ES2332279T3 - Aparato para producir bebidas calientes. - Google Patents
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Abstract
Un aparato (1) para producir bebidas calientes que comprende - un dispositivo de calentamiento de agua (30) que comprende una fuente de calor (32); - una plataforma (50) adaptada para recibir un producto para preparar la bebida; - un conducto (40) para alimentar agua caliente desde el dispositivo de calentamiento de agua (30) a la plataforma (50); - un primer sensor de temperatura (31) asociado al dispositivo de calentamiento de agua (30); - medios de control (60) asociados operativamente al sensor de temperatura (31) y a la fuente de calor (32) para controlar la temperatura del agua contenida en el dispositivo (30) encendiendo/apagando la fuente de calor (32) según la temperatura detectada por el primer sensor de temperatura (31); - un segundo sensor de temperatura (41) asociado al conducto de alimentación de agua caliente (40), estando los medios de control (60) adaptados para controlar la temperatura del agua contenida en el dispositivo (30) encendiendo/apagando la fuente de calor (32) también según la temperatura detectada por el segundo sensor de temperatura (41) y para comprobar continuamente la temperatura detectada por el primer (31) y por el segundo (41) sensor de temperatura, caracterizado porque, en cada comprobación, los medios de control (60) están adaptados para determinar un valor de temperatura óptimo al que debe llevarse la temperatura detectada por el primer sensor de temperatura (31) según la temperatura detectada por el segundo sensor (41), y para apagar/encender la fuente de calor (32) de modo que la temperatura detectada por el primer sensor (31) se aproxima a la temperatura óptima determinada.
Description
Aparato para producir bebidas calientes.
La presente invención se refiere a un aparato
para producir bebidas calientes como, por ejemplo, café, té, leche,
chocolate, capuchino, infusión de café de cebada.
Los aparatos para producir bebidas calientes
conocidos en la técnica normalmente comprenden un tanque de agua a
presión atmosférica, una caldera (o generador de agua caliente
instantáneo) para calentar el agua que comprende una resistencia
eléctrica, una bomba para introducir agua del depósito a la caldera,
una plataforma para contener el producto para producir la bebida y
un conducto para proporcionar agua caliente a presión desde la
caldera a la plataforma que contiene el producto, para producir el
agua caliente a través del flujo de agua caliente a través del
producto contenido en la plataforma.
El producto puede estar, por ejemplo, en forma
de polvos sueltos, gránulos o pequeñas hojas o preempaquetados en
bolsas adecuadas, pastillas o cápsulas.
La caldera se asocia normalmente a un sensor de
temperatura para detectar directa o indirectamente la temperatura
del agua contenida en ella y medios de control adaptados para
encender/apagar la resistencia eléctrica según la temperatura
detectada por el sensor de temperatura para mantener la temperatura
del agua en la caldera a una temperatura predefinida.
El documento US 6 164 189 divulga un aparato
dispensador de agua calentada que comprende un depósito de agua
caliente que comprende un calentador; una válvula de dispensación y
un grifo para alimentar el agua caliente desde el depósito de agua
caliente a un contenedor; un sensor de temperatura para detectar la
temperatura del agua en el depósito; una primera válvula de entrada
acoplada a una primera entrada de agua para agua calentada; una
segunda válvula de entrada acoplada a una segunda entrada de agua
para agua no calentada; una válvula de salida acoplada a una salida
de agua; un primer sensor de temperatura de entrada de agua y un
segundo sensor de temperatura de entrada de agua para detectar la
temperatura del agua de la fuente de agua calentada y la
temperatura del agua de la fuente de agua no calentada; y un
controlador para operar selectivamente las válvulas de entrada, la
válvula de salida y el calentador contenido en el depósito para
producir agua de la temperatura seleccionada en el depósito.
El documento US 3 100 434 divulga una máquina
para hacer café que comprende un tanque de agua auxiliar que
comprende un calentador de alta tensión; un cabezal pulverizador
para distribuir el agua caliente sobre el café molido posicionado
en un filtro; una línea de agua de descarga para alimentar agua
caliente del tanque de agua auxiliar al cabezal pulverizador; un
tanque de agua principal que comprende un calentador de baja
tensión y que tiene una conexión hermética de fluido con el tanque
de agua auxiliar. El calentador de baja tensión se activa a través
de contactos normalmente cerrados controlados por un termostato que
tiene una sonda ubicada en el extremo superior del tanque principal
de agua. El calentador de tensión hermético se activa mediante
contactos normalmente cerrados que son operados por un termostato
bajo el control de una sonda que está ubicada en una sección
agrandada de la línea de agua de descarga para medir la temperatura
del agua que fluye al cabezal pulverizador.
El Solicitante ha observado que la calidad de
las bebidas calientes producidas por los aparatos conocidos no es
constante y que, en general, varía en función de la condición
operativa del aparato. En particular, la calidad de la bebida
caliente suele ser peor cuando el aparato está encendido o cuando el
aparato, incluso si se mantiene encendido, se utiliza para la
producción de un número limitado de bebidas, a intervalos de tiempo
relativamente largos. Por otro lado, la calidad aumenta generalmente
a medida que aumenta el número de bebidas producidas
posteriormente, una después de otra.
El Solicitante se ha enfrentado de este modo al
problema técnico de proporcionar un aparato que permita mejorar la
calidad de las bebidas calientes producidas.
En particular, el Solicitante se ha enfrentado
al problema técnico de proporcionar un aparato que permita obtener
una buena calidad, independientemente de cómo se utiliza el
aparato.
El Solicitante ha percibido que esto puede
obtenerse mediante un control adecuado de la temperatura del agua
que llega al producto.
De hecho, el Solicitante ha observado que, en
general, con el fin de optimizar la calidad de una bebida caliente,
es importante mantener la temperatura del agua caliente que llega al
producto y que pasa a través constantemente dentro de un rango
óptimo de temperaturas bien definido. Esto, por ejemplo, es
especialmente importante para productos que contienen aceites como
el café, para los que las temperaturas del agua por encima de un
determinado valor máximo (por ejemplo, 95ºC) pueden "quemar"
los aceites contenidos en estos y, de este modo, producir un sabor
ligeramente amargo en la bebida mientras que las temperaturas por
debajo de un determinado valor (por ejemplo, 90ºC) pueden producir
una bebida falta de crema.
\newpage
Asimismo, el solicitante ha observado que la
temperatura del agua caliente que llega al producto no depende
solamente de la temperatura del agua contenida en la caldera (o en
el generador instantáneo de agua caliente) sino también de la caída
de temperatura sufrida por el agua mientras fluye a través del
conducto de alimentación del agua desde la caldera al producto.
Dicha caída de temperatura varía, entre otras cosas, de acuerdo con
las condiciones operativas del aparato. En particular, el
Solicitante ha observado que, al encender el aparato o cuando el
aparato, incluso si se mantiene encendido, no se utiliza mucho, las
paredes del conducto están relativamente "frías" (por ejemplo,
a temperatura ambiente), de modo que el agua calentada que fluye a
través de este pierde calor y llega al producto a una temperatura
inferior a la del agua contenida en el dispositivo de calentamiento
del agua. A su vez, cuando el aparato se utiliza para producir un
gran número de tazas de café, una después de otra, las paredes del
conducto se calientan de modo que el agua calentada que fluye a
través de este antes de alcanzar el producto, sufre una caída de
temperatura inferior y llega al producto a una temperatura más o
menos igual que la del agua contenida en la caldera. La caída de
temperatura anterior, además, puede variar según las condiciones
climáticas del entorno exterior que también puede afectar a la
temperatura de las paredes del conducto.
De este modo, en aparatos convencionales, en los
que el ajuste de la temperatura del agua que llega al producto es
llevado a cabo por un sensor adaptado para medir la temperatura del
agua contenida en la caldera, la temperatura del agua que llega al
producto cambia según la condición operativa del aparato y según las
condiciones climáticas del entorno exterior.
De este modo, en un primer aspecto de la misma,
la presente invención se refiere a un aparato para producir bebidas
calientes que comprende
- -
- un dispositivo de calentamiento de agua que comprende una fuente de calor;
- -
- una plataforma adaptada para recibir un producto para preparar la bebida;
- -
- un conducto para alimentar agua caliente desde el dispositivo de calentamiento de agua a la plataforma;
- -
- un sensor de temperatura asociado al dispositivo de calentamiento de agua;
- -
- medios de control asociados operativamente con el sensor de temperatura y con la fuente de calor para ajustar la temperatura del agua contenida en el dispositivo mediante el encendido/apagado de la fuente de calor según la temperatura detectada por el sensor de temperatura;
caracterizado porque comprende un segundo sensor
de temperatura asociado al conducto de alimentación de agua
caliente y porque los medios de control están adaptados para ajustar
la temperatura del agua contenida en el dispositivo mediante el
encendido/apagado de la fuente de calor, también según la
temperatura detectada por el segundo sensor de temperatura.
En el aparato de la invención, los medios de
control están adaptados para encender y apagar la fuente de calor y
por lo tanto, para ajustar la temperatura del agua contenida en el
dispositivo de calentamiento de agua según la temperatura detectada
tanto por el primer sensor asociado al dispositivo como con el
segundo sensor asociado al conducto. Esto permite optimizar la
temperatura del agua que llega al producto y, de este modo, mejorar
la calidad de la bebida caliente.
En particular, el segundo sensor asociado al
conducto de alimentación de agua caliente permite el control
continuo de la temperatura del conducto y el ajuste de la
temperatura del agua en el dispositivo de calentamiento de agua
consiguientemente, según la caída de temperatura sufrida
ocasionalmente por el agua que fluye a través del conducto con el
fin de mantener la temperatura del agua que llega al producto
constantemente dentro de los valores indicados para dicho
producto.
Ventajosamente, los medios de control están
adaptados para controlar continuamente (por ejemplo, cada 0,1 ó
0,01 segundos) la temperatura detectada por el primer y por el
segundo sensor de temperatura y, en cada control, determinar un
valor de temperatura óptimo al que debe llevarse la temperatura
detectada por el primer sensor de temperatura según la temperatura
detectada por el segundo sensor y apagar/encender la fuente de
calor de modo que la temperatura detectada por el primer sensor se
aproxime a la temperatura óptima determinada.
El valor de temperatura óptimo anterior se
determina ventajosamente por un algoritmo predefinido que permite
obtener el valor al que debe traerse la temperatura detectada por el
primer sensor, según la temperatura detectada por el segundo
sensor, con el fin de obtener la temperatura deseada para el agua
que llega a un tipo de producto predeterminado.
Preferentemente, el aparato comprende medios de
selección para permitir al usuario seleccionar un tipo deseado de
producto entre una pluralidad de productos.
Ventajosamente, los medios de control están
adaptados para determinar el valor de temperatura óptimo al que
debe llevarse la temperatura detectada por el primer sensor según la
temperatura detectada por el segundo sensor, de acuerdo con el tipo
de producto seleccionado por el usuario a través de dichos medios de
selección.
Ventajosamente, el primer sensor está dispuesto
dentro del dispositivo de calentamiento de agua. Esto permite
ventajosamente la detección directa de la temperatura del agua
contenida en el dispositivo. Preferiblemente, está dispuesto dentro
del dispositivo, en proximidad de la salida de agua hacia el
conducto. Esto permite ventajosamente la detección directa de la
temperatura del agua saliendo del dispositivo.
De acuerdo con una variante, el primer sensor
está dispuesto en la pared exterior del dispositivo de calentamiento
del agua.
Normalmente, el segundo sensor está dispuesto en
la pared exterior del conducto, en un punto predeterminado a lo
largo del conducto.
En una realización, el aparato comprende al
menos un sensor más de temperatura asociado al conducto, estando
dispuesto el segundo sensor y al menos dicho sensor adicional en
diferentes posiciones a lo largo del conducto para detectar la
temperatura en dos posiciones diferentes del conducto. De acuerdo
con esta realización, los medios de control están ventajosamente
adaptados para encender/apagar la fuente de calor también según la
temperatura detectada por al menos dicho sensor adicional de
temperatura. Como se describe en detalle más adelante en la
descripción, la elección de utilizar uno o más sensores asociados al
conducto podría depender de varios factores, entre ellos, la
longitud del conducto y la disposición del conducto dentro del
aparato en relación con el dispositivo de calor que contiene la
fuente de calor.
Normalmente, el dispositivo de calentamiento de
agua es una caldera. De acuerdo con una variante, es un generador
de agua caliente instantáneo.
De acuerdo con una realización del aparato, al
menos una parte del conducto está en contacto con (o en estrecha
proximidad con) las paredes del dispositivo de calentamiento de
agua. Esto permite ventajosamente la limitación del fenómeno de
caída de la temperatura del agua que fluye por el conducto, ya que
la parte de las paredes del conducto que está en contacto con las
paredes del dispositivo, se calienta también en ausencia de agua
caliente que fluya dentro. Asimismo, esta realización también
permite limitar el número de sensores que van a asociarse con un
conduc-
to.
to.
De acuerdo con una variante, al menos una parte
del conducto pasa a través del dispositivo de calentamiento de
agua. Además de limitar el fenómeno de caída de temperatura del agua
a lo largo del conducto y el número de sensores para asociar con el
mismo, esta variante permite disponer la plataforma por debajo del
dispositivo de calentamiento de agua, obteniendo de este modo un
aparato más compacto.
Normalmente, el aparato también comprende un
tanque de agua a presión atmosférica. Ventajosamente, el aparato
también comprende una bomba para alimentar agua del tanque al
dispositivo de calentamiento de agua a una presión determinada.
Normalmente, el aparato también comprende medios
de ajuste al flujo de agua asociados al conducto, adaptados para
bloquear/permitir el flujo de agua hacia la plataforma. Normalmente,
dichos medios comprenden una válvula solenoide.
En un segundo aspecto de la misma, la presente
invención se refiere a un método para ajustar la temperatura del
agua en un aparato para producir bebidas calientes, comprendiendo el
aparato un dispositivo de calentamiento de agua con una fuente de
calor, una plataforma para contener un producto para preparar la
bebida y un conducto para alimentar el agua del dispositivo de
calentamiento de agua a la plataforma del producto, comprendiendo el
procedimiento los pasos de
- a)
- encender la fuente de calor para calentar el agua contenida en el dispositivo de calentamiento de agua;
- b)
- detectar la temperatura del agua contenida en el dispositivo de calentamiento de agua;
- c)
- ajustar la temperatura del agua contenida en el dispositivo encendiendo/apagando la fuente de calor según la temperatura detectada en el paso b); caracterizado porque también comprende un paso de d) detectar una temperatura asociada al menos a un punto del conducto de alimentación de agua y porque el paso c) se lleva a cabo según la temperatura detectada en el paso d).
\vskip1.000000\baselineskip
En el paso b), la temperatura del agua contenida
en el dispositivo se determina ventajosamente de manera directa
(por ejemplo, por un sensor de temperatura alojado en el
dispositivo, directamente en contacto con el agua contenida
dentro). De acuerdo con una variante, se determina de manera
indirecta (por ejemplo, midiendo la temperatura de las paredes del
dispositivo, a través de un sensor de temperatura aplicado a una
pared exterior del dispositivo.
Ventajosamente, el paso d) se lleva a cabo
detectando la temperatura de al menos un punto de una pared exterior
del conducto.
\newpage
Ventajosamente, el paso c) comprende los pasos
de:
- c1)
- comprobar continuamente la temperatura detectada en los pasos d) y b) y, en cada comprobación,
- c2)
- determinar un valor de temperatura óptima al cual debe llevarse la temperatura del agua contenida en el dispositivo, según la temperatura detectada en el paso d),
- c3)
- apagar/encender la fuente de calor de acuerdo con la temperatura detectada en el paso b) con el fin de traer la temperatura del agua contenida en el dispositivo hacia el valor de temperatura óptima determinado en el paso c2).
En el paso c2), el valor de temperatura óptima
está determinado ventajosamente por un algoritmo predefinido que
permite determinar el valor al que debe llevarse la temperatura del
agua contenida en el dispositivo, según la temperatura detectada en
el paso d), con el fin de obtener la temperatura deseada para el
agua que llega a un determinado producto.
Aparecerán más características y ventajas de la
presente invención de forma más clara a partir de la descripción
detallada de una realización preferente, realizada con referencia a
los dibujos adjuntos. En dichos dibujos,
- la figura 1 muestra una vista esquemática de
una primera realización de un aparato de acuerdo con la
invención;
- la figura 2 muestra una vista esquemática de
una segunda realización de un aparato de acuerdo con la
invención;
- la figura 3 muestra un ejemplo del modelo de
temperatura Tc1 medido por un primer sensor de temperatura asociado
al conducto de un aparato de acuerdo con la invención frente al
parámetro X1 para ser utilizado en el algoritmo para calcular la
temperatura óptima a la que debe llevarse el agua contenida en el
dispositivo de calentamiento de agua;
- la figura 4 muestra un ejemplo del modelo de
temperatura Tc2 medido por un segundo sensor de temperatura
asociado al conducto de un aparato de acuerdo con la invención
frente al parámetro X2 para ser utilizado en el algoritmo para
calcular la temperatura óptima a la que debe llevarse el agua
contenida en el dispositivo de calentamiento de agua;
La figura 1 describe esquemáticamente una
realización de un aparato 1 para producir bebidas calientes, de
acuerdo con la invención que comprende un tanque 10 para contener
agua a presión atmosférica, un dispositivo de calentamiento 30 que
comprende una fuente de calor 32, una bomba 20 para alimentar agua
del tanque 10 al dispositivo 30, una plataforma 50 para contener un
producto para producir una bebida caliente, un conducto 40 para
alimentar agua caliente desde el dispositivo 30 a la plataforma 50,
un primer sensor 31 asociado al dispositivo 30, un segundo sensor
41 asociado al conducto 40, una válvula solenoide 42, medios de
selección 70 y medios de control 60.
El dispositivo 30 puede, por ejemplo, ser una
caldera convencional del tipo de agua estancada o un generador de
agua caliente instantáneo convencional en el que el agua no se
estanca y es calentada al fluir, por ejemplo, a lo largo de un
recorrido laberíntico.
La fuente de calor 32 normalmente es una
resistencia eléctrica blindada de tipo convencional.
Los sensores de temperatura 31, 41 son, por
ejemplo, sondas de coeficiente de temperatura negativa
convencionales.
En la realización ilustrada, el sensor 31 está
alojado en el dispositivo 30 para detectar directamente la
temperatura del agua contenida en el dispositivo.
El sensor 41 está en contacto con la pared
exterior del conducto 40 en un punto del mismo conducto 40 y está
adaptado para detectar la temperatura del conducto en ese punto.
La válvula solenoide 42, la bomba 20 y el tanque
10 están hechos de acuerdo con técnicas convencionales bien
conocidas en la técnica.
La válvula solenoide 42 está adaptada para
bloquear/permitir al agua fluir a lo largo del conducto 40 hacia la
plataforma 50.
En caso de que el usuario solicite la producción
de bebida caliente, los medios de control 60 están adaptados para
activar la bomba 20 de modo que bombee agua desde el tanque 10 al
dispositivo 30 y para abrir la válvula solenoide 42 para permitir
el flujo de agua, a una presión determinada por el empuje de la
bomba 20, hacia la plataforma 50.
El agua caliente es producida gracias a la
llegada de agua calienta e una temperatura predeterminada (por
ejemplo, 90ºC) y a una presión predeterminada en la plataforma 50 y
al flujo de agua caliente a través del producto contenido en la
plataforma 50. Una presión de infusión origina una plataforma 50,
generada por la combinación de dos factores 1) empuje de la bomba
20 y 2) resistencia ofrecida por el producto al flujo de agua a
través del mismo.
El dispositivo 30 comprende ventajosamente
también un sistema de seguridad (no mostrado) de tipo convencional
adaptado para cortar el suministro a la fuente de calor 32 en caso
de sobrecalentamiento del mismo.
El aparato comprende además medios indicadores
adecuados (no mostrados) adaptados para indicar al usuario que el
aparato está listo para ser utilizado, una vez que se ha alcanzado
la temperatura óptima para el agua contenida en el dispositivo.
El aparato 1 puede, por ejemplo, ser utilizado
para producir una única bebida caliente, como café, o más bebidas
calientes, como café, té, chocolate caliente, infusiones de varios
tipos, bebida de cebada, leche caliente, capuchinos, leche con
café, etc.
En este segundo caso, el aparato 1 comprende
ventajosamente también los medios de selección 70 adaptados para
permitir al usuario seleccionar el tipo deseado de bebida caliente,
entre la pluralidad de bebidas calientes que puede producir el
aparato 1.
La presente invención puede utilizarse para
implementar cualquier aparato para producir bebidas calientes como,
por ejemplo, una máquina de café exprés para uso doméstico o en un
bar o un dispensador automático de bebidas calientes para típico
uso en una empresa, que funcionan normalmente con polvos sueltos o
productos granulados, o un aparato para hacer bebidas calientes con
productos preempaquetados en pastillas, cápsulas o bolsas.
La plataforma 50 deberá por lo tanto tener la
forma y estar fabricada de acuerdo con las técnicas convencionales
para alojar los productos (sueltos o preempaquetados) que van a
utilizarse con el tipo de aparato considerado.
Por ejemplo, de acuerdo con el tipo de aparato
considerado, la plataforma 50 puede adaptarse para ser retirada del
aparato 1 para permitir al usuario disponer del producto deseado en
ella, como por ejemplo, en el caso de algunos tipos de cafeteras
exprés para uso doméstico o en cafetería en las que la plataforma se
proporciona con un asa y está adaptada para que el usuario la gire
en dos direcciones opuestas para permitir la retirada/introducción.
O la plataforma 50 podría estar incorporada en el aparato 1 y podría
estar adaptada para permitir al usuario, de acuerdo con técnicas
bien conocidas en la técnica, introducir el producto en pastilla o
cápsula preempaquetada (como en el caso de aparatos para preparar
bebidas calientes que funcionan con productos preempaquetados) o
podría estar adaptada para recibir el producto suelto para
contenedores especiales rellenables alojados en el aparato (como en
el caso de dispensadores automáticos de bebidas calientes).
En la realización mostrada en la figura 1, el
conducto 40 empieza desde el dispositivo 30 para trasladarse desde
allí y finaliza en la proximidad de la plataforma 50, dispuesta
lateralmente al dispositivo 30.
La figura 2 muestra una realización del aparato
1 que es totalmente similar a la mostrada en la figura 1 excepto
por el hecho de que la plataforma 50 está dispuesta por debajo del
dispositivo 30 y el conducto 40, que empieza desde el dispositivo
30, finaliza en la proximidad de la plataforma 50 pasando por dentro
del dispositivo 30. Esta realización es ventajosa porque permite
obtener un aparato con forma más compacta. Asimismo, esto permite
ventajosamente la limitación del fenómeno de caída de la temperatura
del agua que fluye por el conducto, ya que las paredes de la parte
del conducto 40 dentro del aparato 30 se calientan también en
ausencia de agua caliente fluyendo dentro.
Además, en la realización mostrada en la figura
2, hay dos sensores 41 y 41a asociados al conducto, uno dispuesto
dentro de la válvula solenoide 42 y el otro en la parte final del
conducto 40, en la proximidad de la plataforma 50.
De acuerdo con la presente invención, los medios
de control 60 están adaptados para encender/apagar la fuente de
calor 32 según la temperatura detectada por los sensores 31, 41 (y
si existe, 41a).
En el caso particular de un sensor único 41
asociado al conducto 40, como se muestra en la figura 1, los medios
de control 60 están adaptados para almacenar un algoritmo
predefinido [Td=f (Tc)] que permite determinar ocasionalmente el
valor de temperatura en el que la temperatura Td detectada por el
sensor 31 debe traerse según la temperatura Tc detectada cada vez
por el sensor 41, con el fin de obtener la temperatura de producción
óptima para el agua que llega al producto que permite optimizar la
calidad de la bebida caliente producida. Esto es, el algoritmo está
adaptado para determinar ocasionalmente el valor de temperatura
óptimo al que debe llevarse la temperatura del agua contenida en el
dispositivo, según la temperatura detectada ocasionalmente en el
conducto 40.
Productos diferentes pueden tener diferentes
temperaturas de producción óptimas. Por ejemplo, para el café, el
rango de temperatura de producción óptima está comprendido entre 90
y 92ºC, para té y otras bebidas similares entre
80-85ºC.
De este modo, el algoritmo anterior se definirá
según el tipo de producto considerado. Si el aparato 1 debe
producir una pluralidad de bebidas calientes, los medios de control
60 estarán adaptados para almacenar una pluralidad de algoritmos,
uno para cada producto o conjunto de productos que tenga el mismo
rango de temperatura de producción óptima de la bebida caliente.
Los medios de control 60, asimismo, deben estar adaptados para usar
el algoritmo apropiado de acuerdo con la bebida caliente que debe
producirse, por ejemplo, seleccionados por el usuario mediante los
medios de selección anteriores 70.
Además de estar definido según el tipo de
producto considerado, el algoritmo anterior está definido también
según otros factores que afectan la sensibilidad del sensor 41 y la
caída de temperatura sufrida por el agua que fluye a través del
conducto 40, como la posición del segundo sensor 41 a lo largo del
conducto 40, la longitud del conducto 40, el diámetro del conducto
40, el grosor de las paredes del conducto 40 y la disposición del
conducto 40 dentro del aparato 1.
Por ejemplo, de hecho, un conducto largo 40
implica una mayor caída de temperatura del agua que fluye a través
de él, en comparación con un conducto corto 40, un conducto 40
dispuesto fuera y lejos del dispositivo 30 (como se muestra en la
figura 1) implica una mayor caída de temperatura comparado con un
conducto 40 dispuesto en contacto con las paredes del dispositivo
30 o dentro del mismo (como se muestra en la figura 2). Además, un
sensor dispuesto hacia el final del conducto permite detectar
información sobre la temperatura del agua en la proximidad del
producto pero puede causar retrasos en el ajuste continuo de la
temperatura del agua debido a la inercia térmica. A su vez, un
sensor dispuesto en el comienzo del conducto 30 permite mejorar el
ajuste de temperatura de agua continua en términos de inercia
térmica pero no detecta directamente información sobre la
temperatura del agua en la proximidad del producto.
De este modo, según los casos, puede resultar
útil proporcionar múltiples sensores dispuestos en diferentes
posiciones del conducto en sí con el fin de proporcionar más
información a los medios de control 60.
En el caso del ejemplo de los dos sensores 41 y
41a (como se muestra en la figura 2), el algoritmo anterior debe
estar predefinido para determinar cada vez el valor de temperatura
Td al que debe llevarse la temperatura detectada por el sensor 31
asociado al dispositivo 30 según la temperatura Tc1, Tc2, detectada
ocasionalmente por los dos sensores 41 y 41a asociados al conducto
[Td=f (Tcl, Tc2)], con el fin de obtener la temperatura de
producción óptima para el agua que llega al producto que permite
optimizar la calidad de la bebida caliente producida.
Por ejemplo, considerando
- -
- una producción de café con un rango de temperatura de producción óptima comprendida entre 90 y 92ºC,
- -
- un conducto de 30 cm de largo que tiene una primera parte de Teflon, de aproximadamente 20 cm de largo y exterior a un dispositivo 30 y una segunda parte de acero inoxidable, de aproximadamente 10 cm de largo e interior al dispositivo 30 (como se muestra por ejemplo en la figura 2), en el que las dos partes del conducto tienen un diámetro exterior de 6 mm, un diámetro interior de 4 mm y un grosor de pared de 1 mm;
- -
- un primer sensor dispuesto dentro de la válvula solenoide 42 y un segundo sensor dispuesto en la parte final del conducto 40 a una distancia de aproximadamente 1,5 cm desde la plataforma 50 (como se muestra por ejemplo en la figura 2),
el Solicitante ha determinado experimentalmente
que la temperatura óptima Td a la que debe llevarse el agua en el
dispositivo 30 según la temperatura Tc1 y Tc2, detectadas
respectivamente por el primer 41 y segundo 41a sensores en el
conducto, puede determinarse por el siguiente algoritmo:
Td = TM +
[(X1*(TM-Tc1) + X2* (TM -
Tc2)]
en el que TM es una constante que,
en el caso considerado, es equivalente a 100ºC y X1 y X2 son valores
correctivos que varían a medida que varían las temperaturas Tc1 y
Tc2, respectivamente, medidas por el primer 41 y el segundo 41a
sensores en el
conducto.
Los valores tomados por los parámetros X1 y X2
en el caso bajo consideración, frente a la temperatura Tc1 y Tc2
detectados por el primer y segundo sensor están indicados
respectivamente en las curvas obtenidas experimentalmente por el
Solicitante mostradas en las figuras 3 y 4.
En el caso bajo consideración, los medios de
control 60 deberán estar adaptados, por lo tanto, para leer
continuamente (por ejemplo, cada 0,1 ó 0,01 segundos) el valor de
las temperaturas Tc1 y Tc2 detectadas por los dos sensores
asociados con el conducto, para determinar los valores de los
parámetros X1 y X2 de las curvas mostradas, para calcular el valor
de temperatura óptimo Td a través del algoritmo anterior y para
ajustar el valor de la temperatura del agua contenida en el
dispositivo 30 consiguientemente, encendiendo/apagando la fuente de
calor 32.
En general, cuando el aparato 1 está encendido,
los medios de control 60 están adaptados para encender la fuente de
calor 32 y para iniciar, de acuerdo con la invención, un proceso
continuo de ajuste de la temperatura del agua contenida en el
dispositivo 30 según la temperatura detectada por el/los
sensor(es) asociado(s) al conducto.
De acuerdo con dicho proceso, los medios de
control 60 están adaptados para comprobar la temperatura detectada
por el/los sensor(es) asociado(s) al conducto, y en
cada comprobación realizada, para
- -
- determinar, por el algoritmo predefinido para la bebida caliente que va a producirse, el valor de temperatura óptimo al que debe llevarse la temperatura del agua en el dispositivo 30,
- -
- comprobar la temperatura detectada por el sensor 31 asociado al dispositivo 30,
- -
- encender (mantener encendido) la fuente de calor 32 si la temperatura detectada por el sensor 31 es inferior al valor de temperatura óptimo determinado y apagar (mantener apagado) la fuente de calor 32 si la temperatura detectada por el sensor 31 es superior al valor de temperatura óptimo determinado, con el fin de llevar el valor de temperatura del agua contenida en el dispositivo 30 cerca del valor de temperatura óptimo determinado.
De este modo, al encender el aparato 1 o cuando
el aparato está encendido pero no está siendo utilizado por el
usuario o se utiliza poco en intervalos de tiempo distantes, cuando
el conducto 30 (o al menos la parte del mismo externa al
dispositivo 30 y que no está en contacto con las paredes del
dispositivo 30) está "frío" (por ejemplo, a temperatura
ambiente) debido a la ausencia o pobreza de flujo del agua caliente
del interior, el agua en el dispositivo 30 se mantiene a una
temperatura más alta que tiene en cuenta la mayor caída de
temperatura sufrida por el agua que fluye a través del conducto
"frío" 30. A su vez, en caso de uso frecuente del aparato,
cuando las paredes del conducto se calientan gracias al flujo casi
continuo de agua caliente en el interior, el agua en el dispositivo
30 se mantiene a una temperatura inferior que tiene en cuenta la
caída de temperatura menor sufrida por el agua que fluye a través
del conducto "caliente" 30.
Como consecuencia, gracias a un continuo ajuste
del agua contenida en el dispositivo 30 según la temperatura
detectada continuamente en el conducto 40, el aparato 1 de la
invención permite mantener la temperatura del agua que llega al
producto constantemente dentro del rango de temperatura óptimo para
ese producto específico.
Esto permite obtener de forma constante unas
bebidas calientes de excelente calidad y que las bebidas calientes
se produzcan siempre casi a la misma temperatura, independientemente
de las condiciones operativas del aparato y de las condiciones
climáticas del entorno exterior.
El Solicitante observa que el aparato de la
invención permite obtener estas ventajas sin afectar sustancialmente
al coste de la misma. De hecho, comparado con aparatos conocidos,
solo requiere el uso de al menos un sensor de temperatura adicional
asociado al conducto (que es un producto estándar disponible en el
mercado a un coste muy bajo) y el uso de medios de control (por
ejemplo, un microprocesador), ya existente en un aparato
convencional, para implementar el ajuste de la temperatura del agua
de acuerdo con el procedimiento de la invención.
El Solicitante observa asimismo que de acuerdo
con el tipo de aparato considerado (por ejemplo, en el caso de
dispensadores automáticos de bebidas calientes y de cafeteras exprés
para bares), el aparato de la invención puede comprender una
pluralidad de plataformas para producir una pluralidad de bebidas y
un conducto único o múltiples conductos para alimentar agua a las
diversas plataformas.
En el caso de múltiples conductos, el aparato
puede comprender al menos un sensor de temperatura asociado a cada
conducto o a una parte del mismo, y los medios de control estarán
adaptados para establecer la temperatura del agua contenida en el
dispositivo según la temperatura detectada por el sensor de
temperatura asociado al conducto que alimenta el agua a la
plataforma, utilizado ocasionalmente.
Se observa que en el caso en el que se utilizan
una o más plataformas para producir una bebida caliente para la que
no es esencial la temperatura del agua de producción, la temperatura
del agua que llega a dicha(s) plataforma(s) podría
ajustarse utilizando solo el sensor de temperatura 31 asociado al
dispositivo de calentamiento de agua 30 y podría evitarse el uso de
uno o más sensores de temperatura asociados al conducto(s)
para alimentar agua a dicha(s) plataforma(s).
Además, el Solicitante observa que de acuerdo
con el tipo de aparato considerado, el aparato de la invención
puede comprender uno o más conductos con el fin de dispensar
simplemente agua caliente. También en este caso, en el que no se
requiere un ajuste fino de la temperatura del agua caliente
dispensada, el ajuste de temperatura podría llevarse a cabo
utilizando solamente el sensor de temperatura 31 asociado al
dispositivo de calentamiento de agua 30, sin necesidad de asociar
ningún sensor de temperatura a dicho(s)
conducto(s).
Por otra parte, en caso de múltiples plataformas
y un único conducto, se deberá proporcionar un número adecuado de
sensores de temperatura para asociar con el conducto único y una
disposición adecuada de los diversos sensores a través de esta, con
el fin de poder determinar un valor óptima al que debe llevarse la
temperatura del agua contenida en el dispositivo que debe permitir
obtener, para el agua que llega a cada plataforma, la temperatura
de producción deseada para un producto preseleccionado.
Claims (12)
-
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1. Un aparato (1) para producir bebidas calientes que comprende- -
- un dispositivo de calentamiento de agua (30) que comprende una fuente de calor (32);
- -
- una plataforma (50) adaptada para recibir un producto para preparar la bebida;
- -
- un conducto (40) para alimentar agua caliente desde el dispositivo de calentamiento de agua (30) a la plataforma (50);
- -
- un primer sensor de temperatura (31) asociado al dispositivo de calentamiento de agua (30);
- -
- medios de control (60) asociados operativamente al sensor de temperatura (31) y a la fuente de calor (32) para controlar la temperatura del agua contenida en el dispositivo (30) encendiendo/apagando la fuente de calor (32) según la temperatura detectada por el primer sensor de temperatura (31);
- -
- un segundo sensor de temperatura (41) asociado al conducto de alimentación de agua caliente (40),
estando los medios de control (60) adaptados para controlar la temperatura del agua contenida en el dispositivo (30) encendiendo/apagando la fuente de calor (32) también según la temperatura detectada por el segundo sensor de temperatura (41) y para comprobar continuamente la temperatura detectada por el primer (31) y por el segundo (41) sensor de temperatura, caracterizado porque, en cada comprobación, los medios de control (60) están adaptados para determinar un valor de temperatura óptimo al que debe llevarse la temperatura detectada por el primer sensor de temperatura (31) según la temperatura detectada por el segundo sensor (41), y para apagar/encender la fuente de calor (32) de modo que la temperatura detectada por el primer sensor (31) se aproxima a la temperatura óptima determinada. - 2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los medios de control (60) están adaptados para determinar dicho valor de temperatura óptimo anterior mediante un algoritmo predefinido que permite obtener el valor al que debe llevarse la temperatura detectada por el primer sensor (31), según la temperatura detectada por el segundo sensor (41), con el fin de obtener la temperatura deseada para el agua que llega a un tipo de producto predeterminado.
- 3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende asimismo medios de selección (70) para permitir al usuario seleccionar un tipo de producto entre una pluralidad de productos.
- 4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los medios de control (60) están adaptados para determinar el valor de temperatura óptimo al que debe llevarse la temperatura detectada por el primer sensor (31) según la temperatura detectada por el segundo sensor (41), de acuerdo con el tipo de producto seleccionado por el usuario a través de dichos medios de selección (70).
- 5. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende al menos un sensor adicional de temperatura (41a) asociado al conducto, estando dispuesto el segundo sensor (41a) y al menos dicho sensor adicional (41a) en diferentes posiciones a lo largo del conducto (40) para detectar la temperatura en dos posiciones diferentes del conducto (40).
- 6. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en el que los medios de control (60) están adaptados para ajustar la temperatura del agua detectada por el primer sensor de temperatura (31) mediante el encendido/apagado de la fuente de calor (32) también según la temperatura detectada al menos por dicho sensor adicional de temperatura (41a).
- 7. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, en el que al menos una parte del conducto (40) está en contacto con las paredes del dispositivo de calentamiento de agua (30).
- 8. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, en el que al menos una parte del conducto (40) pasa a través del dispositivo de calentamiento de agua (30).
- 9. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además un tanque de agua (10) a presión atmosférica.
- 10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además una bomba (20) para alimentar agua del tanque (10) al dispositivo de calentamiento de agua (30) a una presión predeterminada.
- 11. Procedimiento para ajustar la temperatura del agua en un aparato (1) para producir bebidas calientes, comprendiendo el aparato (1) un dispositivo de calentamiento de agua (30) con una fuente de calor (32), una plataforma (50) para contener un producto para preparar la bebida y un conducto (40) para alimentar el agua del dispositivo (30) a la plataforma (50), comprendiendo el procedimiento los pasos de
- a)
- encender la fuente de calor (32) para calentar el agua contenida en el dispositivo de calentamiento de agua (30);
- b)
- detectar la temperatura del agua contenida en el dispositivo de calentamiento de agua (30) mediante un primer sensor de temperatura (31);
- c)
- ajustar la temperatura del agua contenida en el dispositivo (30) encendiendo/apagando la fuente de calor (32) según la temperatura detectada en el paso b);
- d)
- detectar una temperatura asociada al menos a un punto del conducto de alimentación de agua (40) mediante un segundo sensor de temperatura (41);
- en el que el paso c) se lleva a cabo también según la temperatura detectada en el paso d) y comprende el paso de
- c1)
- comprobar continuamente la temperatura detectada en los pasos d) y b), caracterizado porque en cada comprobación, el paso c) comprende además:
- c2)
- determinar un valor de temperatura óptimo al que debe llevarse la temperatura del agua detectada por el primer sensor de temperatura (31), según la temperatura detectada en el paso d) por el segundo sensor de temperatura (41), y
- c3)
- apagar/encender la fuente de calor (32) con el fin de llevar la temperatura del agua detectada por el primer sensor de temperatura (31) hacia el valor de temperatura óptimo determinado en el paso c2).
- 12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que en el paso c2), el valor de temperatura óptimo está determinado por un algoritmo predefinido que permite determinar el valor al que debe llevarse la temperatura del agua detectada por el primer sensor de temperatura (31), según la temperatura detectada en el paso d) por el segundo sensor de temperatura (41) con el fin de obtener la temperatura deseada para el agua que llega a un tipo predeterminado de producto.
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