PT2915467T - Unidade de preparação de fluido quente para uma máquina de café totalmente automática - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

UNIDADE DE PREPARAÇÃO DE FLUIDO QUENTE PARA UMA MÁQUINA DE

CAFÉ TOTALMENTE AUTOMÁTICA A presente invenção está relacionada com uma unidade de preparação de fluido quente para uma máquina de café automática, um método para sua operação, e o uso desta unidade numa máquina de café automática.

Uma máquina de café totalmente automática oferece dispositivos para obtenção de bebidas quentes, onde no inicio da operação, um café é automaticamente preparado e dispensado de uma forma sequencialmente controlada. Como uma regra, tais máquinas de café totalmente automáticas são equipadas com um fornecimento de água na forma de um recipiente ou com uma conexão de fornecimento de água, uma unidade de trituração dos grãos de café, uma unidade para preparação da bebida quente a partir dos grãos de café e da água quente, e um dispensador da bebida quente na forma de um bocal ou semelhante. Para permitir o fornecimento de diferentes tipos de bebidas com café, em particular para permitir ao utilizador aquecer e/ou espumar o leite com o auxilio de uma máquina de café totalmente automática, máquinas convencionais conhecidas permitem o controle totalmente automático ou manual do vapor com um bocal de saida ou semelhante. Para economizar os componentes e consequentemente o material, é comum equipar tal máquina com somente um dispositivo de aquecimento principal na forma de um aquecedor de água de fluxo continuo. Este aquecedor funciona, controlado por um circuito, que qeralmente está presente para fornecer áqua quente para o processo de preparação do café (na faixa de cerca de 100°C) e para fornecer o vapor necessário para o bocal de saida de vapor, onde é necessário aquecer a água para a temperatura de aproximadamente 160°C para conversão para o estado gasoso.

No caso das máquinas de café totalmente automáticas convencionais, para controlar o aquecedor de água de fluxo continuo baseado na demanda, um elemento de circuito controlável é conectado entre a fonte de alimentação de corrente alternada AC e o aquecedor. A figura 2 apresenta tal esquema de circuito convencional na forma de um diagrama de bloco. Uma voltagem AC (230V e 50 Hz) alimentada por uma fonte de alimentação externa AC 160 é aplicada à conexão de força de um Triac 145; na parte externa do Triac é conectado um dispositivo de aquecimento de fluido, na forma de um termobloco 150. Para controle do Triac, um microcontrolador 126 é fornecido para acionar o Triac, de acordo com o sinal de um sensor de temperatura do fluido 125 que mede a temperatura do fluido na saida do termobloco 150. No dispositivo eletrónico de controle convencional, este tipo de controle somente é possível através do Triac 145 alternando a voltagem AC total através do termobloco 150, por um período de alguns segundos até poucos minutos. Máquinas de café totalmente automáticas convencionais geralmente consomem uma energia em torno de 1,4 kW. Quando esta máquina é ligada pela primeira vez, isto é, após ter sido colocada em operação, um processo de aquecimento ocorre controlado pelo microcontrolador 126 para aquecer o fluido no termobloco para sua temperatura de funcionamento, isto é, aproximadamente 100°C. Se vapor for dispensado, o fluido precisa ser aquecido de 100°C para aproximadamente 160°C. Durante tal período de aquecimento TH, que é demonstrado esquematicamente nos diagramas das figuras 3a, 3b e 3c, o microcontrolador 126 aciona o Triac 145 continuamente para alterar a voltagem AC da fonte de alimentação AC 160 através do termobloco 150, até que o sinal de feedback do sensor de temperatura 125 indique que a temperatura alvo, por exemplo, de 160°C tenha sido atingida ou excedida. Durante o fornecimento de vapor subsequente, o termobloco 150 é então desligado, e ligado novamente em intervalos curtos Tz de poucos segundos, para manter a temperatura alvo para vapor de aproximadamente 160°C. A energia térmica PTh (a energia efetivamente pura devido ao consumo resistivo quase completo) demonstrada na figura 3c acompanha, neste caso, a voltagem eficaz Ueff na saída do Triac 145, demonstrado na figura 3a. Uma curva da temperatura do fluido d é então obtida, conforme demonstrado na figura 3b, por exemplo.

Unidades de preparação de fluidos quentes convencionais deste tipo apresentam a desvantagem do tempo gasto no aquecimento inicial, isto é, o período TH é relativamente longo, por exemplo, maior do que 5 segundos. Se o fornecimento de vapor é desejado, o sistema precisa esperar pelo período total TH, que reduz a conveniência operacional e a quantidade máxima do café que pode ser preparada pelo tempo.

Uma unidade de preparação de fluidos quentes deste tipo é conhecida de EP-A-242 3619. É, portanto, objetivo da presente invenção desenvolver uma unidade de preparação de fluido quente para uma máquina de café totalmente automática com redução do tempo de aquecimento. Com relação ao método de acordo com a presente invenção, um objetivo é especificar um método para operação de uma máquina de café totalmente automática, onde o tempo de espera para fornecer um café é reduzido. 0 objeto da invenção é obter através de uma unidade de preparação de fluido quente para uma máquina de café totalmente automática de acordo com a reivindicação 1, e pelo método para operação de uma máquina de café totalmente automática de acordo com a reivindicação 8. É estabelecido que a unidade de preparação de fluido quente para uma máquina de café totalmente automática, de acordo com a presente invenção, compreende: um dispositivo de controle de temperatura; um dispositivo de aquecimento de fluidos um circuito retificador; e um dispositivo semicondutor de alteração de energia, onde o circuito retificador é conectado na entrada a uma fonte de alimentação AC, e na saida ao dispositivo semicondutor de alteração de energia, disposto de forma intermediária, a um dispositivo de aquecimento fluido, onde este dispositivo é projetado para controlar seletivamente a saida do circuito retificador através do dispositivo de aquecimento fluido, e onde o dispositivo de controle da temperatura é projetado para realizar o controle do dispositivo semicondutor de uma forma pulsátil, para controlar a temperatura.

Em outras palavras, com o auxílio deste controle, ou seja, do dispositivo de controle de temperatura, não existe Triac para controle, nem ocorre a retificação da tensão da rede fornecida pela fonte de alimentação principal em corrente AC. A tensão da rede AC retificada (voltagem DC) é então alterada através de um elemento semicondutor de energia, isto é, através de um dispositivo semicondutor de alteração de energia após controle apropriado pelo dispositivo de controle da temperatura. 0 dispositivo semicondutor de alteração de energia é neste caso um dispositivo semicondutor, onde altas energias podem também ser alteradas no domínio de corrente direta. Através do controle apropriado, a voltagem DC pode ser, portanto, aplicada seletivamente ao dispositivo de aquecimento fluido. Uma vantagem particular, de acordo com a invenção, é a obtenção de um dispositivo de aquecimento de fluido de alto desempenho que pode ser utilizado, por exemplo, com um consumo de energia de 2,8 kw. Como resultado do controle proporcionado pelo dispositivo de controle da temperatura e pelo dispositivo semicondutor de alteração de energia, que pode ocorrer rapidamente, um bom controle é obtido mesmo se o dispositivo de aquecimento de fluido apresentar alta potência nominal, e, portanto, não ocorre nenhum superaquecimento do fluido. Em virtude disso, o tempo de aquecimento da temperatura do fluido de preparação (temperatura da água de aproximadamente 100°C) para a temperatura de vapor (aproximadamente 160°C) é significativamente reduzido, por exemplo, para menos de 2,5 a 3 segundos.

De acordo com um aspecto da invenção, o dispositivo de controle de temperatura é projetado para alterar a proporção entre a duração e intervalo dos pulsos, destinado ao controle do dispositivo semicondutor de alteração de energia durante a operação de controle de pulso. Isto ocasiona uma vantagem particular gue através deste tipo de controle, o dispositivo de aguecimento de fluido pode ser operado com qualquer energia desejada, entre 0 watt e a energia de saída, por exemplo, de 2,8 kw. Em particular, quando somente um dispositivo de aquecimento de fluido é fornecido tanto para preparação de água na faixa de aproximadamente 100°C, como para preparação de vapor, este dispositivo pode ser operado no caso normal - isto é para preparação da água - na energia convencional de aproximadamente 1,4 kW. Se um produto contendo vapor (cappuccino, café com leite, etc) precisa ser dispensado da máquina de café totalmente automática rapidamente, então após a seleção apropriada pelo operador, o fluido precisa ser aquecido para uma temperatura maior rapidamente. Neste caso, a saída da energia do dispositivo de aquecimento de fluido pode ser então controlada pela variação correspondente do controle da duração do pulso e do intervalo, de tal forma que o dispositivo de aquecimento de fluido é operado em sua potência nominal total, por exemplo, 2,8 kW. Isto reduz muito o período de aquecimento. De acordo com outro aspecto da invenção, o dispositivo de aquecimento de fluido é projetado de acordo com o controle, para aquecer a água fornecida na entrada para uma temperatura da água adequada para o processo de preparação de café, ou para aquecer a água para uma temperatura adequada para vapor, e em cada caso para fornecer na saída.

Isso apresenta uma vantagem particular que, devido a seu controle variável, o mesmo dispositivo de aquecimento fluido pode ser utilizado tanto para aquecimento da água como para preparação de vapor. Uma operação de controle correspondente pode ser aplicada em resposta ao sinal do operador, por exemplo, pressionado uma chave de seleção ou semelhante.

De acordo com outro aspecto da invenção, o dispositivo de aquecimento de fluido pode ser projetado para variar a proporção entre a duração e o intervalo do pulso no aquecimento da água, para fornecer uma variação na energia térmica do dispositivo de aquecimento de fluido. Desta forma, é possível durante o aquecimento da água (por exemplo, durante o processo de preparação do café) variar a energia térmica do dispositivo de aquecimento de fluido de uma forma contínua (de acordo com a proporção entre a duração e o intervalo entre os pulsos), onde a energia térmica é maior quanto menor a duração do intervalo em comparação com a duração do pulso.

De acordo com outro aspecto da invenção, o dispositivo de aquecimento de fluido é um termobloco com potência nominal de saída > 2 kw, de preferência de aproximadamente 2,8 kw. Um termobloco com tal potência nominal de saída permite a redução significativa do período de aquecimento, particularmente o aquecimento da água (aproximadamente 100°C) para uma temperatura de vapor (aproximadamente 160°C); para um processo de aquecimento inicial, isto é também vantajoso, por exemplo, para que a temperatura de preparação da água seja atingida o mais rápido possível.

De acordo com outro aspecto da invenção, o dispositivo de controle da temperatura é projetado para ajustar a proporção entre a duração e o intervalo do pulso para que seja operado em sua faixa de potência nominal, de preferência aproximadamente 1,4 kw se a temperatura alvo do fluido for de cerca de 100°C, e que este dispositivo seja então configurado para ajustar a proporção entre a duração do pulso e o seu intervalo, para que o dispositivo de aquecimento de fluido seja operado na sua faixa de potência nominal, de preferência aproximadamente 2,8 kw, se a temperatura alvo do fluido na faixa de vapor permanecer vantajosamente na faixa de aproximadamente 160°C. A temperatura na faixa de vapor está relacionada à pressão nominal da máquina de café totalmente automática, ou à pressão atmosférica padrão. Essa configuração particular resulta na vantagem que, para uma temperatura alvo do fluido especificada, por exemplo, para preparação de uma bebida quente (aproximadamente 100°C de temperatura de preparação da água), o dispositivo de aquecimento de fluido pode ser operado em uma faixa de energia média, causando menos excesso de temperatura do fluido atual na saida do dispositivo de aquecimento de fluido do que quando este dispositivo é também operado para dispensar água em sua potência nominal total de, por exemplo, 2,8 hW. Se um processo de fornecimento de vapor é então necessário, por exemplo, para preparar uma bebida quente espumante, então neste caso (temperatura alvo do fluido na faixa de vapor de aproximadamente 160°C), o dispositivo de aquecimento de fluido é operado em sua faixa de potência nominal para reduzir o período de aquecimento.

De acordo com outro aspecto da invenção, é descrito que a unidade de preparação de fluido quente também compreende um sensor de temperatura para controlar a temperatura do fluido no dispositivo de aquecimento ou na sua saída. Neste caso, o dispositivo de controle da temperatura é confi ourado nara variar a nrnnnrrãn da duração do nulso em relação ao seu intervalo, de forma que a temperatura alvo do fluido, que pode ser especificada antecipadamente, seja obtida na saída do dispositivo de aquecimento de fluido.

Isso permite um controle particularmente preciso da temperatura desejada, o que por sua vez, facilita o aquecimento da temperatura da água para um processo de preparação de café, e se for desejado o fornecimento de vapor, a temperatura do componente com vapor (temperatura útil do vapor) deve ser ajustada também.

De acordo com outro aspecto da invenção, o dispositivo semicondutor de alteração de energia é utilizado como um MOSFET, de preferência como um MOSFET de potência. Deve ser observado que outros modelos são também possíveis, por exemplo, IGBTS ou semelhantes. A utilização de um MOSFET de potência neste contexto apresenta a vantagem da ocorrência de poucas perdas no estado configurado (condução), mantendo ao mesmo tempo poucas perdas de alteração (perdas transitórias).

Em relação ao método de acordo com a invenção, o objetivo é fornecer um método para operação de uma máquina de café totalmente automática, onde esta máquina para preparar um fluido quente compreende no mínimo uma unidade de preparação de fluido quente, que por sua vez compreende: um dispositivo de controle de temperatura; um dispositivo de aquecimento de fluidos um circuito retificador; e um dispositivo semicondutor de alteração de energia, onde o circuito retificador é conectado na entrada a uma fonte de alimentação AC, e na saída, através do dispositivo semicondutor de alteração de energia, disposto de forma intermediária, a um dispositivo de aquecimento fluido, onde este dispositivo é projetado para controlar seletivamente a saida do circuito retificador através do dispositivo de aquecimento fluido, e onde o dispositivo de controle da temperatura é projetado para realizar o controle do dispositivo semicondutor de uma forma pulsátil. A vantagem particular do método, de acordo com a invenção, consiste no fato do dispositivo de aquecimento de fluido ser operado com diversas energias térmicas, estabelecidas de acordo com uma variável na forma de um parâmetro de entrada. Esse parâmetro é relacionado ao processo, de forma que quando solicitado (por exemplo, como instrução de controle da máquina de café totalmente automática), o período de aquecimento do fluido pode ser encurtado, com o dispositivo de aquecimento de fluido operando em sua potência nominal total. Se por outro lado, o parâmetro indicar que somente uma energia térmica menor é necessária, então uma energia térmica menor pode ser utilizada pela variação da proporção entre a duração e o intervalo do pulso do controlador da potência do dispositivo semicondutor de alteração, de acordo com o método da invenção, para obter, por exemplo, um comportamento favorável da temperatura do fluido atual fornecido na saída do dispositivo de aquecimento de fluido.

De acordo com um aspecto da invenção, o parâmetro relacionado ao processo indica se água quente ou vapor será fornecido. De forma alternada, o parâmetro relacionado ao processo indica em qual temperatura a água quente ou vapor será dispensado.

Isto resulta na vantagem, de acordo com o parâmetro, da energia (térmica) do dispositivo de aquecimento de fluido ser selecionada, para quando vapor for necessário rapidamente, este dispositivo é operado em sua potência nominal; se, entretanto, água quente for necessária para a temperatura de preparação da água, então através da especificação apropriada do parâmetro relacionado ao processo, o dispositivo de aquecimento de fluido é operado a uma energia térmica menor do que sua potência nominal para desta forma influenciar o comportamento da temperatura do fluido e para dispensá-lo o mais precisamente possível na sua temperatura alvo.

De acordo com outro aspecto da invenção, o método compreende uma etapa na qual a proporção entre a duração e o intervalo do pulso é modificada quando água quente ou vapor está sendo fornecido. Desta forma, a energia térmica do dispositivo de aquecimento de fluido pode variar de acordo com esta proporção de uma forma contínua, por exemplo, quando o dispositivo de aquecimento está fornecendo vapor ou água na preparação do café. Ao mesmo tempo, a energia térmica do dispositivo é maior quanto menor a proporção entre o intervalo e a duração do pulso.

De acordo com outro aspecto da invenção, o método compreende a etapa onde a temperatura do fluido, que é libertado na saída do dispositivo de aquecimento, é determinada, e onde o parâmetro relacionado ao processo indica se temperatura do fluido é reduzida ou não da temperatura alvo relacionada ao processo para a preparação da bebida quente a ser realizada através de mais de um valor especificado.

Isto significa que não somente para o aquecimento da temperatura de stand-by (temperatura de preparação da água de aproximadamente 100°C) como também para a temperatura de vapor (aproximadamente 160°C), o período de aquecimento pode ser reduzido; após a redução da temperatura (por exemplo, para implementação de uma função de economia de energia entre os fornecimentos de café), o tempo consumido para atingir o estado de stand-by novamente (temperatura da água novamente à 100°C) é também reduzido. Em outras palavras, toda vez que um aquecimento rápido for necessário, em virtude da temperatura alvo do fluido (para água quente ou vapor, respectivamente) estar bem acima da temperatura do fluido normal, através da operação do dispositivo de aquecimento de fluido em sua potência nominal, o tempo de espera é reduzido consideravelmente. No caso de uma diferença menor entre a temperatura alvo do fluido e a atual, a proporção entre a duração e o intervalo do pulso é alterada para permitir a ocorrência de um aquecimento relativamente rápido; entretanto, através da operação do dispositivo de aquecimento de fluido com uma energia menor do que a sua potência nominal, um melhor comportamento pode ser garantido, para que, por exemplo, a temperatura de preparação de 100°C (temperatura ótima) não seja ultrapassada mesmo no início do processo.

De acordo com outro aspecto da invenção, é descrito que o dispositivo de controle da temperatura regula o dispositivo de aquecimento de fluido durante o período de stand-by da máquina de café totalmente automática para que sua energia térmica permaneça zero por todo o tempo. Em outras palavras, durante o período de stand-by entre dois fornecimentos de café sucessivos, não ocorre nenhum processo de aquecimento. De acordo com a invenção, mesmo no início de um fornecimento de café, a obtenção da temperatura do fluido necessária ocorre muito rapidamente através da operação de controle apropriada, e, portanto, somente ocorre um tempo de espera mínimo. Isto significa que uma economia de energia considerável é possível durante longos intervalos de stand-by entre os fornecimentos do produto; porque o aquecimento pode ser completamente desativado. A temperatura na saída do dispositivo de aquecimento de fluido não precisa ser mantida constantemente a uma temperatura de stand-by, o que apresenta um efeito positivo no equilíbrio da energia, particularmente quando nenhum produto é fornecido durante um longo período no qual o fluido pode ser resfriado.

De acordo com outro aspecto da solução de acordo com a invenção, uma unidade de preparação de fluido quente, conforme mencionada acima, é utilizada em uma máquina de café totalmente automática. Neste caso, a máquina compreende um dispositivo de controle de fluxo para regular um processo de preparação de bebida quente automático ou semiautomático. 0 dispositivo de controle de fluxo assume a tarefa de especificar a temperatura alvo do fluido para o dispositivo de controle da temperatura de acordo com a sequência temporal do processo.

Isto resulta na vantagem particular que independente de um operador, o controle da energia térmica do dispositivo de aquecimento de fluido ocorre automaticamente durante o processo de preparação da bebida quente através do dispositivo de controle de fluxo da máquina de café totalmente automática. Isto é vantajoso no caso de produtos combinados com componentes de vapor e água quente em particular, porque tal controle automático significa que o período de espera entre os processos de aquecimento pode ser reduzido.

De acordo com a invenção, novamente pode se estipulado que durante um período de stand-by da máquina de café totalmente automática, o dispositivo de controle de temperatura controla o dispositivo de aquecimento de fluido de forma que sua energia térmica permaneça zero.

Isto novamente resulta na vantagem particular de que longos intervalos entre stand-by e o fornecimento no produto não são mais necessários, mesmo no caso de arrefecimento do termobloco, onde ele pode ser novamente aquecido rapidamente para sua temperatura alvo para fornecimento do produto selecionado. Neste período intermediário, a energia é economizada. A invenção é descrita detalhadamente a seguir com referência às figuras em anexo.

Nas figuras:

Figura 1:apresenta um esquema de uma máquina de café totalmente automática.

Figura 2:apresenta um diagrama de bloco de uma unidade de preparação de fluido quente conhecida na área;

Figuras 3a-3c:apresentam as curvas do tempo em relação à tensão eficaz (figura 3a), a temperatura do fluido (figura 3b), assim como a energia térmica (figura 3c) de um dispositivo de aquecimento de fluido em uma unidade de preparação de fluido quente conhecida em técnica anterior, de acordo com a figura 2;

Figura 4:apresenta em um esquema simplificado, a marcação da curva da energia térmica durante o tempo na unidade de preparação de fluido quente conhecida em técnica anterior, de acordo com a figura 3c;

Figura 5:apresenta um diagrama de bloco esquemático de uma unidade de preparação de fluido quente, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

Figuras 6a-6c:apresenta diagramas com curvas do tempo em relação ao valor eficaz da voltagem (figura 6a) , à temperatura do fluido (figura 6b) bem como à energia térmica (figura 6c) da unidade de preparação do fluido quente, de acordo com a invenção a partir da figura 5; e Figura 7:apresenta um esquema da marcação da energia térmica em função do tempo de acordo com a figura 6c, em comparação com a curva da energia térmica em função do tempo de acordo com a figura 4. A figura 1 apresenta um esquema de uma máquina de café totalmente automática 80. Um reservatório de água 85 serve para fornecer água fresca para um aquecedor de fluxo continuo 90, com os dois sendo conectados através de um fluxômetro 8 6 para medição da quantidade de água e uma bomba 87 para bombear a água fresca. O aquecedor de água de fluxo continuo 90 atua como uma unidade de preparação de fluido quente com facilidade de controle correspondente, e é conectado a um controlador de fluxo (não demonstrado) da máquina de café totalmente automática. No seu lado externo, uma válvula comutadora 91 é fornecida no aquecedor de água de fluxo continuo 90, permitindo a saida do fluxo continuo do aquecedor 90 para um dispositivo de espuma 95 (operado com espuma), ou para uma unidade de preparação 92 (operada com água quente). Na parte interna, a unidade de preparação 92 é ajustada com uma válvula de não retorno 93 bem como uma válvula de drenagem 97. Na saida da unidade de preparação 92, o café produzido passa para um dispositivo de liberação do café 96, que libera a bebida preparada, por exemplo, em um recipiente (xícara), conforme demonstrado na figura 1.

No diagrama de circuito de bloco demonstrado na figura 5, a unidade de preparação de fluido quente 10, disposta no aquecedor de água de fluxo contínuo 90 da máquina de café totalmente automática 80, apresenta de acordo com a modalidade da invenção, uma fonte de alimentação de corrente alternada AC 60, que geralmente corresponde a uma conexão da tensão de rede (230 V, 50 Hz) . Essa tensão de rede AC (fornecida pela fonte de alimentação AC 60) é então alimentada para um dispositivo de controle de temperatura 20; ao mesmo tempo é alimentada para um circuito retificador 30 que fornece uma tensão de rede retificada em sua saída, com um valor eficaz (aproximadamente 325 V DC) para um dispositivo semicondutor de alteração de energia 40 na forma de um MOSFET de potência. O dispositivo semicondutor de alteração de energia 40 é controlado através do dispositivo de controle de temperatura 20 por uma conexão de interface. O dispositivo semicondutor de alteração de energia 40 é conectado ao dispositivo de aquecimento de fluido 50, no lado externo, na forma de um termobloco, proporcionando a função de aquecimento contínuo do aquecedor de água de fluxo contínuo 90. A figura 6a apresenta a representação da voltagem DC quando o dispositivo semicondutor de alteração de energia 40 é controlado de acordo com a invenção, através do dispositivo de controle da temperatura 20. Como está claro na figura 5, um sensor de temperatura 25, que está conectado ao dispositivo de aquecimento de fluido 50, e que mede a temperatura do fluido d neste dispositivo 50 ou na sua saída, serve como um sistema de feedback de um parâmetro de medição (no caso a temperatura) para o dispositivo de controle da temperatura 20. Durante o período de aquecimento TH, de acordo com a figura 6a, a voltagem DC aplicada na entrada do dispositivo de aquecimento de fluido 50 é totalmente transmitida através do dispositivo semicondutor de alteração de energia 40, de forma que, conforme demonstrado na figura 6b, a temperatura do fluido d aumente relativamente rápido (< 5 segundos), de aproximadamente 100°C para a temperatura de 160°C, para fornecer vapor a partir da água de preparação. A curva associada da energia térmica PTh é demonstrada na figura 6c. Conforme pode ser observado, durante o período de aquecimento TH, a energia térmica PTh apresenta o valor máximo de 2,8 hW.

Após o final do período de aquecimento, a voltagem e, portanto, a energia térmica é reduzida; em resumo, a real voltagem DC pulsada aplicada não é demonstrada na figura 6a, mas sim a curva da voltagem DC eficaz durante a utilização. Logo, está claro que após a dispensa do café, a voltagem, e, portanto, a energia térmica é mantida a um valor médio por um período de standby curto TB, para ser reduzida para zero no final do período de standby TB, para economizar energia. Neste período, a temperatura do fluido d também é reduzida para um valor abaixo da temperatura da água de 100°C. No início de um novo fornecimento de café, em um período de aquecimento subsequente TH, a voltagem retorna novamente para o seu valor total de aproximadamente 325 V, estabelecendo que a energia eficaz para este período corresponde à potência nominal de 2,8 kw. Durante este período, a temperatura do fluido d aumenta relativamente rápido, significando que o período de aquecimento TH pode ser reduzido, e. nortanto o temno de esnera também node ser reduzido .

Está claro a partir da comparação das curvas de tempo respectivas das energias efetivas (solução convencional de acordo com a técnica anterior é demonstrada na figura 4; a solução de acordo com a invenção é demonstrada na figura 7), e, também, de acordo com a invenção, que não é mais necessário inserir períodos Tz intermediários durante o período de standby TB, para manter a temperatura do fluido constante de aproximadamente 100°C.

Está claro a partir da figura 7, que mesmo no início de cada processo de preparação, processos de aquecimento (intervalos de aquecimento TH) são fornecidos com alta energia do dispositivo de aquecimento de fluido 50 em comparação com a da solução convencional. Isso significa que é possível reduzir consideravelmente o período de aquecimento TH, e, portanto, o tempo de espera no início do processo de preparação ou para fornecimento de vapor.

Deve ser observado que a invenção não está restrita às modalidades demonstradas. Adaptações e possíveis desenvolvimentos são conhecidos pelos versados na área.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Unidade de preparação de fluido quente (10), para uma máquina de café totalmente automática, que compreende: • um dispositivo de controle de temperatura (20); • um dispositivo de aquecimento de fluidos (50), • um circuito retificador (30); e • um dispositivo semicondutor de alteração de energia (40), onde o circuito retificador (30) é conectado na entrada a uma fonte de alimentação AC (60), e na saida, através do dispositivo semicondutor de alteração de energia (40), a um dispositivo de aquecimento fluido (50), onde este dispositivo (40) é projetado para controlar seletivamente a saida do circuito retificador (30) através do dispositivo de aquecimento fluido (50), e onde o dispositivo de controle da temperatura (20) é projetado para realizar o controle do dispositivo semicondutor (40) de uma forma pulsátil, para controlar a temperatura.
2. 2. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com a reivindicação 1, em que o do dispositivo de controle da temperatura (20) é projetado para variar a proporção entre a duração e o intervalo de pulsos estabelecidos para o controle do dispositivo semicondutor de alteração de energia (40).
3. 3. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, em que o dispositivo de aquecimento de fluido (50) é projetado, de acordo com o controle do dispositivo semicondutor de alteração de energia, para aquecimento da água fornecida na entrada deste dispositivo (50) para uma temperatura adequada para o processo de preparação de um café, ou para aquecimento da água fornecida na entrada deste dispositivo (50) para uma temperatura de vapor, e em cada caso para ser realizada na saida do deste dispositivo (50).
4. 4. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com a reivindicação 3, em que o dispositivo de aquecimento da temperatura (50) é projetado para variar a proporção entre a duração e o intervalo de pulsos estabelecidos durante o aquecimento da água fornecida, para regular a energia térmica deste dispositivo (50) de uma forma substancialmente continua.
5. 5. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o dispositivo de aquecimento de fluido (50) é um termobloco com uma potência nominal de á 2 kw, de preferência de aproximadamente 2,8 kW.
6. 6. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que o dispositivo de controle de temperatura (20) é projetado para ajustar a proporção entre a duração e o intervalo do pulso, para que este dispositivo (50) seja operado em uma faixa de energia média, de preferência de aproximadamente 1,4 kw, se a temperatura alvo do fluido for de cerca de 100°C, e em que o dispositivo de controle de temperatura (20) é operado em sua faixa de potência nominal, de preferência de aproximadamente 2,8 kw, se a temperatura alvo do fluido permanecer na faixa de vapor, vantajosamente na faixa de 160°.
7. 7. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em quea unidade de preparação de fluido quente ) 10) compreende adicionalmente um sensor de temperatura (25) para controle da temperatura do fluido (d) no dispositivo de aquecimento de fluido ou na sua saida, e onde o dispositivo de controle de temperatura (20) é configurado para variar a proporção entre a duração e intervalo do pulso, para que a temperatura alvo do fluido possa ser determinada e mantida na saida do dispositivo de aquecimento de fluido.
8. 8. Unidade de preparação de fluido quente (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o dispositivo semicondutor de alteração de energia (40) é instalado como um MOSFET, de preferência como um MOSFET de potência.
9. 9. Método para operação de uma máquina de café totalmente automática (80), em que para preparar uma máquina de café totalmente automática (80), que compreende no mínimo uma unidade de preparação de fluido quente (10), que por sua vez compreende: • um dispositivo de controle de temperatura (20); • um dispositivo de aquecimento de fluido (50); • um circuito retificador (30); e • um dispositivo semicondutor de alteração de energia (40), onde o circuito retificador (30) é conectado na entrada a uma fonte de alimentação AC (60), e na saída, através do dispositivo semicondutor de alteração de energia (40) a um dispositivo de aquecimento fluido (50), onde este dispositivo (40) é projetado para controlar seletivamente a saída do circuito retificador (30) através do dispositivo de aquecimento fluido (50), e onde o dispositivo de controle da temperatura (20) é projetado para realizar o controle do dispositivo semicondutor (40) de uma forma pulsátil, onde o método compreende as seguintes etapas: • determinação de um parâmetro relacionado ao processo para uma preparação de bebida quente; • variação da proporção entre a duração e o intervalo dos pulsos para o controle do dispositivo semicondutor de alteração de energia (40), de acordo com o parâmetro relacionado ao processo, para ajustar uma energia térmica (Pth) do dispositivo de aquecimento de fluido.
10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o parâmetro relacionado ao processo especifica se água quente ou vapor é dispensado e/ou em qual temperatura (d) a água quente ou vapor é dispensado.
11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a proporção entre o intervalo e duração do pulso ser modificada durante o fornecimento de água quente ou vapor, alterando a energia térmica do dispositivo de aquecimento de fluido (50) de uma forma substancialmente continua.
12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 9, que compreende adicionalmente a etapa de: • determinação da temperatura do fluido que deve ser fornecida na saida do dispositivo de aquecimento de fluido (50) , e onde o parâmetro relacionado ao processo deverá especificar se a temperatura do fluido (d) irá ou não ser reduzida para abaixo da temperatura alvo do fluido, durante a preparação da bebida quente, realizada com mais de um valor especificado.
13. 13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, em que o dispositivo de controle de temperatura (20) controla o dispositivo de aquecimento de fluido (50) durante um período de standby (TB) da máquina de café totalmente automática (80), de forma que sua energia térmica permaneça zero durante todo o tempo.
14. 14. Uso da unidade de preparação de fluido quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, de uma máquina de café totalmente automática (80), na qual a máquina de café totalmente automática (80) compreende um dispositivo de controle de fluxo para acionamento de um processo de preparação automático ou semiautomático de uma bebida quente, e onde o dispositivo de controle de fluxo assume a tarefa de especificar a temperatura alvo do fluido para o dispositivo de controle de temperatura (20), de acordo com a sequência temporal do processo de preparação da bebida quente.
15. 15. Uso, de acordo com a reivindicação 14, em que o dispositivo de controle de temperatura (20) controla o dispositivo de aquecimento de fluido (50) durante um período de standby (TB) da máquina de café totalmente automática (80), para que sua energia térmica permaneça zero por todo o tempo.