JP2012530572A

JP2012530572A - 飲料装置のポンプ用の温度ヒューズ

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Publication number: JP2012530572A
Application number: JP2012516677A
Authority: JP
Inventors: レンゾモゼール，
Original assignee: ネステクソシエテアノニム
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-12-06
Also published as: CN102802478A; CA2764123A1; WO2010149600A1; EP2445380A1

Abstract

飲料調製装置用のポンプ（１０）は、熱放射電気装置（３５）と、電気接続部（２１´、６０´´）を介して熱放射電気装置に接続された温度ヒューズ（２０）とを備える。温度ヒューズは、温度ヒューズを介して熱放射電気装置に電力供給するための電源に接続可能であり、温度ヒューズは、熱放射電気装置に熱的に接続され、熱放射電気装置からの過剰な熱放射に応答して所定の最高温度に達すると電源から熱放射電気装置を切断する。温度ヒューズおよび熱放射電気装置は、熱放射電気装置（３５）から温度ヒューズ（２０）へ放射される熱を熱放射電気装置から温度ヒューズへ専ら電気接続部（２１´、６０´´）に沿って伝達するように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気過熱に対する電動ポンプ、典型的に飲料調製装置用の電動ポンプの保護に関する。

本説明の目的において、「飲料」は、茶、コーヒー、ホットまたはコールドチョコレート、ミルク、スープ、ベビーフードなどの液状食品を含むものである。

ある飲料調製装置では、抽出される原料または溶解される原料を収容するカプセルが使用され、他の装置では、原料が格納されて装置に自動計量供給され、他の物質が飲料の調製時に加えられる。

コーヒーマシンなどの様々な飲料装置は、冷たい水源または加熱手段により加熱された水源から混合隔室または注入隔室へ液体、通常は水を循環させるように構成される。この隔室では、例えばカプセル内で、バルク状またはパッケージ状の原料を循環液に晒すことにより飲料が実際に調製される。調製された飲料は、この隔室から通常、例えば、飲料装置を構成しまたは飲料装置に関連付けられるカップまたはマグ支持領域の上方に配置された飲料出口などの飲料注出領域へ案内される。調製工程中または工程後に、使用された原料および／またはそれらのパッケージは、収集容器へ排出される。

大半のコーヒーマシンは、冷たい水源、または加熱レジスタ、サーモブロックもしくは同様のものなどの加熱手段を通じて加熱された水源から液体を圧送する、液体用、通常は水用のポンプを含む充填手段を有する。例えば、米国特許第５９４３４７２号明細書は、エスプレッソマシン用として、水リザーバと温水または蒸気分配隔室との間の水循環システムを開示する。循環システムは、弁、金属加熱管およびポンプを含み、それらはクランプ環により相互接合される複数のシリコンホースを通じて、相互接続されてリザーバに接続される。

既知の飲料調製装置は、装置内で液体を推進するための様々な形式のポンプを備えることができる。

例えば、米国特許第２７１５８６８号明細書は、カートリッジ内に供給された飲料原料を、抽出室へ案内されてカートリッジを通じて押し込まれた水により、抽出室内で抽出するための飲料調製装置を開示する。ポンプは、回転式であり、ポンプ室で動作して加圧液を抽出室へ伝達するブレードを有する。米国特許第５３９２６９４号明細書は、装置の筐体に取り付けられたピストンポンプを伴うエスプレッソマシンを開示する。ポンプは、ピストンに係合される接続ロッドを有する偏芯ドライブにより作動する往復動ピストンを有する。米国特許第５９９２２９８号明細書は、移動可能な状態またはぶら下げ状態で吊り下げられた振動ポンプを伴う飲料調製装置を開示する。振動は、ヒータ内の湯垢を低減することを目的として、インラインヒータに伝達されてヒータを振らす。米国特許第６５５４５８８号明細書は、エスプレッソマシンでの使用に適した振動ポンプ用の複合ピストンを開示する。

一般的に言って、飲料調製装置で使用される電気ポンプには、往復動ピストン、または回転ブレードもしくはタービンなどの水駆動装置が設けられる。この水駆動装置は、同様に、相対的に移動可能な１以上の磁石と協働する１以上の電動ソレノイドなどの電気モータにより駆動される。

モータの電動に起因する過熱および安全に関する問題を防止するために、このようなポンプは、ポンプの電力供給部に電気的に直列に取り付けられる温度ヒューズを組み込む。

従来のポンプでは、温度ヒューズは、ポンプの筐体内または筐体上に取り付けられ、放射された熱に対して応答するように筐体の壁を通してモータと熱的に接続されている。温度ヒューズが取り付けられる筐体の壁は、一般に０．０１〜１Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１のオーダーの熱伝導度を有する、熱可塑性または他の絶縁性の材料で作られる。このことは、温度ヒューズへの壁を通した熱放射と、温度安全システムの信頼性とに影響を及ぼす。この形式の従来技術のポンプの実施形態は、添付図１に関連して詳細に説明されている。

本発明は、よって、飲料調製装置用のポンプに関する。

ポンプは、熱放射電気装置（ｈｅａｔ−ｒａｄｉａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と、電気接続部を介して熱放射電気装置に接続された温度ヒューズとを備える。温度ヒューズは、温度ヒューズを介して熱放射電気装置に電力供給するための電源に接続可能であり、温度ヒューズは、熱放射電気装置に熱的に接続され（ｔｈｅｒｍａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、熱放射電気装置からの過剰な熱放射に応答して所定の最高温度に達すると電源から熱放射電気装置を切断する。

本発明によれば、温度ヒューズおよび熱放射電気装置は、熱放射電気装置から温度ヒューズへ放射される熱が熱放射電気装置から温度ヒューズへ専ら電気接続部に沿って伝達するように構成される。

ポンプの通常運転中に電力が供給されると、熱放射電気装置は、一般に熱を発生させる。このような発熱は、特定の範囲内では許容される。過熱の場合、一般にポンプから水が出なくなると、発熱電気装置は、所定の最高値を超える熱を発生させる。過剰な発熱による安全問題を避けるために、温度ヒューズは、最高温度が検知されると、発熱電気装置への電力供給を遮断する。

発熱電気装置から温度ヒューズへ、ポンプの絶縁筐体を通してではなく専ら熱伝導性に富む電気接続部により熱を伝達することで、発熱電気装置から温度ヒューズへの熱伝達がより直接的かつ確実となる。

結果として、温度ヒューズが発熱電気装置の温度変動に応答するのに必要な時間が短くなる。よって、熱流が熱伝導性の低い筐体をまず通過しなければならない従来技術に係る構成（著しい温度勾配をもたらす）と比べて、電力供給回路を切断するための温度ヒューズのレベルでの限界温度をより高く設定することができる。よって、温度ヒューズの限界温度または切断温度を、発熱電気装置の許容可能な最高温度により近いレベルに設定することができる。

温度ヒューズの切断温度をより高いレベルに設定することができるので、例えば、飲料調製装置の発熱電気変圧器など、本発明のポンプの温度ヒューズに影響を及ぼしうる他の発熱装置を備える飲料装置において、温度ヒューズは、ポンプが挿入される環境全体の加熱により作動し難くなる。

温度ヒューズおよび熱放射電気装置は、熱放射電気装置から温度ヒューズへ通過する熱の少なくとも７５％、８５％または９５％が電気装置から温度ヒューズへ電気接続部により伝達するように構成されることが好ましい。

熱放射電気装置から温度ヒューズへの電気接続部は、少なくとも２０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の熱伝導度、特に、１５０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１など、８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１より高い熱伝導度を有することが好ましい。

また、熱放射電気装置から温度ヒューズへの電気接続部は、一般に、例えば、熱放射電気装置および／または温度ヒューズの硬質端子を介する、または電気装置と温度ヒューズの間のプラグまたはソケット構成を介する、硬質の接続部（ｒｉｇｉｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）である。

一般に、熱放射電気装置から温度ヒューズへの電気接続部は、アルミニウム、銅、およびアルミニウムと銅の合金の少なくとも１つで作られる。アルミニウムおよび／または銅などの熱伝導性に富む材料を用いる代わりに、例えば鉄などの伝導性の乏しい材料を用いることもできる。後者の場合、電気接続部のより大きな断面によって、材料の低い伝導度を補償することができる。

温度ヒューズは、任意の種類の熱遮断装置とすることができる。温度ヒューズは、一方向ヒューズまたは「熱リンク」でもよい。この場合、温度ヒューズは、一度作動すると交換されなければならない使い捨て部品である。あるいは、温度ヒューズは、可逆性ヒューズ（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ−ｆｕｓｅ）である。この場合、可逆性温度ヒューズは、温度スイッチまたはサーモスタットでもよい。

ある実施形態では、本発明のポンプは、液体を推進するためのポンプである。このポンプは、一般に発熱電気モータを備え、特に、例えば、往復動ピストンを駆動するためのソレノイドを発熱電気構成として含む。

他の実施形態では、本発明のポンプは、液体を加熱するためのヒータであり、特に循環液を加熱するためのインラインヒータである。ヒータは、通常、熱放射電気装置として電気加熱レジスタを備える。

本発明の他の態様は、前述したポンプを備える飲料調製装置に関する。

例えば、装置は、コーヒー、茶またはスープマシンであり、特に、コーヒー挽豆、茶、チョコレート、カカオまたはミルク粉末など、調製される飲料の原料を収容するカプセルまたはポッドに温水、冷水または他の液体を通過させることにより抽出ユニット内で飲料を調製するための装置である。装置は、この原料を収容するための淹出ユニットを備えてもよい。一般に、装置は、１以上のポンプ、ヒータ、ドリップトレイ、材料コレクタ、液体タンク、および液体タンクと淹出ユニットの間に流体接続をもたらす流体接続システムなどを含む。このような装置のための、液体リザーバとヒータの間の流体回路の構成は、例えば並列して出願係属中のＰＣＴ／ＥＰ０８／０６７０７２およびＰＣＴ／ＥＰ０９／０５３３６８に詳細に記載されている。

本発明は、以下の概念図を参照して説明される。

温度ヒューズを伴う従来技術のポンプに係る比較実施形態を示す概念図である。温度ヒューズを伴う本発明に係るポンプの様々な側面および部品を説明する図である。温度ヒューズを伴う本発明に係るポンプの様々な側面および部品を説明する図である。図３の詳細Ｘを示す拡大図である。

図１は、温度ヒューズ２を伴う飲料調製装置のポンプ１の従来技術を概略的に説明している。

ポンプ１は、筐体３と、筐体を通じて水を循環させるための入口４および出口５を有する。ポンプ１は、筐体３の内部に、往復動ピストンを伴うポンプ室（不図示）を有し、ピストンは、ポンプ室を囲むソレノイド内を循環する電流により生じた交互磁場により駆動される。このようなポンプは、当該分野で周知である。ソレノイドは、可撓性のケーブル７、７´、７´´を介して接合される２つの電気端子６、６´によって、温度ヒューズ２を介して電気電源（不図示）へ電気的に接続される。

温度ヒューズ２は、筐体３に対して一対のフランジ３´の間に固定される。筐体３とフランジ３´は、一体式に熱可塑性材料で作られる。温度ヒューズ２は、可撓性のケーブル７´、７´´を介して、端子６´と電源へ接続される。

筐体３内のソレノイドが大量に発熱して安全問題を生じさせるとき、熱は、熱可塑性の筐体３の壁を通じてほぼ垂直に放射される。発熱の一部は、温度ヒューズ２を始動させる所定の最高温度に達する温度まで温度ヒューズ２を加熱する。温度ヒューズ２の始動は、電源とポンプ１の端子６´との間の電気接続部７´、７´´を遮断し、従ってポンプのソレノイドの電源供給が遮断される。

筐体３がポンプ１のソレノイドを覆う絶縁材料で作られるので、ポンプ１のソレノイドのレベルでの温度変動の速度に応じて筐体３を通して温度勾配が生じる。また、温度ヒューズのレベルでの温度も、ポンプ１を形成する要素の熱伝導度と、使用のためにポンプ１が挿入されるシステムの要素の熱伝導度とに依存する。結果として、温度ヒューズ２のレベルでの遮断温度は、温度ヒューズ２への熱伝導度の平均推定値と、温度ヒューズ２のレベルでの温度応答とに基づいて、ソレノイドの許容最高温度未満に設定されなければならない。

安全上の理由のために、温度ヒューズ２の遮断温度は、ソレノイドなどの熱放射電気装置のレベルでの温度変動に対する温度ヒューズのレベルでの温度応答の前述した変動を考慮するために、安全上の問題が実際に生じうる温度未満にマージンを伴って設定されなければならない。また、温度ヒューズの遮断温度が低いレベルに設定されるので、温度ヒューズは、ポンプが挿入されるシステムの他の発熱要素、例えばインラインヒータなどのヒータに対して、または安全上の問題を実際に伴わずに低い遮断温度まで温度ヒューズを駆動することに（このようなシステムに特有の全体動作に応じて）貢献するコントローラなどに対して、より敏感となる。

対照的に、図２から図３ａは、前述した問題に対して解決策を提供する本発明に係るポンプ１０を説明している。図３は、ポンプ１０の斜視図である。図３ａは、図３に示されたポンプ１０の詳細Ｘの拡大図である。図２は、ポンプ１０の一部、特に、熱放射電気装置としてのソレノイドブロック３５を、温度ヒューズ２０と外部電源（不図示）へ接続するための硬質の電気コネクタ６０、６０´、６０´´とともに説明している。

ポンプ１０は、一般に絶縁プラスチック材料で作られた保護筐体３０から延びる水入口４０および水出口５０を有する。保護筐体は、ポンプ１０の組立て体を一緒に固定し、随意的に飲料調製装置などのシステム内にポンプ１０を固定するためのフレーム３１内に固定される。

コネクタ６０、６０´は、電源へポンプ１０を接続するために配置される。温度ヒューズ２０は、一方がコネクタ６０´へ接続され、他方がコネクタ６０´´へ接続される一対の硬質端子２１、２１´を有する。また、コネクタ６０´は、締結具６０１´を有し、コネクタ６０´´は、温度ヒューズ２０の端子２１、２１´を締結するための一対の締結具６０１´´を有する。よって、締結具６０１´、６０１´´を介してコネクタ６０´、６０´´へ温度ヒューズ２０を離脱可能に取り付けることができ、従って必要に応じて、特に温度ヒューズ２０が一方向ヒューズである場合、容易に交換することができる。

温度ヒューズ２０とコネクタ６０´、６０´´の間の接続部は、フレーム３１に取り付けられたカバー６１´により機械的に保護されると共に電気的に絶縁される。もちろん、このような締結具を温度ヒューズの各側に１つだけ設けることもでき、溶接などの他の手段により温度ヒューズをコネクタへ接続することもできる。

ソレノイドブロック３５内のソレノイドは、例えば対応する電源の中立極性などコネクタ６０へ接続された第１の端部と、コネクタ６０´´（それは中間温度ヒューズ２０を介してコネクタ６０´へ接続される）へ接続された第２の端部とを有する。コネクタ６０´は、そして、電源（不図示）の位相極性へ接続される。飲料調製装置などのシステム（ポンプが取り付けられる）の制御ユニットを介して電源を制御することができる。

温度ヒューズ２０は、温度ヒューズが電気装置（ソレノイド）からの過剰な熱放射に応答して所定の最高温度に達すると電気装置を電源から切断するように、熱放射電気装置、つまりブロック３５内のソレノイドと熱的に接続される。よって、電源の極性に対するポンプ１０の電気回路は、温度ヒューズ２０が電気回路の遮断を生じさせない限り閉成される。

本発明によれば、温度ヒューズ２０および熱放射電気装置（ソレノイド）は、電気装置から温度ヒューズ２０へ放射する熱が電気装置（ソレノイド）から温度ヒューズ２０へ専ら電気接続部２１´、６０´´に沿って伝達するように構成される。

換言すれば、従来技術の構成のように、熱変動をソレノイドから温度ヒューズへ専らポンプ１０の絶縁筐体３０の壁を介して伝達する代わりに、ソレノイドを通じた電流の通過によりソレノイド内に生じた熱は、専ら伝導性の高い電気接続部２１´、６０´´を介して伝達される。よって、ブロック３５内のソレノイドからブロック３５外の温度ヒューズ２０へ伝達された熱のうち５０％超え、典型的には７０％、８０％または９０％の熱は、（熱的な）伝導性の高い電気接続部６０´´、２１´を介して方向付けられて通過する。この伝達は、非常に小さな温度勾配に従っており、ソレノイドのレベルでの温度変動に応答して温度ヒューズ２０のレベルでの非常に高速な温度応答をもたらす。よって、温度ヒューズ２０の遮断温度のための安全マージンは、従来技術の構成と比べて著しく低下する。つまり、遮断温度をソレノイドの許容最高温度により近いより高いレベルに設定することができ、温度ヒューズ２０は、システム内の側面加熱による影響を受け難くなり、過剰な早期遮断を生じさせ難くなる。

一般に、接続部２１´、６０´´は、銅および／またはアルミニウムで作られることができ、全体として約０．０１〜０．０５Ｗ・Ｋ^−１の範囲の熱伝導度を有することができる。

前述したように、熱放射電気装置３５（ソレノイド）から温度ヒューズ２０への電気接続部２１´、６０´´は、それらの自動的な取り扱いおよび組立てを可能にするために硬質で非可撓性である。このことは、組立てコストおよび組立て誤差のリスクを低減する。可撓性の接続部により熱伝導を実現することもできる。

図２から図３ａは、コネクタ６０、６０´の上方に延びてフレーム３１と一体化される保護部材６１も説明している。ソレノイドブロック３５の中央には、ピストン（不図示）を収容するポンプ室を囲む空洞３６が広がり、ピストンは、ポンプ入口４０からポンプ出口５０へ水を推進するために、ブロック３５内のソレノイドにより生じた磁場の作用で往復動する。往復ピストンを誘発された磁場の作用で前後に駆動してもよく、それを復帰ばねに接続し、磁場の作用で一方向に駆動し、加圧された復帰ばねの作用で他方向に駆動してもよい。このような磁気力学的なポンプ装置は、他の適当な装置と共に当該分野で周知であり、本発明に係る温度ヒューズ装置に適用されることができる。

図２から図３ａは、飲料調製装置用のポンプ１０を説明している。

Claims

飲料調製装置において液体を推進するためのポンプ（１０）であって、
熱放射電気装置（３５）と、
電気接続部（２１´、６０´´）を介して前記熱放射電気装置に接続された温度ヒューズ（２０）と、
を備え、
前記温度ヒューズが、前記温度ヒューズを介して前記熱放射電気装置に電力供給するための電源に接続可能であり、前記温度ヒューズが、前記熱放射電気装置に熱的に接続され、前記熱放射電気装置からの過剰な熱放射に応答して所定の最高温度に達すると前記電源から前記熱放射電気装置を切断し、
前記温度ヒューズおよび前記熱放射電気装置が、前記熱放射電気装置（３５）から前記温度ヒューズ（２０）へ放射される熱を前記熱放射電気装置から前記温度ヒューズへ専ら前記電気接続部（２１´、６０´´）に沿って伝達するように構成されることを特徴とするポンプ。
前記温度ヒューズ（２０）および前記熱放射電気装置（３５）が、前記熱放射電気装置から前記温度ヒューズへ放射する熱の少なくとも７５％が前記熱放射電気装置から前記温度ヒューズへ前記電気接続部（２１´、６０´´）により伝達するように構成される、請求項１に記載のポンプ。
前記温度ヒューズ（２０）および前記熱放射電気装置（３５）が、前記熱放射電気装置から前記温度ヒューズへ放射する熱の少なくとも８５％または９５％が前記熱放電気装置から前記温度ヒューズへ前記電気接続部（２１´、６０´´）により伝達するように構成される、請求項２に記載のポンプ。
前記熱放射電気装置（３５）から前記温度ヒューズ（２０）への前記電気接続部（２１´、６０´´）が、少なくとも２０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の熱伝導度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプ。
前記熱放射電気装置（３５）から前記温度ヒューズ（２０）への前記電気接続部（２１´、６０´´）が、８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１より高い熱伝導度を有する、請求項４に記載のポンプ。
前記熱放射電気装置（３５）から前記温度ヒューズ（２０）への電気接続部（２１´、６０´´）が、少なくとも１５０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の熱伝導度を有する、請求項５に記載のポンプ。
前記電源への接続のための第１および第２のコネクタ（６０、６０´）と、第３のコネクタ（６０´´）とを備え、前記熱放射電気装置が前記第１および第３のコネクタ（６０、６０´´）に接続され、前記第２および第３のコネクタ（６０´、６０´´）が前記温度ヒューズ（２０）を介して接続される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のポンプ。
前記第２のコネクタ（６０´）が締結具（６０１´）を有し、前記第３のコネクタ（６０´´）が、前記温度ヒューズ（２０）の端子（２１、２１´）を締結するための他の締結具（６０１´´）を有する、請求項７に記載のポンプ。
前記温度ヒューズ（２０）が前記第２および第３のコネクタ（６０´、６０´´）に溶接される、請求項７に記載のポンプ。
前記熱放射電気装置（３５）から前記温度ヒューズ（２０）への電気接続部が硬質の接続部（２１´、６０´´）である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のポンプ。
前記熱放射電気装置（３５）から前記温度ヒューズ（２０）への前記電気接続部（２１´、６０´´）が、アルミニウム、銅、およびアルミニウムと銅の合金の少なくとも１つで作られる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のポンプ。
前記温度ヒューズ（２０）が一方向ヒューズである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のポンプ。
前記温度ヒューズ（２０）が可逆性ヒューズである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のポンプ。
前記熱放射電気装置（３５）がソレノイドを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のポンプ。
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のポンプを備える飲料調製装置。