содержащий:9. A beverage vending machine, comprising: - проточный электромагнитный индукционный нагреватель (1, 1', 1'') текучей среды по любому из пп. 1-8;- flow electromagnetic induction heater (1, 1', 1'') fluid according to any one of paragraphs. 1-8; - контур (3) подачи текучей среды, соединенный по текучей среде с упомянутым проточным электромагнитным индукционным нагревателем (1, 1', 1'') текучей среды для подачи в него текучей среды; и- a fluid supply circuit (3) connected in fluid medium to said flow-through electromagnetic induction heater (1, 1', 1'') of fluid to supply fluid to it; and - схему (6) электропитания, электрически соединенную с упомянутой электрической обмоткой (11) для ее электропитания.- a power supply circuit (6) electrically connected to said electrical winding (11) for its power supply.
RU2022100938A 2019-06-18 2020-06-18 Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine RU2783504C9 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102019000009384 2019-06-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2783504C1 RU2783504C1 (en) 2022-11-14
RU2783504C9 true RU2783504C9 (en) 2022-12-08

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284034A (en) * 2000-04-04 2001-10-12 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd Heating device of fluid
RU2005139558A (en) * 2003-05-19 2006-05-10 Себ С.А. (Fr) LIQUID HEATING DEVICE FOR ELECTRIC HOUSEHOLD APPLIANCE AND ELECTRIC HOUSEHOLD APPLIANCE EQUIPPED WITH SUCH APPLIANCE
US7486877B2 (en) * 2002-07-12 2009-02-03 Nestec S.A. Device for the heating of a liquid
RU2591768C2 (en) * 2011-03-14 2016-07-20 Нестек С.А. Automatic device for beverage preparation
WO2017220436A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Nestec Sa In-line heating device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284034A (en) * 2000-04-04 2001-10-12 Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd Heating device of fluid
US7486877B2 (en) * 2002-07-12 2009-02-03 Nestec S.A. Device for the heating of a liquid
RU2005139558A (en) * 2003-05-19 2006-05-10 Себ С.А. (Fr) LIQUID HEATING DEVICE FOR ELECTRIC HOUSEHOLD APPLIANCE AND ELECTRIC HOUSEHOLD APPLIANCE EQUIPPED WITH SUCH APPLIANCE
RU2591768C2 (en) * 2011-03-14 2016-07-20 Нестек С.А. Automatic device for beverage preparation
WO2017220436A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Nestec Sa In-line heating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2672847C2 (en) Device and method for heating water in machine for making and dispensing beverages
WO2014195842A2 (en) A device and a method for the preparation of hot liquid or steam
JP7470132B2 (en) Electromagnetic induction continuous flow hot water heater for beverage vending machines
RU2783504C9 (en) Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine
RU2783504C1 (en) Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine
RU2784391C1 (en) Flow electromagnetic-induction fluid heater in a vending machine for preparing beverages
AU2020297015B2 (en) Continuous-flow electromagnetic-induction fluid heater in a vending machine for preparing beverages
AU2020295015B2 (en) Continuous-flow electromagnetic-induction fluid heater in a vending- machine for preparing beverages
US20230225018A1 (en) Electromagnetic induction continuous-flow milk heater in an automatic beverage vending machine