ITMI20072026A1

ITMI20072026A1 - COFFEE MACHINE WITH DISPENSING TEMPERATURE CONTROL BY HEAT EXCHANGER AND CONTROLLED MIXING.

Info

Publication number: ITMI20072026A1
Authority: IT
Inventors: Andrea Coccia
Original assignee: Gruppo Cimbali Spa
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2009-04-20

Description

“Macchina per caffè con controllo della temperatura di erogazione mediante scambiatore di calore e miscelazione controllata" "Coffee machine with control of the brewing temperature by means of a heat exchanger and controlled mixing"

La presente invenzione si riferisce ad una macchina per caffè, particolarmente caffè espresso, comprendente almeno un gruppo erogatore con porta-filtro, un generatore di vapore d’acqua, uno scambiatore di calore in relazione di scambio termico con detto generatore di vapore, detto scambiatore di calore essendo collegato, in ingresso, con una sorgente di acqua fredda in pressione tramite un condotto comprendente almeno un dispositivo calibratore di portata e, in uscita, con un primo tratto di condotto diretto verso il filtro del detto gruppo erogatore tramite una valvola di erogazione ed un secondo tratto di condotto a valle di detta valvola. The present invention refers to a coffee machine, particularly espresso coffee, comprising at least one dispensing unit with filter holder, a water steam generator, a heat exchanger in heat exchange relationship with said steam generator, said exchanger of heat being connected, at the inlet, with a source of cold pressurized water through a duct comprising at least one flow rate calibrating device and, at the outlet, with a first portion of duct directed towards the filter of said dispensing unit by means of a dispensing valve and a second section of duct downstream of said valve.

Fin dallo sviluppo del primo modello di macchina per caffè all’inizio del ventesimo secolo, il funzionamento della maggior parte degli apparecchi per la preparazione rapida del caffè è stato basato sull’utilizzazione di un generatore di vapore come accumulatore di calore in grado di liberare, all’ occorrenza, l’energia termica accumulata sotto forma di acqua surriscaldata o vapore, necessaria per preparare immediatamente una molteplicità di bevande calde quali caffè, caffelatte, cioccolata tè, punch e molte altre ancora. Since the development of the first model of coffee machine at the beginning of the twentieth century, the operation of most of the appliances for the rapid preparation of coffee has been based on the use of a steam generator as a heat accumulator capable of releasing, if necessary, the thermal energy accumulated in the form of superheated water or steam, necessary to immediately prepare a variety of hot drinks such as coffee, milk, chocolate, tea, punch and many others.

Se l’impiego del generatore di vapore si è dimostrato fin dal primo momento un elemento fondamentale per disporre di punte elevate di energia utilizzando basse potenze di riscaldamento, esso ha però sempre comportato l’inconveniente che l’acqua calda, resa immediatamente disponibile grazie all’accumulo di energia del recipiente a vapore d’acqua saturo in pressione, si trova ad una temperatura con un valore significativamente superiore ai 100°C mentre, come è noto, per preparare un buon caffè si deve impiegare acqua al di sotto dei 100° C. If the use of the steam generator has proved from the first moment a fundamental element for having high energy peaks using low heating powers, it has always entailed the disadvantage that hot water, made immediately available thanks to the The accumulation of energy of the pressurized water vapor container is at a temperature with a value significantly higher than 100 ° C while, as is known, to prepare a good coffee you must use water below 100 ° C.

Uno dei problemi tecnici che i costruttori devono costantemente affrontare è infatti quello di riuscire a preparare un buon caffè alla temperatura corretta sfruttando tutte le potenzialità di un generatore di vapore che funziona necessariamente a delle temperature superiori dando, nel contempo, stabilità e costanza allo stato termico del gruppo erogatore indipendentemente dalla frequenza di lavoro, vale dire dalla frequenza con cui viene richiesta Γ erogazione delle dosi di caffè. One of the technical problems that manufacturers must constantly face is in fact that of being able to prepare a good coffee at the correct temperature by exploiting all the potential of a steam generator that necessarily works at higher temperatures, while giving stability and constancy to the thermal state. of the brew group regardless of the working frequency, that is to say the frequency with which the dispensing of the coffee doses is requested.

Per risolvere tale problema, in accordo con la tecnica nota, sono state proposte soluzioni basate in qualche modo sulla miscelazione dell’acqua surriscaldata proveniente dal generatore di vapore, con acqua più fredda proveniente da una sorgente esterna alla macchina. To solve this problem, in accordance with the known technique, solutions have been proposed based in some way on the mixing of the superheated water coming from the steam generator, with colder water coming from a source external to the machine.

Una soluzione basata sul principio sopra menzionato è descritta, ad esempio, in DE 553950. Il processo di miscelazione ivi proposto ha il pregio di essere diretto e di basarsi su dati di partenza provvisti di una adeguata costanza di valori. Infatti, l’acqua che proviene da un generatore con vapore d’acqua saturo, in una macchina per caffè che lavora intorno alla pressione nominale di 1 bar, a fronte di variazioni di pressione di ±20 % presenta una variazione di temperatura minore di ± 3%. Le variazioni della componente fredda legate ad una sorgente che, di solito, è un acquedotto con limitata deriva termica, hanno, a loro volta, un peso minore anche grazie al fatto che l’acqua fredda è la componente minoritaria rispetto alla componente calda. A solution based on the aforementioned principle is described, for example, in DE 553950. The mixing process proposed therein has the advantage of being direct and based on starting data provided with an adequate constancy of values. In fact, the water that comes from a generator with saturated water steam, in a coffee machine that works around the nominal pressure of 1 bar, in the face of pressure variations of ± 20% has a temperature variation of less than ± 3%. The variations of the cold component related to a source which, usually, is an aqueduct with limited thermal drift, have, in turn, a lower weight also thanks to the fact that cold water is the minority component compared to the hot component.

In accordo con la soluzione tecnica illustrata sul citato DE 553950, però, l’erogazione del caffè con la pressione bassa del generatore di vapore non è più accettabile in relazione alle macchine per caffè moderne che, come è noto, lavorano con pressione di circa 9 bar. In accordance with the technical solution illustrated on the aforementioned DE 553950, however, dispensing coffee with the low pressure of the steam generator is no longer acceptable in relation to modern coffee machines which, as is known, work with a pressure of about 9 bar.

In accordo con un’altra soluzione nota, descritta in GB 879 331, la stabilità termica dell’acqua da utilizzarsi nella preparazione del caffè viene perseguita mediante l’impiego di uno scambiatore di calore immerso nella caldaia del generatore di vapore basandosi sul fenomeno per cui l’acqua fredda immessa nello scambiatore in sostituzione di quella impiegata nell’erogazione, si miscela in modo dinamico con l’acqua calda in esso contenuta. In questo modo, in funzione della frequenza di erogazione, si determina un raffreddamento dell’acqua all’intemo dello scambiatore che tende a compensare la tendenza al surriscaldamento del gruppo erogatore. In accordance with another known solution, described in GB 879 331, the thermal stability of the water to be used in the preparation of coffee is achieved by using a heat exchanger immersed in the boiler of the steam generator based on the phenomenon whereby the cold water introduced into the exchanger in place of the one used in the delivery, mixes dynamically with the hot water it contains. In this way, depending on the delivery frequency, a cooling of the water inside the exchanger is determined which tends to compensate for the overheating tendency of the dispensing unit.

Anche nelle moderne macchine per caffè, dove l’acqua viene spinta sul caffè macinato alla pressione di 9 bar, iniettata da una pompa, il dispositivo universalmente adottato per sfruttare le potenzialità e la stabilità di temperatura ottenibili con una caldaia a vapore, è lo scambiatore di calore. Even in modern coffee machines, where water is pushed onto ground coffee at a pressure of 9 bar, injected by a pump, the device universally adopted to exploit the potential and temperature stability obtainable with a steam boiler, is the exchanger. heat.

Questa tecnologia nota però, pur avendo portato un notevole miglioramento alla definizione della stabilità termica dei gruppi erogatori, tuttavia presenta ancora degli inconvenienti in quanto il raffreddamento dello scambiatore dipende dalla frequenza di lavoro, dai volumi erogati e dal suo volume interno. This known technology, however, although it has brought a considerable improvement to the definition of the thermal stability of the dispensing units, nevertheless still has some drawbacks since the cooling of the exchanger depends on the operating frequency, the volumes dispensed and its internal volume.

Le differenze di tipologia di bevande a base di caffè che esistono, per i diversi volumi erogati e le diverse esigenze di cottura, tra il caffè espresso servito nei paesi mediterranei ed il café crème servito nel nord Europa, sono note. The differences in the types of coffee-based beverages that exist, due to the different volumes dispensed and the different cooking needs, between the espresso coffee served in Mediterranean countries and the café crème served in northern Europe, are well known.

Pertanto, uno scambiatore ben dimensionato su una certa tipologia di caffè può anche dare delle buone prestazioni ma, quando si cambia tipologia di caffè la prestazione diventa carente. Una riprova di questa situazione si ha considerando i molteplici tentativi di perfezionamento operati sull’argomento come dimostra, ad esempio, il documento EP 0 658 088 Bl. Therefore, a well-sized exchanger for a certain type of coffee can also give good performance but, when you change the type of coffee, the performance becomes poor. A proof of this situation is given by considering the multiple attempts to improve the subject as evidenced, for example, by document EP 0 658 088 Bl.

Facendo uso della tecnologia nota della miscelazione, come ad esempio illustrato nel documento anteriore DE 553950, in una moderna machina ad iniezione funzionante con uno scambiatore di calore dimensionato, ad esempio, con i criteri descritti in GB 879 331, non si ottengono dei risultati accettabili. By making use of the known mixing technology, as illustrated for example in the prior document DE 553950, in a modern injection machine operating with a heat exchanger sized, for example, with the criteria described in GB 879 331, acceptable results are not obtained. .

Infatti, l’erogazione di 2 caffè espressi aventi un volume di 35 cm<3>in tazza, in una macchina ad iniezione, comporta un consumo effettivo di 100 cm<3>di acqua; uno scambiatore dimensionato secondo i criteri indicati in GB 879 331 dovrebbe avere, quindi, una capacità, di almeno 200 cm<3>. Se si dovesse applicare la tecnologia di miscelazione descritta dal documento DE 553 950 ad un erogatore alimentato da una pompa attraverso uno scambiatore così dimensionato, si riscontra che si potrebbe erogare una prima coppia di caffè con acqua ad una temperatura ottimale di 90 °C, con un rapporto di miscelazione tarato per miscelare 28 cm<3>di acqua fredda a 15 °C, proveniente dall’acquedotto, e 72 cm<3>di acqua a 119,6 °C proveniente dallo scambiatore di calore immerso nella caldaia in cui regna una pressione relativa di vapore saturo di 1 bar. In fact, dispensing 2 espresso coffees with a volume of 35 cm <3> in the cup, in an injection machine, involves an effective consumption of 100 cm <3> of water; an exchanger sized according to the criteria indicated in GB 879 331 should therefore have a capacity of at least 200 cm <3>. If the mixing technology described in DE 553 950 were to be applied to a dispenser fed by a pump through such a sized exchanger, it is found that a first pair of coffees could be dispensed with water at an optimum temperature of 90 ° C, with a mixing ratio calibrated to mix 28 cm <3> of cold water at 15 ° C, coming from the aqueduct, and 72 cm <3> of water at 119.6 ° C, coming from the heat exchanger immersed in the boiler in which it reigns a relative saturated vapor pressure of 1 bar.

Al termine di tale prima erogazione, risulta che, all’interno dello scambiatore, 72 cm<3>di acqua a 119,6 °C sono stati sostituiti con 72 cm<3>di acqua a 15 °C provenienti dall’esterno dello scambiatore. At the end of this first delivery, it appears that, inside the exchanger, 72 cm <3> of water at 119.6 ° C have been replaced with 72 cm <3> of water at 15 ° C coming from the outside of the exchanger .

Il risultato di questa miscelazione è che la temperatura nello scambiatore è scesa a circa 82 °C. L’erogazione immediata di una seconda coppia di caffè porterebbe a miscelare ulteriori 28 cm<3>di acqua fredda provenienti dall’acquedotto con altri 72 cm cubici di acqua dello scambiatore che si trova ora a 82 °C con il risultato che la seconda erogazione avverrebbe con acqua a 63 °C, con un risultato qualitativo inaccettabile. The result of this mixing is that the temperature in the exchanger has dropped to about 82 ° C. The immediate delivery of a second pair of coffees would lead to mixing an additional 28 cm <3> of cold water from the aqueduct with another 72 cubic cm of water from the exchanger which is now at 82 ° C with the result that the second delivery it would take place with water at 63 ° C, with an unacceptable qualitative result.

Anche se la schematizzazione sopra illustrata non tiene conto del fatto che, durante l’erogazione, lo scambiatore riceve una certa quantità di calore dal generatore di vapore, essa fa comunque capire come la prestazione ottenuta risulterebbe lontana da una prestazione accettabile. Although the schematization illustrated above does not take into account the fact that, during delivery, the exchanger receives a certain amount of heat from the steam generator, it still makes it clear how the performance obtained would be far from an acceptable performance.

Un altro tipo di scambiatore di calore per macchine da caffè è mostrato in FR 1.289.775. Anche questo, però, presenta l inconveniente secondo il quale, nel funzionamento per erogare la bevanda, l’acqua fredda entrante si va a miscelare con l’acqua calda entro una camera ampia ed unica. Another type of heat exchanger for coffee machines is shown in FR 1.289.775. This too, however, has the drawback according to which, in the operation to dispense the drink, the incoming cold water is mixed with the hot water within a large and single chamber.

Si riscontra quindi che nelle macchine per caffè utilizzanti scambiatori di calore della tecnica nota, il processo di miscelazione per ottenere il flusso di acqua per l’erogazione della bevanda avviene in abbinamento con un altro processo di miscelazione dovuto al rimescolamento dei flussi all’interno dello scambiatore di calore con notevole incertezza sulla costanza della temperatura ottenuta. It is therefore found that in coffee machines using heat exchangers of the known art, the mixing process to obtain the flow of water for dispensing the beverage takes place in combination with another mixing process due to the mixing of the flows inside the heat exchanger with considerable uncertainty about the constancy of the temperature obtained.

Lo scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un controllo di temperatura per una macchina da caffè mediante la miscelazione controllata di acqua fredda con acqua surriscaldata proveniente da uno scambiatore collegato ad un generatore di vapore e congegnato in modo da limitare le miscelazioni al suo interno e fornire una temperatura costante alla bocca di uscita fino ad una portata di soglia predefinita. The purpose of the present invention is therefore to achieve a temperature control for a coffee machine by means of the controlled mixing of cold water with superheated water coming from an exchanger connected to a steam generator and designed so as to limit the mixing inside it. and providing a constant temperature at the outlet up to a predefined threshold flow rate.

Lo scopo viene raggiunto, in accordo con l’invenzione, con una macchina per caffè in accordo con la rivendicazione 1 che seguirà. The purpose is achieved, in accordance with the invention, with a coffee machine in accordance with claim 1 which follows.

L’invenzione varrà ora maggiormente descritta con riferimento ai disegni allegati, dati solo a titoli indicativo e non limitativo, in cui: The invention will now be better described with reference to the attached drawings, given only for indicative and non-limiting purposes, in which:

- la figura 1 mostra, in forma schematica, i collegamenti circuitali di una macchina per la erogazione di caffè con scambiatore di calore e controllo della temperatura del flusso di erogazione mediante miscelazione con acqua fredda; Figure 1 shows, in schematic form, the circuit connections of a coffee dispensing machine with heat exchanger and temperature control of the dispensing flow by mixing with cold water;

- la figura 2 mostra in forma schematica, in vista prospettica, una prima forma di attuazione dello scambiatore di calore in accordo con l’invenzione; - Figure 2 shows in schematic form, in perspective view, a first embodiment of the heat exchanger in accordance with the invention;

- la figura 3 mostra in forma schematica, in vista prospettica, una seconda forma di attuazione dello scambiatore di calore, in accordo con l invenzione; - figure 3 shows in schematic form, in perspective view, a second embodiment of the heat exchanger, in accordance with the invention;

- la figura 4 mostra un particolare strutturale interno dello scambiatore di calore della figura 3. - figure 4 shows an internal structural detail of the heat exchanger of figure 3.

Con riferimento alla figura 1, si osserva che la macchina comprende un generatori di vapore d’acqua complessivamente indicato con 1, collegato, in modo convenzionale e non illustrato, ad una sorgente d’acqua per la sua alimentazione idrica. With reference to Figure 1, it is observed that the machine includes a water steam generator indicated as a whole with 1, connected, in a conventional way and not shown, to a water source for its water supply.

Nella cavità 2 della caldaia del generatore di vapore 1, è posizionato uno scambiatore di calore indicato complessivamente con 3 la cui struttura verrà maggiormente descritta nel seguito. In the cavity 2 of the boiler of the steam generator 1, a heat exchanger indicated as a whole with 3 is positioned, the structure of which will be described in greater detail below.

Lo scambiatore 3 è provvisto di un ingresso 4 e di una uscita 5 tra le quali si svolge il percorso interno 6. The exchanger 3 is provided with an inlet 4 and an outlet 5 between which the internal path 6 takes place.

Lo scambiatore 3 è direttamente collegato al gruppo erogatore, complessivamente indicato con 7 che comprende, in modo convenzionale, il porta filtro 8 con filtro 9 nonché una valvola di erogazione complessivamente indicata con 10. Questa ultima è fissata ad un blocco di raccordo 11 a sua volta collegato al gruppo erogatore 7. L’uscita 5 dello scambiatore di calore 3 è collegata ad un primo tratto 12 di condotto diretto verso il filtro 9 che, attraverso il blocco di raccordo 11 perviene alla valvola di erogazione 10. The exchanger 3 is directly connected to the dispensing unit, indicated overall by 7 which comprises, in a conventional way, the filter holder 8 with filter 9 as well as a dispensing valve generally indicated by 10. This latter is fixed to a connection block 11 in its own right. once connected to the delivery unit 7. The outlet 5 of the heat exchanger 3 is connected to a first section 12 of the duct directed towards the filter 9 which, through the connection block 11, reaches the delivery valve 10.

Allo stesso blocco 11, tramite il raccordo 13 che sfocia entro il condotto 12, è collegato un condotto 14 proveniente da una sorgente di acqua fredda individuata nel raccordo 15 al quale è collegato un condotto 16 proveniente da una sorgente idrica esterna alla macchina per caffè. Il condotto 14 comprende un dispositivo di controllo della portata 17, di tipo regolabile. Il condotto 16 comprende una pompa 18 per alimentare l’acqua alla pressione desiderata nonché un dispositivo dosatore 19. To the same block 11, through the fitting 13 that flows into the duct 12, is connected a duct 14 coming from a source of cold water identified in the connection 15 to which a duct 16 coming from a water source external to the coffee machine is connected. The duct 14 comprises a flow control device 17, of the adjustable type. The duct 16 comprises a pump 18 to feed the water at the desired pressure as well as a dosing device 19.

L’ingresso 4 dello scambiatore di calore 3 è collegato ad un condotto 20 che attraversa il gruppo erogatore 7 e che a sua volta si collega ad un condotto 21 proveniente da una sorgente di acqua fredda anch’essa individuata dal raccordo 15 attraverso un calibratore di portata fisso 22. The inlet 4 of the heat exchanger 3 is connected to a duct 20 which passes through the dispensing unit 7 and which in turn is connected to a duct 21 coming from a source of cold water also identified by the connection 15 through a calibrator of fixed flow rate 22.

A valle della valvola di erogazione è ricavata una camera di infusione 23 che, da un lato, tramite il condotto 24, è collegata alla valvola di erogazione 10 e, dall’altro lato, è collegata con un secondo tratto 25 del condotto diretto al filtro 9 del porta filtro 8. Nella camera di infusione 23, quando la valvola di erogazione 10 è attivata per effettuare la erogazione di una dose prefissata di caffè, perviene il flusso di acqua calda ad una temperatura elevata prestabilita proveniente dalla scambiatore di calore 3 ed il flusso di acqua fredda di miscelazione proveniente dal condotto 14. Downstream of the dispensing valve there is an infusion chamber 23 which, on the one hand, through the duct 24, is connected to the dispensing valve 10 and, on the other hand, is connected to a second section 25 of the duct directed to the filter 9 of the filter holder 8. In the infusion chamber 23, when the dispensing valve 10 is activated to dispense a predetermined dose of coffee, the flow of hot water arrives at a predetermined high temperature coming from the heat exchanger 3 and the flow of cold mixing water coming from conduit 14.

Attraverso la miscelazione, il flusso inviato al filtro 9 per la erogazione possiede una temperatura esattamente regolata per ottenere una specifica tipologia di bevanda nelle sue condizioni ottimali grazie al controllo della temperatura dell’acqua calda proveniente dalla scambiatore 3 ed il dosaggio dell’acqua fredda di miscelazione proveniente dal condotto 14. Through mixing, the flow sent to the filter 9 for dispensing has an exactly adjusted temperature to obtain a specific type of beverage in its optimal conditions thanks to the control of the temperature of the hot water coming from the exchanger 3 and the dosage of the cold water of mixing coming from duct 14.

Con riferimento alla figura 2 si rileva che lo scambiatore di calore 3, in una sua prima forma di realizzazione, comprende un elemento tubolare 26 avvolto ad elica. La camera interna dell’elemento tubolare 26 è caratterizzata da una lunghezza molto più grande delle dimensioni trasversali della sua sezione, con la formazione di un conseguente elevato rapporto tra superficie di scambio e volume interno. L’acqua fredda entrante dall’ ingresso 4 spinge quella calda all’interno dell’elemento tubolare 26 verso l’uscita 5 in un modo che si può definire “seriale” poiché la geometria del volume interno impedisce che avvengano significativi rimescolamenti tra l’acqua fredda entrante e quella calda già presente all’interno. With reference to Figure 2, it can be seen that the heat exchanger 3, in a first embodiment thereof, comprises a tubular element 26 wound in a helix. The internal chamber of the tubular element 26 is characterized by a much larger length than the transverse dimensions of its section, with the formation of a consequent high ratio between the exchange surface and the internal volume. The cold water entering from inlet 4 pushes the hot water inside the tubular element 26 towards the outlet 5 in a way that can be defined as "serial" since the geometry of the internal volume prevents significant mixing between the water incoming cold and the hot one already present inside.

In accordo con una sua realizzazione preferita, l’elemento tubolare 26 presenta una sezione con diametro massimo compreso tra 6 e 10 mm, preferibilmente 8 mm. In accordance with one of its preferred embodiments, the tubular element 26 has a section with a maximum diameter between 6 and 10 mm, preferably 8 mm.

Lo sviluppo longitudinale di tale elemento tubolare 26 risulta compreso tra 1800 e 2000 mm, preferibilmente 1900 mm. The longitudinal development of this tubular element 26 is comprised between 1800 and 2000 mm, preferably 1900 mm.

II corpo cilindrico risultante dal 'avvolgimento ad elica con spire fra di loro accostate presenta un diametro medio di circa 40 mm ed una altezza di circa 140 mm. The cylindrical body resulting from the helical winding with coils adjacent to each other has an average diameter of about 40 mm and a height of about 140 mm.

Il materiale utilizzato è preferibilmente rame. The material used is preferably copper.

Con riferimento alle figure 3 e 4, si osserva che una seconda forma di attuazione dello scambiatore di calore 3 comprende un elemento scatolare 27, di forma tubolare con ampia camera interna 28. With reference to Figures 3 and 4, it can be seen that a second embodiment of the heat exchanger 3 comprises a box-like element 27, of tubular shape with a large internal chamber 28.

Nella camera 28 sono poste delle paratie di suddivisione indicate con 29, 30, 31 e 32 le quali si accoppiano senza gioco alla superficie interna della parete cilindrica della camera 28. Esse, con opportune aperture 33 di passaggio ricavate in prossimità delle estremità longitudinali, realizzano un percorso a guisa di labirinto costituito in sequenza dai settori A, B, C, D, come si può vedere in trasparenza anche in figura 3. Lo scambiatore di calore, nella sua realizzazione di figura 3, comprende inoltre un fondo chiuso 34 ed una flangia 35 dove sono praticati i fori di ingresso 4 dell’acqua fredda e di uscita 5 dell’acqua calda. In the chamber 28 there are some subdivision bulkheads indicated with 29, 30, 31 and 32 which couple without play to the internal surface of the cylindrical wall of the chamber 28. They, with suitable passage openings 33 made near the longitudinal ends, form a path in the form of a labyrinth constituted in sequence by sectors A, B, C, D, as can also be seen in transparency in Figure 3. The heat exchanger, in its embodiment of Figure 3, also comprises a closed bottom 34 and a flange 35 where the cold water inlet 4 and hot water outlet 5 holes are made.

In accordo con una sua realizzazione preferita, l’elemento scatolare 27 presenta un diametro esterno di circa 42 mm ed una lunghezza assiale pari a circa 200 mm. Il materiale è preferibilmente rame. In accordance with one of its preferred embodiments, the box-like element 27 has an external diameter of about 42 mm and an axial length of about 200 mm. The material is preferably copper.

Un siffatto scambiatore è caratterizzato da un valore di portata di soglia al di sotto della quale l’acqua esce dalla uscita 5 sempre alla temperatura determinata dal fluido in cui lo scambiatore è immerso nella caldaia 2 del generatore di vapore 1. Dimensionando lo scambiatore 3, nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 2 e 3, in modo da ottenere una portata di soglia maggiore o uguale a quella necessaria per erogare la tipologia di caffè che richiede la maggior portata, si potranno facilmente ottenere in modo stabile le temperature necessarie alle varie tipologie di erogazione con una macchina che operi con un sistema di miscelazione secondo lo schema illustrato in figura 1. Such an exchanger is characterized by a threshold flow rate value below which the water leaves the outlet 5 always at the temperature determined by the fluid in which the exchanger is immersed in the boiler 2 of the steam generator 1. By dimensioning the exchanger 3, in the embodiments illustrated in figures 2 and 3, in order to obtain a threshold flow rate greater than or equal to that necessary to deliver the type of coffee that requires the greatest flow rate, the temperatures necessary for the various types can easily be obtained in a stable manner dispensing with a machine that operates with a mixing system according to the scheme illustrated in figure 1.

Lo schema rappresenta infatti una tradizionale macchina per caffè espresso di tipo a caricamento manuale sebbene possa trattarsi anche di una macchina dotata di erogatore completamente automatico oppure di un distributore per caffè solubile o concentrato. In fact, the diagram represents a traditional manual-loading type espresso coffee machine, although it may also be a machine equipped with a fully automatic dispenser or a dispenser for soluble or concentrated coffee.

Nel funzionamento, l’acqua fredda proveniente dalla pompa 18 attraverso il dispositivo dosatore 19 raggiunge la diramazione 15 e si divide in due flussi. Attraverso il calibratore di portata fisso 22 ed il condotto 20, l’acqua fredda viene convogliata verso l’erogatore 7. Quest’ultimo è collegato al generatore di vapore 1 con un accoppiamento che gli consente di ricevere da questo il calore necessario al suo funzionamento in connessione con lo scambiatore di calore 3. In operation, the cold water coming from the pump 18 through the dosing device 19 reaches the branch 15 and is divided into two flows. Through the fixed flow rate calibrator 22 and the duct 20, the cold water is conveyed towards the dispenser 7. The latter is connected to the steam generator 1 with a coupling that allows it to receive from it the heat necessary for its operation in connection with the heat exchanger 3.

Quando viene avviata una erogazione azionando la valvola 10, il flusso di acqua calda in uscita dal condotto 12 si congiunge nel blocchetto 11 con il flusso di acqua fredda proveniente dalla linea 14 e, nel percorso verso il filtro 9 attraverso la camera di infusione 23, i due flussi si rimescolano per giungere sulla polvere di caffè alla temperatura predeterminata dal rapporto delle portate stabilite mediante la taratura del regolatore 17. Per cambiare la temperatura di erogazione sul caffè è sufficiente tarare diversamente il rapporto di portata del regolatore 17 rispetto al passaggio calibrato 22. Le macchine con più scambiatori del tipo qui descritto accoppiati ad un generatore di vapore e con più gruppi erogatori anche di diversa natura possono quindi essere agevolmente adattate per alimentare ciascun erogatore con un flusso d’acqua a temperatura ottimale per la specifica tipologia di bevanda da esso erogata. Le dimensioni ed i materiali potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione come nel seguito rivendicata. When a delivery is started by operating the valve 10, the flow of hot water coming out of the duct 12 joins in the block 11 with the flow of cold water coming from the line 14 and, in the path towards the filter 9 through the infusion chamber 23, the two flows are mixed to reach the coffee powder at the temperature predetermined by the ratio of the flow rates established by the calibration of the regulator 17. To change the brewing temperature on the coffee, simply set the flow ratio of the regulator 17 differently with respect to the calibrated passage 22 . The machines with several exchangers of the type described here coupled to a steam generator and with several dispensing groups, even of different nature, can therefore be easily adapted to feed each dispenser with a flow of water at an optimal temperature for the specific type of beverage to be it disbursed. The dimensions and the materials may be any according to the requirements without thereby abandoning the scope of the invention as claimed hereinafter.

Claims

Claims 1. Coffee machine, particularly espresso coffee, comprising at least a dispensing unit (7) with filter holder (8), a water steam generator (1), a heat exchanger (3) in heat exchange relationship with said steam generator (1), said heat exchanger (3) being connected, at the inlet, with a source of cold pressurized water through a duct (21) comprising at least one flow rate calibrator device (22) and, at the outlet, with a first portion (12) of conduit directed towards the filter (9) of said dispensing unit (7) through a dispensing valve (10) and a second portion (25) of conduit downstream of said valve (10), characterized by the fact that said first section (12) of duct leaving the heat exchanger (3), upstream of said delivery valve (10) comprises a connecting duct (13) to which a duct (14) flows, coming from a source (15) of pressurized cold water, including at least one device ivo (17) for controlling the flow rate of the cold water flowing through it.

2. Coffee machine according to claim 1, characterized in that said flow rate calibrator (22) inserted in the duct (21) connecting said source of pressurized cold water (15) with the inlet (4) of the heat (3), is of the fixed type.

Coffee machine according to claims 1 and 2, characterized in that said flow control device (17) inserted in the duct (14) coming from said source (15) of pressurized cold water and directed to the connection channel (13) with said first portion (12) of duct coming from the outlet (5) of the heat exchanger (3), is of the adjustable type.

4. Coffee machine according to claims 1 to 3, characterized in that said connecting channel (13) is provided in a connecting block (11) placed between said dispensing valve (10) and said dispensing unit ( 7).

5. Coffee machine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises an infusion chamber (23) located in said second section (25) of duct directed towards the filter (9) of the dispensing unit (7 ), downstream of said dispensing valve (10) in which, in the opening conditions of said dispensing valve (10) for a predetermined dose of coffee, the flow resulting from the introduction of the controlled flow rate of cold water from the duct (14) within the flow of water at high temperature coming from said first portion (12) of the outlet duct from the heat exchanger (3) occurring in correspondence with said connecting channel (13), said chamber (23) determining the mixing of the flows with the formation of a single flow directed to the filter (9) of the dispensing unit (7) at a predetermined temperature adjusted for the preparation of coffee.

Coffee machine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said heat exchanger (3) comprises a path for the flow of water inside it, between the inlet and the outlet, determined by a duct whose transverse dimension of the flow passage section is relatively small compared to the extension of the duct between the inlet and the outlet.

7. Coffee machine according to claim 6, characterized in that the length of the flow path in said heat exchanger (3) is from 200 to 300 times the largest transverse dimension of the duct determining the flow passage section.

8. Coffee machine according to claim 6, characterized in that said heat exchanger (3) comprises a tubular element (26) whose internal section has a maximum transverse dimension between 6 and 10 mm and whose length between flow inlet and outlet is between 1800 and 2000 mm.

9. Coffee machine according to claim 8, characterized in that said tubular element (26) has a circular internal section and the section between the inlet and the outlet is wound like a helix with coils leaning against each other and with the formation of a substantially cylindrical body having an average diameter of about 40 mm and a height of about 140 mm.

Coffee machine according to claim 6, characterized in that said heat exchanger (3) comprises a box-shaped element (27) whose internal cavity (28) comprises partition walls (29, 30, 31, 32) which define sealed chambers (A, B, C, D) separated from each other and connected in series to each other by means of spaced-apart connection openings (33) made in said subdivision walls, called openings ( 33) determining a labyrinth path between the inlet (4) and the outlet (5) of the exchanger (3).