ES2235137T3 - Instalacion para la derivacion de vapor residual y de agua residual desde el calentador de una maquina de bebidas calientes, especialmente maquina de cafe. - Google Patents

Abstract

Instalación para la derivación de vapor residual y de agua residual desde el calentador (5) de una máquina de bebidas calientes, especialmente máquina de café, con un conducto de fluido residual (11), que está en comunicación de conducción de fluido con el calentador (5) a través de una válvula conmutable (12) y que conduce hacia un depósito colector (16) en la máquina de bebidas calientes, estando conectado con la entrada de agua fresca (4) del calentador un conducto de agua fresca (2), a través del cual se puede impulsar el calentador (5) con agua fresca, caracterizada porque la instalación comprende un condensador (14) de intercambio de calor y que acumula calor con un trayecto de fluido residual (13), con un trayecto de agua fresca (17) y con un medio de almacenamiento de calor, que está en comunicación de conducción de calor con estos trayectos, porque el trayecto de fluido residual (13) está conectado en el conducto de fluido residual (11) y porque el trayecto de agua fresca (17) estáinsertado en el conducto de agua fresca (2).

Description

Instalación para la derivación de vapor residual y agua residual desde el calentador de una máquina de bebidas calientes, especialmente máquina de café.

La invención se refiere a una instalación para la derivación de vapor residual y de agua residual desde el calentador de una máquina de café según el preámbulo de la reivindicación 1.

En los sistemas de fluidos conocidos de máquinas de café, como por ejemplo en el documento GB-A-2367550, y otras máquinas de bebidas calientes, existe, en general el deseo de separar después de una extracción de café o de una toma de agua caliente, el agua residual que se encuentra en el calentador, no utilizada para ello, que se evapora a través del calor residual que está presente en el calentador después de la desconexión o que está presente en forma líquida como agua residual o bien como agua de expansión, fuera del sistema de fluido y de acumularla en un depósito colector, que está dispuesto, en general, en la máquina de café. De la misma manera, se propone también que el calentador, después de la generación de vapor durante el funcionamiento, para ceder vapor a la tobera de vapor o bien a la tobera de formación de espuma, sea refrigerado a través de la alimentación de agua fresca hasta que se alcanza una temperatura reducida para la preparación de café, es decir, para ceder en este caso vapor inútil y, dado el caso, agua caliente inútil al depósito colector. El vapor generado en este proceso es designado también como vapor residual o vapor expandido, puesto que su presión está reducida con relación al vapor generado durante el funcionamiento, y en concreto especialmente a través de la apertura de un conducto de fluido residual y la desconexión de una bomba de agua, que presiona en otro caso agua fresca al calentador, que está configurado típicamente como calentador de circulación.

Por lo tanto, una instalación correspondiente conocida por la práctica para la derivación de vapor residual según el preámbulo de la reivindicación 1 comprende un conducto de fluido residual, que está en comunicación de conducción de fluido con el calentador a través de una válvula conmutable y que conduce hacia un depósito colector en la máquina de café. En esta instalación es un inconveniente que el vapor residual se puede escapar en parte de forma incontrolada dentro de la máquina de café, con lo que se pueden perjudicar o bien pueden fallar totalmente algunos componentes dispuestos en el interior de la máquina de café, especialmente la electrónica y se pueden configurar de forma acelerada cultivos microbiológicos no deseados. En cambio, en general, no estaba prevista una evacuación del vapor residual y del agua residual fuera de la carcasa debido al peligro de escaldadura implicado con ello.

Por lo tanto, la presente invención tiene el cometido de evacuar el vapor residual en una máquina de bebidas calientes, especialmente máquina de café, del tipo mencionado al principio, contenido dentro de la máquina de tal manera que no se produzca con ello ninguna repercusión perjudicial sobre componentes dispuestos en el interior de la máquina de bebidas calientes y no se produzca ninguna formación acelerada de cultivos microbiológicos como consecuencia de la aportación de humedad.

Este cometido se soluciona con la instalación ara la derivación de vapor residual y de agua residual del tipo mencionado al principio con una configuración con las características indicadas en la parte de caracterización de la reivindicación 1.

Con esta instalación, el vapor residual, que se produce en el calentador después de la cesión del agua caliente o bien del agua de hirviendo o bien después de la generación de vapor, que se utilizan para la preparación de bebidas o de café, así como el agua residual en la fase de expansión, en la que la válvula conmutable está abierta, es conducido a través de esta válvula y a través del conducto de agua residual no directamente a un depósito colector dispuesto en la máquina de bebidas calientes, sin o a través de un trayecto de fluido residual hasta un condensador de intercambio de calor y que acumula calor. En este condensador, el vapor residual es refrigerado hasta el punto de que se condensa y circula en la fase acuosa al depósito colector. El calor emitido en este caso por el vapor residual y por el agua residual, especialmente el vapor de condensación, es recibido por el acumulador de calor que almacena calor. Durante la alimentación siguiente de agua fresca al calentador, el agua fresca circula a través del trayecto de agua fresca que está insertado en el conducto de agua fresca, que es, de la misma manera que el trayecto de fluido residual, componente del condensador de intercambio de calor y que acumula calor. Por lo tanto, el agua fresca transportada a través del trayecto de agua fresca toma calor del condensador de intercambio de calor y que acumula calor y puede ser calentado o bien evaporado en el calentador a la temperatura deseada con un gasto reducido de energía. En este caso, el condensador es refrigerado a una temperatura suficientemente baja para la condensación del vapor residual.

De ello se deducen varias ventajas: el vapor residual en el conducto de fluido residual no es cedido, después de la apertura de la válvula conmutable, en fase en forma de vapor a la máquina de bebidas calientes, y se evita una precipitación incontrolada de humedad. Se eleva la seguridad de la máquina de bebidas calientes. Por otra parte, el calor extraído del agua residual y del vapor residual especialmente a través de condensación es utilizado para el calentamiento previo del agua fresca, que se puede calentar adicionalmente o bien se puede evaporar en el calentador a continuación con un empleo de energía correspondientemente reducido. Especialmente a través del calentamiento previo del agua fresca se puede acondicionar una parte del calor de extracción que es necesario para la preparación de café. El gasto de aparatos necesario a tal fin, que está constituido esencialmente sólo por el condensador adicional de intercambio de calor y que acumula calor, es reducido.

Con preferencia, se consigue un equilibrio térmico entre calefacción y refrigeración del acumulador según la reivindicación 2 a través de un control secuencial respectivo de una toma de agua fresca del calentador, en el que está conectada una bomba de agua, que está dispuesta en el conducto de agua fresca, y transporta agua fresca a través del trayecto de agua fresca hacia el calentador y adicionalmente a través de una válvula de sobrepresión que está dispuesta en un conducto de salida del calentador, la cual se abre a la presión de servicio de la bomba de agua, y a través de un proceso de expansión siguiente, en el que la bomba de agua está desconectada y la válvula conmutable está abierta, con lo que circula a través de esta válvula vapor residual y agua residual desde el calentador a través del trayecto de fluido residual, así cómo a través de un dimensionado tal del condensador de intercambio de calor y que acumula calor que, en el caso de varias tomas de agua fresca -interrumpidas en cada caso a través de un proceso de expansión- se ajusta el equilibrio térmico del condensador de intercambio de calor y que acumula vapor, en el que durante el proceso de expansión se condensa esencialmente de forma completa en cada caso el vapor residual en el trayecto de fluido residual. A tal fin se diseñan el material y la masa del condensador de tal forma que también en el marco de tomas intensivas de café, se mantiene la acción de condensación durante el proceso de expansión.

A tal fin, se pueden conectar la válvula conmutable así como la bomba de agua con preferencia al mismo tiempo.

Pero, en su lugar, también se puede prever la posibilidad de controlar estos procesos de conmutación de forma sucesiva e independiente unos de otros, por ejemplo, cuando se necesita vapor lo más rápidamente posible y con bajo consumo de energía, por ejemplos dos veces consecutivas para la preparación de café capuchino. En este caso, el vapor no es expandido en el calentador entre los dos procesos de preparación de vapor, sino solamente a continuación del segundo proceso de generación de vapor.

Para la realización de la instalación según la invención de conformidad con los aparatos, se puede hacer uso en gran medida de los componentes existentes de la instalación conocida para la derivación de vapor residual y de agua residual, que se pueden utilizar en la presente conexión con el condensador de intercambio de calor y que acumula calor, de tal manera que se puede optimizar el intercambio de calor con el agua residual evaporada en el calentador así como con el agua residual que permanece en la fase acuosa y con el agua fresca que es alimentada a continuación al calentador.

A tal fin, el conducto de fluido residual puede estar derivado con una válvula conmutable desde la entrada de agua fresca del calentador o su conducto de salida aguas arribe de la válvula de sobrepresión y de esta manera se puede impulsar de forma óptima el trayecto de fluido residual del condensador según la configuración y disposición del calentador, y en concreto durante la fase de expansión, cuando la válvula conmutable está abierta.

Una válvula magnética según la reivindicación 6 es fácil de controlar en el tiempo.

Según la reivindicación 7, el condensador presenta simplemente un bloque de material conductor de calor y de acumulación de calor, en el que están dispuestos el trayecto de fluido residual y el trayecto de agua fresca.

De una manera favorable para la fabricación, el bloque de acumulación de calor puede estar constituido, según la reivindicación 8, por aluminio, en el que el trayecto de agua fresca está configurado como un tubo de acero cromado fundido en el bloque. El tubo de acero cromado impide una migración del agua a través del agua.

Además, de una manera favorable para la fabricación, el condensador según la reivindicación 9 está configurado con las características de que el bloque está dividido paralelamente a un plano, en el que se encuentra el trayecto de fluido residual, de tal manera que el trayecto de fluido residual se encuentra abierto en una de las dos partes cuando partes del bloque están retiradas unas de otras. Por lo tanto, el trayecto de fluido residual se puede configurar fácilmente a partir de la superficie de una parte del bloque.

Se posibilita, además, una configuración compacta del bloque con una disposición superpuesta del trayecto de agua fresca y del trayecto de fluido residual en dos planos paralelos. De esta manera se puede conseguir una buena transmisión de calor entre el trayecto de fluido residual y el trayecto de agua fresca. Con la finalidad mencionada en último lugar, el trayecto de fluido residual y el trayecto de agua fresca según la reivindicación 11 se extienden parcialmente por secciones en paralelo en forma de líneas onduladas o en forma de meandro en el bloque del condensador.

El calentador está configurado de una manera conveniente como calentador de circulación. El agua, que permanece en primer lugar todavía en el calentador de circulación después del calentamiento o bien después de la evaporación del agua utilizada para la preparación de la bebida, es evaporada a través del calor residual en el calentador de circulación en vapor residual, que puede salir desde la entrada de agua fresca del calentador de circulación para ser alimentado al condensador.

A continuación se explica la invención con la ayuda de un dibujo con dos figuras, a partir de las cuales se pueden deducir otras características y efectos ventajosos. En este caso:

La figura 1 muestra una representación general esquemática de una instalación para la derivación de vapor residual y agua residual desde un calentador de una máquina de café, y

La figura 2 muestra un detalle de la misma, es decir, un condensador de intercambio de calor y que acumula calor en una representación esquemática.

En el dibujo se designa con 1 un depósito de agua fresca, que contiene agua fresca fría. Desde el mismo parte un conducto de agua fresca 2 a través de una bomba de agua 3 hacia una entrada de agua fresca 4 de un calentador 5, que está configurado como calentador de circulación. Un conducto de salida 5a del calentador 5 está en comunicación con un conmutador selector 7, a través de una válvula de sobrepresión 6 configurada como válvula de bola cargada por muelle, que conduce, por una parte, hacia una cabeza de cocción 8 como componente esencial de una máquina de café, debajo de la cual está indicada una taza de café 9, así como de una manera alternativa hacia una tobera de formación de espuma o bien hacia una tobera de vapor 10, desde la cual se puede tomar vapor o agua caliente. Los ajustes del conmutador selector 7, que se pueden seleccionar para la preparación de café o para la generación de vapor, están indicados de forma simbólica en el dibujo.

Para la eliminación del vapor residual y del agua residual desde el calentador 5, se deriva aquí desde su entrada de agua fresca 4 que se encuentra baja, un conducto de fluido residual 11, en el que está insertada una válvula conmutable 12 que está configurada como válvula magnética. El conducto de fluido residual 11 conduce hacia un trayecto de fluido residual 13 de un condensador 14 de intercambio de calor y que acumula calor, y un conducto de salida 15 en el trayecto de fluido residual 13 desemboca en un depósito colector 16 que, configurado como depósito colector de condensado 16, puede estar integrado en una carcasa de la máquina de café.

El condensador 14 está completado esencialmente por un trayecto de agua fresca 17, que está insertado en el conducto de agua fresca 2.

Los detalles del condensador 14 de intercambio de calor y que acumula calor se deducen a partir de la figura 2. El condensador 14 está constituido esencialmente por un bloque de aluminio dividido en dos partes no representado, con el trayecto de fluido residual 13 configurado en forma de meandro en un plano y con el trayecto de agua fresca 17 configurado igualmente en forma de meandro en un plano que se encuentra debajo paralelo. El bloque está dividido en dos partes en un plano 18 paralelo al mismo, de manera que el trayecto de fluido residual 13 puede ser mecanizado fácilmente desde arriba desde la parte inferior del bloque. La parte superior del bloque, en cambio, puede ser lisa en su lado inferior. El trayecto de agua fresca está realizado en forma de un tubo de acero cromado o bien de un tubo de acero noble en la parte inferior del bloque. Como se deduce a partir de la figura 2, el trayecto de fluido residual 13 y el trayecto de agua fresca 17 se extienden en paralelo por secciones. Están en buen contacto de conducción de calor con el aluminio circundante del bloque, cuya capacidad de calor es utilizada en función del condensador.

La válvula de sobrepresión 6 en la salida del calentador 5 está dimensionada de tal forma que abre de forma automática la salida hacia el trayecto de agua fresca 17, cuando sobre la válvula actúa una presión mínima que es igual a la presión de servicio de la bomba de agua 3, que se prolonga a través del calentador 5 que está configurado como calentador de circulación. En este calentador se puede elevar la presión todavía a través de procesos de evaporación. Cuando la bomba de agua 3 está desconectada, en cambio, la válvula de sobrepresión 6 está cerrada, incluso cuando se forma vapor residual en el calentador de circulación a través del calor resi-
dual.

Para la conmutación de la bomba de agua 3 y de la válvula conmutable 12 sirven contactos de conmutación no representados, que se pueden activar de tal forma que o bien se abre la válvula conmutable 12 o la bomba de agua 3 transporta agua hacia el calentador 5. Para la preparación del café o -en otra posición del conmutador selector 7- de vapor o de agua caliente, se transporta agua fresca fría por medio de la bomba de agua 3, que está conectada de acuerdo con la cantidad de agua fresca necesaria, a través del conducto de agua fresca 2 y a través del trayecto de agua fresca 17 hacia la entrada de agua fresca 4 del calentador 5, es calentada o evaporada en éste y es descargada a través de la válvula de sobrepresión 6 abierta como agua hirviendo o a la cabeza de cocción 8 o como vapor o bien como agua caliente a la tobera de formación de espuma 10. La válvula conmutable 12 está cerrada en este caso, de manera que el trayecto de fluido residual 13 del condensador 14 no es impulsado con el agua fresca durante la toma de agua fresca del calentador 5. Solamente cuando se termina el proceso de cocción o bien el proceso de formación de espuma, se desconecta la bomba de agua 3 y al mismo tiempo se abre la válvula de conmutación 12. Puesto que se suprime la presión de servicio de la bomba de agua 3, se cierra la válvula de sobrepresión 6, y el vapor residual, que se produce en el calentador 5 a través del calor residual, y el agua residual circulan a través del conducto de fluido residual 11 y la válvula de conmutación 12 hasta el trayecto de fluido residual 13 del condensador, en el que se refrigera y se condensa el vapor residual y también el agua residual puede ceder calor. El agua de condensación circula a través del conducto de salida 15 hasta el depósito colector 16. El calor almacenado temporalmente debido a la refrigeración y especialmente a la condensación del vapor residual en el condensador 14 puede calentar, durante una nueva conexión siguiente de la bomba de agua 3 y el cierre de la válvula conmutable 12, el agua fresca transportada a través del trayecto de agua fresca 17, refrigerándose al mismo tiempo el condensador 14 de intercambio de calor y que acumula calor. El agua fresca caliente llega a la entrada de agua fresca 4 del calentador 15. Por lo tanto, en el calentador 15 debe alimentarse al agua fresca templada menos energía eléctrica para el calentamiento a la temperatura teórica deseada o bien a la temperatura de extracción de café o para la evaporación que en el caso en el que llega agua fresca fría al calentador. La instalación con el condensador 14 y el control de la bomba de agua 3 y de la válvula conmutable 12 están diseñados para que se ajuste en el condensador 14 un equilibrio de temperatura suficientemente bajo para mantener la acción de condensación en los procesos de expansión, cuando entran vapor residual y agua residual en el trayecto de fluido residual 13, incluso en el caso de que se extraiga mucho café.

Lista de signos de referencia:

1

Depósito de agua fresca

2

Conducto de agua fresca

3

Bomba de agua

4

Entrada de agua fresca

5

Calentador

5a

Conducto de salida

6

Válvula de sobrepresión

7

Conmutador selector

8

Cabeza de cocción

9

Taza de café

10

Tobera de formación de espuma

11

Conducto de fluido residual

12

Válvula conmutable

13

Trayecto de fluido residual

14

Condensador de intercambio de calor y de conducción de calor

15

Conducto de salida

16

Depósito colector

17

Trayecto de agua fresca

18

Plano

Claims (12)

1. Instalación para la derivación de vapor residual y de agua residual desde el calentador (5) de una máquina de bebidas calientes, especialmente máquina de café, con un conducto de fluido residual (11), que está en comunicación de conducción de fluido con el calentador (5) a través de una válvula conmutable (12) y que conduce hacia un depósito colector (16) en la máquina de bebidas calientes, estando conectado con la entrada de agua fresca (4) del calentador un conducto de agua fresca (2), a través del cual se puede impulsar el calentador (5) con agua fresca, caracterizada porque la instalación comprende un condensador (14) de intercambio de calor y que acumula calor con un trayecto de fluido residual (13), con un trayecto de agua fresca (17) y con un medio de almacenamiento de calor, que está en comunicación de conducción de calor con estos trayectos, porque el trayecto de fluido residual (13) está conectado en el conducto de fluido residual (11) y porque el trayecto de agua fresca (17) está insertado en el conducto de agua fresca (2).

2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada por un control secuencial respectivo de una toma de agua fresca del calentador (5), en el que está conectada una bomba de agua (3), que está dispuesta en el conducto de agua fresca (2), y transporta agua fresca a través del trayecto de agua fresca (17) hacia el calentador (5) y adicionalmente a través de una válvula de sobrepresión (6) que está dispuesta en un conducto de salida (5a) del calentador (5), la cual se abre a la presión de servicio de la bomba de agua (3), y a través de un proceso de expansión siguiente, en el que la bomba de agua está desconectada, la válvula de sobrepresión está cerrada y la válvula conmutable (12) está abierta, con lo que circula a través de esta válvula vapor residual y agua residual a través del trayecto de fluido residual (13), así como a través de un dimensionado tal del condensador (14) de intercambio de calor y que acumula calor que, en el caso de varias tomas de agua fresca -interrumpidas en cada caso a través de un proceso de expansión- se ajusta el equilibrio térmico del condensador (14) de intercambio de calor y que acumula vapor, en el que durante el proceso de expansión se condensa esencialmente de forma completa en cada caso el vapor residual en el trayecto de fluido residual (13).

3. Instalación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el conducto de fluido residual (11) con la válvula conmutable (12) está derivado desde la entrada de agua fresca (4) del calentador (5).

4. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada porque el conducto de fluido residual (11) con la válvula conmutable (12) está derivado desde un conducto de salida del calentador (5) aguas arriba de la válvula de sobrepresión (6).

5. Instalación según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque la válvula conmutable (12) y la bomba de agua son conmutables al mismo tiempo.

6. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la válvula conmutable (12) está configurada como válvula magnética.

7. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el condensador (14) de intercambio de calor y que acumula calor presenta un bloque de material conductor de calor y de acumulación de calor, en el que están dispuestos el trayecto de fluido residual (13) y el trayecto de agua fresca (17).

8. Instalación según la reivindicación 7, caracterizada porque el bloque de acumulación de calor está constituido por aluminio y porque el trayecto de agua fresca (17) es un tubo de acero cromado fundido en el bloque.

9. Instalación según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el bloque está dividido paralelamente a un plano, en el que se encuentra el trayecto de fluido residual (13), de tal manera que el trayecto de fluido residual (13) se encuentra abierto en una de las dos partes cuando partes del bloque están retiradas unas de otras.

10. Instalación según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque el trayecto de fluido residual (13) y el trayecto de agua fresca (17) se extienden en dos planos paralelos que está colocados superpuestos en el bloque del condensador.

11. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el trayecto de fluido residual (13) y el trayecto de agua fresca (17) se extienden parcialmente por secciones en paralelo en forma de líneas onduladas o en forma de meandro en el bloque del condensador (14).

12. Instalación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el calentador (5) es un calentador de circulación.