Un sistema mejorado para calentar el agua en una caldera y un método respectivo.

Un método para suministrar bebidas calientes que comprende suministrar agua caliente,

en donde suministrar agua caliente comprende las etapas de:

(a) proporcionar un dispositivo para calentar agua, el dispositivo comprende:

- una caldera (1) adecuada para contener agua y que comprende una entrada (12) y una salida (15) que son adecuadas, respectivamente, para introducir agua en la caldera (1) y para retirar agua de la misma;

- un calentador (2) adecuado para suministrar energía al agua contenida en la caldera (1) para aumentar la temperatura del agua;

- una unidad de control (6) que puede generar una señal para el aumento de la potencia entregada (Pe) suministrada por el calentador (2) y una señal para la reducción de la misma;

- uno o más transductores de caudal (1) que pueden generar unas señales respectivas que son representativas de la entrada y/o la salida de caudal de agua de la caldera (1),

- el transductor de caudal (11) puede comunicarse señales con la unidad de control (6),

la unidad de control (6) que genera las señales para el aumento y/o la reducción de la potencia entregada (Pe) entregada por el calentador (2) al procesar la señal que es representativa del caudal que es enviado por el transductor de caudal (11), el procesamiento tiene lugar por medio de una función almacenada en la unidad de control (6), caracterizado por que

la unidad de control (6) determina un valor representativo de la energía total no compensada por el calentador (2), que es substancialmente igual a la integral en el tiempo de la diferencia entre la potencia consumida (Pp) cogida de la caldera (1) y la potencia entregada (Pe), entregada por el calentador (2);

en donde cuando el valor representativo de la energía total no compensada por el calentador (2) es igual a cero, la potencia entregada (Pe) nunca es mayor que la potencia consumida (Pp).

Un sistema mejorado para calentar el agua en una caldera y un método respectivo

Campo técnico

La presente invención está relacionada con un sistema mejorado para calentar el agua en una caldera y un método respectivo.

Antecedentes de la técnica

En la memoria descriptiva se incluye un examen de los documentos, registros, materiales, dispositivos, artículos y similares, puramente con el fin de proporcionar un contexto para la presente invención. Ni se sugiere ni se pretende que estos asuntos formen parte de la técnica anterior en total o en parte ni que sean de conocimiento general en el campo de la presente invención como existente antes de la fecha prioritaria de cualquier reivindicación de esta solicitud.

Las cafeteras exprés normalmente permiten preparar otros tipos de bebidas calientes además de café exprés, posiblemente de manera simultánea o en una sucesión rápida. Estas máquinas tienen normalmente unos calentadores de almacenamiento (o calderas) de modo que siempre hay caliente una cierta cantidad de agua.

Sin embargo, en cada suministro de bebida, se coge agua caliente del calentador y se sustituye por una cantidad igual de agua fría que contribuye a una reducción de la temperatura media del agua contenida en la caldera.

Dado que el calor en la caldera nunca se distribuye instantáneamente, sin embargo, el agua caliente y la fría se estratifican dentro de la caldera, con el resultado de que la unidad para monitorizar la temperatura en la caldera (cuya unidad se conecta normalmente a un termómetro) no puede recibir correctamente la información de que la bebida ha sido suministrada y por consiguiente el contenido la de caldera se ha enfriado.

También es importante que la temperatura del agua en la caldera nunca supere un valor predeterminado (por ejemplo, 90 º C) dado que, si lo hiciera, el excesivo calor podría estropear el sabor final de la bebida suministrada. Un ejemplo de solución existente se describe en el documento US2008/273868.

Las soluciones actualmente existentes no pueden hacer el mejor uso de la potencia instalada ni garantizar una temperatura constante del agua contenida en la caldera, lo que tiene como resultado variaciones en la calidad de la bebida.

En vista de la técnica anterior descrita, el objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema para calentar el agua en una caldera así como un método para calentar el agua en una caldera que permita mayor eficiencia en el uso de la potencia disponible en una cafetera.

La presente invención también proporciona ventajas en lo que se refiere a facilidad de la producción, mayor durabilidad, mayor compacidad y/o mayor flexibilidad.

Compendio de la invención

Según la presente invención, este objetivo se logra mediante un método para calentar agua según la reivindicación 1 y una cafetera según la reivindicación 12.

Breve descripción de los dibujos

Las características y las ventajas de la presente invención serán claras a partir de la siguiente descripción detallada de una realización práctica que se da a modo de ejemplo no limitativo haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática de una cafetera según una realización preferida de la presente invención;

La Figura 2 es una vista esquemática de la caldera 1 de la Figura 1, conectada a una cafetera 10;

La Figura 3 muestra un ejemplo de cómo se acumula en el tiempo la potencia perdida por la caldera de la Figura 1, en un ejemplo de suministro de múltiples bebidas;

La Figura 4 muestra el rastro temporal de la potencia perdida por la caldera de la Figura 1 en el ejemplo de suministro de la Figura 3;

La Figura 5 muestra un ejemplo ilustrado de un método para realizar un cálculo según la presente invención; y La Figura 6 muestra el rastro temporal de la potencia entregada por el calentador, según una realización de la presente invención.

Descripción detallada

Incluso si no se ha indicado explícitamente, las características individuales que se describen haciendo referencia a las realizaciones específicas deben entenderse como suplementarias y/o intercambiables con otras características descritas haciendo referencia a otras realizaciones.

Las máquinas para suministrar café exprés son unos dispositivos que también permiten preparar bebidas calientes de otros tipos. Este término también incluye las máquinas expendedoras que pueden suministrar bebidas calientes como resultado de un pago hecho a través de medios de pago incluidos en la máquina.

Como también se aclarará a continuación, las enseñanzas de la presente invención, que se describen haciendo referencia a una cafetera, deben entenderse como que también se extienden a máquinas que también pueden suministrar bebidas distintas al café o incluso a máquinas que pueden suministrar únicamente bebidas distintas al café; igualmente, aunque las máquinas expendedoras no se mencionan expresamente, la presente invención también puede aplicarse claramente a dispositivos que pueden suministrar bebidas calientes como resultado de un pago hecho a través de medios de pago dispuestos en el dispositivo.

Una cafetera 10 normalmente comprende una unidad de preparación de agua caliente que comprende una caldera 1 y un calentador 2, por ejemplo, un reóstato.

Para la finalidad de la presente invención, "caldera" significa un dispositivo que puede contener agua y aumentar su temperatura sin producir, sin embargo, vapor saturado; la caldera puede diseñarse, por ejemplo, para funcionar normalmente por debajo de 100 º C, por ejemplo, por encima de 70 º C, por encima de 80 º C, y preferiblemente a aproximadamente 90 º C, pero también son posibles temperaturas de trabajo por encima de 100 º C cuando la presión del agua contenida en la caldera 1 está encima de la presión de vapor saturado para la temperatura de funcionamiento (por ejemplo, a 120 º C y una presión relativa de 2 bar) .

La función de producir vapor saturado se demanda en dispositivos diferentes, conocidos como generadores de vapor, que pueden estar presentes en las cafeteras, además de la caldera 1.

La caldera 1 comprende una entrada de agua 12 y una salida de agua 15. El calentador 2 puede estar dentro de la caldera 1 para ser sumergido en el agua contenida en la caldera 1 pero son posibles otras configuraciones.

Ventajosamente, la entrada de agua 12 está en la parte inferior de la caldera 1 mientras que la salida de agua 15 está en la parte superior de la caldera 1.

El eje vertical se define con respecto a la colocación esperada de la caldera 1 durante el uso, de modo que el agua caliente tenderá a subir con respeto al agua fría más densa.

La caldera 1 tiene ventajosamente una forma cilíndrica; en este caso, la entrada de agua 12 y/o la salida 15 pueden disponerse en las paredes extremas superior e inferior de la caldera 1, respectivamente.

Sin embargo, dentro de las capacidades de los expertos en la técnica son posibles unas realizaciones alternativas, por ejemplo, con un eje horizontal o de forma esférica.

El calentador 2 se dispone ventajosamente en la parte inferior de la caldera 1, aunque también es posible una realización en la que el calentador 2 se reparte por el espacio interno.

La entrada de agua 12 de la caldera 1 puede conectarse a una fuente de agua a presión, por ejemplo, una bomba que se conecta a su vez a la red de agua o a un depósito, mientras que la salida de agua 15 puede conectarse al sistema de preparación y suministro de bebida. Todas las conexiones se forman por medio de respectivos conductos, de una manera conocida.

En una realización preferida, la caldera 1 recibe el suministro de agua fría por medio de una bomba 8.

La caldera 1 puede comprender un primer sensor de temperatura 14 dispuesto en las inmediaciones de la salida de agua, y, opcionalmente, un segundo sensor de temperatura 13 dispuesto en las inmediaciones de la entrada de agua.

El primer sensor de temperatura 14 puede ser ventajosamente un termopar, por ejemplo, instalado en una funda que tiene preferiblemente un diámetro de entre 0, 5 y 2 mm, por ejemplo, aproximadamente 1 mm; el segundo sensor de temperatura 13 puede formarse de la misma manera.

La capacidad de la caldera 1 puede variar, por ejemplo, de aproximadamente medio litro a aproximadamente de ocho/diez litros, según el tamaño de la máquina.

La potencia máxima que puede entregar el calentador 2 puede ser por lo menos 1 kW o más, por ejemplo, 3 kW. La presente invención está relacionada ventajosamente con máquinas en las que el calentador 2 tiene una potencia... [Seguir leyendo]

1. Un método para suministrar bebidas calientes que comprende suministrar agua caliente, en donde suministrar agua caliente comprende las etapas de:

(a) proporcionar un dispositivo para calentar agua, el dispositivo comprende:

- una caldera (1) adecuada para contener agua y que comprende una entrada (12) y una salida (15) que son adecuadas, respectivamente, para introducir agua en la caldera (1) y para retirar agua de la misma;

- un calentador (2) adecuado para suministrar energía al agua contenida en la caldera (1) para aumentar la temperatura del agua;

- una unidad de control (6) que puede generar una señal para el aumento de la potencia entregada (Pe) suministrada por el calentador (2) y una señal para la reducción de la misma;

- uno o más transductores de caudal (1) que pueden generar unas señales respectivas que son representativas de la entrada y/o la salida de caudal de agua de la caldera (1) , -el transductor de caudal (11) puede comunicarse señales con la unidad de control (6) , la unidad de control (6) que genera las señales para el aumento y/o la reducción de la potencia entregada (Pe) entregada por el calentador (2) al procesar la señal que es representativa del caudal que es enviado por el transductor de caudal (11) , el procesamiento tiene lugar por medio de una función almacenada en la unidad de control (6) , caracterizado por que la unidad de control (6) determina un valor representativo de la energía total no compensada por el calentador (2) , que es substancialmente igual a la integral en el tiempo de la diferencia entre la potencia consumida (Pp) cogida de la caldera (1) y la potencia entregada (Pe) , entregada por el calentador (2) ;

en donde cuando el valor representativo de la energía total no compensada por el calentador (2) es igual a cero, la potencia entregada (Pe) nunca es mayor que la potencia consumida (Pp) .

2. Un método según la reivindicación anterior en donde dicha función determina el momento en el que la potencia entregada (Pe) , entregada por el calentador (2) , es aumentada y/o reducida al considerar uno o más parámetros independientes seleccionados del grupo que comprende:

- el caudal del agua admitida en la caldera (1) ;

- la potencia máxima (Pmax) que puede ser entregada por el calentador (2) ;

- la diferencia de temperatura de agua entre la entrada a la caldera (1) y la salida de la caldera (1) .

3. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende uno o más transductores de caudal (11) que pueden generar una señal representativa de la entrada de caudal de agua y/o la salida de caudal de agua de la caldera (1) , el transductor de caudal (11) puede comunicarse señales con la unidad de control (6) , en donde la unidad de control (6) determina la potencia consumida (Pp) tomada en base a la señal representativa del caudal enviada por dicho transductor de caudal (11) .

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una primera sonda de temperatura (14) colocada en la parte superior de la caldera (1) , la primera sonda de temperatura (14) puede comunicarse señales con la unidad de control (6) con el fin de enviar a la unidad de control (6) una señal representativa de la temperatura a la que se coge el agua de la caldera (1) .

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende una segunda sonda de temperatura (13) colocada en las inmediaciones de la entrada (12) , la segunda sonda de temperatura (13) puede comunicarse señales con la unidad de control (6) con el fin de enviar a la unidad de control (6) una señal representativa de la temperatura a la que se admite el agua en la caldera (1) .

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde, si la potencia consumida Pp se define como la potencia perdida por la caldera (1) a causa de la sustitución de agua caliente con agua fría debido al suministro de agua caliente para el usuario seleccionado, el método comprende las siguientes etapas:

(b) comparar Pp con la potencia máxima Pmax que puede ser entregada por el calentador;

(c1) si PpâPmax, la unidad de control (6) establece Pe = Pp;

(c2) si Pp> Pmax, la unidad de control (6) establece Pe = Pmax.

7. Un método según la reivindicación anterior en donde la unidad de control calcula y almacena la variación en el tiempo de la energía no compensada por el calentador (2) .

8. Un método según la reivindicación anterior en donde la variación en el tiempo de la energía no compensada es substancialmente igual a la integral de Pp-Pe en el tiempo.

9. Un método según la reivindicación anterior en donde la unidad de control (6) establece Pe de tal manera que la energía no compensada por el calentador (2) es positiva o cero.

10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9 en donde la unidad de control (6) establece Pe> Pp únicamente para compensar la energía no compensada por el calentador (2) .

11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde, con el fin de compensar la 10 energía no compensada por el calentador (2) , la unidad de control establece Pe = Pmax.

12. Un dispositivo para suministrar bebidas calientes que comprende un dispositivo de agua caliente que comprende -una caldera (1) adecuada para contener agua y que comprende una entrada (12) y una salida (15) que son adecuadas, respectivamente, para introducir agua en la caldera (1) y para retirar agua de la misma;

- un calentador (2) adecuado para suministrar energía al agua contenida en la caldera (1) para aumentar la temperatura del agua;

- una unidad de control (6) que puede generar una señal para el aumento de la potencia entregada (Pe) suministrada por el calentador (2) y una señal para la reducción de la misma;

- uno o más transductores de caudal (1) que pueden generar unas señales respectivas que son representativas 20 de la entrada y/o la salida de caudal de agua de la caldera (1) , -el transductor de caudal (11) puede comunicarse señales con la unidad de control (6) , la unidad de control (6) se diseña para generar las señales para el aumento y/o la reducción de la potencia entregada (Pe) entregada por el calentador (2) al procesar la señal que es representativa del caudal que es enviada por el transductor de caudal (11) , el procesamiento tiene lugar por medio de una función almacenada en la unidad de control (6) , caracterizado por que la unidad de control (6) también se diseña para:

- determinar un valor representativo de la energía total no compensada por el calentador (2) , que es substancialmente igual a la integral en el tiempo de la diferencia entre la potencia consumida (Pp) tomada por la caldera (1) y la potencia entregada (Pe) entregada por el calentador (2) ;

en donde cuando el valor representativo de la energía total no compensada por el calentador (2) es igual a cero, la 30 potencia entregada (Pe) nunca es mayor que la potencia consumida (Pp) .