MX2013006177A - Sensor termico de baja inercia en una maquina de bebidas. - Google Patents

Sensor termico de baja inercia en una maquina de bebidas.

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Frank Kraeuchi
Martin Ziegler
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Abstract

La invención se refiere en general a un sensor térmico y a un sistema de calentamiento controlado, en una máquina de preparación de bebidas. En particular, la invención se refiere a un sensor térmico que comprende: • conectores; • un circuito de acoplamiento eléctrico; • un elemento de detección que tiene al menos una cantidad eléctrica medible que varía con la temperatura del elemento sensor; El elemento sensor está acoplado eléctricamente con los conectores a través del circuito de acoplamiento eléctrico a fin de permitir la medición de dicha cantidad eléctrica a nivel de los conectores. El sensor comprende un soporte que tiene una primera superficie y una segunda superficie acopladas térmicamente y eléctricamente aisladas. El elemento sensor está acoplado térmicamente con la primera superficie. La segunda superficie está adaptada para ser acoplada térmicamente con un área cuya temperatura se vaya a medir.

Description

SENSOR TÉRMICO DE BAJA INERCIA EN UNA MÁQUINA DE BEBIDAS Campo técnico El campo de la invención se refiere generalmente a un sensor térmico, a un calentador y a un sistema de calentamiento controlado. En particular, se refiere a un sistema de calentamiento controlado adaptado para calentar líquido que circula en un circuito de líquido de una máquina de preparación de bebidas.
Para los efectos de la presente invención, una "bebida" intenta incluir cualquier alimento líquido, tal como té, café, chocolate caliente o frío, leche, sopa, alimento para bebés, agua caliente o similares. Una "cápsula" intenta incluir cualquier ingrediente de bebida pre-racionado dentro de un envase de cierre de cualquier material, en particular un envase hermético a aire, por ejemplo, envase de plástico, aluminio, reciclable y/o biodegradable y de cualquier forma y estructura, incluyendo vainas suaves o cartuchos rígidos que contengan al ingrediente.
Técnica anterior Varias máquinas para bebidas, tales como máquinas para café, están dispuestas para hacer circular líquido, normalmente agua, desde una fuente de agua que sea fría o calentada por medios de calentamiento, hasta una cámara de mezcla o infusión en donde la bebida realmente se prepara al exponer el líquido circulante a un ingrediente a granel o pre-envasado, por ejemplo dentro de una cápsula. De esta cámara, la bebida preparada normalmente es guiada hasta un área de despacho de bebida, por ejemplo á una salida de bebida ubicada sobre un área de soporte de tasa o tarro comprendida o asociada con la máquina de bebidas. Durante o después del proceso de preparación, los ingredientes usados y/o su envase se evacúan a un receptáculo de recolección.
La mayoría de las máquinas para café poseen medios de calentamiento, tales como un resistor de calentamiento, un termobloque o similares. Por ejemplo, US 5,943,472 describe un sistema de circulación de agua para una máquina de este tipo entre un depósito de agua y una cámara de distribución de agua caliente o vapor, para una máquina de expreso. El sistema de circulación incluye válvulas, un tubo dé calentamiento metálico y una bomba que están interconectados entre sí y con el depósito por medio de una pluralidad de mangueras de silicón que se unen juntas por abrazaderas de sujeción. 2009/043865, WO 2009/074550, WO 2009/130099 y PCT/EP09/058562 describen medios de llenado adicionales y detalles relacionados de máquinas de preparación de bebidas.
Calentadores en línea para calentar líquido circulante, en particular agua se conocen también y se describen por ejemplo en CH 593 044, DE 103 22 034, DE 197 1 1 291 , DE 197 32 414, DE 197 37 694, EP 0 485 21 1 , EP 1 380 243, EP 1 634 520, FR 2 799 630, US 4,242,568, US 4,595,131 , US 4,700,052, US 5,019,690, US 5,392,694, US 5,943,472, US 6 246 831 , US 6,393,967, US 6,889,598, US 7,286,752, WO 01/54551 and WO 2004/006742.
Los termobloques son calentadores en línea a través de los cuales se hace circular un líquido para calentamiento. Comprenden una cámara de calentamiento, tal como uno o más ductos, en particular hechos de acero, que se extienden a través de una masa de metal, en particular hecha de aluminio, hierro y/u otro metal o una aleación, que tiene una alta capacidad dérmica para acumular energía calorífica y una alta conductividad térmica para la transferencia de la cantidad requerida del calor acumulado a líquido circulante a través de la misma siempre que se requiera. Los termopares normalmente incluyen uno o más elementos de calentamiento resistivos, por ejemplo resistores discretos o integrados, que convierten la energía eléctrica en energía calorífica.
El calor es suministrado a la masa del termopar y por medio de la masa al líquido circulante. Para ser operativo para calentar agua circulante de la temperatura ambiente a casi la temperatura de ebullición, por ejemplo, 90 a 98°C, un termopar tiene que ser precalentado, típicamente durante 1.5 a 2 minutos.
Los calentadores de calentamiento instantáneo han sido desarrollados y comercializados marginalmente en máquinas para preparación de bebidas. Estos calentadores tienen una inercia térmica muy baja y un calentador resistivo de alta potencia, tal como calentadores de película gruesa. Ejemplos de estos sistemas pueden encontrarse en EP 0 485 21 1 , DE 197 32 414, DE 103 22 034, DE 197 37 694, WG> 01/54551 , WO 2004/006742, US 7,286,752 y WO 2007/039683. ' En una máquina de preparación de bebidas, el uso de calentadores de termobloque requiere de un sistema de calentamiento térmicamente controlado de rápida reacción y preciso. Los rendimientos reguladores esperados son todavía más altos para sistemas que incluyen calentadores de calentamiento instantáneo, toda vez que las variaciones en temperatura de estos dispositivos son más rápidas y potencialmente más importantes en comparación con aquellas de los calentadores de termobloque. ' De manera más precisa, los dispositivos de calentamiento tienen que ser accionados por medios de control, tal como para suministrar un líquido a una temperatura esperada, con un margen de error aceptable típico dentro de +/- 2%. Para lograr esta meta, varias políticas de comando de calentador pueden ser implementadas, con base eh mediciones regulares de la temperatura real del líquido. Una política de comando dé calentador simple puede resumirse como sigue: si la temperatura medida es más baja que un valor esperado, la energía suministrada al calentador debe ser elevada hasta un nivel dado; cuando la temperatura medida alcance el valor esperado, la energía suministrada al calentador puede ser reducida o incluso cortada. La eficiencia y la precisión de estos sistemas de calentamiento controlado dependen ampliamente de la inercia térmica del sensor térmico, y de su capacidad para detectar cualquier cambio de la temperatura del líquido lo más rápido posible.
Así, existe la necesidad por reducir la inercia térmica del sensor térmico, al proporcionar un sensor térmico simple, de rápida reacción a cambios de temperatura, económico y confiable. También existe la necesidad por mejorar la regulación térmica de sistemas de calentamiento de temperatura controlada, comprendidos en una máquina para preparar bebidas calientes, tal como té o café.
Breve descripción de la invención Los problemas objetivos se resuelven por las reivindicaciones independientes de la presente invención, las cuales están dirigidas a un sensor térmico, un ensamble, un sistema de calentamiento y una máquina de preparación de bebidas, respectivamente. Las reivindicaciones dependientes detallan más las ventajas de cada solución.
De acuerdo con un primer aspecto, la invención se refiere a un sensor térmico que comprende: • conectores; • un circuito de acoplamiento eléctrico, • un elemento de detección que tiene al menos una cantidad eléctrica mesurable que varía con la temperatura del elemento de detección.
El elemento de detección está eléctricamente acoplado con los conectores a través del circuito de acoplamiento eléctrico para de esta manera permitir la medición de la cantidad eléctrica al nivel de los conectores. El sensor comprende además un soporte que tiene una primera superficie y una segunda superficie. La primera y la segunda superficies están acopladas térmicamente y aisladas eléctricamente. El elemento detector está acoplado térmicamente con la primera superficie. La segunda superficie está adaptada para ser acoplada térmicamente con un área cuya temperatura vaya a ser medida.
La segunda superficie del sensor térmico está diseñada para ser fijada directamente en un área monitoreada, típicamente en una superficie exterior del calentador, o al menos acoplada dérmicamente con el área monitoreada por cualquier medio de acoplamiento térmico (por ejemplo, una capa de material térmico conductor tal como metal). Ya que la segunda superficie, la primera superficie y el elemento detector están acoplados térmicamente, el calor radiado por el área monitoreada se transmité directamente a través del soporte hasta el elemento de detección. En consecuencia, permite rápidas transferencias térmicas a través del soporte entre el área monitoreada del calentador y el propio elemento de detección. En contraste, los sensores térmicos convencionales de acuerdo con la técnica anterior no proporcionan un acoplamiento térmico directo entre el área monitoreada del calentador y el elemento de detección, toda vez que su elemento de detección es cubierto por un elemento protector, tal como compuestos de fundición, un material fundido, un alojamiento metálico o un revestimiento, por ejemplo, el elemento protector estando en contacto con el área monitoreada. En términos de conductividad técnica, el elemento protector del sensor térmico de la técnica anterior suministra rendimientos deficientes, y no es capaz de reaccionar rápidamente a variaciones de la temperatura del área monitoreada del calentador. Por lo tanto, los sensores térmicos conocidos exhiben una respuesta de paso lento a los cambios rápidos en temperatura, cuando se compara con aquellos del sensor térmico de acuerdo con el primer aspecto. Se ha medido que las propiedades de transferencia térmica del sensor térmico de acuerdo con el primer aspecto pueden ser alrededor de 10 a 20 veces más altas que aquellas de los sensores térmicos convencionales conocidos de la técnica y adaptados para ser usados en una máquina de preparación de bebidas.
Además, de acuerdo con el primer aspecto, la primera superficie y la segunda superficie del soporte están eléctricamente aisladas. Como una consecuencia, el elemento de detección que está acoplado térmicamente con la primera superficie, el área monitoreada del calentador y el elemento de detección son aislados eléctricamente. Esta configuración permite aislar eléctricamente al elemento de detección del calentador.
Por ejemplo, el soporte tiene un valor de conductividad térmica de al menos 15 W/m*K y un valor de aislamiento eléctrico de al menos 10 kV/mm.
Estas características permiten proporcionar un soporte que tenga al menos una potencia dieléctrica de 1 ,500 V, medida entre el sensor y protección de tierra del calentador.
Se ha medido que el sensor térmico que tiene estas características y que es adecuadamente calibrado tiene una precisión de medición de temperatura absoluta de +/- 1 .5% al nivel de 90°C. Como se ilustra en la figura 5, e sensor térmico permite una respuesta por pasos menor que 0.3s a cambios de temperatura del área monitoreada; proporcionando la base para incrementar drásticamente la efectividad de la regulación del calentador.
Un soporte constituido por ejemplo de un material de cerámica suministra estos rendimientos.
De acuerdo con un segundo aspecto, la invención se refiere a un ensamble que comprende: • un calentador, adaptado para calentar líquido que circule a través de un circuito de líquido en una máquina de preparación de bebidas, que tiene un área de recepción; • un sensor térmico de acuerdo con el primer aspecto, que tiene su soporte mantenido firme por medios de fijación sobre el área de recepción, de tal manera que al ser expuesta su segunda superficie al calor liberado por el calentador a través del área de recepción.
Por ejemplo, el calentador del ensamble puede ser un calentador en línea, tal como un termobloque u otro calentador de acumulación de calor. El calentador puede ser también un calentador de calentamiento instantáneo.
En este ensamble, la segunda superficie del sensor térmico se fija sobre el área de recepción del calentador. Típicamente, la segunda superficie del soporte puede ser colocada sobre la superficie exterior del calentador y cerca de la salida o la entrada del calentador.
En una modalidad, el área de recepción puede ser una superficie externa y sensiblemente plana del calentador cerca de una salida de agua del calentador. En consecuencia, es posible monitorear no sólo las variaciones de la temperatura del líquido inmediatamente antes de su salida del calentador, sino también la temperatura del líquido dentro del calentador, incluso cuando e líquido no circule bajo la acción de la bomba. El área de recepción es de preferencia sensiblemente plana para mejorar más la transferencia de calor al sensor.
El medio de fijación puede comprender tornillos, remaches, soldadura, ganchos, guías, conexiones prensadas, pegamentos, sistema de sujeción mecánica, sistema de sujeción química, cualquier otro medio de ensamble adecuado, o cualquier combinación de estos medios. Este ensamble proporciona una solución eficiente para acoplar un calentador y un sensor térmico de acuerdo con el primer aspecto.
En una modalidad, el sensor térmico de acuerdo con el primer aspecto se mantiene sobre la superficie del área de recepción en la superficie del calentador por una abrazadera. Como una consecuencia, la segunda superficie está directamente en contacto con el área cuya temperatura va a ser medida: ya que ninguna parte intermedia es insertada, la transferencia térmica es incrementada.
Más particularmente, el área de recepción, la segunda superficie, la primera superficie y el elemento de detección son acoplados térmicamente. El calor radiado por él área de recepción es transmitido directamente a través del soporte hasta el elemento de detección. Por consiguiente, rápidas transferencias térmicas a través del soporte entre el área monitoreada del calentador y el propio elemento de detección son logradas. En contraste, los ensambles convencionales de acuerdo con la técnica anterior no proporcionan un acoplamiento térmico directo entre el área de recepción del calentador y el elemento de detección, ya que el elemento de detección es cubierto por un elemento protector, tal como compuestos de fundición, un estuche, un alojamiento metálico o un revestimiento, por ejemplo, el elemento protector estando en contacto con el área monitoreada. En términos de acoplamiento térmico entre el calentador y el sensor térmico, el elemento protector del sensor térmico de la técnica anterior suministra rendimientos deficientes: sensores térmicos conocidos son consecuentemente no capaces de reaccionar rápidamente cambios de la temperatura del área de recepción del calentador.
Además, de acuerdo con el segundo aspecto, el área de recepción y el elemento de detección son aislados eléctricamente por el soporte colocado entre ellos.
En una modalidad, los medios de fijación pueden comprender una capa de adhesivo térmicamente conductor, entre el área de recepción y la segunda superficie.
El sensor térmico puede ser cubierto con un cuerpo de cubierta, con! excepción de una parte sustancial de la segunda superficie.
El cuerpo de cubierta está dispuesto no para cubrir una parte sustancial de la segunda superficie. En consecuencia, el cuerpo de cubierta no impide el contacto o el acoplamiento térmico de la segunda superficie con el área de recepción del calentador. El estuche protege principalmente contra agresiones externas al elemento de detección, el circuito de acoplamiento eléctrico y los extremos del conector en contacto con el circuito de acoplamiento eléctrico. El cuerpo de cubierta también puede usarse como un medio de sujeción, por ejemplo cuando su forma y/o sus características físicas permitan mantener al sensor térmico fijo relativamente al área de recepción del calentador.
De acuerdo con un tercer aspecto, la invención se refiere a un sistema de calentamiento adaptado para calentar líquido que circule a través de un circuito de líquido en una máquina de preparación de bebidas, que comprende: • un ensamble de acuerdo con el segundo aspecto; • medios de control, acoplados notablemente con el calentador y con el sensor térmico, configurados para controlar al calentador de acuerdo con mediciones de temperatura obtenidas del sensor térmico.
El controlador se acopla típicamente con el medio de suministro de energía y con el calentador para suministrar la energía requerida a éste último. El controlador puede controlar la intensidad de corriente pasada al elemento de calentamiento resistivo del calentador.
En particular, los medios de control se configuran para controlar notablemente al calentador usando mediciones de temperatura obtenidas del sensor térmico, para de esta manera calentar el líquido que circule a través del circuito del líquido de acuerdo con al menos un comando de temperatura. El comando de temperatura puede incluir, por ejemplo, instrucciones, reglas y/o modelos, tomando temperatura real como parámetros de entrada. Por ejemplo, un comando de temperatura puede incluir la secuencia de acciones al llevar a cabo para lograr una temperatura de salida de 90°C, tomando en consideración la temperatura real actual del área de recepción. Por ejemplo, un comando de temperatura simple puede consistir en cortar el suministro de energía al calentador si la temperatura real está por arriba de 90°C, o suministrar energía completa al calentador si la temperatura real está debajo de 90°C.
Al usar mediciones de temperatura del área de recepción del calentador, provisto por un sensor térmico que tiene baja inercia térmica, el medio de control puede implementar un comando de temperatura del calentador, y posiblemente de medios para regular el flujo del líquido a través del calentador, que tenga una estabilidad mejorada eri comparación con la solución conocida de la técnica. Además, la precisión de la temperatura real suministrada por el calentador es incrementada. Ya que el depósito de incrustaciones se incrementa ampliamente cuando el líquido en el calentador alcanza o excede su punto de ebullición, el sistema de calentamiento puede evitar o reducir las ocurrencias de tal situación, siempre y cuando su capacidad para obtener más rápidamente la información que este punto de ebullición se alcance, gracias a la baja inercia térmica del sensor térmico de acuerdo con el primer aspecto y el ensamble de acuerdo con el segundo aspecto.
Los medios de control también pueden ser dispuestos para controlar el suministro de líquido a través del calentador. En esta modalidad, el comando de temperatura también puede tomar en consideración el flujo que circule a través del calentador.
Los medios de control pueden incluir un tablero de circuitos impresos PCB, que porte uno o más controladores y/o procesadores, relojes de cuarzo y dispositivos de memoria.
De acuerdo con un cuarto aspecto, la invención se refiere a una máquina de preparación de bebidas que tiene un circuito líquido, que comprende un sistema de calentamiento de acuerdo con el tercer aspecto, adaptado para calentar líquido que circule a través del circuito de líquido.
Finalmente, al tener un sistema de calentamiento de rápida reacción y controlado en forma precisa, la máquina de preparación de bebidas puede suministrar una bebida con una calidad percibida óptima, ya que la precisión de la temperatura del líquido usado para preparar la bebida juega un gran papel de la calidad gustativa de muchas bebidas, por ejemplo café o té.
Breve descripción de los dibujos La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos esquemáticos; en donde: - La figura 1 muestra un corte transversal de un sensor térmico montado en un dispositivo de calentamiento para una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con una modalidad.
- La figura 2 ilustra, en una vista en perspectiva esquemática, un sensor térmico montado a un dispositivo de calentamiento para una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con una modalidad.
- La figura 3 muestra un corte transversal de un sensor térmico montado en un dispositivo de calentamiento para una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con una modalidad.
- La figura 4 muestra un diagrama esquemático de un sistema de calentamiento térmicamente controlado para una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con una modalidad.
- La figura 5 muestra perfiles comparativos con el tiempo de la señal de encendido/apagado de un calentador, de la temperatura medida con un ensamble de sensor térmico de acuerdo con una modalidad, y de la temperatura medida con un estado del ensamble de sensor térmico.
- Las figuras 6a y 6b muestran dos vistas en perspectiva de un ensamble del sensor térmico sobre un dispositivo de calentamiento para una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con una modalidad.
Descripción detallada de la invención Las figuras 1 y 2 muestran una modalidad de un sensor térmico 10 diseñado para ser usado típicamente para una máquina de preparación de bebidas, tal como una máquina de café. El sensor térmico 10 comprende un elemento de detección 12 que tiene al menos una cantidad eléctrica mesurable que varía con la temperatura del elemento sensible. El elemento de detección está acoplado eléctricamente con conectores 14a, 14b a través de un circuito de acoplamiento eléctrico 16a, 16b. Los conectores, el circuito de acoplamiento eléctrico y el elemento de detección están dispuestos para formar parte de un circuito eléctrico. Los conectores y el circuito de acoplamiento eléctrico están dispuestos y ensamblados para permitir medir la cantidad eléctrica mesurable que varíe con la temperatura del elemento de detección 12.
En una modalidad, el elemento de detección está montado rígidamente sobre la superficie superior del soporte.
Por ejemplo, en la modalidad ¡lustrada por la figura 1 , el circuito de acoplamiento eléctrico 16 comprende un primer riel eléctrico 16a conectado en un extremo al primer conector 14a, y en el otro extremo a una primer extremidad del elemento de detección 12. El circuito de acoplamiento eléctrico 16 comprende entonces un segundo riel eléctrico 16b conectado en un extremo al segundo conector 14b, y en el otro extremo a una segunda extremidad opuesta del elemento de detección 12. El primero y segundo rieles eléctricos están además desacoplados.
El elemento de detección puede ser soldado al circuito de acoplamiento eléctrico. El primero y segundo rieles eléctricos pueden ser cables enfundados, soldado a los rieles eléctricos.
En la modalidad mostrada en la figura 2, el circuito de acoplamiento eléctrico 16 se aplica directamente sobre la superficie superior del soporte, por ejemplo usando métodos de impresión de película gruesa, o deposición de vapor física de PVD. En particular el circuito de acoplamiento eléctrico 16 puede estar constituido de rieles metalizados.
El sensor térmico puede sr un termistor. En ésta última modalidad, la resistencia del elemento de detección varía con su temperatura. Cualesquiera variaciones de resistencia pueden medirse entre los dos conectores y pueden trasladarse a variaciones de la temperatura del elemento de detección. Además, al calibrar el elemento de detección o dicho de otra manera al determinar para el elemento de detección un perfil de respuesta de valores de resistencia dependiendo de la temperatura (generalmente un perfil casi lineal para el rango deseado de temperaturas mesurables); es posible determinar un valor de temperatura conociendo el valor de resistencia. ?? particular, el sensor térmico puede ser de un tipo de coeficiente de temperatura positivo (PTC) que tenga su elemento de detección cuya resistencia se incremente con la elevación de su temperatura. El elemento de detección de este termistor PTC puede hacerse de un material semiconductor sinterizado.
El sensor térmico comprende un soporte de aislamiento eléctrico 18 que tiene una superficie superior 18a y una superficie inferior 18b. Se entiende que las referencias "inferior" y "superior" se refieren simplemente a la orientación particular del sensor térmico como se ilustra en las figuras 1 , 2 ó 3. El elemento de detección está dispuesto sobre la superficie superior 18a o al menos en la inmediata cercanía de la superficie superior 18a. La superficie inferior 18b del soporte está destinada para ser colocada sobre, o al menos acoplada térmicamente con, un área de recepción de un calentador 20. El área de recepción corresponde a la superficie del calentador en donde las variaciones de la temperatura tendrán que ser monitoreadas por el sensor térmico. Una ubicación típica para el área de recepción se ubica cerca de una entrada o una salida del calentador. En una modalidad, como se ilustra en las figuras 6a y 6b, el área de recepción 210 es una superficie externa y sensiblemente plana del calentador cerca de una salida de agua 200 del calentador. En consecuencia, es posible monitorear no sólo las variaciones de la temperatura del líquido inmediatamente antes de su salida del calentador, sino también la temperatura del líquido dentro del calentador, incluso cuando el líquido no circule bajo la acción de la bomba. El área de recepción es de preferencia sensiblemente plana para mejorar más la transferencia de calor al sensor.
El soporte asegura que ninguna corriente eléctrica circule entre el área de recepción y el elemento de detección. Por otro lado, el soporte acopla térmicamente el elemento de detección al área de recepción. Para este fin el soporte puede hacerse principalmente de al menos un material aislante eléctrico que tenga una conductividad térmica típica de al menos 15 W/m*K.
La figura 5 muestra por un diagrama la respuesta gradual de un sensor térmico de acuerdo con la invención ensamblado con un calentador, y la respuesta gradual de un sensor térmico PTC conocido usado en una máquina de preparación de bebidas convencional. El eje X de los diagramas representa tiempo en segundos mientras que el eje Y muestra la temperatura en grados Celsius. El calentador es encendido durante el periodo comprendido entre 10 y 20 segundos y apagado de otra manera. Una primera curva representa la temperatura medida por el sensor térmico PTC de acuerdo con el estado de la técnica. Una segunda curva representa la temperatura medida por el sensor térmico de acuerdo con una modalidad de la invención. Es claramente aparente que el sensor térmico de acuerdo con una modalidad de la invención muestra una respuesta gradual típicamente de 0.3s cuando, en condiciones similares, el sensor térmico de acuerdo con la técnica anterior tiene una respuesta gradual típica de 3s.
En una modalidad, el soporte es sensiblemente un plano que tiene un grosor promedio, medido entre sus superficies superior e inferior, comprendido entre 0.2 mm y 2 mm. El soporte puede estar constituido principalmente de un material de cerámica tal como AI203. En esta configuración, el soporte puede presentar una resistencia dieléctrica, es decir, una resistencia de campo eléctrico máxima que el soporte pueda soportar intrínsecamente sin experimentar falla de sus propiedades aislantes eléctricas, de al menos 1 ,250 V, según se requiere por IEC 60335-1.
El soporte del sensor térmico puede mantenerse firme por medios de fijación sobre el área de recepción del calentador, de tal manera que el elemento de detección esté lo más cerca posible del área de recepción. Como se ilustra en las figuras 1 y 3, la superficie inferior 18b del soporte puede colocarse sobre la superficie exterior deí calentador y directamente sobre la parte superior de la salida del calentador. Los medios de fijación pueden comprender tornillos, remaches, soldadura, ganchos, guías, conexiones prensadas, pegamentos, sistema de sujeción mecánica, sistema de sujeción química, cualquier otro medio de ensamble adecuado, o cualquier combinación de estos medios. La superficie inferior del soporte es entonces rígidamente asegurada sobre el área de recepción.
Por consiguiente, después del ensamble de sensor térmico sobre el área de recepción del calentador, la superficie inferior del soporte del sensor térmico se expone a\ calor liberado por el calentador a través de su área de recepción. El calor radiado por el calentador a través de su área de recepción es, a manera de consecuencia, transmitido al elemento de detección.
En una modalidad, como se muestra en la figura 3, los medios de sujeción comprenden una capa 30 de adhesivo térmicamente conductor, entre el área de recepción del calentador y la superficie inferior 18b del soporte. El material usado para formar la capa 30 también puede ser un material adhesivo eléctricamente aislante.
En una modalidad, como se muestra en la figura 3, el sensor térmico puede ser cubierto parcialmente por un cuerpo de cubierta 30. El cuerpo de cubierta no se extiende significativamente hacia la superficie inferior 18b, dejándola sustancialmente descubierta. En consecuencia, el cuerpo de cubierta no impide el contacto o el acoplamiento térmico entre la superficie inferior y el área de recepción del calentador. El cuerpo de cubierta protege principalmente contra agresiones externas al elemento de detección, al circuito de acoplamiento eléctrico y los extremos de conector en contacto con el circuito de acoplamiento eléctrico. El cuerpo de cubierta puede fabricarse mediante moldeo por inyección. El cuerpo de cubierta también se puede obtener al aplicar un material termofusionable calentado, es decir, una resina sintética sobre el sensor térmico, una vez que éste último sea unido al calentador. El cuerpo de cubierta también se puede usar como un medio de sujeción, por ejemplo si su forma y/o sus características físicas permiten mantener al sensor térmico fijo relativamente al área de recepción del calentador. Por ejemplo, el cuerpo de cubierta puede ser sujetado al calentador usando tornillos que pasan a través del cuerpo de cubierta hasta el cuerpo del calentador, la forma o interior del cuerpo de cubierta siendo adaptada para aplicar una fuerza sobre el sensor térmico de tal manera que la superficie interior de su soporte permanezca en contacto con el área de recepción del calentador.
La figura 4 muestra un diagrama esquemático de un sistema de calentamiento 100 térmicamente controlado para una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con una modalidad. El sistema de calentamiento comprende una entrada de liquido 1 10 adaptada para ser acoplada con un tanque de líquido de la máquina de preparación de bebidas. El sistema de calentamiento comprende también una salida de líquido 120 para proporcionar líquido calentado a la máquina de preparación de bebidas; El sistema de calentamiento comprende medios de suministro de energía 130, por ejemplo una entrada de suministro de energía para recibir energía de la máquina de preparación de bebidas (por ejemplo, electricidad y/o gas y/o flujo neumático). El sistema de calentamiento puede, como alternativa o además, tener sus propias fuentes de energía integradas, por ejemplo por baterías integradas, generadores eléctricos y/o almacenamiento de gas. El líquido se hace circular a través del sistema de calentamiento desde la entrada de líquido hasta una salida de líquido. La salida de líquido del sistema de calentamiento está dispuesta para estar en conexión con una cámara de infusión de la máquina de bebidas. La cámara de infusión es capaz de infundir un ingrediente de bebidas suministrado en la cámara de infusión. Un ejemplo de esta máquina de bebidas se describe en detalle en WO 2009/130099. Por ejemplo, un ingrediente de bebidas se suministra en la máquina en una cápsula. Típicamente, este tipo de máquina de bebidas es adecuado para preparar café, té y/u otras bebidas calientes o incluso sopas y preparaciones de alimento similares. La presión del líquido circulado a la cámara de infusión puede alcanzar por ejemplo alrededor de 1 a 25 bares, en particular 5 a 20 bares tal como 10 a 15 bares o en particular 1 a 3 bares.
El sistema de calentamiento incluye el sensor térmico 10 y el calentador 20 acoplados con la entrada y salida de líquido del sistema de calentamiento. El área de recepción del calentador, en donde la superficie inferior del soporte del sensor térmico es: fijada, se ubica por ejemplo cerca de la salida del calentador. El calentador calienta el flujo de líquido que pasa a través del dispositivo de calentamiento. El calentador puede ser un calentador en línea, tal como un termobloque u otro calentador de acumulación de calor. Como alternativa el calentador puede ser un calentador de calentamiento instantáneo. Detalles adicionales del calentador y su integración en una máquina de preparación de bebidas se describen por ejemplo en WO 2009/043630, WO 2009/043851 , WO 200)7043865 y WO 2009/130099.
El sistema de calentamiento comprende una bomba 40 para bombear líquido a través del calentador 20. El sistema de calentamiento también incluye un flujómetro para medir el flujo de líquido que circule a través del sistema de calentamiento; Más particularmente, el flujómetro puede comprender un sensor de efecto ojal y se ubica en el circuito de líquido, típicamente entre la bomba y la entrada de líquido, o entre la bomba y el calentador, o dentro del calentador.
El sistema de calentamiento comprende además un controlador 30 para controlar notablemente el calentador en línea y la bomba con base en las medidas llevadas a cabo por el flujómetro y el sensor térmico y de acuerdo con instrucciones, reglas y/o modelos de temperatura y flujo. El controlador 30 está dispuesto para controlar el suministro de líquido, por medio de la bomba y calentador, de tal forma que el calentador sea energizado para alcanzar y ser mantenido en una temperatura operativa para calentar el suministro de líquido a la temperatura de preparación de bebidas durante la preparación de bebidas.
El controlador puede estar compuesto de un tablero de circuitos impresos PCB, que porte uno o más controladores y/o procesadores, relojes de cuarzo y dispositivos de memoria.
En una modalidad el controlador es compartido entre el sistema de calentamiento y la máquina de bebidas. En ésta última modalidad, el controlador puede implementar funcionalidades adicionales, por ejemplo recibir y procesar instrucciones desde un usuario por medio de una interfaz.
El controlador está acoplado al flujómetro 50 y al sensor térmico 10 para recibir mediciones de flujo de líquido y las variaciones de temperatura. Más particularmente, el controlador está conectado eléctricamente a un sensor de un flujómetro que se ubique en el circuito de líquido, típicamente entre la bomba y la entrada de líquido, o entre la bomba y el calentador, o dentro del calentador.
El controlador está acoplado con el medio de suministro de energía para ser suministrado con energía eléctrica y con la bomba y el calentador para suministrar la energía requerida para operarlos y controlar su operación y acción respectivas.
Por ejemplo, el controlador puede controlar la intensidad de corriente pasada al elemento de calentamiento resistivo y al motor que opere la bomba, con base en la velocidad de flujo del agua circulante medida con el flujómetro y la temperatura del agua calentada medida con el sensor térmico.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un sensor térmico (10) que comprende: • conectores (14a, 14b); • un circuito de acoplamiento eléctrico (16a, 16b) • un elemento de detección (12) que tiene al menos una cantidad eléctrica mesurable que varía con la temperatura del elemento de detección; el elemento de detección está acoplado eléctricamente con los conectores a través del circuito de acoplamiento eléctrico para de esta manera permitir medir la cantidad eléctrica a nivel de los conectores, caracterizado porque comprende además un soporte (18) que tiene una primera superficie (18a) y una segunda superficie (18b), la primera y segunda superficies están térmicamente acoladas y eléctricamente aisladas; el elemento de detección está acoplado térmicamente con la primera superficie; la segunda superficie está adaptada para ser acoplada térmicamente con un área cuya temperatura vaya a ser medida.
2. El sensor térmico de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el soporte tiene un valor de conductividad térmica de al menos 15 W/m*K.
3. El sensor térmico de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el soporte tiene un valor de aislamiento eléctrico de al menos 2 kV.
4. El sensor térmico de conformidad con las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque el soporte está constituido principalmente de un material de cerámica.
5. Un ensamble caracterizado porque comprende: • un calentador, adaptado para calentar líquido que circule a través de un circuito de líquido en una máquina de preparación de bebidas, que tiene un área de recepción; • el sensor térmico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que tiene su soporte mantenido firme por medio de fijación sobre el área de recepción, de tal manera que su segunda superficie sea expuesta al calor liberado por el calentador a través del área de recepción.
6. El ensamble de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el área de recepción es una superficie externa y sensiblemente plana del calentador ubicada en las inmediaciones de una salida de agua del calentador.
7. El ensamble de conformidad con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque los medios de fijación comprenden una capa (30) de adhesivo térmicamente conductor, entre el área de recepción y la segunda superficie.
8. El ensamble de conformidad con la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque los medios de fijación comprenden un medio de sujeción para mantener al sensor térmico sobre el área de recepción.
9. El ensamble de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el sensor térmico es cubierto con un cuerpo de cubierta (30), con excepción de una parte sustancial de la segunda superficie.
10. Un sistema de calentamiento adaptado para calentar líquido que circule a través de un circuito de líquido en una máquina de preparación de bebidas, caracterizado porque comprende: • el ensamble de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9; • medios de control (30, 40, 50), acoplados notablemente con el calentador y con el sensor térmico, configurados para controlar el calentador de acuerdo con mediciones de temperatura obtenidas del sensor térmico. 1 1 . Una máquina de preparación de bebidas que tiene un circuito de líquido, caracterizada porque comprende el sistema de calentamiento de conformidad con la reivindicación 10 adaptado para calentar líquido que circule a través del circuito de líquido.
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