PT2218373T - Aquecedor integrado para um dispositivo de preparação de bebidas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"AQUECEDOR INTEGRADO PARA UM DISPOSITIVO DE PREPARAÇÃO DE BEBIDAS"

Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um aquecedor integrado para o aquecimento de um liquido numa máquina de preparação de bebidas. Técnica Antecedente

As máquinas de café que incorporam aquecedores de água são conhecidas há muitos anos. 0 documento US 2514360 divulga um dispositivo de infusão que possui um reservatório de água superior configurado, de um modo geral, em funil associado a um aquecedor e uma câmara de infusão inferior. O reservatório de água superior e a câmara de infusão inferior estão em comunicação de fluido através de um elemento de filtro têxtil configurado em saco através do qual a água aquecida escorre sob o efeito da gravidade a partir do reservatório de água para o interior da câmara de infusão. O documento FR 1358502 divulga um dispositivo de infusão possuindo uma caldeira de água possuindo uma entrada ligada à torneira e uma saida que conduz ao interior de uma câmara de infusão de café. A água acumulada na caldeira é aquecida através de um aquecedor de resistência e logo que esteja aquecida é conduzida a partir da saida da caldeira para o interior da câmara de infusão através da introdução de água fria a partir da torneira para o interior da entrada da caldeira numa quantidade correspondente ao volume de água que passa para o interior da câmara de infusão. Consequentemente, um volume de água estático é aquecido na caldeira e, em seguida, após aquecimento, a água aquecida é empurrada para fora da caldeira através do fornecimento de água fria.

Mais recentemente, os aquecedores em linha, para aquecimento de liquido em circulação, em particular água, e. g., que utilizam tecnologia de película espessa, têm sido incorporados numa geração mais recente de máquinas de café que estão dotadas de um reservatório de água e uma bomba para circulação da água sob pressão a partir do reservatório através do aquecedor e do café, e. g., fornecido dentro de uma cápsula. 0 documento EP 0485211 divulga um aquecedor para um aquecedor de água, chuveiro, máquina de lavar, máquina de lavar louça ou chaleira. O aquecedor inclui um recipiente para aquecimento de líquido e um elemento de aquecimento elétrico que está disposto de modo a aquecer uma parte do recipiente. O elemento de aquecimento incorpora um circuito de aquecimento resistivo de película espessa com um fusível térmico incluído na película espessa. O documento divulga, ainda, um regulador de potência de tipo triac montado diretamente no elemento de aquecimento que atua como um dissipador de calor para este triac. Divulga-se igualmente a presença de um termístor, um sensor de temperatura, formado na película espessa, um fusível térmico, uma válvula de controlo de escoamento para ajustar continuamente a taxa de escoamento através do aquecedor, um controlo do escoamento e um controlo da temperatura. Estes componentes elétricos estão ligados a uma unidade de controlo que pode ser remota ou estar formada como parte da camada de dielétrico da película espessa numa localização próxima do tubo de entrada onde o substrato metálico do aquecedor é mantido arrefecido através da entrada de água fria. 0 documento DE 19732414 divulga um aquecedor que possui uma passagem de escoamento metálica com uma entrada e uma saída e, pelo menos, um elemento de aquecimento de película espessa para aquecimento da água que circula na passagem. 0 elemento de aquecimento de película espessa estende-se entre a entrada e a saída da superfície exterior do aquecedor. 0 elemento de aquecimento de película espessa possui uma secção transversal afunilada que diminui continuamente de dimensão desde a entrada até à saída. A secção decrescente da película espessa e a transferência de calor decrescente resultante ao longo da passagem inibem a acumulação de incrustações no fim da passagem. 0 aquecedor pode incluir sensores de temperatura próximos da entrada ou de saída na forma de elementos de película espessa. A mesma ideia é divulgada do documento DE 10322034 que se refere a um aquecedor que possui uma passagem de circulação de água que se estende entre um invólucro exterior e um tubo interior, estando o invólucro e/ou o tubo interior cobertos com um elemento de aquecimento de película espessa. A passagem de circulação de água pode ser delimitada por uma aba helicoidal. A secção da passagem de circulação de água e/ou a potência de aquecimento da película espessa diminuem ao longo da direção de escoamento. A transferência de calor decrescente ao longo do tubo é proporcionada de modo a evitar a evaporação da água no aquecedor. O aquecedor pode incorporar, no invólucro ou no tubo interior, sensores de temperatura do tipo NTC ou PTC na tecnologia de película espessa. Divulga-se no documento DE 19737694 um outro aquecedor com uma conduta de aquecimento helicoidal. A utilização da tecnologia de película espessa e de outros aquecedores resistivos é conhecida igualmente das máquinas de preparação de bebidas quentes. 0 documento US 5943472 divulga um sistema de circulação de água entre um reservatório da água e uma câmara de distribuição de água quente ou vapor de uma máquina espresso. 0 sistema de circulação inclui uma válvula, um tubo de aquecimento metálico e uma bomba que estão ligados em conjunto e com o reservatório através de diferentes tubos flexíveis de silicone, os quais são ligados utilizando braçadeiras de tubos. 0 documento WO 01/54551 (em nome da requerente) refere-se a um módulo de aquecimento de líquido para utilizar numa máquina de bebidas quentes, o qual compreende um tubo oco de material metálico e um encaixe cilíndrico localizado no interior do tubo oco. O módulo incorpora uma resistência de película espessa elétrica numa primeira parte do exterior do tubo para pré-aquecimento do líquido e uma outra resistência elétrica numa segunda parte do exterior do tubo para ajustar a temperatura do líquido pré-aquecido que escoa através do tubo. Uma outra resistência elétrica para medição da temperatura está incorporada na entrada ou saída do módulo. Numa forma de realização, o módulo de aquecimento é alimentado com água através de uma bomba e está ligado na sua saída a uma conduta para circulação de água aquecida até uma câmara de extração de café. 0 documento WO 2004/006742 (em nome da requerente) divulga um outro dispositivo de aquecimento tubular para máquinas de preparação de bebidas que possui uma pluralidade de resistências de pelicula espessa que podem ser alimentadas em várias configurações para ajustar o aquecimento. O dispositivo de aquecimento possui um tubo metálico oco exterior e um encaixe constituído por material plástico, metálico ou cerâmico. O encaixe possui rasgos helicoidais para condução e circulação da água entre o tubo exterior e o encaixe. O encaixe pode ser oco e pode ser utilizado para um escoamento inverso de parte da água quente. Os documentos US 7286752 e WO 2007/039683 divulgam um aquecedor tubular de película espessa semelhante a uma conduta de circulação de água helicoidal interior.

Sumário da Invenção

Um objetivo preferido da presente invenção é simplificar e melhorar a incorporação da função de aquecimento numa máquina de preparação de alimentos líquidos ou bebidas, para facilitar e permitir o aumento da automatização do conjunto da máquina, reduzir as operações e custos de produção e aumentar a fiabilidade da máquina.

Este objetivo é alcançado, em particular, proporcionando um sistema de aquecimento que integra ligações elétricas e de fluido sem requerer quaisquer cabo ou tubos flexíveis e deformáveis, para conduzir corrente ou líquido, para ligar a função de aquecimento a outras unidades funcionais da máquina de preparação de alimentos líquidos ou bebidas ou, pelo menos, limitar o número de tais ligações flexíveis.

Um aquecimento em linha que não faz parte da invenção reivindicada, é uma máquina de preparação de alimentos líquidos ou bebidas, na qual o líquido, tal como a água, é feito circular através deste aquecedor e, em seguida, conduzido para o interior de uma câmara de infusão para infusão de um ingrediente alimentar ou de bebida fornecido para o interior desta câmara de infusão. Este aquecedor compreende: um corpo que incorpora uma entrada, uma saída e uma câmara de aquecimento que se estende entre as mesmas, formando a entrada, saída e a câmara de aquecimento, em conjunto, uma passagem rígida, em particular, uma passagem de escoamento livre, para guiamento deste líquido que circula através deste corpo; e uns meios de aquecimento, em particular uma película espessa, a qual coopera com o corpo para fornecer calor para o interior desta câmara de aquecimento. 0 corpo é normalmente constituído por um material que é altamente condutor térmico e possui, de um modo preferido, uma baixa inércia térmica para evitar um atraso entre a produção de calor pelos meios de aquecimento e a transmissão do calor produzido para o líquido que circula no corpo. 0 material do corpo que separa os meios de aquecimento e o líquido que circula na câmara pode ser metálico ou com base em metal, tais como aço ou cobre.

Os meios de aquecimento resistivo podem incluir fios e ou película(s) espessa(s). A tecnologia de película espessa é conhecida da técnica, como discutido anteriormente, e pode utilizar tintas (tipo pasta) que podem ser aplicadas numa superfície do corpo e que podem ser constituídas por quartzo, metal, alumina ou óxido de berílio. A película espessa é aplicada, tipicamente, sobre a superfície exterior do corpo e é constituída por um revestimento eletricamente isolante, tais como pintura plástica ou de esmalte, sobre o corpo, uma camada de uma pista de aquecimento resistivo no revestimento isolante e, opcionalmente, uma outra camada, tal como uma camada plástica, a qual protege o revestimento isolante e a pista de aquecimento resistivo.

De acordo com a invenção, o corpo do aquecedor possui uma face exterior disposta de modo a delimitar uma parte a montante da câmara de infusão, estendendo-se a passagem rígida do corpo para o interior da câmara de infusão. Consequentemente, uma parte exterior do aquecedor não serve apenas para confinar a câmara de aquecimento, mas também para formar parte da câmara de extração. Resulta que ao contrário de ter que proporcionar um elemento de aquecimento, uma parte a montante da câmara de infusão e um elemento de ligação de fluido entre estas, um único componente apropriadamente configurado, combina todas estas funções reduzindo, assim, significativamente o número de partes, o número de operações de montagem e o risco de falha devido a um manuseamento inadequado destas partes e/ou uma montagem inadequada da máquina de preparação de bebidas.

Tipicamente, a câmara de infusão está adaptada para conter um ingrediente alimentar ou de bebida, tais como sopa em pó, café moído ou chá, opcionalmente, numa cápsula ou numa saqueta, e possui uma parte a montante, no interior da qual o líquido quente é injetado para infundir o ingrediente alimentar ou de bebida contido na câmara, e uma parte a jusante que conduz ao interior de uma saída para conduzir o alimento líquido ou bebida produzido pela infusão. A face exterior do corpo do aquecedor pode incluir: uma ou mais paredes salientes para delimitar a parte a montante de uma câmara de infusão; e/ou meios de ligação para ligação mecânica a um elemento que delimita uma parte a jusante da câmara de infusão. 0 corpo do aquecedor compreende um elemento exterior, de um modo geral, tubular ou prismático que está coberto com estes meios de aquecimento, em particular um elemento exterior tubular ou prismático de parede fina que possui uma inércia térmica que é inferior à do alumínio, possuindo o elemento exterior, de um modo geral, tubular ou prismático, opcionalmente, uma base que forma esta face exterior do corpo. 0 corpo pode ser um envelope de parede fina e/ou incluir ainda um núcleo interior, em particular, um encaixe, que delimita com o elemento exterior a câmara de aquecimento, sendo o núcleo interior, opcionalmente, de um modo geral, coextensivo e/ou, de um modo geral, concêntrico relativamente ao elemento exterior tubular ou prismático. 0 encaixe pode ser constituído por plástico, metal ou material cerâmico, tais como PA, POM ou aço. 0 encaixe pode estar fixo ou ser rotativo, como divulgado, por exemplo, nos documentos EP 1253844 e EP 1380243. A câmara de aquecimento é, de um modo geral, helicoidal em torno do núcleo, em particular, uma câmara formada por um rasgo, de um modo geral, helicoidal ou rebordo em torno do núcleo, como divulgado, por exemplo, no documento EP 1380243. O corpo é utilizado com a sua câmara de aquecimento helicoidal que se estende ao longo de um eixo horizontal ou com pequena inclinação. O núcleo interior é, de um modo geral, excêntrico relativamente ao elemento exterior tubular ou prismático. Nesta configuração, a câmara está disposta de modo que a dimensão da sua secção transversal varie ao longo da câmara, de modo a aumentar a velocidade de escoamento em áreas, geralmente áreas superiores, as quais poderiam, caso contrário, servir para capturar bolhas, em particular bolhas de vapor. A velocidade aumentada do liquido nestas áreas, "lava" as bolhas para baixo, afastando-as desta área com o escoamento rápido do liquido nesta área. Para evitar o sobreaquecimento nessas áreas com secção transversal reduzida, a potência de aquecimento pode ser reduzida nas partes correspondentes do aquecedor, por exemplo, ao ajustar os meios resistivos nestas partes.

Um ou mais componentes elétricos podem estar fixos sobre ou no interior do corpo do aquecedor. Os componentes elétricos podem ser selecionados de sensores de temperatura, fusíveis térmicos, medidores de caudal, aquecedores de resistência, amperímetros e reguladores de energia elétrica e componentes semelhantes. Um ou mais componentes elétricos podem estar ligados a uma placa de circuito impresso (PCB) adaptada para controlar este aquecedor e, opcionalmente, para controlar outras funções, tais como uma bomba ou uma interface elétrica de uma máquina de preparação de bebidas, adaptada para conter este aquecedor. Os componentes elétricos no corpo podem ser componentes discretos ligados mecanicamente ao corpo e/ou componentes integrados, por exemplo, formados diretamente na camada de película espessa resistiva. Tipicamente, podem formar-se fusíveis térmicos e sensores de temperatura com tecnologia de película espessa em conjunto com o aquecedor resistivo.

Para reduzir o número de operações de montagem, em particular, intervenções humanas durante o processo de fabrico, pode reduzir-se o número de conexões de cabos elétricos flexíveis e deformáveis. Em particular, os componentes elétricos podem ser ligados de modo rígido a esta placa de circuito impresso, por exemplo, através de pinos ou lâminas de conector rígidos ou de elementos macho e fêmea rígidos. Deste modo, os componentes elétricos, em particular, aqueles que estabelecem contacto com o sistema de circulação de líquido, tal como o aquecedor ou mesmo a bomba, podem ser montados automaticamente na placa de circuito impresso e, depois, a placa com os componentes é montada (por exemplo, com grampos) automaticamente no sistema de circulação de líquido sem quaisquer conectores elétricos flexíveis e deformáveis (e. g., cabos) entre a placa e o sistema de circulação de líquido. Em alternativa, os componentes elétricos podem ser montados automaticamente, numa primeira etapa, em posições dedicadas do sistema de circulação de líquido e, depois, numa segunda etapa, a placa de circuito impresso é montada, por exemplo, através de um conector apropriado, nos componentes elétricos. Está igualmente contemplada a montagem através de soldadura dos componentes elétricos no sistema de circulação de líquido, em particular, no aquecedor e/ou na placa de circuito impresso.

Outro aspeto, o qual não faz parte da invenção, refere-se a um aquecedor em linha para uma máquina de preparação de um alimento líquido ou bebida, na qual o líquido é feito circular através deste aquecedor e, em seguida, é conduzido para o interior da câmara de infusão para infusão, de um ingrediente alimentar ou de bebida fornecido para o interior desta câmara de infusão. Este aquecedor compreende: um corpo que incorpora uma entrada, uma saída e uma câmara de aquecimento que se estende entre estas, formando esta entrada, saída e câmara de aquecimento em conjunto, uma passagem rígida para guiamento deste líquido que circula através deste corpo; meios de aquecimento, em particular, meios de aquecimento resistivo, tal como uma película espessa, a qual coopera com o corpo para fornecimento de calor para o interior desta câmara de aquecimento; e um ou mais componentes elétricos, tais como sensores, fusíveis térmicos e/ou componentes de potência elétrica, os quais estão fixos sobre ou no interior do corpo e ligados a uma placa de circuito impresso adaptada para controlar este aquecedor e, opcionalmente, outras funções desta máquina de preparação de um alimento líquido ou bebida.

De acordo com este aspeto, um ou mais componentes elétricos estão ligados de modo rígido a esta placa de circuito impresso, em particular, através de pinos ou lâminas de conector rígidos ou de elementos macho e fêmea rígidos. Ao evitar a utilização de cabos flexíveis e deformáveis, reduz-se o número de operações durante o processo de montagem, em particular, reduz-se o número de intervenções humanas. Consequentemente, reduzem-se correspondentemente os custos de produção e de montagem, bem como os riscos de falhas devidas a erro humano. Ao evitar conexões de cabos flexíveis e deformáveis, pode aumentar-se a automatização da montagem.

Por exemplo, estes componentes elétricos podem compreender um componente de potência, em particular, meios de aquecimento resistivo, tal como uma película espessa, a qual está ligada de modo rígido através de um pino de potência elétrica rígido e um conector de potência rígido. Este conector de potência possui uma tomada para receber o pino elétrico rígido, sendo o conector rígido resiliente, em particular, constituído por uma ou mais lâminas de mola, para permitir deslocamentos da tomada para posicionamento de modo automático da tomada em torno do pino e para fixar o contacto elétrico entre o pino e o conector.

Além disso, uma ou mais características descritas acima podem ser combinadas convenientemente com este aquecedor em linha. É também descrito um conector de potência elétrica, o qual não faz parte da invenção reivindicada, em particular para um aquecedor como descrito anteriormente. 0 conector de potência compreende um par de pés distanciados para conexão com um circuito de alimentação de corrente. Cada pé está conectado com um primeiro elemento de mola rígido, estando os primeiros elementos de mola conectados em conjunto através de um segundo elemento de mola rígido. 0 segundo elemento de mola possui uma tomada para receber e fixar um pino elétrico rígido. Os primeiros e segundos elementos de mola são deslocáveis de modo resiliente ao longo de diferentes direções, em particular, direções perpendiculares, para posicionamento automático da tomada relativamente ao referido pino elétrico rígido e proporcionam uma conexão elétrica que permite a passagem de uma corrente elevada através destes. Pelo menos um dos primeiros elementos de mola e do segundo elemento de mola pode ser, de um modo geral, configurado em lâmina. Os primeiros elementos de mola e o segundo elemento de mola podem ser configurados, de um modo geral, em M, de modo a permitir deslocamentos da tomada ao longo de duas direções substancialmente num único plano. A invenção refere-se a um aquecedor em linha para uma máquina de preparação de um alimento líquido ou bebida, na qual o líquido é feito circular através deste aquecedor e, em seguida, é conduzido para o interior da câmara de infusão, para infusão de um ingrediente alimentar ou de bebida fornecido para o interior da referida câmara de infusão. Este aquecedor compreende: um corpo que possui um elemento exterior, de um modo geral, tubular ou prismático e um núcleo interior que é, de um modo geral, coextensivo relativamente ao elemento exterior tubular ou prismático, delimitando o elemento exterior tubular ou prismático e o núcleo interior, em conjunto, uma câmara de aquecimento, de um modo geral, helicoidal que se estende entre estes e em torno do núcleo interior; e meios de aquecimento, em particular, meios de aquecimento resistivo, tal como uma película espessa, a qual cobre o elemento exterior tubular ou prismático para fornecimento de calor para o interior da referida câmara de aquecimento.

De acordo com a invenção, o núcleo interior é excêntrico relativamente ao elemento exterior tubular ou prismático, de modo que a câmara de aquecimento helicoidal possua uma secção transversal variável em torno do núcleo interior.

Como mencionado acima, especialmente quando o corpo é utilizado com a sua câmara de aquecimento helicoidal estendendo-se ao longo de um eixo horizontal ou com uma pequena inclinação, proporcionando um núcleo interior que é excêntrico relativamente ao elemento exterior tubular ou prismático que conduz a uma câmara que está disposta de modo que a sua secção transversal varie ao longo do seu comprimento, de modo a aumentar a velocidade de escoamento em áreas que podem, de outro modo, capturar bolhas, em particular bolhas de vapor. Deste modo, ao proporcionar uma velocidade de escoamento aumentada nestas áreas, as bolhas são "lavadas" para longe das mesmas pelo escoamento rápido de líquido. Deste modo, o posicionamento relativo do encaixe em relação ao elemento exterior tubular ou prismático, soluciona o problema de acumulação de bolhas sem ter que incluir sistemas mecânicos móveis complexos (e. g. , um encaixe rotativo) que empurrariam as bolhas para fora do aquecedor. Consequentemente, a provisão de um aquecedor com um encaixe excêntrico conduz a uma redução do número de partes e de operações de montagem e de custos de fabrico.

Uma ou mais das caracteristicas descritas acima podem, evidentemente, ser combinadas de modo conveniente com este aquecedor em linha.

Ainda um outro aspeto, que não faz parte da invenção, refere-se a uma máquina de preparação de um produto alimentar ou bebida que compreende um aquecedor como descrito anteriormente. A máquina pode ser adequada para preparar um alimento liquido, tais como sopa, chá e/ou café através da infusão de um ingrediente alimentar ou de bebida que pode estar contido, opcionalmente, numa cápsula ou numa saqueta.

Outro aspeto que não faz parte da invenção, refere-se a uma máquina de preparação de um produto alimentar ou bebida, em particular, como descrita acima. A máquina compreende: um circuito de alimentação elétrica conectável a uma fonte de alimentação elétrica; um aquecedor acionado pelo circuito de alimentação elétrica; e um dispositivo de fusível térmico em comunicação térmica como o aquecedor e associado com o circuito de alimentação elétrica. 0 dispositivo de fusível está adaptado para interromper o circuito de alimentação elétrica a partir da fonte de alimentação quando o aquecedor exceder um limite de temperatura. 0 dispositivo de fusível térmico é reversível e compreende um interruptor para interromper automaticamente o circuito de alimentação elétrica, quando o aquecedor excede este limite de temperatura. 0 interruptor é operável por um utilizador para fechar o circuito de alimentação elétrica quando o aquecedor tiver uma temperatura que tenha voltado para um valor abaixo do referido limite de temperatura. Tipicamente, o dispositivo de fusivel compreende um acionador que está adaptado para empurrar um pino, haste ou êmbolo contra o interruptor de utilizador quando este limite de temperatura for excedido pelo aquecedor, de modo a acionar o interruptor de utilizador e abrir o circuito.

Esta máquina de alimentos líquidos ou bebidas pode incluir qualquer das características divulgadas anteriormente ou combinação das características. 0 dispositivo de fusível pode possuir um acionador que compreende um componente termomecânico que está em comunicação térmica com o aquecedor e que aciona mecanicamente o interruptor de utilizador para abrir o circuito de alimentação elétrica, quando o aquecedor excede o limite de temperatura. 0 componente termomecânico compreende, em particular, um elemento de memória da forma ou um elemento bimetálico. 0 dispositivo de fusível pode incluir um sensor de temperatura elétrico de segurança em comunicação térmica com o aquecedor e um acionador eletromecânico que aciona o interruptor de utilizador para abrir o circuito de alimentação elétrica quando o sensor de segurança é exposto a uma temperatura produzida pelo aquecedor que excede o limite de temperatura.

Numa forma de realização, a máquina de alimentos líquidos ou bebidas possui uma placa de circuito impresso com um circuito de controlo, para controlar o aquecedor e, opcionalmente, outras funções da máquina, tais como uma bomba ou uma interface elétrica, incluindo, ainda, a placa de circuito impresso um circuito de segurança que está separado eletricamente, na placa de circuito impresso, do circuito de controlo, estando o circuito de segurança conectado com o sensor de segurança, em particular, conectado de modo rigido com o sensor de segurança e adaptado para controlar o acionador eletromecânico.

Pelo menos, parte do dispositivo de fusível, em particular, o acionador, o acionador eletromecânico ou termomecânico, o interruptor de utilizador e/ou, quando presente, o sensor de segurança, podem estar conectados de modo rígido com uma placa de circuito impresso da máquina de alimentos líquidos ou bebidas, opcionalmente, numa parte que está isolada eletricamente de uma unidade de controlo ordinário da máquina, e. g., uma unidade para controlar as operações normais da máquina, tais como o fornecimento de bebidas ou alimentos líquidos, limpeza automática, interface de utilizador, etc. Consequentemente, melhora-se a montagem e integração e segurança do dispositivo de fusível na máquina de alimentos líquidos ou bebidas.

Breve Descrição dos Desenhos A invenção será descrita, agora, com referência aos desenhos esquemáticos, nos quais: as Figuras 1 a 3 mostram vários pormenores de um aquecedor; - as Figuras 4 e 5 mostram um outro aquecedor de acordo com a invenção; - a Figura 6 mostra ainda um outro aquecedor de acordo com a invenção; - as Figuras 7 e 8 mostram a montagem de um componente de potência elétrico para um aquecedor e para uma placa de circuito impresso; - as Figuras 9 e 10 mostram a montagem de um sensor num aquecedor e numa placa de circuito impresso; - a Figura 11 mostra uma conexão de energia elétrica entre um aquecedor e uma placa de circuito impresso; - as Figuras 12a e 12b ilustram uma deflexão de acordo com uma primeira direção da conexão de energia mostrada na Figura 11; - as Figuras 13a e 13b ilustram uma deflexão de acordo com uma segunda direção da conexão de energia mostrada na Figura 11; e - as Figuras 14 e 15 ilustram, esquematicamente, duas formas de realização da invenção de um circuito elétrico de uma máquina de bebidas com um fusível de segurança reversível de utilizador.

Descrição detalhada

As Figuras 1 a 3 ilustram um aquecedor em linha, sendo a Fig. 1 uma perspetiva frontal do aquecedor, sendo a Fig. 2 uma perspetiva posterior deste aquecedor e sendo a Fig. 3 uma vista explodida do mesmo aquecedor. O aquecedor é adequado para uma máquina de preparação de alimentos líquidos ou bebidas, na qual o líquido é feito circular através de um aquecedor e é, depois, conduzido para o interior de uma câmara de infusão para infundir um ingrediente alimentar ou de bebida introduzido na câmara de infusão. Por exemplo, um ingrediente de bebida é fornecido à máquina numa forma pré-embalada, por exemplo, contido numa cápsula ou numa saqueta. Tipicamente, este tipo de máquina de alimentos líquidos ou bebidas é adequado para preparar café, chá e/ou outras bebidas quentes, ou mesmo sopas e outras preparações alimentares semelhantes. A pressão do líquido feito circular na câmara de infusão pode atingir, por exemplo, cerca de, 10 a 20 atm. O aquecedor possui um corpo 1 que incorpora uma entrada 2, uma saída 3 e uma câmara 4 de aquecimento helicoidal que se estende entre estas. A entrada 2, a saída 3 e a câmara 4 de aquecimento formam, em conjunto, uma passagem rígida para condução do líquido que circula através do corpo 1. O aquecedor inclui ainda meios 5 de aquecimento na forma de uma película espessa resistiva que se estendem como uma pista helicoidal entre duas áreas 5', 5" de conector sobre o corpo 1 e cooperam com o corpo para fornecimento de calor para o interior da câmara 4 de aquecimento localizada por baixo da película 5 espessa. O corpo 1 do aquecedor possui uma face 6 exterior disposta de modo a delimitar uma parte a montante de uma câmara 7 de infusão, a passagem rígida, em particular, a saída 3, do corpo 1 estende-se para o interior da câmara 7 de infusão. Como mostrado esquematicamente nas Figuras 1 e 3, a face 6 exterior inclui uma parede 6' saliente anular para delimitação da parte a montante da câmara 7 de infusão.

Como ilustrado nas Figuras 1 a 3, o corpo 1 possui um elemento 8 exterior, de um modo geral, tubular que está coberto com os meios 5 de aquecimento. 0 elemento 8 possui uma parede fina constituída por material altamente condutor térmico e de baixa inércia, tal como aço, para promover a transferência do calor produzido pelos meios 5 de aquecimento aí formados no mesmo. Este elemento 8 exterior tubular, de um modo geral, coopera com um elemento de base que forma a face 6 exterior do corpo 1. A face 6 exterior é mostrada estendendo-se de modo periférico ao longo da margem do elemento 8 tubular. Além disso, a parede 6' anular que delimita a parte a montante da câmara 7 de infusão é, de um modo geral, coaxial com a saída 3 e possui um diâmetro que é menor do que o diâmetro do elemento 8 tubular.

Numa variação, a parte a montante da câmara 7 de infusão pode ser formada integralmente com o elemento 8 tubular e/ou a parede 6' anular pode ter uma superfície mais exterior que é coextensiva com a superfície exterior do elemento 8 tubular de modo a simplificar mais a sua geometria. Mostra-se na Figura 6 uma tal configuração. 0 corpo 1 das Figuras 1 a 3 inclui ainda um núcleo 9 interior, em particular, um encaixe tubular ou cilíndrico oco, com uma parede 91 de condução helicoidal saliente periférica. 0 núcleo 9 interior é, de um modo geral, coextensivo e concêntrico relativamente ao elemento 8 exterior tubular, e delimita com o elemento 8 exterior a câmara 4 de aquecimento helicoidal. Numa variação, pode ser proporcionado um rasgo helicoidal em torno do núcleo interior, ao contrário da parede de guiamento saliente. 0 rasgo ou a parede podem ser formados igualmente na face interior do elemento exterior tubular. 0 núcleo 9 interior pode ser constituído por metal ou num material que seja menos condutor de calor, tais como material plástico ou cerâmico.

Um ou mais componentes elétricos, tais como sensores e/ou elementos de corrente elétrica, estão fixos no corpo 1 num invólucro 3' localizado em torno da saída 3. Os componentes elétricos podem incluir um ou mais de entre: sensores de temperatura, fusíveis térmicos, medidores de caudal, aquecedores resistivos e reguladores de potência elétrica. 0 invólucro 3' e os componentes elétricos aí contidos podem estar conectados através de conectores de transferência de dados rígidos a uma placa de circuito impresso (não mostrado).

Numa variação, os componentes elétricos podem estar montados no interior do elemento 8 exterior tubular. Em particular, o elemento de potência, por exemplo, um triac, para ajuste da corrente elétrica que passa através dos meios 5 de aquecimento resistivo pode estar localizado no aquecedor próximo do líquido em circulação de modo que o líquido em circulação possa servir como um refrigerante do componente de potência.

Mostram-se igualmente na Figura 3, meios 9' de vedação no encaixe 9 para impedir a fuga de líquido entre o elemento 8 exterior tubular e o encaixe 9. Os meios 9' de vedação podem estar integrados com o elemento 8 exterior tubular ou o encaixe 9 ou ser um elemento 9' separado entre o elemento 8 e o encaixe 9, tal como um anel de secção circular ou uma outra vedação deformável, ou uma costura formada por soldadura.

As Figuras 4 e 5, nas quais as mesmas referências numéricas indicam os mesmos elementos, mostram um aquecedor de acordo com a invenção. 0 corpo 1 do aquecedor possui um núcleo 9 interior que é, de um modo geral, coextensivo e excêntrico relativamente ao elemento 8 exterior tubular. Consequentemente, a câmara 4 de aquecimento helicoidal possui uma secção transversal variável em torno do núcleo 9 interior. Em particular, ao longo de um lado do elemento 8 exterior e do encaixe 9, a secção 4' transversal da câmara 4 de aquecimento é significativamente menor do que a secção 4" transversal ao longo do lado oposto do elemento 8 exterior e do encaixe 9.

Deste modo, quando o aquecedor não é utilizado numa posição vertical, i. e., numa posição na qual o eixo 8a central longitudinal do elemento 8 exterior não está vertical mas horizontal ou com um ângulo que não permite um escape espontâneo das bolhas a partir da câmara 4 helicoidal para a saida 3. 0 aumento de velocidade do liquido onde a secção 4' transversal da câmara 4 helicoidal estreita, permite lavar quaisquer bolhas contidas nessa área superior da câmara 4 para a área inferior da câmara 4 com maiores secções 4" transversais, e assim sucessivamente até as bolhas atingirem a saida 3.

Além disso, de modo a evitar o sobreaquecimento e para inibir a deposição de incrustações nas partes da câmara 4 com secções 4' transversais estreitadas, a potência de aquecimento dos meios 5 de aquecimento pode ser reduzida sobre uma parte 5''' como indicado na Figura 5 através da secção 5'''', de um modo geral, hipoteticamente retangular que interceta o elemento 5 de aquecimento no elemento 9 exterior tubular. A parte 5'''' pode estender-se ao longo do elemento 9 exterior tubular ao longo de um arco de, aproximadamente, 15 a 90°, em particular, 30 a 60° graus do elemento 9 exterior tubular, como medido a partir do eixo 8a longitudinal central do elemento 8 tubular. A Figura 6, na qual as mesmas referências numéricas indicam os mesmos elementos, mostra esquematicamente uma outra forma de realização de um aquecedor. O corpo 1 do aquecedor possui um elemento 8 de aço exterior, de um modo geral, tubular e um encaixe na forma de um núcleo 9 interior oco plástico, de um modo geral, tubular com um rebordo 91 helicoidal periférico que delimita com uma face interior do elemento 8, uma câmara 4 de aquecimento helicoidal que se estende entre a entrada 2 e a saida 3. O rebordo 91 estende-se até uma superfície interior do elemento 8 exterior tubular e contribui para posicionar e fixar apropriadamente o encaixe 9 no interior do elemento 9 exterior. Tal como com o aquecedor mostrado nas Figuras 4 e 6, o elemento 8 exterior tubular e o núcleo 9 interior são excêntricos, como mostrado pelos seus respetivos eixos 8a e 9a centrais que se estendem lado a lado e são paralelos um ao outro, de modo que a câmara 4 de aquecimento possua uma secção 4', 4" transversal variável ao longo do seu comprimento, como discutido anteriormente. O elemento 8 exterior tubular possui uma face 6 frontal exterior, de um modo geral, troncocónica formada por paredes 6' salientes que delimitam uma parte a montante de uma câmara 7 de infusão com elementos 7' de perfuração para abrir uma cápsula 1" contendo um ingrediente a ser extraído, em particular, uma bebida ou ingrediente alimentar. A saída 3 estende-se através do elemento 8 exterior para o interior da parte a montante da câmara 8 de infusão.

Como mostrado na Figura 6, o elemento 8 exterior tubular possui uma superfície 8' exterior que se estende substancialmente, de modo contínuo, através da câmara 4', 4" de aquecimento e da parte a montante da câmara 7 de infusão. 0 elemento 8 exterior tubular e a câmara 7 de infusão troncocónica são concêntricos ao longo do eixo 8a. A extremidade da saída 3 que conduz para o interior da câmara 7 de infusão é igualmente concêntrica com o elemento 8 exterior ao longo do eixo 8a.

Através da câmara 4 de aquecimento, a superfície 8' exterior está coberta com uma película 5 espessa resistiva, como discutido anteriormente. 0 encaixe 9 tubular é fixo no interior do elemento 8 exterior tubular, por exemplo, através de colagem, aparafusamento, soldadura, encaixe por pressão ou quaisquer outros meios de montagem apropriados. Como mostrado na Figura 6, o encaixe 9 possui saliências 92 que estão adaptadas em reentrâncias correspondentes no elemento 8 tubular. Além disso, o encaixe 9 possui partes 93 exteriores formadas, por exemplo, por pequenos rasgos lado a lado ou saliências lado a lado paralelos, que podem conter um material de ligação, tal como cola e/ou que podem ser comprimidos contra o elemento 8 exterior de modo a fixar o encaixe 9 no seu interior. 0 encaixe 9 pode ser igualmente impulsionado e deformado por compressão contra as superfícies interiores do elemento 9 exterior através da utilização de um elemento 94 estrutural, em particular, constituído por metal ou material cerâmico ou num outro material estrutural que possua uma maior rigidez do que o encaixe 9, por exemplo, na forma de um anel, que empurra uma parte do encaixe 9 contra o elemento 9 exterior. A entrada 2 é formada entre o elemento 8 exterior e o encaixe 9 e conduz ao interior da câmara 4 de aquecimento. Numa variação, a entrada pode estar situada apenas no elemento exterior ou no encaixe. De outro modo, numa outra variação, a saída que conduz ao interior da câmara de infusão pode sair do encaixe ou de entre o encaixe e o elemento exterior tubular, ao contrário de sair do elemento 8 exterior tubular, como mostrado na Figura 6.

Além disso, a entrada 2 está ligada à saída rígida de um medidor 75 de caudal. A saída do medidor de caudal está fixa na entrada 2 por meio de uma união 7 6 estanque a água, tipicamente um anel de secção circular localizado num rasgo 78 anular correspondente que se estende ao longo de uma face 79 interior da saída do medidor de caudal. Numa variação, um medidor de caudal pode ser proporcionado na ou a jusante da câmara de aquecimento, por exemplo, na saída da câmara de aquecimento, em particular, integrado no aquecedor. De novo, ao proporcionar ligações rígidas entre os componentes, em particular, entre o aquecedor e o medidor de caudal, em vez das ligações deformáveis flexíveis, pode obter-se uma automatização geral aumentada do processo de produção do sistema. 0 aquecedor compreende ainda componentes 60, 70 elétricos que estão integrados, fixos mecanicamente ou montados de modo rígido no corpo 1 do aquecedor e numa placa 50 de circuito impresso (PCB), por exemplo, como discutido abaixo com mais pormenores em ligação com as Figuras 7 a 9. Por exemplo, o componente 60 elétrico pode ser um componente de potência na forma de um triac para regulação da alimentação de corrente para o elemento 5 de aquecimento de película espessa resistivo, e um componente 70 elétrico pode ser um sensor de temperatura para medição da temperatura do líquido em circulação aquecido pelo aquecedor. De um modo preferido, o aquecedor inclui igualmente um fusível térmico como uma proteção para evitar o sobreaquecimento do aquecedor. Estes componentes elétricos podem ser componentes discretos ou componentes integrados, em particular, integrados no elemento 5 de aquecimento de película espessa.

Além disso, o medidor 75 de caudal e os meios 5 de aquecimento resistivo estão ligados igualmente, de modo rígido a uma placa 50 de circuito impresso. Por outras palavras, estes estão ligados eletricamente a uma placa 50 de circuito impresso com uma ligação sem cabos. De um modo mais específico, os pinos 11 de potência são montados nos meios 5 de aquecimento resistivo em áreas 5', 5" de conexão e cooperam com a tomada 86 de um conector que está montado na placa 50 de circuito impresso, por exemplo, como discutido abaixo com mais detalhes em relação às Figuras 11 a 13b.

Além disso, a placa 50 de circuito impresso está associada com um microcontrolador ou processador 53 e um relógio 54 de quartzo para controlar a intensidade de corrente que passa para o elemento 5 de aquecimento resistivo com base na taxa de escoamento do líquido em circulação, medido com o medidor 75 de caudal e a temperatura do líquido aquecido medida com o sensor 70 de temperatura. Para aumentar a exatidão do controlo de temperatura, um ou mais outros sensores de temperatura podem ser incorporados no aquecedor e/ou na câmara de infusão, em particular, a montante do aquecedor ou na entrada 2 do aquecedor. 0 controlador ou processador 53 pode controlar, igualmente, outras funções de uma máquina de preparação de bebidas no interior da qual está localizado o aquecedor, tais como uma bomba, um detetor de nivel de liquido num reservatório de alimentação, uma válvula, uma interface de utilizador, uma disposição de gestão de potência, um alimentador de ingrediente de bebida automático, tais como um moinho de café integrado ou um alimentador automático de cápsulas ou saquetas de ingrediente, etc.

Durante a utilização, um liquido a ser aquecido é feito circular, por exemplo, através da utilização de uma bomba, através de um medidor 75 de caudal e de uma entrada 2, helicoidal através da câmara 4 de aquecimento em torno do encaixe 9, como indicado pelas setas 15 arqueadas. 0 liquido aquecido é, em seguida, conduzido através da saida 3 para o interior da câmara 7 de infusão, ao longo de elementos 1' de perfuração através da cápsula 7" para infusão do ingrediente contido no interior desta. 0 controlador 53 está adaptado para controlar o triac 60 para ajustar a corrente de aquecimento que passa através da tomada 86 e dos pinos 11 de potência para o elemento 5 de aquecimento, com base nas medições do escoamento de liquido por meio do medidor 75 de caudal e da temperatura do liquido aquecido por meio do sensor 70 de temperatura.

As Figuras 7 e 8 ilustram a montagem de um componente de potência discreto na forma de um triac 60 no corpo 1 do aquecedor e numa placa 50 de circuito impresso. Embora a Figura 7 mostre a montagem numa vista em perspetiva explodida, a Figura 8 divulga a montagem em secção transversal. 0 corpo 1 do aquecedor, uma parte do qual é mostrada nas Figuras 7 e 8, possui uma reentrância 101 para receber o componente 60 de potência. A reentrância 101 formada entre as paredes 102 salientes está associada a um elemento 103 de mola, por exemplo, na forma de uma lâmina de mola, montada no corpo 1, e. g., através de um parafuso 104. Pode evidentemente utilizar-se uma outra mola e sistemas de montagem, por exemplo, a lâmina de mola pode ser integrada com o corpo 1 ou soldada no mesmo, de modo a reduzir o número de componentes. O elemento 103 de mola impulsiona o componente 60 de potência contra as paredes 102 da reentrância 101 no corpo 1, quando o componente 60 está inserido no interior da reentrância 101, para fixar o componente 60 no corpo 1 e proporcionar um contacto ótimo entre o corpo 1 e o componente 60. O componente 60 de potência possui um ou mais pinos 61 de conector elétrico rígidos, por exemplo três pinos para o triac mostrado nas Figuras 7 e 8, os quais estão ligados de modo rígido na placa 50 de circuito impresso. Além disso, o elemento de potência está coberto com um tampão 62 opcional, e. g., constituído por silicone, que pode auxiliar à fixação do componente 50 de potência na reentrância 101, bem como numa manga 63 não condutora opcional em torno dos seus pinos 61 de conector que distancia o corpo principal do componente 60 de potência da placa 50 de circuito impresso e protege os pinos 61 contra o ambiente. O tampão 62 e a manga 63 proporcionam um isolamento elétrico em torno do componente 60 de potência.

Consequentemente, o aquecedor serve como um dissipador de calor para o componente 60 de potência através de evacuação, através do corpo 1 do aquecedor e, opcionalmente, através do líquido que circula através do aquecedor, do calor gerado pelo componente de potência durante a utilização. Para este propósito, o aquecedor é constituído por materiais, em particular, metal, que permitem uma evacuação otimizada do calor do componente de potência ao longo do trajeto de evacuação de calor através do aquecedor. 0 componente 60 de potência pode ser um interruptor ou um elemento de regulação, por exemplo, um triac como mencionado anteriormente, para ajustar a potência elétrica requerida que é fornecida aos meios resistivos, e. g., uma película espessa, para produzir o calor desejado no aquecedor, de modo a aquecer o líquido que circula até uma temperatura apropriada.

As Figuras 9 a 10 ilustram a montagem rígida de um componente 70 eletrónico discreto no interior de um aquecedor 1 e numa placa 50 de circuito impresso. Este componente eletrónico pode ser um sensor, tal como um sensor de temperatura, um medidor de caudal, um fusível térmico ou um outro componente semelhante, tal como um amperímetro, para fornecer uma informação de retorno relativa à corrente que passa através dos meios de aquecimento resistivo. Para o propósito de ilustração, divulga-se um sensor térmico para o controlo da corrente que passa para os meios de aquecimento e para o ajuste do calor produzido. O sensor térmico pode, por exemplo, estar situado na entrada ou saída do aquecedor ou entre estas. Podem utilizar-se diversos sensores térmicos para permitir um controlo mais preciso do aquecimento do líquido que passa através do corpo 1 do aquecedor. O corpo 1 do aquecedor, no qual é mostrada uma sua parte do nas Figuras 9 e 10, possui uma reentrância 111 para receber o componente 70 eletrónico. A reentrância 111 é formada entre paredes 112 salientes e estende-se por baixo da superfície do aquecedor. O sensor 70 possui uma tomada 71 de conector através da qual um elemento 72 de sensor é ligado a conectores planos elétricos (não mostrado) no lado oposto da tomada 71. Os pinos de conexão do sensor entram em contacto com os pinos 51 de conector planos, um dos quais é mostrado na Figura 10, da placa 50 de circuito impresso. Os pinos 51 estendem-se através de um elemento 52 de ficha da placa 50, na qual a tomada 71 de conector está ligada mecanicamente, para o interior da tomada 71 para estabelecer contacto com os pinos de conexão correspondentes do sensor 70. Quando a tomada 71 de conector é impulsionada entre as paredes 112 do corpo 1, o elemento 72 de sensor está localizado na reentrância 111 do corpo 1 do aquecedor.

Quando o sensor 70 é um sensor de temperatura, as características elétricas do elemento 72 de sensor dependerão da temperatura na reentrância 111, a qual será utilizada para avaliar a temperatura do aquecedor nesta localização e, opcionalmente, também a temperatura do líquido em circulação próximo num processo de avaliação indireto. O elemento 72 de sensor pode, por exemplo, ser uma resistência NTC (coeficiente de temperatura negativo) ou uma resistência PTC (coeficiente de temperatura positivo).

Uma tal configuração de sensor permite, de um modo fiável, medir a temperatura na localização correspondente do aquecedor, reação rápida (inércia baixa) e proporciona um sistema de contacto elétrico excelente e fiável. 0 sensor 70 pode ser pré-montado na tomada 71, ser fabricado, por exemplo, em material termoplástico e montado automaticamente num aquecedor e numa placa de circuito impresso através de um processo inteiramente automático. O sensor 70 pode ser colado no aquecedor, utilizando, por exemplo, um composto epóxido. O sensor 70 pré-montado pode, em seguida, ser conectado através da pressão dos conectores planos da tomada em ranhuras de conexão (não mostrado) da tomada 71 de modo a ser conectado com o elemento 72 de sensor. A placa 50 de circuito impresso é, em seguida, montada sobre a tomada 7 0 através da ficha 52 e dos pinos 51 de conector.

Dai decorre que a própria montagem do aquecedor e da placa de circuito impresso não requer o manuseamento de quaisquer componentes flexíveis e, assim, a montagem pode ser realizada automaticamente sem a necessidade de qualquer intervenção humana. Além disso, a montagem do próprio sensor só requer componentes de baixo custo. Consequentemente, a montagem do sensor num aquecedor e a sua conexão com uma placa de circuito impresso conduz a reduções de custo significativas.

Numa variação, os componentes elétricos, tal como os sensores de temperatura, podem ser formados diretamente em tecnologia de película espessa no aquecedor. Isto é particularmente vantajoso para reduzir os passos de produção e os custos, quando os meios de aquecimento baseiam-se em tecnologia de película espessa. A Figura 11 é uma vista em perspetiva num referencial ortogonal xyz, como indicado pelas setas correspondentes associadas às Figuras 11 a 13b, de um conector 80 de energia elétrica rígido de posicionamento automático para conexão de um aquecedor a uma placa 50 de circuito impresso e para transportar a corrente de aquecimento para ou a partir dos meios de aquecimento resistivo do aquecedor. As Figuras 12a e 12b, por um lado, e as Figuras 13a e 13b, por outro lado, mostram esquematicamente, o posicionamento automático do conector 80 de potência na direção y e na direção x, respetivamente. O conector 80 de potência é, tipicamente, baseado em metal e pode, em particular, conter aço, alumínio e/ou ligas de cobre que proporcionam uma condutividade elétrica, resistência mecânica e resiliência suficientes. O conector 80 de potência estende-se entre um par de pés 81 planos para a conexão a uma placa 50 de circuito impresso. Cada pé 81 está conectado com uma parte de fundo de um elemento 82 de mola, de um modo geral, vertical, plano. As partes superiores das lâminas 82 de mola verticais estão conectadas em conjunto através de um elemento 83 de mola transversal que compreende uma parte 84 horizontal central plana entre um par de partes 85, 85' intermédias inclinadas. Os elementos 82 verticais, a parte 84 intermédia e as partes 85, 85' inclinadas do elemento 83 transversal definem uma disposição M geral no par de pés 81. O elemento 83 transversal inclui, ainda, uma tomada 86 com uma passagem para fixar, através da mesma, um pino de conector elétrico que se estende a partir do aquecedor.

Nas Figuras 12a, 12b, 13a e 13b, nas quais as mesmas referências numéricas indicam os mesmos elementos, é mostrado esquematicamente um conector 80 de potência montado através de um pino 11 de potência sobre um elemento 8 exterior tubular de um corpo 1 de aquecedor com uma entrada 2. O pino 11 de potência estende-se verticalmente no início do elemento 8 exterior tubular e está conectado com a área de conexão dos meios de aquecimento resistivo (não mostrado) que se estendem ao longo do elemento 8 exterior tubular, estando a outra área de conexão dos meios de aquecimento resistivo conectados através de um segundo pino de potência a um segundo conector de potência (não mostrado). 0 pino 11 de potência estende-se através e está fixo na passagem da tomada 86 do elemento 83 transversal.

Os pés 81 do conector 80 de potência estão conectados eletricamente e estão fixos na placa 50 de circuito impresso, por exemplo, por rebites ou soldadura 81' ou qualquer outro meio de montagem adequado. O corpo 1 do aquecedor está localizado por baixo da placa 50 de circuito impresso de modo que o pino 11 de potência estenda-se através da placa 50 através de uma abertura 55 de passagem na placa 50 até o outro lado da placa 50 e seja, em seguida, fixo na passagem 86 do conector 80 de potência. A conexão elétrica contínua entre o pino 11 de potência e o elemento 83 transversal pode ser obtida através de encaixe sob pressão ou de soldadura do pino 11 na passagem 86. O conector 80 de potência permite pequenos deslocamentos de posicionamento da passagem 86 na direção x e na direção y, relativamente ao referencial xyz associado com as Fig. 11 a 13b. As diferentes direções dos deslocamentos são proporcionadas pelas diferentes orientações, em particular, orientações perpendiculares, dos elementos 82, 83 de lâmina de mola resilientes, os quais permitem deslocamentos ao longo de direções correspondentes.

As Figuras 12a e 12b, por um lado, e as Figuras 13a e 13b, por outro lado, mostram um deslocamento da tomada 86 do conector montada no pino 11 de potência ao longo da direção y e da direção x, respetivamente. 0 deslocamento da tomada 86 nas direções x e y é conseguido por uma pequena flexão das lâminas 82 de mola verticais e de uma pequena flexão das partes 85, 85' intermédias inclinadas, respetivamente.

As Figuras 12a e 13a mostram o pino 11 de potência que se estende diretamente através do meio da abertura 55 de passagem e através da passagem da tomada 86, estendendo-se todos ao longo substancialmente do mesmo eixo. Nesta configuração, o pino 11 de potência está posicionado alinhado com o conector 80 de potência que não fica, assim, sujeito a qualquer tensão de flexão de deslocamento nas suas lâminas 82 de mola verticais e nas partes 85, 85' intermédias inclinadas.

Pelo contrário, as Figuras 12b e 13b mostram o pino 11 de potência estendendo-se de modo excêntrico através da abertura 55 de passagem. A passagem da tomada 86 alinhada com o pino 11 de potência é, igualmente, excêntrica relativamente à abertura 55 de passagem. Neste caso, a placa 50 de circuito impresso não está perfeitamente alinhada com o pino 11 de potência do aquecedor e o conector 80 de potência adapta-se automaticamente à posição da sua passagem na tomada 86 de modo a coincidir, precisamente, com a posição do pino 11 por flexão das suas lâminas 82 de mola verticais na direção x, como mostrado na Figura 13b, ou por flexão do seu elemento 83 de mola transversal na direção y, como mostrado na Figura 12b. De modo a facilitar a inserção do pino 11 de potência na passagem da tomada 86, a parte 86' inferior da tomada 86 possui uma forma geralmente de tipo funil ou troncocónica que está preparada para receber uma extremidade superior geralmente cónica do pino 11 de potência. 0 deslocamento da tomada 86 para adaptar-se à posição do pino 11 de potência pode resultar de discrepâncias, e. g., tolerâncias de produção ou diferentes mecanismos de dilatação relacionados com temperatura, entre o posicionamento relativo de um par de conectores 80 de potência na placa 50 de circuito impresso no que se refere ao posicionamento relativo de um par correspondente de pinos 11 de potência no aquecedor. Além disso, a posição relativa de outros componentes elétricos que estão conectados de modo rígido à placa de circuito impresso e a partes fixas da máquina de preparação de bebidas, em particular no aquecedor, por exemplo, sensores de temperatura e regulador ou interruptores de potência, e. g., como os mostrados nas Figuras 7 a 10, pode induzir deslocamentos ao nível da conexão de potência.

Durante a utilização, a passagem da corrente através do primeiro conector 80 de potência, do primeiro pino 11 de potência, dos meios de aquecimento resistivo (não mostrado), do segundo pino 11 de potência (não mostrado), do segundo conector de potência (não mostrado), é controlada por um interruptor ou regulador de potência, e. g., um triac, por exemplo, como ilustrado nas Figuras 7 e 8.

As Figuras 12a e 12b ilustram igualmente o modo como um erro de posicionamento relativo dos pés 81 e das partes 85, 85' inclinadas na placa 50 de circuito impresso é controlado pelo conector 80 de potência. Como mostrado, os pés 81 e assim as partes 85, 85' inclinadas não estão perfeitamente alinhados na direção x, mas ligeiramente desalinhados entre si. Este desalinhamento é, no entanto, totalmente compensado por uma deflexão resiliente correspondente do elemento 83 transversal sem provocar uma tensão excessiva na placa 50 de circuito impresso ou no conector 80 de potência. Do mesmo modo, se o afastamento entre as duas localizações de ancoragem na placa 50 de circuito impresso para ancorar os pés 81 for superior ou inferior ao afastamento entre os pés 81 quando o conector de potência está num estado relaxado, então, uma deflexão resiliente correspondente dos elementos 82 pode absorver essa diferença de afastamento sem uma tensão excessiva ou prejudicial sobre o conector 80 de potência ou placa 50 de circuito impresso.

Os testes mostraram que, no caso de um conector de potência em forma de M do tipo mostrado nas Figuras 11 a 13b que possui uma largura e altura globais acima dos pés de, aproximadamente, 1,3 cm x 1 cm, constituído por partes de mola metálicas condutoras de tipo lâmina dobrada que possuem uma secção transversal de, aproximadamente, 3 mm x 0,2 mm ou 0,3 mm, o desalinhamento do posicionamento que pode ser tolerado e compensado em todas as direções, mantendo, ao mesmo tempo, bons contactos elétricos e mecânicos para correntes acima de 10 A e temperaturas de cerca de 80 °C, pode estar no intervalo de 3 a 8%, em particular, cerca de 5%, ou de 0,25 a 0,7 mm, tipicamente cerca de 0,4 mm.

Consequentemente, estes conectores de potência permitem pequenos deslocamentos numa ou mais direções da sua parte 86 de conexão relativamente à sua base 81 para conexão numa placa 50, pequenas tolerâncias da posição de conectores de elementos de aquecimento pré-montados ou pré-constituídos, e. g. , através de vazamento, podem ser compensadas e proporcionarem, ainda, um bom desempenho de contacto elétrico sob condições de corrente e temperatura elevadas.

Deste modo, com um conector 80 de potência deste tipo que posiciona automaticamente a sua tomada 86 nos pinos 11 de conector, é possível proporcionar um contacto preciso e contínuo sem cabos para correntes elétricas elevadas, em particular, entre uns meios de aquecimento resistivo num aquecedor e a fonte de alimentação na placa 50 de circuito impresso. A ausência de cabos de potência flexíveis aumenta a integração, facilita o nível de automatização de produção do dispositivo e reduz os seus custos de produção, bem como a sua fiabilidade reduzindo o fator humano.

As Figuras 14 e 15, nas quais as mesmas referências numéricas indicam, de um modo geral, os mesmos elementos, divulgam, esquematicamente, duas formas de realização alternativas de uma máquina de bebidas ou alimentos líquidos com um dispositivo de fusível reversível de utilizador. A máquina possui um circuito 57 de alimentação elétrica que pode ser conectado a uma fonte de alimentação (não mostrado), tal como a rede ou uma fonte de alimentação equivalente. O circuito 57 de alimentação está conectado a uma placa 50 de circuito impresso (PCB) que possui a unidade de controlo da máquina, e. g., um microcontrolador, dispositivo de memória, várias interfaces com as várias partes da máquina que requerem um controlo automático, tais como uma interface de utilizador, uma bomba, um aquecedor 1, sensores 60, 70, etc. O circuito 57 de alimentação possui um interruptor 205, 205' principal que permite que um utilizador ligue e desligue a máquina de bebidas ou alimentos líquidos. 0 interruptor 205, 205' principal está, de um modo vantajoso, montado mecanicamente na PCB 50 para facilitar a montagem e aumentar a integração do sistema.

Além disso, a máquina inclui um dispositivo 200 de fusível térmico que possui um interruptor 205 no circuito 57 e um acionador 201, 201' adaptado para desconectar o circuito 57 através da atuação do interruptor 205 quando o aquecedor 1 possui uma temperatura que excede um limite de temperatura, e. g., um limite de temperatura no intervalo de 120 °C a 180 °C, em particular, de 140 °C a 160 °C, indicativo de uma avaria do aquecedor 1 ou da sua unidade 50 de controlo. O dispositivo 200 de fusível térmico é reversível pelo utilizador. Após a desconexão de segurança do circuito 57 pelo dispositivo 200 de fusível, o interruptor 205 pode ser operado por um utilizador de modo a reconectar o circuito 57 e a restabelecer a alimentação elétrica da PCB 50. Consequentemente, se o dispositivo 200 de fusível térmico se desligar inapropriadamente ou se o aquecedor 1 tiver, simplesmente, uma única ocorrência de sobreaquecimento acidental, a máquina de alimentos líquidos ou bebidas da invenção não tem que ser enviada para manutenção de modo a substituir o dispositivo de fusível, ao contrário das máquinas de bebidas ou alimentos líquidos existentes, equipadas com fusíveis térmicos de utilização única. O dispositivo 200 de fusível possui um acionador 201, 201' que está configurado para empurrar um pino, haste ou êmbolo 202 de encontro ao interruptor de utilizador, e. g., um interruptor do tipo botão de pressão, quando o referido limite de temperatura for excedido pelo aquecedor, de modo a acionar o interruptor de utilizador e abrir o circuito 57. A forma de realização mostrada na Fig. 14 possui um dispositivo 200 de fusível com um acionador 201 que inclui um pino 202 móvel ao longo da direção da seta 202' e um componente termomecânico montado no aquecedor 1 e em comunicação térmica com o mesmo. O componente termomecânico pode ser qualquer disposição apropriada para converter a passagem de um nível de temperatura numa ação mecânica ou deslocamento, tal como um elemento constituído por uma liga de memória de forma que recorde a sua forma ou um elemento bimetálico.

Consequentemente, quando o aquecedor 1 excede o limite de temperatura, o componente termomecânico do acionador 201 é ativado e impulsiona o pino 202 contra o interruptor 205 de utilizador. Isto desconectará as peças elétricas da máquina da fonte de alimentação conectada ao circuito 57. Quando a temperatura do aquecedor cai abaixo do limite de temperatura, o componente termomecânico regressará ao seu estado normal e o pino 202 seguirá o componente termomecânico ou pode ser empurrado para trás, para a sua posição normal, por um utilizador que acione o interruptor 205 para restabelecer a conexão de energia da máquina.

Na forma de realização mostrada na Figura 14, o interruptor 205 de utilizador que coopera com o fusível térmico pode também servir como um interruptor principal que pode ser operado independentemente de qualquer situação de sobreaquecimento de modo a ligar e desligar normalmente a máquina de bebidas ou alimentos líquidos.

Inversamente, na forma de realização mostrada na Figura 15, o interruptor 205 de utilizador que coopera com o fusível térmico é um interruptor dedicado separado do interruptor 205' principal. O dispositivo 200 de fusível compreende um sensor 203 de temperatura elétrico de segurança montado mecanicamente de encontro ao aquecedor 1 e em comunicação térmica com este. Além disso, para simplificar a montagem e integrar mais os componentes elétricos da máquina, o sensor 203 de temperatura está conectado de modo rígido à PCB 50 de um modo semelhante ao discutido acima. O sensor 203 de temperatura monitoriza a temperatura do aquecedor 1. Numa forma de realização menos preferida, esse sensor de temperatura também pode estar conectado por outros meios à PCB, em particular, de um modo parcial ou totalmente flexível. O sensor 203 de temperatura está associado com um meio de controlo que controla a alimentação elétrica do acionador 201' através do seu circuito 204 de conexão em função da temperatura medida. Por exemplo, os meios de controlo incluem um interruptor de potência, e. g., um transístor, no circuito 204 de conexão conectado com o sensor 203 de temperatura.

De um modo vantajoso, o sensor 203 de temperatura, o interruptor de potência associado ao mesmo, interruptores 205 de utilizador, e mesmo o acionador 201' estão montados de modo rígido na PCB 50. Estes componentes são montados, de um modo preferido, numa secção 50' da PCB 50 que está isolada eletricamente da unidade de controlo ordinária da máquina de bebidas e alimentos líquidos na PCB 50. Consequentemente, tendo substancialmente todas as partes eletrónicas e elétricas na mesma a PCB 50, mas dispostas em dois circuitos elétricos distintos, a montagem mecânica dos componentes é facilitada e a segurança da máquina é aumentada.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Aquecedor em linha para uma máquina de preparação de alimentos líquidos ou bebidas, em que o líquido é feito circular através do referido aquecedor para aquecimento, esse aquecedor compreendendo: - um corpo (1) possuindo um elemento (8) exterior, de um modo geral, tubular ou prismático e um núcleo (9) interior que é, de um modo geral, coextensivo relativamente ao elemento exterior tubular ou prismático, delimitando o elemento exterior tubular ou prismático e o núcleo interior, em conjunto, uma câmara (4, 4', 4") de aquecimento, de um modo geral, helicoidal que se estende entre os mesmos e em torno do núcleo interior; e - um meio (5) de aquecimento que cobre o elemento (8) exterior tubular ou prismático para fornecimento de calor para o interior da referida câmara (4, 4', 4") de aquecimento, em que o referido núcleo (9) interior é excêntrico relativamente ao elemento (8) exterior tubular ou prismático, de modo que a câmara (4) de aquecimento helicoidal possua uma secção (4', 4") transversal variável em torno do núcleo interior (9).
2. 2. Aquecedor da reivindicação 1, o qual compreende uma película espessa como um meio de aquecimento.
3. 3. Aquecedor da reivindicação 1 ou 2, em que o elemento exterior tubular ou prismático possui uma inércia térmica que é inferior à do alumínio.
4. 4. Aquecedor de qualquer reivindicação anterior, em que o corpo do aquecedor incorpora uma entrada (2) e uma saída (3), a câmara (4, 4', 4") de aquecimento estendendo-se entre estas, as referidas entrada, saída e câmara de aquecimento formando, em conjunto, uma passagem (2, 3, 4, 4', 4") rígida para conduzir o referido líquido que circula, o corpo possuindo uma face (6) exterior disposta de modo a delimitar uma parte a montante da referida câmara (7) de infusão, a passagem (2, 3, 4, 4', 4") rígida do corpo estendendo-se para o interior da referida câmara (7) de infusão.
5. 5. Aquecedor da reivindicação 4, em que a referida face exterior inclui uma ou mais paredes salientes para delimitar a parte a montante de uma câmara de infusão.
6. 6. Aquecedor da reivindicação 4 ou 5, em que a referida face exterior inclui meios de ligação para ligação mecânica a um elemento que delimita uma parte a jusante da câmara de infusão.
7. 7. Aquecedor de qualquer uma das reivindicações 4 a 6, em que o elemento exterior, de um modo geral, tubular ou prismático possui uma inércia térmica que é inferior à do alumínio.
8. 8. Aquecedor da reivindicação 7, em que o elemento exterior, de um modo geral, tubular ou prismático possui uma base que forma a referida face exterior do corpo.
9. 9. Aquecedor da reivindicação de qualquer reivindicação anterior, em que a câmara de aquecimento é formada por um rasgo, de um modo geral, helicoidal ou rebordo em torno do núcleo.
10. 10. Aquecedor de qualquer reivindicação anterior, em que um ou mais componentes elétricos estão fixos sobre ou no interior do corpo do aquecedor, os componentes elétricos sendo, em particular, selecionados de sensores de temperatura, fusíveis térmicos, medidores de caudal, aquecedores de resistência, amperímetros e reguladores de energia elétrica.
11. 11. Aquecedor da reivindicação 10, em que o referido um ou mais componentes elétricos estão ligados de modo rígido a uma placa de circuito impresso adaptada para controlar o referido aquecedor.
12. 12. Aquecedor da reivindicação 10, em que o referido um ou mais componentes elétricos estão ligados de modo rígido à referida placa (50) de circuito impresso através de pinos de conector rígidos ou lâminas ou elementos de ficha e de tomada rígidos.
13. 13. Aquecedor da reivindicação 11 ou 12, em que a placa de circuito impresso está adaptada para controlar outras funções de uma máquina de preparação de bebidas adaptada para conter o referido aquecedor, em particular, pelo menos, uma função selecionada de uma bomba, um detetor de nível de líquido num reservatório de alimentação, uma válvula, uma interface de utilizador, uma disposição de gestão de potência, um alimentador de ingrediente de bebida automático, tais como um moinho de café integrado ou um alimentador automático de cápsulas ou saquetas de ingrediente.
14. 14. Máquina de preparação de alimentos liquidos ou bebidas compreendendo um aquecedor como definido em qualquer reivindicação anterior.
15. 15. Máquina da reivindicação 14, para a preparação de um alimento liquido ou bebida por infusão de um ingrediente de bebida ou alimento que está contido na cápsula ou numa saqueta.