ES2327363T3 - Dispositivo calentador de un liquido y procedimiento para calentar el mismo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo 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, 12e, 12f) para la circulación de un fluido, teniendo dicho canal una entrada de fluido (10) y una salida de fluido (20) unida por un conducto (22, 30) a un dispositivo de utilización (26, 56), estando el canal asociado a por lo menos un calentador eléctrico (14e, 14f) cuya alimentación está accionada por medios de conmutación (16) unidos a medios de mando (18); el dispositivo comprende además al menos un captador de temperatura (48) dispuesto en dicho canal o a la salida de dicho canal y estando en contacto directo o indirecto con el fluido circulando en dicho canal, dicho captador de temperatura está unido a dichos medios de mando; los medios de mando y de conmutación están configurados para accionar el calentador para llevar el fluido a calentar de una primera temperatura hasta una temperatura de consigna en la región del canal donde dicho captador está dispuesto, estando dicho dispositivo caracterizado porque comprende además al menos una electroválvula (50a, 50b) empalmada 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 (52) o una bola 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 a alcanzado la temperatura de consigna.
Description
Dispositivo calentador de un líquido y
procedimiento para calentar el mismo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo calentador de un fluido destinado a equipar una máquina
para la preparación de bebidas calientes.
Se conocen ya de las patentes EP 1.380.243, US
6.459.854 o GB 2.152.012 dispositivos calentadores destinados en
particular a equipar máquinas de café. Uno de estos dispositivos
calentadores 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 invención se refiere a un dispositivo
calentador de un fluido, en líquido caliente o en vapor, para la
preparación de café u otras bebidas calientes, comprendiendo un
cuerpo provisto de un canal para la circulación de un fluido,
teniendo dicho canal una entrada de fluido y una salida de fluido
unida por un conducto a un dispositivo de utilización, estando el
canal asociado a por lo menos un calentador eléctrico cuya
alimentación está accionada por unos medios de conmutación unidos a
medios de mando; comprendiendo además el dispositivo al menos un
captador de temperatura dispuesto en dicho canal o a la salida de
dicho canal y estando en contacto directo con el fluido circulando
en dicho canal, estando dicho captador de temperatura unido a dichos
medios de mando; estando los medios de mando y de comunicación
configurados para accionar el calentador para llevar el fluido a
calentar de una primera temperatura hasta una temperatura de
consigna en la región del canal donde dicho captador está
dispuesto, estando el dispositivo caracterizado porque comprende
además una electroválvula empalmada a dicho conducto entre la
salida de fluido y dicho dispositivo de utilización y que está
accionada por dichos medios de mando, porque dichos medios de mando
están dispuestos para accionar la electroválvula de manera a
dirigir el fluido proviniendo de la salida hacia un recipiente de
drenaje o un bucle de recirculación, cuando la temperatura medida
por dicho captador no ha todavía alcanzado la temperatura de
consigna y hacia el dispositivo de utilización cuando la
temperatura medida alcanza 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
- 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
- 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
líquido 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
calentar en 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 nº 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.
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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 O
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 en particular en el momento de la
perforación de la c. Cada resistencia desarrolla una potencia
nominal inferior al valor de la potencia teórica de centelleo de la
red, típicamente inferior a 450 W bajo 230 V. Según la norma IEC
1000-3-3, la potencia máxima
pudiendo conmutarse en toda la gama de frecuencias es de
aproximadamente 380 W. 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 230 V). 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 230 V. 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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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).
\vskip1.000000\baselineskip
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,
O también:
Cantidad de
energía corregida = (2-k) x Capacidad calorífica del
líquido x Cantidad de líquido a calentar 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.
\vskip1.000000\baselineskip
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 450 W bajo 230 V 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.
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.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Claims (10)
1. Dispositivo 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, 12e, 12f) para la circulación de un fluido, teniendo dicho
canal una entrada de fluido (10) y una salida de fluido (20) unida
por un conducto (22, 30) a un dispositivo de utilización (26, 56),
estando el canal asociado a por lo menos un calentador eléctrico
(14e, 14f) cuya alimentación está accionada por medios de
conmutación (16) unidos a medios de mando (18); el dispositivo
comprende además al menos un captador de temperatura (48) dispuesto
en dicho canal o a la salida de dicho canal y estando en contacto
directo o indirecto con el fluido circulando en dicho canal, dicho
captador de temperatura está unido a dichos medios de mando; los
medios de mando y de conmutación están configurados para accionar
el calentador para llevar el fluido a calentar de una primera
temperatura hasta una temperatura de consigna en la región del
canal donde dicho captador está dispuesto, estando dicho dispositivo
caracterizado porque comprende además al menos una
electroválvula (50a, 50b) empalmada 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 (52) o una bola 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 a alcanzado la temperatura de
consigna.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
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 (56).
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el dispositivo comprende además unos
medios que permiten engendrar una contrapresión (24a) dispuestos a
la entrada del dispositivo de utilización (26) y porque la
electroválvula es una válvula simple (50a) dispuesta sobre un brazo
de derivación (22a) del conducto (22).
4. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la electroválvula 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.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el captador de temperatura (48)
está dispuesto de manera a medir una temperatura intermedia en dicho
canal (12), siendo la temperatura de consigna una temperatura
intermedia teórica del dispositivo.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el captador de temperatura está
dispuesto a la salida del canal de manera a medir la temperatura del
fluido a la salida del dispositivo, siendo la temperatura de
consigna la temperatura deseada a la salida.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque dichos medios de mando (18) están
dispuestos para accionar la electroválvula (50a, 50b) de manera a
dirigir el fluido proviniendo de la salida de fluido (20) hacia un
recipiente de drenaje (52) cuando la temperatura medida por dicho
captador no ha alcanzado todavía la temperatura de consigna.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque dichos medios de mando están
dispuestos para accionar la electroválvula de manera dirigir el
fluido proviniendo de la salida de fluido hacia un bucle de
recirculación cuando la temperatura medida por dicho captador no ha
alcanzado todavía la temperatura de consigna y porque dicho
dispositivo comprende una bomba para la recirculación.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, comprendiendo un modo de extracción y un modo de producción
de vapor y caracterizado porque dichos medios de mando (18)
están dispuestos para accionar, en modo de extracción, una primera
electroválvula (50a) de manera a dirigir el fluido hacia un
dispositivo de extracción (26) cuando la temperatura medida ha
alcanzado la temperatura de consigna; y, en modo de producción de
vapor, una segunda electroválvula (50b) de manera a dirigir el
fluido hacia una tobera de eyección de vapor (56) cuando la
temperatura medida ha alcanzado la temperatura de consigna.
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los medios de
mando (18) y de conmutación (16) están configurados para accionar
el calentador para llevar el fluido a calentar de una primera
temperatura hasta una temperatura de consigna en la región del canal
(12) donde dicho captador (48) está dispuesto, siendo la
temperatura de consigna variable en función de la temperatura de
salida deseada, en particular para la producción de un café, de una
bebida a base de chocolate u otra bebida.
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