ES2314707T3 - Dispositivo calentador de un liquido y procedimiento para calentar el mismo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) calentador de un fluido, en líquido caliente o en vapor para la preparación de café u otras bebidas calientes, comprendiendo un cuerpo (13) provisto de un canal (12) para la circulación de un fluido, teniendo dicho canal una entrada (10) de fluido y una salida (20) de fluido y estando asociado a, por lo menos, un calentador (14a,14b,14c,14d) eléctrico cuya alimentación está accionada por unos medios de conmutación (16) unidos a unos medios de mando (18), comprendiendo dicho canal al menos unas primera y segunda porciones (12a,12b,12c,12d) de canal unidas entre ellas por una tercera porción de canal formando un conducto de unión (32ab,32bc,32cd), siendo dichas, por lo menos, primera y segunda porciones de canal (12a,12b,12c,12d) asociadas cada una a, por lo menos, un calentador; estando el conducto de unión asociado a un captador de temperatura intermedia (48) unido a dichos medios de mando; dicho captador de temperatura intermedia está dispuesto para medir la temperatura del fluido circulando en dicho conducto, estando dicho dispositivo caracterizado porque comprende un caudalómetro (42) que mide la cantidad de fluido atravesando dicho canal y porque los medios de mando y de conmutación están configurados para accionar los calentadores de dicha, al menos, segunda porción de canal en función de la cantidad de energía útil a aportar en dicha segunda porción de canal para llevar el fluido a calentar de la temperatura intermedia medida por dicho captador de temperatura intermedia hasta una temperatura de consigna a la salida del dispositivo; dicha cantidad de energía está calculada por el medio de mando en función de la cantidad de fluido medida por el caudalómetro, de la temperatura intermedia medida y de la temperatura de consigna a la salida del dispositivo, y estando esta cantidad de energía distribuida a dicho calentador de dicha al menos segunda porción de canal por los medios de mando y de conmutación a intervalos de tiempo determinados.
Description
Dispositivo calentador de un líquido y
procedimiento para calentar el mismo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo calentador de un líquido destinado a equipar una
máquina para la preparación de bebidas calientes.
La presente invención se refiere igualmente a un
procedimiento para calentar rápida y precisamente un líquido.
Se conoce ya de la patente 1.380.243 un
dispositivo calentador destinado especialmente a equipar máquinas
de café. Este dispositivo de calentamiento comprende un tubo
metálico en el cual puede circular el líquido a calentar a partir
de un canal de entrada hacia un canal de salida. La superficie
exterior del tubo está recubierta sobre varias secciones de su
longitud de una pluralidad de juegos de resistencias eléctricas en
serie. Un inserto cilíndrico se extiende en el tubo para formar,
con la pared interior del tubo, un canal helicoidal para la
circulación del líquido y así favorecer una circulación turbulenta
y una transferencia de energía rápida del tubo al líquido. Un
caudalómetro está dispuesto más arriba del canal de entrada. El
dispositivo comprende además una pluralidad de captadores de
temperatura repartidos sobre el tubo en la entrada y a la salida de
cada juego de resistencias. El principio de distribución de la
energía de calentamiento al líquido está basado aquí sobre la
modulación de la potencia eléctrica desarrollada por las
resistencias que pueden conmutarse independientemente unas de otras
o en serie en función de la temperatura del agua a la entrada del
canal.
Aunque este dispositivo proporcione resultados
satisfactorios en términos de rapidez de calentamiento, este
dispositivo es relativamente voluminoso porque el volumen de agua a
calentar determina la altura del tubo, y es oneroso porque necesita
la impresión de resistencias en forma de película espesas en la
superficie del tubo (llamados corrientemente "thick
films").
Además, la precisión de la regulación de la
temperatura del líquido está limitada por el hecho que el líquido
no entra en contacto directamente con los captadores que están
dispuestos en el exterior del tubo. La velocidad de respuesta a
diferencias de temperaturas, debido a la inercia del líquido a
calentar, es también más lenta, lo que perjudica a la precisión de
la regulación de la temperatura. Mencionaremos igualmente que la
proximidad de los captadores de temperatura de los juegos de
resistencias puede influir sobre la medida de manera no controlable
debido a la conducción térmica que se produce a través de la pared
del tubo.
En el campo de las máquinas de café los caudales
de agua a calentar para preparar un café son relativamente bajos
típicamente del orden de varias decenas de ml/min. Ahora bien, los
caudalómetros disponibles en el mercado son poco precisos para la
medida de caudales inferiores a 200 ml/min. Las incertidumbres de
medidas del caudal en esta aplicación constituyen pues un problema
suplementario para el cálculo preciso de la energía a proporcionar
para alcanzar la temperatura de consigna a la salida del
dispositivo. En la patente EP 1.380.243, las imprecisiones debidas
al caudalómetro no están corregidas antes de que el fluido quite el
dispositivo calentador puesto que solo la temperatura de entrada es
tenida en cuenta en el cálculo de la cantidad de energía a
proporcionar al dispositivo.
Además este documento es silencioso en cuanto a
las realizaciones prácticas que permiten la disposición de los
captadores de temperatura a la superficie del tubo, tal disposición
parece en cualquier caso delicada dado la tecnología propuesta para
realizar los juegos de resistencias.
La patente US 6.246.831 se refiere a un sistema
de control de calentamiento de fluido para la calefacción
doméstica o una cisterna individual comprendiendo varias cámaras de
calentamiento conteniendo elementos calentadores eléctricos en
continuo. La regulación de temperatura se basa en captadores de
temperaturas en cada cámara y determinando una desviación entre una
temperatura de consigna y la suma de las temperaturas medidas en
cada cámara. Un mando responde luego rápidamente a los cambios de
temperatura y modifica el cálculo de potencia actuando sobre la
modulación de potencia. Tal método, sin embargo, no tiene en cuenta
las variaciones instantáneas de la cantidad real de fluido
circulando en el dispositivo; siendo esta cantidad basada en un
método de cálculo indirecto. Así cambios repentinos de las
condiciones operacionales pueden hacer este cálculo ineficaz, lo
que hace el sistema adaptado esencialmente a condiciones de flujo
estables pero inadaptado para la producción de agua caliente en una
máquina de café registrando bruscas variaciones de caudal.
La presente invención tiene pues por objetivo
remediar a los inconvenientes arriba mencionados así como a otros
también, proporcionando un dispositivo de calentamiento de un
líquido poniendo en práctica medios sencillos, compactos y poco
costosos.
La presente invención tiene igualmente por
objetivo proporcionar tal dispositivo de calentamiento permitiendo
calentar instantáneamente un líquido, con un precalentamiento del
sistema de calentamiento reducido y sin almacenamiento de energía
térmica previa y latente, a una temperatura de salida dada,
comprendida entre la temperatura de entrada y 100°C, mejorar la
precisión en lo que se refiere a la temperatura de salida del
líquido, así como proporcionar la energía necesario y suficiente
para el calentamiento del líquido a dicha temperatura de
consigna.
A tal efecto, la presente invención se refiere a
un dispositivo de calentamiento de un líquido en liquido caliente o
en vapor, especialmente para aplicaciones domésticas y en particular
para la preparación de bebidas calientes, comprendiendo un cuerpo
provisto de un canal para la circulación de un líquido, teniendo
dicho canal una entrada de líquido y una salida de líquido y
estando asociado por lo menos a un calentador eléctrico cuya
alimentación está accionada por unos medios de conmutación
conectados a medios de mando; comprendiendo dicho canal al menos
unas primera y segunda porciones de canal unidas entre ellas por
una tercera porción de canal formando un conducto de unión; dichas
primera y segunda porciones de canal están asociadas cada una por
lo menos a un calentador. El conducto de unión está asociado a un
captador de temperatura intermedia unido a dichos medios de mando;
dicho captador de temperatura intermedia está dispuesto para entrar
en contacto directo o indirecto con el líquido que circula en dicho
conducto para medir la temperatura del líquido. El dispositivo se
caracteriza porque comprende un caudalómetro que mide la cantidad
de líquido que atraviesa dicho canal y porque los medios de mando y
de conmutación están configurados para accionar el calentador de,
por lo menos, dicha segunda porción de canal en función de la
cantidad de energía útil a aportar en dicha segunda porción de
canal para llevar la temperatura intermedia medida por el captador
de temperatura intermedia hasta una temperatura de consigna;
estando dicha cantidad de energía calculada por el medio de mando
en función de la cantidad de líquido medida por el caudalómetro, de
la temperatura intermedia medida y de la temperatura de consigna a
la salida del dispositivo, estando esta cantidad de energía
distribuida a dicho calentador de al menos dicha segunda porción de
canal por los medios de mando y de conmutación a intervalos de
tiempo determinados.
Según un modo de realización preferido, los
intervalos de tiempo determinados son inferiores a 500
milisegundos. Mencionaremos al respecto que cuando un caudalómetro
de impulsiones se utiliza, el intervalo de tiempo será ajustado
sobre la frecuencia de los impulsos del caudalómetro de
impulsiones.
La invención aporta pues una mejor precisión en
la regulación en temperatura, por consiguiente una mejor
utilización de la energía consumida, por el hecho de que, por una
parte se mide la temperatura del líquido a calentar de manera
directa, y por otra parte, que la energía de calentamiento
calculada y distribuida tiene en cuenta las variaciones
instantáneas de caudal.
Según características ventajosas, el dispositivo
de la invención comprende además un captador de temperatura de
entrada de líquido dispuesto para entrar en contacto directo o
indirecto con el líquido en la entrada del dispositivo para medir
la temperatura del líquido, y un caudalómetro dispuesto, por
ejemplo, más arriba de la entrada de la primera cámara. Unos medios
de regulación están igualmente previstos para calcular un factor
de corrección de la potencia a afectar al calentador de dicha
segunda porción de canal en función de las temperaturas de entrada e
intermedia medidas, del caudal medido por el caudalómetro y del
balance de energía.
De manera preferencial, los medios de mando y de
conmutación están también configurados para accionar el calentador
de dicha primera porción de canal en función de la cantidad de
energía teórica útil a traer en dicha primera porción de canal para
llevar la cantidad de fluido de la temperatura de entrada medida
por el captador de entrada hasta una temperatura de consigna
intermedia.
En práctica, para distribuir una cantidad de
energía teórica apropiada al calentador de la primera porción de
canal, se mide la temperatura del líquido a calentar a la entrada
del dispositivo, mediante un captador en contacto directo o
indirecto del fluido a medir, y se determina la cantidad de energía
a proporcionar en función de la cantidad de líquido a calentar
(determinada por el caudalómetro) para alcanzar una temperatura
intermedia de consigna según la fórmula
E = Cantidad de
líquido a calentar x (T intermedia de consigna - T entrada medida)
x Capacidad calorífica del
líquido.
Para distribuir una cantidad de energía teórica
apropiada al calentador de la segunda porción de canal, se calcula
la cantidad de energía según la fórmula
E = Cantidad de
líquido a calentar medida por el caudalómetro x (temperatura de
salida deseada - Temperatura intermedia medida) x Capacidad
calorífica del
líquido.
Sin embargo, para tener en cuenta los eventuales
errores e imprecisiones como en la medida del caudal, las
tolerancias sobre la potencia de las resistencias, la tensión de la
red, u otras, es preferible aplicar un factor de corrección
calculado según la fórmula:
k = (T
intermedia medida - T entrada medida) / (T intermedia de consigna -
T entrada
medida).
El factor de corrección se aplica después por
los medios de mando para ajustar el valor de cantidad de energía
necesaria a calentar el líquido en la segunda cámara a fin de
obtener la temperatura más cercana a la temperatura deseada a la
salida del bloque calentador.
Estos cálculos de balance energéticos corregidos
y la distribución de las cantidades de energía así calculadas a
los calentadores se ponen en práctica a intervalos breves y
repetidos para tener en cuenta variaciones de caudal registradas
por el caudalómetro.
\newpage
Con preferencia, el cálculo se efectúa a
intervalos regulares de 30ms aproximadamente. La cantidad de
energía de calentamiento así determinada por este cálculo está
entonces distribuida a cada impulsión del caudalómetro (para un
caudalómetro funcionando en un modo de impulsiones) sea,
típicamente, cada 10 a 100 ms aproximadamente, con preferencia cada
10 a 30 ms. Se aporta así una respuesta rápida del calentamiento a
variaciones bruscas de caudal.
La estructura del dispositivo de la presente
invención permite pues ventajosamente determinar precisamente la
diferencia entre la temperatura intermedia de consigna y la
temperatura intermedia medida y en consecuencia calcular un factor
de corrección para determinar precisamente la cantidad de energía
a proporcionar al líquido en la o las porciones de canal siguientes
para llevar el líquido de la temperatura intermedia medida a la
temperatura de salida de consigna.
El dispositivo de la invención permite así
compensar los errores y corregir las imprecisiones y tolerancias
proviniendo de los elementos de medida y los para la producción de
la energía de calentamiento en particular los errores de medida del
caudalómetro, las tolerancias en la potencia de las resistencias,
la tensión de la red y otros.
Con el fin de corregir estos errores en la
segunda porción de canal, en particular las tolerancias en la
potencia de las resistencias, la tensión de la red, y otras
imprecisiones, se puede pues corregir la temperatura de salida y
según los mismos cálculos de balances de energía calcular un nuevo
factor de corrección aplicable a esta porción de canal. Este
segundo factor de corrección se aplicará a la cantidad de energía a
aplicar al próximo cálculo.
Para compensar también las fluctuaciones de la
tensión de la red con relación a un valor nominal, el dispositivo
mide regularmente la tensión y/o la corriente de la red y calcula
un factor de corrección representativo de la variación de la
tensión y/o de la corriente y afecta este factor de corrección al
cálculo de la cantidad de energía a proporcionar a los
calentadores, para ajustar el tiempo de enclavamiento de las
resistencias en función de estas variaciones.
Según un modo de realización preferido de la
invención, las porciones de canal forman cada una unas cámaras
unidas entre ellas, estando uno o varios calentadores sumergidos en
cada una de las cámaras.
Según características ventajosas, cada
calentador comprende al menos una resistencia, siendo cada
resistencia de cada calentador conmutable independientemente. De
esta manera, los ajustes de temperaturas pueden realizarse más
rápidamente y con mejor precisión de temperatura de salida. Se
evita también los problemas liados a los bruscos aumentos o caídas
de tensión (efecto de "centelleo").
Según un primer modo de realización, los
calentadores son dos, estando cada uno alojado en una cámara
separada y comprendiendo cada uno dos resistencias, siendo cada
resistencia de los dos calentadores configuradas para ser conmutada
independientemente una de otra por los medios de conmutación.
Según un segundo modo de realización, los
calentadores son cuatro, estando cada uno alojado en una cámara
separada y comprendiendo une resistencia, estando cada resistencia
configurada para ser conmutada independientemente por los medios de
conmutación. En este modo de realización, el captador de
temperatura intermedia está dispuesto más debajo de la cámara
comunicando con la entrada de líquido y más arriba de la cámara
comunicando con la salida de líquido.
La estructura del dispositivo según la invención
permite así utilizar calentadores teniendo forma de cartuchos
calentadores que son comercialmente disponibles y particularmente
económicos en comparación con los juegos de resistencias impresas
del arte anterior.
La utilización de una pluralidad de cartuchos de
este tipo, teniendo una potencia nominal inferior a 450W, con
preferencia, inferior o igual a 400W, bajo 230V permite
ventajosamente, por una conmutación sucesiva y no simultánea de los
diferentes cartuchos dispuestos en el canal, a una cierta
frecuencia, con preferencia del orden de 10 ms, repartir la carga
eléctrica sobre la red y así limitar los riesgos de bruscos saltos
de tensión provocando los fenómenos de centelleo. Además, la
utilización de este tipo de cartucho calentador permite realizar un
dispositivo de poca inercia térmica lo que hace posible la
distribución sucesiva de líquidos a temperaturas de salida
diferentes, por ejemplo determinadas en función de la naturaleza de
la bebida a preparar, a intervalos de tiempo seguidos. En
particular, el dispositivo de la invención puede servir a optimizar
temperaturas variables del líquido en una máquina de preparación de
bebidas calientes, como se describe en la solicitud de patente
americana US 10/983,671 depositada el 9 de noviembre 2004 titulada
"Método y dispositivo para optimizar las temperaturas variables
de un líquido". El contenido entero de esta solicitud está
incorporado aquí por referencia.
La invención se refiere también a un
procedimiento para calentar rápidamente y precisamente un líquido
especialmente para aplicaciones domésticas y especialmente para la
preparación de café u otras bebidas calientes.
El procedimiento comprende un dispositivo
calentador comprendiendo un cuerpo provisto de un canal para la
circulación del líquido, al menos un primer calentador asociado a
una primera porción de canal, al menos un segundo calentador
asociado a una segunda porción de canal. Según el procedimiento de
la invención:
a) la cantidad de líquido a calentar se mide con
un caudalómetro.
b) la temperatura intermedia se mide por un
captador de temperatura intermedia situado en contacto directo o
indirecto del líquido entre el primero y segundo calentador,
c) la cantidad de energía teórica a proporcionar
por el segundo calentador está calculada por el medio de mando en
función de la cantidad de líquido a calentar medida, de la
temperatura intermedia medida, de la temperatura de consigna a la
salida del dispositivo y de la capacidad calorífica del
líquido,
d) esta cantidad de energía calculada está
aplicada mediante conmutación a los segundos calentadores, por
conmutación selectiva de los calentadores, para llevar el líquido
hasta la (o al menos lo más cerca posible) temperatura de consigna
deseada a la salida del dispositivo,
e) al menos varias de las etapas a) a d) se
repiten por el medio de mando a intervalos de tiempo
determinados.
\vskip1.000000\baselineskip
Según un modo de realización preferida del
procedimiento, al menos varias de las etapas a) a d) se repiten a
intervalos de tiempo inferiores a 500 milisegundos. El intervalo de
tiempo será ajustado para la distribución de la cantidad de energía
en la etapa d) con la frecuencia de las impulsiones del
caudalómetro de impulsiones o, al menos, a una frecuencia
determinada del orden de una a algunas decenas de milisegundos para
otro tipo de caudalómetro.
Tal procedimiento permite obtener una precisión
mejorada de la temperatura deseada a la salida del líquido, en
particular, gracias a la medida real de las temperaturas del
líquido (y no las del calentador como en el arte anterior) y por
una determinación de las cantidades de energía proporcionadas, que
tiene en cuenta las variaciones reales del caudal del líquido en
el dispositivo.
Según un modo de realización preferida de la
invención, las cantidades de energía a aplicar a la vez a los
primero y segundo calentadores están calculadas en función de las
variables de temperaturas medidas y de la medida del
caudalómetro.
El procedimiento comprende entonces las etapas
siguientes:
f) la temperatura del líquido a la entrada del
dispositivo está medida por un captador de temperatura de entrada
del líquido situado en contacto directo o indirecto con el
líquido,
g) la cantidad de líquido a calentar está medida
por un caudalómetro,
h) la cantidad de energía teórica a proporcionar
por el primer calentador está calculada por un medio de mando en
función de la cantidad de líquido medida, de la temperatura medida
en la entrada del dispositivo, de una temperatura intermedia de
consigna y de la capacidad calorífica del líquido,
i) la temperatura intermedia está medida por un
captador de temperatura intermedia situado en contacto directo o
indirecto del líquido entre el primero y segundo calentador,
j) la cantidad de energía teórica a proporcionar
por el segundo calentador está calculada por el medio de mando en
función de la cantidad de líquido a calentar medida, de la
temperatura intermedia medida, de la temperatura de consigna a la
salida del dispositivo y de la capacidad calorífica del
líquido,
k) estas cantidades de energía calculadas están
aplicadas por el medio de conmutación, respectivamente, a los
primero y segundo calentadores, por conmutación selectiva de los
calentadores, para llevar el líquido hasta la (o por lo menos lo
más cerca posible) temperatura de consigna deseada a la salida del
dispositivo,
l) al menos se repiten varias etapas f) a k) por
el medio de mando a intervalos determinados.
\vskip1.000000\baselineskip
Según un modo preferencial, el procedimiento
tiene en cuenta los errores e imprecisiones globales pudiendo
provenir de diferentes componentes del dispositivos (por ejemplo,
caudalómetro, resistencias, etc....) o de la tensión de la red de
manera a afinar la cantidad de energía proporcionada,
especialmente, en el segundo calentador, y obtener así, una
precisión de calentamiento mejorada. Para esto, se calcula un
factor de corrección según la fórmula:
k =
(Temperatura intermedia medida - Temperatura de entrada medida) /
(Temperatura intermedia de consigna - Temperatura de entrada
medida),
y se aplica este factor de
corrección para calcular la cantidad de energía a proporcionar por
el segundo
calentador.
El procedimiento de la invención está
evidentemente aplicado en bucle, a intervalos de tiempo seguidos
(del orden de varios milisegundos, por ejemplo), cada 30 ms por lo
que es del cálculo y cada 10 ms por lo que es de la distribución de
energía a los calentadores) durante el paso del líquido a través
del dispositivo de calentamiento; especialmente, por unos medios
de regulación tales como microcontrolador u otros medios de
regulación electrónicos equivalentes.
Según un aspecto de la invención, la temperatura
del líquido está medida por unos captadores que están en contacto
directo o indirecto con el líquido. Un contacto "directo" se
entiende de una medida utilizando un captador sumergido en el
líquido. Puede tratarse, por ejemplo, de una sonda NTC protegida
por un cristal o una cerámica. Un contacto "indirecto" se
entiende de una medida utilizando un captador (tal como una sonda
fina NTC) fijado por ejemplo por encoladura del lado seco de un
conducto no calentador en o contra el cual circula el líquido, tal
como un tubo metálico. En todos los casos, el líquido separa el
captador con relación al calentador propiamente dicho de manera que
la temperatura medida sea la temperatura del líquido y no una
temperatura afectada por la conducción del calentador contra una
superficie sólida conductora térmicamente.
Un modo de realización se refiere a un
dispositivo de calentamiento que comprende además una
electroválvula conectada a dicho conducto entre la salida de fluido
y dicho dispositivo de utilización y que está accionada por dichos
medios de mando, y porque dichos medios de mando están dispuestos
para accionar la electroválvula de manera a dirigir el fluido
proviniendo de la salida de fluido hacia un recipiente de drenaje o
un bucle de recirculación, cuando la temperatura medida por dicho
captador no ha alcanzado todavía la temperatura de consigna y hacia
el dispositivo de utilización cuando la temperatura medida ha
alcanzado la temperatura de consigna.
La temperatura de consigna puede ser una
temperatura intermedia teórica del dispositivo cuando dicho
captador de temperatura está dispuesto de manera a medir una
temperatura intermedia en dicho canal. En una variante, la
temperatura de consigna es la temperatura de salida deseada cuando
el captador de temperatura está dispuesto a la salida del canal de
manera a medir la temperatura del fluido a la salida del
dispositivo.
Gracias a estas características se asegura que
el fluido a destinación del dispositivo de utilización,
típicamente una unidad de extracción de una sustancia por ejemplo
del café o una tobera de eyección de vapor, llega siempre en este
dispositivo a una temperatura suficiente incluso cuando el
dispositivo está utilizado en el día para primera vez. Teniendo en
cuenta la poca inercia térmica del dispositivo, el periodo de
derivación en el recipiente de drenaje, es generalmente del orden de
varios segundos (típicamente, de 3-6 segundos).
Esta disposición permite pues preparar rápidamente unas bebidas de
calidad constante independientemente de eventuales fluctuaciones a
nivel del dispositivo de calentamiento.
Otras características y ventajas de la presente
invención se harán evidentes con la descripción detallada a
continuación de modos de realización del dispositivo calentador
según la invención, dados a título puramente ilustrativo y no
limitativo, haciendo referencia a los dibujos anexos en los
cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva
parcialmente en despiece de un dispositivo de calentador de un
líquido según un primer modo de realización de la invención;
- la figura 2 es una vista esquemática de una
máquina de café comprendiendo el dispositivo calentador de la
figura 1, estando el dispositivo calentador representado en
sección;
- la figura 3 es una vista en perspectiva de un
dispositivo calentador de un líquido según un segundo modo de
realización de la invención;
- la figura 4 es una vista esquemática de una
máquina de café comprendiendo el dispositivo calentador de la
figura 3, estando el dispositivo calentador representado en sección
y
- la figura 5 es una vista similar a la figura 4
ilustrando otro aspecto de la invención.
Refiriéndonos a las figuras 1 y 2, se ve
ilustrado a título de ejemplo un dispositivo calentador de un
liquido según un primer modo de realización designado por la
referencia numérica general 1, integrado en una máquina de café 2
(figura 2) que puede indiferentemente destinarse a un uso doméstico
o industrial. Mencionaremos que la naturaleza del líquido a
calentaren el dispositivo calentador no es crítico y que el líquido
puede ser cualquiera por ejemplo agua, leche, una bebida a base de
chocolate, etc.... En la aplicación del dispositivo calentador
ilustrado, el líquido a calentar es agua. La máquina de café 2
ilustrada a la figura 2 comprende un depósito de agua fría 4 unido
vía un conducto 6 a una bomba 8 que alimenta en agua el
dispositivo calentador 1 vía una entrada de líquido 10. El agua
circula a través de un canal 12 previsto en un cuerpo 13 del
dispositivo calentador 1. El canal 12 está asociado a calentadores
14a, 14b, 14c,14d, cuya alimentación eléctrica está accionada por
unos medios de conmutación 16 conectados a unos medios de mando 18.
Los calentadores están así sumergidos en el líquido a calentar y
en contacto directo con éste. El agua sale del dispositivo
calentador vía una salida de líquido 20 después circula a través de
un conducto 22 para llegar a través de un conducto 24 sobre un
cartucho 26 conteniendo una substancia destinada a formar una
bebida tal como café a partir de café torrefacto y molido o café
soluble, té, bebida a base de chocolate u otras bebidas calientes.
El cartucho 26 es, por ejemplo, un cartucho sellado que se abre
bajo la presión del líquido de conformidad a lo que se describe en
la patente europea n° 512 468. El café fluye luego en una taza 28.
La máquina permite igualmente producir vapor vía un conducto 30
unido al conducto 22. En la figura 1, la dirección de circulación
de agua a través el dispositivo calentador está indicada por las
flechas A y B.
En el dispositivo calentador 1 según el primero
modo de realización de la invención, el canal 12 comprende cuatro
porciones de canal 12a, 12b, 12c, 12d, unidas sucesivamente entre
ellas por tres conductos de unión 32ab, 32bc y 32cd. Las porciones
de canal 12a, 12b, 12c y 12d definen cada una una cámara que recibe
un calentador 14a, 14b, 14c y 14d. Mencionaremos al respecto que
los conductos de unión 32ab, 32bc, 32cd presentan unas secciones
transversales inferiores a las de las cámaras 12a, 12b, 12c y 12d.
Las cámaras 12a, 12b, 12c y 12d están dispuestas paralelas entre
ellas y yuxtapuestas en un bloque 13a que comprende el cuerpo 13.
Las cámaras 12a, 12b, 12c y 12d desembocan todas en un primer lado
del bloque 13a en una primera de sus extremidades por la cual los
calentadores 14a, 14b, 14c y 14d están introducidos en las cámaras
12a, 12b, 12c y 12d. Las segundas extremidades de las cámaras 12a,
12b, 12c y 12d desembocan en un segundo lado del bloque 13a
opuesto al primero y las cámaras 12a, 12b, 12c y 12d están unidas
entre ellas en una de sus extremidades por los tres conductos de
unión 32ab, 32bc, 32cd. La cámara 12a está unida por una parte a la
entrada de líquido 10 vía un conducto 36 por su extremidad
dispuesta del segundo lado del bloque 13a y por otra parte a la
cámara 12b vía el conducto de unión 32ab por su extremidad
dispuesta del primer lado del bloque 13a. La cámara 12b está unida
a la cámara 12c vía el conducto de unión 32bc por su extremidad
dispuesta en el segundo lado del bloque 13a. La cámara 12c está
unida a la cámara 12d vía el conducto de unión 32cd por su
extremidad dispuesta en el primer lado del bloque 13a y la cámara
12d está unida a la salida de líquido 20 vía un conducto 38 por su
extremidad dispuesta en el segundo lado del bloque 13a.
Mencionaremos que cada calentador 14a, 14b, 14c
y 14 d se extiende sensiblemente sobre toda la longitud de la
cámara a la cual está asociado y presenta una forma sensiblemente
complementaria a la de la cámara a la cual está asociado. Según una
variante ventajosa (no representada), la superficie exterior de los
calentadores y/o la pared interior de la cámara que le es asociada
presenta un ranurado helicoidal, lo que permite alargar el trayecto
del líquido durante el cual está en contacto con los calentadores y
su velocidad; por consiguiente aumentar el coeficiente de
intercambio de calor; sin por esto aumentar el volumen del
dispositivo calentador.
El dispositivo calentador 1 comprende además un
captador de temperatura 40 dispuesto en el conducto 36 uniendo la
entrada de líquido a la entrada de la cámara 12a. Este captador 40
está dispuesto para entrar en contacto directo con el líquido a
calentar y para medir la temperatura del líquido a calentar en la
entrada del dispositivo calentador, es decir antes de que entre en
contacto con uno de los calentadores del dispositivo 1. Un
caudalómetro 42 está igualmente previsto en el conducto 36, por
consiguiente más arriba de la cámara 12a.
Como es visible a la figura 2, el cuerpo 13
comprende además dos tapas 44, 46 que se extienden respectivamente
en el primero y en el segundo lado del bloque 13a y recubren las
dos extremidades de cada una de las cámaras 12a, 12b, 12c y 12d. La
tapa 44 que se encuentra en el primer lado del bloque 13a lleva los
calentadores 14a, 14b, 14c y 14d mientras que la tapa 46 que se
encuentra en el segundo lado del bloque 13a lleva un captador de
temperatura intermedia 48. El captador de temperatura intermedia 48
está asociado al conducto de unión 32bc y está dispuesto para
entrar en contacto directo con el líquido a calentar circulando en
el conducto.
El captador de temperatura de entrada 40, el
caudalómetro y el captador de temperatura intermedia 48 están
conectados a los medios de mando 18 del dispositivo 1.
La tapa 44 cierra una primera extremidad de las
cámaras 12a, 12b, 12c y 12d y delimita además con el bloque 13a los
conductos de unión 32ab y 32cd. La tapa 46 cierra la segunda
extremidad de las cámaras 12a, 12b, 12c y 12d y delimita el
conducto 32bc con el bloque 13a. La tapa 46 delimita además un
canal 36a uniendo el conducto 36 a la cámara 12a así como el canal
38a uniendo la cámara 12d al conducto 38. Típicamente, las tapas
44 y 46 están fijadas sobre el bloque 13a mediante tornillos (no
representados) y la estanqueidad está asegurada mediante juntas 0
ring 44a, 46a interpuestas entre las tapas 44 y 46 y el bloque
13a.
Los medios de mando 18 y los medios de
conmutación 16 están configurados para accionar los calentadores
14a, 14b, 14c y 14d. Estos medios de mando 16 son particularmente
dispuestos para accionar los calentadores 14c y 14d dispuestos
respectivamente en las cámaras 12c, 12d situadas más abajo del
captador de temperatura intermedia 48 en función de la cantidad de
energía útil a aportar en las cámaras 12c y 12d para llevar el
líquido a calentar de la temperatura intermedia medida por el
captador de temperatura intermedia 48 hasta una temperatura de
consigna contenida por ejemplo en una memoria de los medios de
mando 18.
Los calentadores 14a, 14b, 14c y 14d comprenden
cada uno una resistencia. Las resistencias están conectadas a los
medios de conmutación 16 y los medios de mando 18 están dispuestos
de manera a poder conmutar las resistencias independientemente unas
de otras. El principio de distribución de la energía está basado en
las impulsiones dadas por el caudalómetro (por ejemplo cada 100 ms
o menos).
A cada impulsión del caudalómetro corresponde
una energía es decir un tiempo de calentamiento dado sobre los
calentadores. Este sistema proporcional permite reaccionar a
variaciones rápidas del caudal; lo que puede ser el caso durante el
ciclo de extracción de la cápsula. Cada resistencia desarrolla una
potencia nominal inferior al valor de la potencia teórica de
centelleo de la red, típicamente inferior a 450W bajo 230V. Según
la norma IEC 1000-3-3, la potencia
máxima pudiendo conmutarse en toda la gama de frecuencias es de
aproximadamente 380W. Para evitar las variaciones de potencia en
valor absoluto superiores a la potencia nominal de cada una de las
resistencias, los medios de mando 18 están dispuestos para conmutar
las resistencias de los calentadores desde el estado "en
circuito" al estado "fuera de circuito" y viceversa de
manera intermitente y no simultánea. La conmutación se realiza
siempre en el paso a cero de la tensión para evitar la introducción
de perturbación en la red eléctrica.
Los medios de mando 18 comprenden además unos
medios de regulación que están previstos para calcular la cantidad
de energía a afectar a los calentadores 14c, 14d dispuestos en las
porciones de canal 12c, 12d situadas más abajo del captador de
temperatura intermedia 48, en función de las temperaturas de
entrada e intermedia medidas y del caudal medido por el
caudalómetro 42. Otros factores pueden tenerse en cuenta en el
cálculo de la cantidad de energía, especialmente la medida de la
tensión de la red (por ejemplo 230V). La cantidad de energía puede
corregirse por un factor de corrección basado en la fluctuación
entre la tensión realmente medida de la red y la tensión nominal
teórica. Este factor indica si la tensión real es superior o
inferior a la tensión normal, por ejemplo, de 230V. Este factor se
actualiza cuando las resistencias están enclavadas con el fin de
tener en cuenta las caídas de tensión en la línea de
alimentación.
Los medios de regulación comprenden generalmente
un microcontrolador, memoria y programas de cálculo de los
balances energéticos y de los factores de corrección a aplicar. Los
cálculos de los balances energéticos, de las correcciones y las
conmutaciones de los calentadores, por el microcontrolador se
realizan a intervalos de tiempo muy cortos de manera a regular
constantemente las cantidades de energía aportadas a los
calentadores. Los intervalos para los cálculos de las cantidades de
energía son, del orden de varios milisegundos, preferentemente,
menos de 100 ms, por ejemplo cada 30 ms.
El modo de regulación automático está basado en
el principio siguiente. Una medida de temperatura del líquido en
la entrada del dispositivo se toma por el captador de temperatura
40 en la entrada del dispositivo; la cantidad de líquido a calentar
es en cuanto a ella medida por un caudalómetro 42 sobre la base de
impulsiones. Una temperatura intermedia entre el primero y el
segundo calentador es medida también por el captador de temperatura
48. En un modo de realización que no comprende captador de
temperatura a la entrada del líquido, el sistema podrá partir de
una temperatura de entrada teórica, típicamente de la temperatura
del agua de la red, memorizada en un microcontrolador.
Estas medidas se recogen por el microcontrolador
comprendiendo un programa de cálculo de las cantidades de energía.
En particular, el microcontrolador calcula así la cantidad de
energía teórica a proporcionar por el primer calentador según la
fórmula:
Cantidad de
Energía de los primeros calentadores (14a, 14b, 14e) = Cantidad de
líquido a calentar medida por el caudalómetro x (T intermedia de
consigna - T entrada medida) x Capacidad calorífica del
líquido.
Un factor de corrección basado en las
variaciones de tensión de la red puede aplicarse al valor de
cantidad final.
La temperatura intermedia de consigna es un
valor determinado por cálculo durante tests del dispositivo y que
corresponde a un valor teórico óptimo en función de la temperatura
medida del agua a la entrada, la temperatura de salida fijada
(consigna), un factor de corrección de la red 230V, los valores
teóricos de las resistencias óhmicas de los elementos calentadores.
Este valor varía en función de la temperatura de salida deseada,
por ejemplo, para la producción de un café o de otra bebida como
una bebida a base de chocolate. Este valor está registrado en el
programa o en una memoria del microcontrolador.
El microcontrolador calcula también la cantidad
de energía teórica a proporcionar por el segundo calentador según
la fórmula:
Cantidad de
energía para los segundos calentadores (14c, 14d, 14f) = Cantidad de
líquido a calentar medida por el caudalómetro x (Temperatura
de salida deseada - Temperatura intermedia medida) x
Capacidad calorífica del
líquido.
Esta cantidad de energía puede ella también
corregirse para tener en cuenta la tensión de la red.
El microcontrolador controla después la
distribución de estas cantidades de energía calculadas, por unidad
de tiempo de calentamiento, accionando la conmutación
conexión/desconexión de las resistencias contenidas en los
calentadores.
Sin embargo, para tener en cuenta los eventuales
errores e imprecisiones como en la medida del caudal, las
tolerancias en la potencia de las resistencias, la tensión en la
red, u otros, es preferible aplicar un factor de corrección
calculado según la fórmula:
k = (T
intermedia medida - T entrada medida) / (T intermedia de consigna -
T entrada
medida).
El factor de corrección está aplicado después
por el microcontrolador para ajustar el valor de cantidad de
energía necesaria para calentar el líquido en la segunda cámara con
el fin de obtener la temperatura más próxima a la temperatura
deseada a la salida del bloque calentador. Así, la corrección en el
calentador está aplicada de la manera siguiente:
Cantidad de
energía corregida del segundo calentador = (2-k) x
Cantidad de energía teórica del segundo
calentador,
\newpage
O también:
Cantidad de
energía corregida = (2-k) x Capacidad calorífica del
líquido x (temperatura de salida deseada - Temperatura intermedia
medida).
Esta cantidad de energía puede ella también
corregirse para tener en cuenta la tensión de la red.
Así cuando el factor de corrección es inferior a
1, esto significa que la cantidad de energía real distribuida por
el(los) calentador(es) más arriba de la sonda de
temperatura intermedia es demasiado baja y hay que aplicar una
corrección por aumento de la cantidad de energía distribuida por
el(los) calentador(es) situado más abajo de la sonda
de temperatura intermedia. Cuando el factor es superior a 1, esto
significa que la cantidad de energía real distribuida por el
calentador más arriba de la sonda de temperatura intermedia es
demasiado elevada, y hace falta entonces aplicar una corrección
disminuyendo la cantidad de energía distribuida por el(los)
calentador(es) situado más abajo de esta sonda. Por ejemplo,
si el factor de corrección se calcula a un valor de 1.10, esto
significa que la cantidad de energía distribuida por el(los)
primer(os) calentador(es) es 10% demasiado elevado y
se tendrá que aplicar una reducción de la cantidad de energía
al(los) segundo(s) calentador de 10% para obtener una
temperatura de salida que se acerque lo más posible a la
temperatura deseada.
En las figuras 3 y 4 se representa un
dispositivo calentador de un líquido según un segundo modo de
realización de la invención en el cual los elementos idénticos a
los descritos en relación con las figuras 1 y 2 están designados
por las mismas referencias numéricas.
Este dispositivo de calentamiento solo se
distingue del dispositivo descrito anteriormente porque el canal 12
previsto en el cuerpo 13 y a través el cual circula el líquido a
calentar, comprende solo dos porciones de canal 12e y 12f unidas
entre ellas por un conducto de unión 32ef al cual está asociado el
captador de temperatura intermedia 48 y porque los calentadores
14e y 14f asociados respectivamente a las porciones de canal 12e y
12f comprenden cada uno dos resistencias, siendo cada una de ellas
conectadas a los medios de mando 18 vía los medios de conmutación
16.
Como en el primer modo de realización, las
resistencias eléctricas de los calentadores 14e y 14f desarrollan
cada una una potencia nominal inferior al valor de potencia teórica
de centelleo de la red típicamente inferior a 450W bajo 230V y los
medios de mando 18 están dispuestos para conmutar estas
resistencias del estado "en circuito" al estado "fuera de
circuito" y viceversa de manera intermitente típicamente a una
frecuencia del orden de 10 ms. Calentadores de este tipo son por
ejemplo de cartuchos calentadores llamados "alta carga" o
"alta densidad", es decir desarrollando una potencia
importante por unidad de superficie de calentamiento.
En la figura 5 está representada
esquemáticamente una máquina de café incorporando otro aspecto de
la invención. En esta figura, los elementos idénticos a los
descritos en relación con la figura 4 están designados por las
mismas referencias numéricas.
Esta máquina de café se distingue de la descrita
anteriormente porque comprende un dispositivo que permite asegurar
la liberación de un "primer" líquido o de un "primer"
vapor a la temperatura adecuada. Para esto, el dispositivo
comprende un primer conducto principal 22 unido al dispositivo de
extracción 26. Una válvula de contrapresión 24a del conducto 24
está dispuesta a la entrada del dispositivo 26. Una primera
electroválvula 50a está unida a una porción del conducto 22a
conduciendo a un recipiente de drenaje 52. Una segunda
electroválvula llamada "vapor" 50b está empalmada al conducto
30 dispuesto entre el primer dispositivo de utilización y el
segundo dispositivo de utilización formado en el ejemplo por una
tobera de eyección de vapor 56. Las electroválvulas 50a, 50b están
accionadas por los medios de mando 18. Estos últimos están
dispuestos para accionar respectivamente las electroválvulas 50a,
50b de manera a dirigir el fluido proviniendo de la salida de
fluido 20 sea hacia uno de los dos dispositivos de utilización, sea
hacia un recipiente de drenaje 52 según que la temperatura medida
por el captador 48 alcance o no la temperatura de consigna para el
dispositivo de utilización considerado. Mencionaremos que el
recipiente de drenaje puede ser sustituido por un bucle de
recirculación volviendo a la entrada 10 del dispositivo de
calentamiento. Una recirculación complica sin embargo el
dispositivo puesto que puede necesitar una bomba suplementaria.
Además, la temperatura de consigna se obtiene después de unos
segundos solamente y la cantidad de agua rechazada es por
consiguiente generalmente poca.
El dispositivo funciona de la manera
siguiente:
Para una bebida a extraer por el dispositivo de
extracción 26, la electroválvula "vapor" 50b queda cerrada. La
bomba de agua 8 alimenta el dispositivo de calentamiento que
funciona según el principio ya descrito. La temperatura del agua
está controlada en continuo por el captador de temperatura 48.
Mientras está temperatura está inferior a una temperatura de
consigna predeterminada, el controlador 18 mantiene la
electroválvula "de derivación" 50a abierta de manera que el
agua saliendo del dispositivo de calentamiento no esté utilizada
para la extracción pero sea drenada en el recipiente de drenaje o
recirculada. Una vez la temperatura de consigna alcanzada, el
controlador acciona el cierre de la válvula 50a. El fluido puede
entonces circular hasta forzar la abertura de la válvula de
contrapresión y alimentar el dispositivo 26.
\newpage
Cuando el mando de vapor está activado como para
preparar leche "moussé", el principio de subida en
temperatura es similar. A principio del calentamiento, la válvula
50b queda cerrada y la válvula 50a está abierta para drenar o
recircular el fluido (generalmente agua). Una vez la temperatura de
consigna de producción de vapor alcanzada, la válvula 50a está
cerrada por el controlador y la válvula 50b está abierta. Siendo la
presión de vapor demasiada baja para abrir la válvula de
contrapresión 24, el vapor alimenta directamente la salida 56.
Mencionaremos que un captador de temperatura de salida hacia la
salida 20 del dispositivo puede utilizarse para el control de la
temperatura en vez de un captador de temperatura intermedia.
Se entiende que la presente invención no se
limita a los modos de realización que se acaban de describir y que
diversas modificaciones y variantes sencillas pueden considerarse
por el especialista sin salir del marco de la invención tal como
definida por las reivindicaciones anexas. A título de ejemplo, el
captador intermedio 48 dispuesto entre la cámara 12b y 12c en las
figuras 1 y 2 podría igualmente disponerse entre la cámara 12c y
12d, la idea es que el captador de temperatura intermedia esté
dispuesto más abajo de una cámara comprendiendo un calentador y
comunicando con la entrada de líquido y más arriba de una cámara
comprendiendo un calentador y comunicando con la salida del
líquido.
Claims (31)
1. Dispositivo (1) calentador de un fluido, en
líquido caliente o en vapor para la preparación de café u otras
bebidas calientes, comprendiendo un cuerpo (13) provisto de un
canal (12) para la circulación de un fluido, teniendo dicho canal
una entrada (10) de fluido y una salida (20) de fluido y estando
asociado a, por lo menos, un calentador (14a,14b,14c,14d) eléctrico
cuya alimentación está accionada por unos medios de conmutación
(16) unidos a unos medios de mando (18), comprendiendo dicho canal
al menos unas primera y segunda porciones (12a,12b,12c,12d) de
canal unidas entre ellas por una tercera porción de canal formando
un conducto de unión (32ab,32bc,32cd), siendo dichas, por lo menos,
primera y segunda porciones de canal (12a,12b,12c,12d) asociadas
cada una a, por lo menos, un calentador; estando el conducto de
unión asociado a un captador de temperatura intermedia (48) unido a
dichos medios de mando; dicho captador de temperatura intermedia
está dispuesto para medir la temperatura del fluido circulando en
dicho conducto, estando dicho dispositivo caracterizado
porque comprende un caudalómetro (42) que mide la cantidad de
fluido atravesando dicho canal y porque los medios de mando y de
conmutación están configurados para accionar los calentadores de
dicha, al menos, segunda porción de canal en función de la cantidad
de energía útil a aportar en dicha segunda porción de canal para
llevar el fluido a calentar de la temperatura intermedia medida por
dicho captador de temperatura intermedia hasta una temperatura de
consigna a la salida del dispositivo; dicha cantidad de energía
está calculada por el medio de mando en función de la cantidad de
fluido medida por el caudalómetro, de la temperatura intermedia
medida y de la temperatura de consigna a la salida del dispositivo,
y estando esta cantidad de energía distribuida a dicho calentador
de dicha al menos segunda porción de canal por los medios de mando
y de conmutación a intervalos de tiempo determinados.
2. Dispositivo calentador de un fluido según la
reivindicación 1, caracterizado porque los intervalos de
tiempo determinados son inferiores o iguales a 500
milisegundos.
3. Dispositivo calentador de un fluido según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los calentadores
están sumergidos en el fluido a calentar.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque comprende además un captador de
temperatura de entrada (40) de fluido dispuesto para entrar en
contacto directo con el fluido en la entrada del dispositivo y un
caudalómetro dispuesto más arriba de la entrada de la primera
cámara.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque los medios de regulación (16,18) están
previstos para calcular un factor de corrección de la potencia a
afectar al calentador de dicha segunda porción de canal en función
de las temperaturas de entrada e intermedia medidas.
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque cada calentador
comprende al menos una resistencia, siendo cada resistencia de cada
calentador conmutable independientemente.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque los calentadores son dos y comprenden
cada uno dos resistencias, cada resistencia de los dos calentadores
está dispuesta para ser conmutada independientemente una de otra
por los medios de conmutación (16).
8. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque los calentadores son cuatro, estando
cada uno alojado en una porción de canal separada y comprendiendo
cada uno una resistencia, estando cada resistencia dispuesta para
conmutarse independientemente por los medios de conmutación.
9. Dispositivo según la reivindicación 6, 7 u 8,
caracterizado porque cada resistencia desarrolla una
potencia nominal inferior al valor de potencia teórica de centelleo
de la red y porque las resistencias están conmutadas en una
posición conexión/desconexión por los medios de conmutación de
manera desplazada para evitar las diferencias de potencia en valor
absoluto superiores a la potencia nominal de cada una de las
resistencias.
10. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque cada resistencia desarrolla una
potencia eléctrica nominal inferior a 450W.
11. Dispositivo calentador de un fluido según
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque dichas porciones de canal asociadas
respectivamente a, por lo menos, un calentador forman cada uno unas
cámaras unidas entre ellas por un conducto de unión que presenta
una sección transversal inferior a la de las cámaras.
12. Dispositivo calentador de un fluido según la
reivindicación 11, caracterizado porque la superficie
exterior de los calentadores y/o la pared interior de la cámara que
le está asociada presenta un ranurado helicoidal.
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque el cuerpo
comprende un bloque en el cual están dispuestas dichas cámaras,
porque dichas cámaras son paralelas entre ellas y desembocan por
ambas partes del bloque, porque están unidas entre ellas en una de
sus extremidades por un conducto de unión y porque el cuerpo
comprende además dos tapas que recubren respectivamente unas
primeras y segundas extremidades de dichas cámaras.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque la primera tapa que está asociada a
unas primeras extremidades de dichas cámaras lleva los calentadores
(12a,12b,12c,12d) y porque la segunda tapa que está asociada a las
segundas extremidades de dichas cámaras lleva el captador de
temperatura intermedia (48).
15. Dispositivo según la reivindicación 14,
caracterizado porque las primera y segunda tapas delimitan
con el bloque el o los conductos de unión.
16. Dispositivo según la reivindicación 14,
caracterizado porque el segundo captador y el caudalómetro
están dispuestos en un conducto dispuesto en el bloque y uniendo la
entrada de fluido a la entrada de una primera cámara.
17. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque cada calentador se extiende sobre toda
la longitud de la cámara a la cual está asociado y porque presenta
una forma complementaria a la de la cámara a la cual está
asociado.
18. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
captador de temperatura intermedia (48) está dispuesto más abajo de
la cámara comunicando con la entrada de fluido y más arriba de la
cámara comunicando con la salida de fluido.
19. Procedimiento para calentar rápidamente y
precisamente un fluido para la preparación de café u otras bebidas,
a partir de un dispositivo calentador comprendiendo un cuerpo
provisto de un canal para la circulación del fluido, de al menos un
primer calentador y de al menos un segundo calentador,
caracterizado porque
a) la cantidad de fluido a calentar está medida
por un caudalómetro (42),
b) la temperatura intermedia está medida por un
captador de temperatura intermedia (48) situado en contacto directo
o indirecto con el fluido entre el primer y segundo calentador
(12a,12b,12c,12d),
c) la cantidad de energía teórica a proporcionar
por el segundo calentador está calculada por el medio de mando en
función de la cantidad de fluido a calentar medida, de la
temperatura intermedia medida, de la temperatura de consigna a la
salida del dispositivo y de la capacidad calorífica del fluido,
d) esta cantidad de energía calculada está
aplicada por el medio de conmutación, respectivamente, a los
segundos calentadores, por conmutación selectiva de los
calentadores, para llevar el fluido hasta (o lo más cerca posible
de) la temperatura de consigna deseada a la salida del
dispositivo,
e) al menos varias de las etapas a) a d) se
repiten por el medio de mando a intervalos de tiempo
determinados.
\vskip1.000000\baselineskip
20. Procedimiento para calentar rápidamente y
precisamente un fluido según la reivindicación 19,
caracterizado porque al menos varias de las etapas a) a d)
se repiten a intervalos de tiempo inferiores o iguales a 500
milisegundos.
21. Procedimiento según la reivindicación 19 o
20, caracterizado porque la cantidad de energía distribuida
en la etapa d) se efectúa a, o después de, cada impulsión del
caudalómetro durante la etapa a).
22. Procedimiento según la reivindicación 21,
caracterizado porque el intervalo para el cálculo de la
cantidad de energía en la etapa c) es de aproximadamente 30 ms.
23. Procedimiento para calentar rápidamente y
con precisión un fluido en particular para aplicaciones domésticas
y especialmente para la preparación de café u otras bebidas, a
partir de un dispositivo calentador comprendiendo un cuerpo
provisto de un canal para la circulación del fluido, de al menos un
primer calentador, de al menos un segundo calentador,
caracterizado porque:
f) la temperatura del fluido a la entrada del
dispositivo está medida por un captador de temperatura de entrada
del fluido, situado en contacto directo o indirecto con el
fluido,
g) la cantidad de fluido a calentar está medida
por un caudalómetro,
h) la cantidad de energía teórica a proporcionar
por el primer calentador está calculada por un medio de mando en
función de la cantidad de fluido medida, de la temperatura medida
en la entrada del dispositivo, de una temperatura intermedia de
consigna y de la capacidad calorífica del fluido,
i) la temperatura intermedia está medida por un
captador de temperatura intermedia situado en contacto directo o
indirecto con el fluido entre el primero y el segundo
calentador,
j) la cantidad de energía teórica a proporcionar
por el segundo calentador está calculada por el medio de mando en
función de la cantidad de fluido a calentar medida, de la
temperatura intermedia medida, de la temperatura de consigna a la
salida del dispositivo y de la capacidad calorífica del fluido,
k) estas cantidades de energía calculadas están
aplicadas por el medio de conmutación, a los primeros y segundos
calentadores respectivamente, por conmutación selectiva de los
calentadores, para llevar el fluido hasta (o lo más cerca posible
de) la temperatura de consigna deseada a la salida del
dispositivo,
l) al menos varias de las etapas f) a k) se
repiten mediante el medio de mando a intervalos de tiempo
determinados.
\vskip1.000000\baselineskip
24. Procedimiento para calentar rápida y
precisamente un fluido según la reivindicación 23,
caracterizado porque al menos varias de las etapas f) a k)
se repiten a intervalos de tiempo inferiores o iguales a 500
milisegundos.
25. Procedimiento según la reivindicación 23 o
24, caracterizado porque las cantidades de energía
distribuida en la etapa k) se efectúa a, o después de, cada
impulsión del caudalómetro durante la etapa g).
26. Procedimiento según la reivindicación 24,
caracterizado porque el intervalo para los cálculos de las
cantidades de energía en las etapas h) y j) es de aproximadamente
30 ms.
27. Procedimiento según la reivindicación 24, 25
o 26 caracterizado porque se calcula un factor de
corrección según la fórmula:
k =
(Temperatura intermedia medida - Temperatura de entrada
medida)/(Temperatura intermedia de consigna - Temperatura de
entrada
medida),
se aplica este factor de corrección
para calcular la cantidad de energía a proporcionar por el segundo
calentador.
28. Dispositivo calentador de un fluido según la
reivindicación 1, caracterizado porque una salida de fluido
está unida por un conducto a un dispositivo de utilización, y
porque dicho dispositivo calentador comprende además al menos una
electroválvula (50a) empalmada a dicho conducto entre la salida de
fluido y dicho dispositivo de utilización y que está accionada por
dichos medios de mando (18), y porque dichos medios de mando están
dispuestos para accionar la electroválvula de manera a dirigir el
fluido proviniendo de la salida de fluido hacia un recipiente de
drenaje o un bucle de recirculación cuando la temperatura medida
por dicho captador no ha alcanzado todavía la temperatura de
consigna y hacia el dispositivo de utilización cuando la
temperatura medida ha alcanzado la temperatura de consigna.
29. Dispositivo según la reivindicación 28,
caracterizado porque el dispositivo de utilización comprende
una unidad de extracción de una substancia contenida en un cartucho
(26) y/o una tobera de eyección de vapor.
30. Dispositivo según la reivindicación 28 o 29,
caracterizado porque el dispositivo comprende además unos
medios que permiten engendrar una contrapresión dispuestos más
abajo del dispositivo de utilización y porque la electroválvula
(50a) es una válvula simple dispuesta en un brazo de derivación del
conducto.
31. Dispositivo según la reivindicación 28 o 29,
caracterizado porque la electroválvula (50a) es una válvula
de tres vías dispuesta sobre el conducto, estando las tres vías
empalmadas a la salida de fluido, al recipiente de drenaje y al
dispositivo de utilización respectivamente.
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