DISPOSITIVO DE CALENTAMIENTO DE LIQUIDO PARA APARATO ELECTRODOMESTICO.

Dispositivo de calentamiento (11) de un líquido para aparato electrodoméstico,

formado por un cuerpo principal (1) y un elemento complementario (3) dispuesto respecto a una cara del cuerpo principal (1), un canal de circulación de líquido (4) existente entre el elemento complementario (3) y el cuerpo principal (1), presentando, dicho canal, dos extremos que forman respectivamente una entrada (5) adaptada para estar conectada a un depósito de líquido, y una salida (6) adaptada para la evacuación del líquido calentado; el elemento complementario (3) está provisto de una resistencia calefactora (2) dispuesta para permitir el calentamiento del líquido que circula a lo largo del canal (4), teniendo dicho canal (4) una sección delimitada a lo largo profundidad por el cuerpo principal (1) y el elemento complementario (3) y a lo ancho por al menos una aleta, la cual se extiende desde el cuerpo principal (1) al elemento complementario (3), el cual se caracteriza por el hecho de que el canal posee una sección mínima (Smin) de paso de líquido situada a distancia de dicha salida (6) y lo más cerca posible de la salida (6) del canal que de su entrada (5)

Dispositivo de calentamiento de líquido para aparato electrodoméstico.

El presente invento se refiere, de manera general, al ámbito de los aparatos electrodomésticos, centrándose, concretamente, en los aparatos de uso doméstico que requieren el calentamiento de un líquido a una temperatura inferior a la del paso en fase vapor, y, en particular, al calentamiento del agua. Como ejemplo de estos aparatos podemos citar las cafeteras eléctricas, las máquinas de expreso, y los distribuidores de Bebidas calientes, que necesitan una rápida producción de agua a una temperatura superior a 60º e inferior a la temperatura de ebullición del líquido.

Concretamente, el invento se refiere a un dispositivo de calentamiento de líquido para electrodomésticos, formado por un cuerpo principal, asociado a un elemento complementario que recubre una cara del cuerpo principal, creando un canal de circulación de líquido, entre el elemento complementario y el cuerpo principal, que presenta dos extremos los cuales forman, respectivamente, una entrada adaptada para estar unida a un depósito de líquido, y una salida adaptada para evacuar el líquido calentado. El elemento complementario está dotado de una resistencia calefactora que permite el calentamiento del líquido que circula a lo largo del canal.

Con la finalidad de reducir el tiempo de calentamiento necesario de una cantidad determinada de líquido a una temperatura concreta, los fabricantes de dispositivos de calentamiento de líquido han desarrollado aparatos de calentamiento de diferentes estructuras para disponer el canal de circulación de líquido con respecto a la resistencia calefactora.

En el documento FR-A-2 855 359 se presenta un dispositivo de calentamiento de líquido del tipo anteriormente indicado, dotado de un cuerpo principal con inercia térmica débil inferior a la del aluminio. Este dispositivo es particularmente productivo ya que, debido a su inercia débil, el cuerpo principal almacena una escasa cantidad del calor producido por la resistencia. Al reducir la pérdida térmica, se experimenta una mejora en el rendimiento térmico de este dispositivo.

No obstante, a una temperatura superior a 80ºC y con un caudal de agua normal deseado, se constata la aparición burbujas de vapor en la sección de salida del canal que, a la larga, llega a desgastar el material plástico del cuerpo principal que lleva el canal. La longevidad del aparato se ve reducida de manera drástica, haciéndose necesario el uso del plástico técnico más costoso. Además, este dispositivo tiene tendencia a cubrirse de tártaro, lo que degrada su rendimiento energético conforme a los ciclos de uso. En el documento de patente DE 10322034, también se describe un dispositivo de calentamiento de un líquido.

En este contexto, el objetivo del presente invento es presentar un dispositivo de calentamiento que permita paliar, al menos, algunos de los inconvenientes citados anteriormente y que, en particular, minimice la tendencia a cubrirse de tártaro durante el calentamiento del líquido a temperaturas próximas a la ebullición. Con este fin, el dispositivo del invento, conforme a la definición genérica, por otro lado, que aparece en el preámbulo enunciado anteriormente, en principio se caracteriza en el hecho de que dicho canal posee una sección mínima de paso de líquido situada a distancia de dicha salida y más cerca de la salida del canal que de su entrada.

Gracias al invento, entre la sección mínima del canal y la entrada, la velocidad de circulación del líquido es relativamente lenta lo que permite su calentamiento de manera progresiva sobre una longitud importante del canal (al menos igual a la longitud del canal). Además, en el lugar de la sección mínima y con flujo de líquido constante, la velocidad de circulación del líquido aumenta en razón del estrechamiento unido a la sección mínima.

El lugar de estrechamiento formado en el canal debe escogerse de manera que se sitúe en una zona caliente del canal, es decir, cerca de salida del mismo. Siendo en la zona caliente donde, efectivamente, se forman burbujas de vapor y se deposita el tártaro, se acelerará la velocidad del líquido en la zona caliente del canal, aumentando la presión del líquido contra las paredes calientes del canal, comportando una reducción de la cantidad de vapor generado y/o una evacuación más rápida de las burbujas de vapor, que degradarán el material en menor medida.

El aumento de la velocidad del agua en la zona caliente del canal va acompañado de la reducción de la cantidad de tártaro acumulado en las paredes del canal.

Asimismo, debido a la mejor conducción térmica obtenida con un interfaz líquido/pared que con un interfaz de vapor/pared, se experimenta una mejora del cambio térmico entre las paredes del canal y el líquido.

Gracias al invento, la temperatura bajo la cual se genera vapor en el canal es mayor de lo que sería en el caso de un dispositivo de calentamiento sin sección mínima que forma un estrechamiento del canal en la zona caliente. De esta manera, podemos incrementar la potencia de calentamiento de la resistencia eléctrica sin necesidad de generar más vapor que en los dispositivos del artículo anterior. De hecho, la velocidad de calentamiento del líquido puede ser mayor sin necesidad de disponer de una zona de sedimentación del tártaro.

Es posible, por ejemplo, disponer el dispositivo de manera que conste de una parte de canal que se estreche paulatinamente al acercarse a la salida del canal, estando esta parte de estrechamiento situada más cerca de la salida del canal que de su entrada, entre la sección mínima de paso de líquido y la entrada del canal.

Esta zona de estrechamiento progresivo tiene como función:

• por una parte, reducir las pérdidas de carga generadas por la presencia de la sección mínima y;

• por otra parte, aumentar progresivamente la presión estática interna del canal y la velocidad del líquido al acercarse a la sección mínima.

Asimismo, y por los mismos motivos comentados anteriormente, la temperatura de la zona de estrechamiento progresivo puede aumentar, de promedio, sin necesidad de crear una zona de generación de vapor.

Es posible, por ejemplo, disponer la sección mínima de manera que pertenezca a una parte del canal de sección mínima constante en toda su longitud, siendo esta parte de canal de sección mínima constante inmediatamente consecutiva a la parte de estrechamiento.

En este modo de realización, al dirigirse a la salida del canal, la sección del canal se estrecha progresivamente a lo largo de la parte de estrechamiento hasta pasar a ser mínima y constante en toda la extensión de la parte de canal de sección mínima.

Asimismo, es posible disponer la resistencia calefactora de manera que esté serigrafiada sobre una cara del elemento complementario opuesto al cuerpo principal. Este modo de realización permite un cambio térmico óptimo entre la resistencia y el elemento complementario, lo que incrementa el rendimiento del dispositivo.

También es posible hacer que la distancia que separa dicha sección mínima del canal de la salida sea, al menos, una décima parte de la longitud total del canal medido entre su entrada y su salida. Este modo de realización permite reducir la presión ejercida por el líquido calentado sobre la pared del canal cerca de la salida que es una zona ligeramente enfriada por su proximidad a la salida con el exterior del dispositivo. Este alargamiento de la sección del canal cerca de la salida se adaptará de tal manera que no genere una zona de predisposición a la aparición de vapor por cavitación.

A su vez, es posible adaptar la sección mínima para que sea inferior a la mitad de una sección de paso máximo del fluido en el canal, preferentemente menor a un cuarta parte de esta sección máxima y preferiblemente menor a una quinta parte de esta sección máxima. A temperatura constante, la velocidad del líquido en un lugar dado del canal es inversamente proporcional a la sección del canal en este lugar.

Así pues, es posible ajustar el perfil del canal para optimizar la curva de subida de temperatura del líquido durante su vertido al canal de tal manera que se evite el paso de fase vapor del líquido. En el marco de este ajuste de perfil, se ha constatado que la sección mínima debe ser al menos igual a la mitad de la sección máxima y preferiblemente igual a la quinta parte de esta sección máxima, lo que permite que se den las condiciones perfectas para arrastrar las posibles...

1. Dispositivo de calentamiento (11) de un líquido para aparato electrodoméstico, formado por un cuerpo principal (1) y un elemento complementario (3) dispuesto respecto a una cara del cuerpo principal (1), un canal de circulación de líquido (4) existente entre el elemento complementario (3) y el cuerpo principal (1), presentando, dicho canal, dos extremos que forman respectivamente una entrada (5) adaptada para estar conectada a un depósito de líquido, y una salida (6) adaptada para la evacuación del líquido calentado; el elemento complementario (3) está provisto de una resistencia calefactora (2) dispuesta para permitir el calentamiento del líquido que circula a lo largo del canal (4), teniendo dicho canal (4) una sección delimitada a lo largo profundidad por el cuerpo principal (1) y el elemento complementario (3) y a lo ancho por al menos una aleta, la cual se extiende desde el cuerpo principal (1) al elemento complementario (3), el cual se caracteriza por el hecho de que el canal posee una sección mínima (Smin) de paso de líquido situada a distancia de dicha salida (6) y lo más cerca posible de la salida (6) del canal que de su entrada (5).

2. El dispositivo presentado por la reivindicación 1, se caracteriza en el hecho de que comporta una parte de estrechamiento del canal (7) situada más lejos de la salida (6) del canal que de su entrada (5), entre la sección mínima de paso de líquido (Smin) y la entrada (5) del canal.

3. El dispositivo presentado según reivindicación 2, se caracteriza en el hecho de que la parte de estrechamiento (7) se estrecha (7) progresivamente en dirección hacia la salida (6) del canal.

4. El dispositivo presentado según reivindicación 3, se caracteriza por el hecho de que la sección mínima (Smin) pertenece a una parte de canal de sección mínima constante (8) sobre toda su longitud, siendo esta parte de canal de sección mínima constante (8) inmediatamente consecutiva a la parte de estrechamiento (7).

5. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, se caracteriza por el hecho de que la resistencia calefactora (2) está serigrafiada en una de las caras (9) opuestas al cuerpo principal (1) del elemento complementario (3).

6. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, se caracteriza por el hecho de que la distancia de separación de dicha sección mínima del canal de la salida es de al menos una décima parte de la longitud total del canal medida entre su entrada (5) y su salida (6).

7. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza por el hecho de que la sección mínima (Smin) es inferior a la mitad de una sección de paso máximo del fluido (Smax) en el canal, preferentemente inferior a una cuarta parte de esta sección máxima (Smax) y preferiblemente inferior a una quinta parte de esta sección máxima (Smax).

8. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, se caracteriza por el hecho de que la distancia existente entre el elemento complementario (3) y el cuerpo principal (1), sobre toda la extensión del canal, es mínima (Dmin) en el lugar de la sección mínima de paso del líquido (Smin).

9. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, se caracteriza por el hecho de que dicho elemento complementario (3) es un tubo en cuyo interior se dispone el cuerpo principal (1), y por el hecho de que dicho canal (4) está enrollado de manera helicoidal alrededor del cuerpo principal (1).

10. El dispositivo presentado en la reivindicación 9, se caracteriza por el hecho de que las espiras del helicoide más cercanas las unas de las otras están las situadas cerca del lugar en el que se encuentra dicha sección mínima (Smin).

11. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, se caracteriza por el hecho de que el cuerpo principal (1) es plano y la forma del canal es de espiral plana.

12. El dispositivo presentado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, se caracteriza por el hecho de que el canal (4) está formado por una ranura (10) realizada en dicho cuerpo principal (1).