RU2784391C1 - Flow electromagnetic-induction fluid heater in a vending machine for preparing beverages - Google Patents
Flow electromagnetic-induction fluid heater in a vending machine for preparing beverages Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784391C1 RU2784391C1 RU2022100789A RU2022100789A RU2784391C1 RU 2784391 C1 RU2784391 C1 RU 2784391C1 RU 2022100789 A RU2022100789 A RU 2022100789A RU 2022100789 A RU2022100789 A RU 2022100789A RU 2784391 C1 RU2784391 C1 RU 2784391C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating element
- heater
- channel
- fluid
- downstream
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 title abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 65
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 5
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 4
- 235000012171 hot beverage Nutrition 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 210000004080 Milk Anatomy 0.000 description 3
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 3
- 235000020278 hot chocolate Nutrition 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 3
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Перекрестная ссылка на родственные патенты и заявкиCross-reference to related patents and applications
Настоящая патентная заявка испрашивает приоритет по итальянской патентной заявке № 102019000009381, поданной 18.06.2019.This patent application claims priority over Italian patent application no. 102019000009381 filed on 06/18/2019.
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение в целом относится к области торговых автоматов для приготовления напитков и, в частности, к проточному электромагнитно-индукционному нагревателю текучей среды, в частности воды, молока, воздуха и т.п., в торговом автомате для приготовления горячих напитков из обезвоженного материала, например кофе, чая, горячего шоколада и т.п.The invention generally relates to the field of vending machines for the preparation of beverages and, in particular, to a flow-through electromagnetic induction heater of a fluid medium, in particular water, milk, air, etc., in a vending machine for preparing hot drinks from dehydrated material, for example coffee, tea, hot chocolate, etc.
Уровень техникиState of the art
Известны торговые автоматы для приготовления напитков, в частности горячих напитков из обезвоженных материалов, например кофе, чая, горячего шоколада и т.п.Vending machines are known for preparing beverages, in particular hot beverages from dehydrated materials such as coffee, tea, hot chocolate and the like.
Такие торговые автоматы снабжены одним или несколькими нагревателями, предназначенными для нагрева воды, например, бойлерами или кипятильниками. Известные нагреватели обычно содержат нагревательный элемент, изготовленный из резистивного материала и способный нагревать воду, содержащуюся внутри резервуара или контейнера автомата.Such vending machines are provided with one or more heaters for heating water, such as boilers or boilers. Known heaters typically 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; к концам нагревательного элемента приложена разность потенциалов. Таким образом, через нагреватель пропускается электрический ток, который вследствие эффекта Джоуля рассеивает энергию в виде тепла, тем самым нагревая воду за счет теплопроводности.More specifically, the heating element is permanently immersed in the water contained in the container; a potential difference is applied to the ends of the heating element. Thus, an electric current is passed through the heater, 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, находящуюся в контейнере, при требуемой температуре, чтобы гарантировать быструю выдачу напитка.Thus, it is necessary to maintain the water in the container at the required temperature in order to guarantee a quick dispensing of the beverage.
Отсюда следует, что, если машина не используется в течение длительного времени, значительное количество энергии будет расходоваться для поддержания требуемой температуры воды внутри контейнера (обычно выше 85°C).It follows that if the machine is not used for a long time, a significant amount of energy will be expended to maintain the required temperature of the water inside the container (usually above 85°C).
Кроме того, вышеупомянутые нагреватели относятся к аккумулирующему типу, т.е. к типу, в котором заданный объем воды удерживается в емкости и в котором вода нагревается и поддерживается при требуемой температуре; когда требуется выдача некоторого объема горячей воды для приготовления соответствующего напитка, горячая вода, извлекаемая из емкости, заменяется водой комнатной температуры. Таким образом, воду в контейнере необходимо снова нагреть до требуемой температуры, чтобы гарантировать, что следующая раздача произойдет при требуемой температуре.In addition, the aforementioned heaters are of the storage type, i.e. to the type in which a given volume of water is held in a container and in which the water is heated and maintained at the desired temperature; when a certain amount of hot water needs to be dispensed to prepare the corresponding drink, the hot water drawn from the container is replaced with water at room temperature. Thus, the water in the container needs to be reheated to the required temperature to ensure that the next dispense occurs at the required temperature.
В последнем случае, таким образом, необходим период ожидания для повторного нагрева воды, продолжительность которого зависит от количества горячей воды, выдаваемой во время одной или нескольких предыдущих раздач.In the latter case, therefore, a waiting period is necessary for reheating the water, the duration of which depends on the amount of hot water dispensed during one or more previous distributions.
Помимо температуры, важным параметром, который необходимо соблюдать, 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 куб. см/с) расход горячей воды. При высоком расходе выдаваемой горячей воды наблюдается быстрое падение температуры воды, содержащейся в контейнере, что приводит к длительному времени ожидания для последующей выдачи или получения напитка, в котором растворимое вещество может образовывать комки.In addition to the temperature, an important parameter to be observed is the flow rate of the hot water supplied, which depends primarily on the type of beverage being prepared; for example, in the case of drinks produced using soluble substances, a significant (at least 10 cc / s) flow of hot water is required. When the flow rate of hot water being dispensed is high, there is a rapid drop in the temperature of the water contained in the container, which leads to a long waiting time for the subsequent dispensing or production of a beverage in which the soluble substance may form lumps.
В документах CN-A-107647785 и WO-A-2016016225 описываются два примера проточных водонагревателей для нагрева воды в торговых автоматах для приготовления напитков.Documents CN-A-107647785 and WO-A-2016016225 describe two examples of instantaneous water heaters for heating water in beverage vending machines.
Описанные выше проблемы, связанные с нагревом воды в торговых автоматах для приготовления напитков, возникают из-за тепловой инерции нагрева заданной массы воды.The problems described above associated with heating water in beverage vending machines arise from the thermal inertia of heating a given mass of water.
Для устранения этих технических недостатков известны решения, использующие явление электромагнитной индукции для нагревания воды.To eliminate these technical disadvantages, solutions are known that use the phenomenon of electromagnetic induction to heat water.
В частности, известны проточные водонагреватели, которые используют электромагнитную индукцию для генерации паразитных токов в канале, выполненном из электропроводящего материала, внутри которого течет вода, подлежащая нагреву. Паразитные токи рассеивают энергию за счет эффекта Джоуля в форме тепла, нагревая таким образом канал и, следовательно, воду, которая течет в контакте с этим каналом.In particular, instantaneous water heaters are known which use electromagnetic induction to generate parasitic currents in a channel made of an electrically conductive material, within which the water to be heated flows. Parasitic currents dissipate energy through the Joule effect in the form of heat, thus heating the channel and therefore the water that flows in contact with this channel.
Электромагнитные индукционные нагреватели, как известно, особенно выгодны, поскольку они позволяют быстро нагревать воду.Electromagnetic induction heaters are known to be particularly advantageous because 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, изготовленной из электроизоляционного материала, на которую намотана обмотка 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 made of an electrically insulating material, on which an electromagnetic induction winding is wound.
На обмотку подается переменный электрический ток, генерирующий посредством электромагнитной индукции паразитные токи, которые за счет эффекта Джоуля нагревают спиральный металлический канал и, следовательно, воду, которая течет внутри него.An alternating electric current is applied to the winding, which generates parasitic currents by electromagnetic induction, which, due to the Joule effect, heat the spiral metal channel and, consequently, 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 подключен с помощью простых вставных штуцеров.The coil is attached to the support structure of the machine, while the metal channel has no mechanical connections to the coil, but is simply supported by a hydraulic circuit to which it is connected with simple plug-in fittings.
В частности, металлический канал и катушка радиально разделены свободным пространством (воздушным зазором).In particular, the metal channel and the coil are radially separated by a free space (air gap).
Таким образом, обслуживание нагревателя и, в частности, замена металлического канала становится легче, экономичнее и проще.Thus, the maintenance of the heater and, in particular, the replacement of the metal channel becomes easier, more economical and simpler.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Хотя нагреватель описанного выше типа представляет собой функционально жизнеспособное решение для нагревания воды в торговых автоматах для приготовления напитков из обезвоженного материала, заявитель имел возможность проверить, что известные нагреватели могут быть усовершенствованы, в частности, в части общей гидродинамической эффективности нагревателя.While a heater of the type described above is a functionally viable solution for heating water in dehydrated beverage vending machines, the Applicant has been able to verify that known heaters can be improved, in particular with regard to the overall hydrodynamic efficiency of the heater.
Задачей настоящего изобретения является предложение высоконадежного и недорогого проточного электромагнитно-индукционного нагревателя текучей среды, обеспечивающего удовлетворение обозначенного выше требования к известным нагревателям.It is an object of the present invention to provide a highly reliable and inexpensive flow-through electromagnetic induction fluid heater that satisfies the above stated requirement for known heaters.
В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью проточного электромагнитно-индукционного нагревателя текучей среды и торгового автомата для приготовления горячих напитков, содержащего заявленный в прилагаемой формуле изобретения проточный электромагнитно-индукционный нагреватель текучей среды.According to the invention, this problem is solved by means of a flow-through electromagnetic induction fluid heater and a hot drinks vending machine comprising the flow-through electromagnetic induction fluid heater as claimed in the appended claims.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показан схематический вид в перспективе узла подачи и нагрева, содержащего нагреватель, выполненный в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, с удаленными для ясности частями.In FIG. 1 is a schematic perspective view of a feeding and heating assembly comprising a heater according to a first preferred embodiment of the present invention, parts removed for clarity.
На фиг. 2 показан увеличенный вид осевого сечения нагревателя по линии II-II, показанной на фиг. 1, с удаленными для ясности частями.In FIG. 2 is an enlarged axial sectional view of the heater taken along the line II-II of FIG. 1 with parts removed for clarity.
На фиг. 3 показано поперечное сечение нагревателя по линии III-III, показанной на фиг. 2;In FIG. 3 shows a cross section of the heater along the line III-III shown in FIG. 2;
На фиг. 4, аналогичном фиг. 2, показан увеличенный вид соответствующего осевого сечения нагревателя во втором предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения с удаленными для ясности частями.In FIG. 4 similar to FIG. 2 is an enlarged view of a corresponding axial section of a heater in a second preferred embodiment of the present invention, with parts removed for clarity.
На фиг. 5, аналогичном фиг. 3, показан вид соответствующего поперечного сечения нагревателя, показанного на фиг. 4.In FIG. 5 similar to FIG. 3 is a corresponding cross-sectional view of the heater shown in FIG. four.
На фиг. 6, аналогичном фиг. 2, показан увеличенный вид соответствующего осевого сечения нагревателя в третьем предпочтительном варианте осуществления изобретения с удаленными для ясности частями; иIn FIG. 6 similar to FIG. 2 is an enlarged view of a corresponding axial section of a heater in a third preferred embodiment of the invention, with parts removed for clarity; and
На фиг. 7, аналогичном фиг. 3, показан вид соответствующего поперечного сечения нагревателя, показанного на фиг. 6.In FIG. 7, similar to FIG. 3 is a corresponding cross-sectional view of the heater shown in FIG. 6.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Настоящее изобретение описывается ниже со ссылкой на нагревание воды без отказа от какого-либо обобщения, поскольку изобретение также может использоваться для нагревания других типов текучих сред, используемых в торговых автоматах для приготовления напитков, в частности жидкого молока или воздуха, используемого для эмульгирования жидкого молока, или других жидкостей, помимо воды.The present invention is described below with reference to the heating of water, without omitting any generalization, since the invention can also be used to heat other types of fluids used in beverage vending machines, in particular liquid milk or air used to emulsify liquid milk, or other liquids other than water.
На фиг. 1-3 проточный электромагнитно-индукционный нагреватель текучей среды, предназначенный для нагревания текучей среды, в частности воды, в торговом автомате для приготовления напитков (на чертежах не показаны), в частности горячих напитков из обезвоженного материала, например кофе, чая, горячего шоколада и т.п., в целом обозначен ссылочной позицией 1.In FIG. 1-3 flow electromagnetic induction fluid heater, designed to heat fluid, in particular water, in a vending machine for the preparation of drinks (not shown in the drawings), in particular hot drinks from dehydrated material, such as coffee, tea, hot chocolate and etc., is generally designated by the reference position 1.
В частности, нагреватель 1 является частью узла 2 подачи и нагрева вышеупомянутого автомата, который включает в себя:In particular, the heater 1 is part of the feeding and heating unit 2 of the aforementioned machine, which includes:
- гидравлической контур 3 подачи (схематично показанный на фиг. 1), снабженный контейнером 4, содержащим воду, предпочтительно воду комнатной температуры, и сконфигурированный для подачи воды из контейнера 4 к нагревательному устройству 1 с помощью трубки 5; иa hydraulic supply circuit 3 (shown schematically in FIG. 1) provided with a
- электрическую цепь 6 (схематично показанную на фиг. 1), функция которой поясняется ниже.- an electrical circuit 6 (schematically shown in Fig. 1), the function of which is explained below.
В частности, нагреватель 1 подключен к электрической цепи 6 и гидравлически связан с гидравлическим контуром 3.In particular, the heater 1 is connected to the
Как показано на фиг. 2, нагреватель 1 содержит трубчатый корпус 7, ограничивающий внутри проточный канал 7а для воды. Таким образом, трубчатый корпус 7 является полым внутри, имеет продольную ось A и содержит впускное отверстие 8, через которое подлежащая нагреванию вода, транспортируемая гидравлическим контуром 3, подается при использовании в канал 7a и к выпускному отверстию 10, через которое при использовании нагретая вода вытекает из канала 7а.As shown in FIG. 2, the heater 1 comprises a
Согласно этому предпочтительному и неограничивающему варианту осуществления, трубчатый корпус 7 является по существу прямолинейным, а канал 7а выполнен коаксиально с осью А и имеет по существу круглое поперечное сечение.According to this preferred and non-limiting embodiment, the
Согласно альтернативному варианту осуществления, который не показан на чертежах, трубчатый корпус 7 и/или канал 7a могут иметь непрямолинейную конфигурацию, например, включать в себя одну или несколько изогнутых секций; кроме того, канал 7а может иметь некруглое поперечное сечение (например, эллиптическое, овальное, квадратное, прямоугольное, многоугольное и т.д.).According to an alternative implementation, which is not shown in the drawings, the
Трубчатый корпус 7 прикреплен к внутренней опорной конструкции (на чертежах не показана) автомата известным способом, который подробно не описывается. В частности, нагреватель 1 содержит верхнюю фасонную концевую часть 14 и нижнюю фасонную концевую часть 15, расположенные на противоположных в осевом направлении сторонах трубчатого корпуса 7, прикрепленные к трубчатому корпусу 7 и приспособленные для соединения (в частности, крепления) с внутренней опорной конструкцией автомата.The
Более конкретно, фасонная часть 14 и фасонная часть 15 расположены коаксиально оси А, имеют по существу куполообразную форму и определяют соответствующие осевые закрывающие элементы трубчатого корпуса 7.More specifically, the
В одном из вариантов осуществления фасонная часть 14 и фасонная часть 15 соединяются с трубчатым корпусом 7 с возможностью съема, например, посредством резьбового соединения.In one embodiment, the
Как показано на фиг. 1 и 2, входное отверстие 8 и выходное отверстие 10 ограничиваются соответствующими полыми выступами, продолжающимися в осевом направлении от фасонной части 14 и от фасонной части 15 соответственно. В частности, эти выступы и, следовательно, входное отверстие 8 и выходное отверстие 10 расположены коаксиально оси A.As shown in FIG. 1 and 2, the
В частности, осевой выступ фасонной части 14 ограничивает внутри канал 17, который соединяет по текучей среде входное отверстие 8 с каналом 7а, позволяя, таким образом, воде течь в канал 7а.In particular, the axial protrusion of the
Точно так же осевой выступ фасонной части 15 ограничивает внутри канал 18, который соединяет по текучей среде канал 7а с выпускным отверстием 10, тем самым позволяя воде вытекать из трубчатого корпуса 7.Similarly, the axial protrusion of the
Ввиду вышеизложенного, входное отверстие 8 и выходное отверстие 10 расположены на соответствующих противоположных осевых концах трубчатого корпуса 7.In view of the foregoing, the
В показанном примере выпускное отверстие 10 гидравлически соединено с выпускной трубкой 16 (фиг. 1). Выпускная трубка 16 выполнена с возможностью направления нагретой воды из нагревательного устройства 1 в камеру для приготовления напитка (на чертежах не показана), где нагретая вода попадает на обезвоженный материал, обычно содержащийся в предварительно перфорированной капсуле. Полученный таким образом напиток затем подается из камеры для приготовления напитка в раздаточное устройство (также непоказанное на чертежах), с помощью которого он выдается из автомата.In the example shown,
Нагреватель 1 дополнительно содержит обмотку 11, образованную множеством концентрических спиралей 11a, намотанных непосредственно на внешнюю поверхность 12 трубчатого корпуса 7.The heater 1 additionally contains a winding 11 formed by a plurality of
В частности, обмотка 11 сконфигурирована для запитки ее переменным электрическим током заданной частоты и генерирования таким образом электромагнитного индукционного поля.In particular, the winding 11 is configured to supply it with an alternating electric current of a predetermined frequency and thus generate an electromagnetic induction field.
Более подробно, электрическая цепь 6 при использовании прикладывает переменное напряжение к соответствующим концам l1b обмотки 11, генерируя таким образом вышеупомянутый переменный электрический ток и вышеупомянутое электромагнитное индукционное поле.In more detail, the
В предпочтительном варианте осуществления трубчатый корпус 7 изготавливают из материала, имеющего нулевую магнитную восприимчивость.In a preferred embodiment, the
Таким образом, трубчатый корпус 7 взаимодействует с электромагнитным индукционным полем, создаваемым обмоткой 11, в минимальной степени или практически не взаимодействует с ним, таким образом предотвращая возмущение поля.Thus, the
Нагреватель 1 дополнительно содержит нагревательный элемент 13, который расположен внутри канала 7a таким образом, чтобы при использовании поток воды, протекающей внутри упомянутого канала 7a, омывал его, и который может активироваться при использовании электромагнитным индукционным полем, создаваемым обмоткой 11.The heater 1 further comprises a
В частности, при подаче на обмотку 11 переменного электрического тока генерируется переменное электромагнитное индукционное поле, силовые линии которого проходят внутри канала 7a и, в частности, через нагревательный элемент 13. Согласно закону Фарадея, изменение результирующего потока электромагнитного индукционного поля генерирует 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 generated, the lines of force of which pass inside the
Нагревательный элемент 13 обычно изготавливают из ферромагнитного материала. Таким образом, внутри нагревательного элемента 13 линии электромагнитного индукционного поля проходят ближе друг к другу, оптимизируя генерирование паразитных токов, а не рассеиваются внутри трубчатого корпуса 7.The
При использовании вода, которая течет внутри канала 7a, омывает нагревательный элемент 13 и таким образом нагревается путем теплопередачи за счет теплопроводности.In use, the water that flows inside the
Как показано на фиг. 2, нагревательный элемент 13 радиально отделен от трубчатого корпуса 7, точнее, от прямолинейного участка 19 канала 7а, зазором 20, по которому вода течет при использовании.As shown in FIG. 2, the
В частности, нагревательный элемент 13 продолжается в осевом направлении внутри канала 7a, по существу, от фасонной части 14 к фасонной части 15, не контактируя с прямолинейным участком 19 канала 7a. Более конкретно, нагревательный элемент 13 соединен с трубчатым корпусом 7 посредством нескольких соединительных участков 23 (фиг. 3).In particular, the
В соответствии с этим предпочтительным и неограничивающим вариантом осуществления, нагревательный элемент 13 имеет по существу круглое поперечное сечение и размещен внутри канала 7a концентрично оси A.In accordance with this preferred and non-limiting embodiment, the
Соответственно, зазор 20 имеет по существу кольцевое поперечное сечение.Accordingly,
В альтернативном варианте осуществления, который не показан на чертежах, нагревательный элемент 13 может иметь некруглое поперечное сечение, например эллиптическое, овальное, квадратное, прямоугольное, многоугольное и т.д.In an alternative embodiment, which is not shown in the drawings, the
В примере, показанном на фиг. 2 и 3, нагревательный элемент 13 представляет собой, в частности, единственный стержневой элемент.In the example shown in FIG. 2 and 3, the
Как показано на фиг. 1, узел 2 подачи и нагрева дополнительно содержит датчик 21 температуры, сконфигурированный для измерения температуры воды в выпускном отверстии 10.As shown in FIG. 1, the supply and heating unit 2 further comprises a
В частности, датчик 21 расположен по меньшей мере частично внутри канала 18 фасонной части 15 и, таким образом, сконфигурирован для измерения с приемлемой степенью точности температуры воды в выпускном отверстии 10.In particular, the
Узел 2 дополнительно содержит логический блок 22, сконфигурированный для получения значений температуры, измеренных датчиком 21.Node 2 further comprises a
Логический блок 22 также сконфигурирован для управления активацией и деактивацией электрической цепи 6, а также для управления частотой колебаний переменного напряжения, прикладываемого электрической цепью 6 к обмотке 11.The
При использовании, исходя из значения температуры выходящей воды, измеренной датчиком 21, логический блок 22 регулирует частоту колебаний и, таким образом, электрическую мощность, выдаваемую электрической схемой 6. Действительно, известно, что более высокая температура соответствует большей электрической мощности вследствие большего количества тепла, выделяемого нагревательным элементом 13 из-за эффекта Джоуля.In use, based on the value of the leaving water temperature measured by the
Таким образом, логический блок 22 управляет изменением температуры выходящей воды.Thus, the
Кроме того, нагреватель 1 в предпочтительном варианте осуществления снабжен дефлекторным устройством 24 для отклонения потока воды, размещенным внутри канала 7a и содержащим:In addition, the heater 1 in the preferred embodiment is provided with a
- расположенный выше по потоку дефлектор или распределительный элемент 25, соединенный с нагревательным элементом 13, в частности, установленный на первом концевом участке нагревательного элемента 13 рядом с впускным отверстием 8, ниже по потоку впускного отверстия 8 и соответствующего канала 17 и выше по потоку нагревательного элемента 13; и- an upstream baffle or
- расположенный ниже по потоку дефлектор или распределительный элемент 26, соединенный с нагревательным элементом 13, в частности, установленный на втором концевом участке нагревательного элемента 13 напротив первого концевого участка рядом с выпускным отверстием 10, ниже по потоку нагревательного элемента 13 и выше по потоку выпускного отверстия 10 и соответствующего канала 18.a downstream baffle or
В частности, поток подлежащей нагреву воды, поступающей из трубки 5 и втекающей при использовании в канал 7a через отверстие 8, вступает в контакт с расположенным выше по потоку дефлектором 25, прежде чем вступить в контакт с нагревательным элементом 13. Далее поток нагретой воды вступает в контакт с расположенным ниже по потоку дефлектором 26, прежде чем покинуть канал 7a через выпускное отверстие 10.In particular, the flow of water to be heated, coming from the tube 5 and flowing into the
Благодаря этому уменьшается гидродинамическое сопротивление по сравнению со случаем, когда нагревательный элемент не снабжен дефлектором. Одновременно снижается общий перепад давления.This reduces the hydrodynamic resistance compared to the case when the heating element is not provided with a deflector. At the same time, the overall pressure drop is reduced.
В предпочтительном варианте осуществления, расположенный выше по потоку дефлектор 25 и расположенный ниже по потоку дефлектор 26 имеют по существу куполообразную форму, чтобы избегать резкого и внезапного отклонения потока воды внутри канала 7а и обеспечивать плавное отклонение потока.In a preferred embodiment, the
Расположенный выше по потоку дефлектор 25 и расположенный ниже по потоку дефлектор 26 удобно расположены коаксиально оси А и, следовательно, коаксиально входному отверстию 8 и выходному отверстию 10. Таким образом, поток воды отклоняется как можно более равномерно в сторону прямолинейного участка 19 канала 7а.The
Как показано на фиг. 2, фасонная часть 14 определяет изнутри фасонный участок 27 канала 7a, расположенный ниже по потоку входного отверстия 8, в частности, канала 17, и выше по потоку нагревательного элемента 13, в частности, его прямолинейного участка 19.As shown in FIG. 2, the
В частности, фасонный участок 27 обращен по меньшей мере частично к расположенному выше по потоку дефлектору 25, в частности, к его внешней поверхности 25a, и имеет профиль, который следует (или повторяет) по меньшей мере частично упомянутой внешней поверхности 25a.In particular, the shaped
Таким образом, поток воды, протекающей при использовании внутри фасонного участка 27 канала 7а, следует по изогнутой и пологой траектории, то есть без резких отклонений и резких изгибов. Это способствует дальнейшему ограничению потерь давления в канале 7а.Thus, the flow of water flowing in use inside the shaped
Таким же образом фасонная часть 15 определяет внутри фасонный участок 28 канала 7а, расположенный ниже по потоку нагревательного элемента 13, в частности его прямолинейного участка 19, и выше по потоку выпускного отверстия 10, в частности канала 18.In the same way, the
В частности, фасонный участок 28 обращен по меньшей мере частично к расположенному ниже по потоку дефлектору 26, в частности, к его внешней поверхности 26a, и имеет профиль, который следует (или повторяет) по меньшей мере частично этой внешней поверхности 26a. Таким образом, поток воды, протекающей при использовании внутри фасонного участка 28 канала 7а, следует изогнутой и пологой траектории, то есть без резких отклонений и резких изгибов. Это способствует дополнительному ограничению падения давления в канале 7а.In particular, the shaped
Кроме того, как показано, в частности, на фиг. 2 и 3, трубчатый корпус 7 содержит первые питающие каналы 29, в конкретном примере четыре питающих канала 29, расположенные ниже по потоку расположенного выше по потоку дефлектора 25, соединяющие по текучей среде фасонный участок 27 с прямолинейным участком 19 и предназначенные для равномерного распределения потока воды вокруг нагревательного элемента 13. Тем самым можно обеспечивать однородность потока воды, предотвращая образование областей, в которых вода может застаиваться, и таким образом избегать неравномерности ее нагрева.In addition, as shown in particular in FIG. 2 and 3, the
Согласно этому второму предпочтительному и неограничивающему варианту осуществления, питающие каналы 29 распределены аксиально-симметрично относительно оси A, то есть равномерно распределены по углу вокруг упомянутой оси A.According to this second preferred and non-limiting embodiment, the
Трубчатый корпус 7 дополнительно содержит вторые питающие каналы 30, в конкретном примере четыре питающих канала 30, расположенные выше по потоку расположенного ниже по потоку дефлектора 26, соединяющие по текучей среде прямолинейный участок 19 с фасонным участком 28 и способные равномерно распределять поток воды вокруг расположенного ниже по потоку дефлектора 26.The
Последний способствует дальнейшему снижению общего гидродинамического сопротивления нагревательного устройства 1.The latter contributes to a further reduction in the total hydrodynamic resistance of the heating device 1.
Работа предлагаемого в настоящем изобретении нагревателя 1 описывается ниже с особым упором на исходное состояние, в котором вода внутри контейнера 4 имеет комнатную температуру.The operation of the inventive heater 1 will be described below with particular reference to the initial state in which the water inside the
В этом состоянии, когда пользователь заказывает выдачу напитка, логический блок 22 позволяет с помощью системы клапанов и насосов известного типа (схематично показанных на фиг. 1) потоку воды, подлежащей нагреванию, проходить через входное отверстие 8 и канал 17 внутри трубчатого корпуса 7.In this state, when the user orders the dispensing of a drink, the
Одновременно логический блок 22 управляет включением электрической цепи 6, которая прикладывает переменное напряжение заданной частоты к концам 11b обмотки 11, генерируя таким образом переменный электрический ток, который, в свою очередь, генерирует вышеупомянутое электромагнитное индукционное поле.Simultaneously, the
Как описано выше, упомянутое поле вызывает нагрев нагревательного элемента 13, который нагревает воду, протекающую по каналу 7a и омывающую упомянутый нагревательный элемент 13.As described above, said field causes heating of the
Когда нагретая вода протекает через канал 18, датчик 21 измеряет ее температуру и отправляет измеренное значение в логический блок 22. Таким образом обеспечивается замкнутый контур управления измеряемой температурой.When heated water flows through
Затем нагретая вода по трубке 16 подается в камеру для приготовления выбранного напитка.Then the heated water is fed through the
На фиг. 4 и 5 проточный нагреватель, реализованный в соответствии с альтернативным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, в целом обозначен ссылочной 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 the reference numeral 1'.
Поскольку нагреватель 1' по конструкции и принципу действия аналогичен нагревателю 1, ниже описываются только его конструктивные и функциональные отличия от последнего.Since the heater 1' is similar in design and operation to the heater 1, only its structural and functional differences from the latter are described below.
Для обозначения аналогичных или эквивалентных частей и/или функций используются аналогичные ссылочные позиции.Similar reference numerals are used to refer to like or equivalent parts and/or functions.
В частности, нагреватель 1' отличается от нагревателя 1 тем, что он снабжен нагревательным элементом 13', который представляет собой, например, несколько стержневых элементов.In particular, the heater 1' differs from the heater 1 in that it is provided with a heating element 13', which is, for example, several rod elements.
Точнее, нагревательный элемент 13' состоит из пучка стержневых элементов, имеющих меньший диаметр, чем диаметр одиночного стержневого элемента, образующего нагревательный элемент 13 нагревательного устройства 1.More precisely, the heating element 13' consists of a bundle of rod elements having a smaller diameter than the diameter of a single rod element forming the
Более подробно, каждый из стержневых элементов нагревательного элемента 13' продолжается в осевом направлении внутри канала 7a от фасонной части 14 к фасонной части 15.In more detail, each of the rod elements of the heating element 13' extends axially inside the
Более подробно, стержневые элементы прикреплены к упомянутым фасонным частям 14 и 15 своими соответствующими противоположными осевыми концевыми участками.In more detail, the rod elements are attached to said
При использовании поток воды, протекающей внутри канала 7a, омывает каждый из стержневых элементов, проходя в промежутках канала 7a между стержневыми элементами. В результате улучшается передача тепла, поскольку общая передающая поверхность нагревательного элемента 13' больше, чем у нагревательного элемента 13.In use, the flow of water flowing inside the
На фиг. 6 и 7 проточный нагреватель, реализованный в соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, в целом обозначен ссылочной позицией 1''.In FIG. 6 and 7, a flow heater implemented in accordance with a further preferred embodiment of the present invention is generally indicated by the reference numeral 1''.
Поскольку нагреватель 1'' аналогичен по конструкции и принципу действия нагревателю 1, ниже описываются 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 are described below.
Для обозначения аналогичных или эквивалентных частей и/или функций используются аналогичные ссылочные позиции.Similar reference numerals are used to refer to like or equivalent parts and/or functions.
В частности, нагреватель 1'' отличается от нагревателя 1 тем, что он снабжен нагревательным элементом 13'', который представляет собой, например, несколько тонкостенных листов.In particular, the heater 1'' differs from the heater 1 in that it is provided with a heating element 13'', which is, for example, several thin-walled sheets.
В частности, каждый из листов нагревательного элемента 13'' продолжается в осевом направлении внутри канала 7а от фасонной части 14 к фасонной части 15.In particular, each of the sheets of the heating element 13'' extends axially inside the
Более конкретно, листы прикреплены к упомянутым фасонным частям 14 и 15 своими соответствующими противоположными осевыми концевыми участками.More specifically, the sheets are attached to said
При использовании поток воды, протекающей по каналу 7a, омывает каждый из тонкостенных листов, проходя в промежутках, ограниченных каждой парой листов. В результате улучшается теплопередача, так как общая передающая поверхность нагревательного элемента 13'' даже больше, чем у нагревательного элемента 13'.In use, the flow of water flowing through the
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, вследствие наличия расположенных выше и ниже по потоку дефлекторов 25 и 26 общее гидродинамическое сопротивление нагревателей 1, 1', 1'' уменьшается по сравнению со случаем, когда эти нагреватели не снабжены дефлекторами. Одновременно отмечается снижение общего перепада давления.In particular, due to the presence of upstream and
Более того, за счет особой формы расположенных выше и ниже по потоку дефлекторов 25 и 26 и фасонных участков 27 и 28 можно добиться однородного и равномерного нагревания водяного потока.Moreover, due to the special shape of the
Очевидно, что описанные и проиллюстрированные нагреватели 1, 1', 1'' могут быть модифицированы и изменены, не выхода за рамки объема защиты изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.Obviously, the described and illustrated heaters 1, 1', 1'' can be modified and changed without going beyond the protection scope of the invention, defined by the attached claims.
В частности, расположенные выше и ниже по потоку дефлекторы 25 и 26 могут являться неотъемлемыми частями нагревательного элемента 13, 13', 13'' и, таким образом, формироваться, соответственно, первым и вторым концевыми участками нагревательного элемента 13, 13', 13''.In particular, the upstream and
Claims (23)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102019000009381 | 2019-06-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784391C1 true RU2784391C1 (en) | 2022-11-24 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104337396A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 美的集团股份有限公司 | Electromagnetic induction heating device, water pipe component thereof and water dispenser |
WO2016016225A1 (en) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Nestec S.A. | Instant tube heater with homogenous temperature control |
CN106820982A (en) * | 2017-02-14 | 2017-06-13 | 佛山市恒芯磁能科技有限公司 | A kind of two-stage Dynamic Water circulating heater and water dispenser |
WO2017191529A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Rheavendors Services S.P.A. | Apparatus for preparing and dispensing beverages |
RU2672847C2 (en) * | 2013-10-29 | 2018-11-19 | Рэвендорс Сервисиз С.П.А. | Device and method for heating water in machine for making and dispensing beverages |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104337396A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 美的集团股份有限公司 | Electromagnetic induction heating device, water pipe component thereof and water dispenser |
RU2672847C2 (en) * | 2013-10-29 | 2018-11-19 | Рэвендорс Сервисиз С.П.А. | Device and method for heating water in machine for making and dispensing beverages |
WO2016016225A1 (en) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Nestec S.A. | Instant tube heater with homogenous temperature control |
WO2017191529A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Rheavendors Services S.P.A. | Apparatus for preparing and dispensing beverages |
CN106820982A (en) * | 2017-02-14 | 2017-06-13 | 佛山市恒芯磁能科技有限公司 | A kind of two-stage Dynamic Water circulating heater and water dispenser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10939782B2 (en) | Method for heating water in a machine for making and dispensing drinks | |
US20220191980A1 (en) | Electromagnetic induction continuous-flow water heater in an automatic beverage preparation machine | |
RU2784391C1 (en) | Flow electromagnetic-induction fluid heater in a vending machine for preparing beverages | |
RU2783504C1 (en) | Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine | |
RU2783504C9 (en) | Flow electromagnetic induction fluid heater in a beverage vending machine | |
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 |