GENERADOR DE AGUA CALIENTE Y/O DE VAPOR.

Generador de agua caliente y/o de vapor (1) que comprende medios de calentamiento eléctrico (2) y una cámara (3) para la producción de la mencionada agua caliente y/o vapor,

estando definida dicha cámara por una cavidad (4), delimitada por los mencionados medios de calentamiento (2) en cooperación con un elemento de demarcación (5) a través del cual fluye el agua mientras se calienta, presentando el referido elemento de demarcación (5) una cavidad interna donde están dispuestos dichos medios de calentamiento (2), comprendiendo el antedicho elemento de demarcación (5) una carcasa tubular (6) y los referidos medios de calentamiento (2), que comprenden un calentador de cartucho dispuesto de manera coaxial en el interior de dicha carcasa tubular (6), estando la mencionada cavidad (4) comprendida entre la superficie lateral externa del referido calentador de cartucho y la superficie lateral interna de la mencionada carcasa (6), caracterizado porque dicho calentador de cartucho presenta un núcleo central cilíndrico (7) para soportar al menos una resistencia filiforme (8) enrollada en espiral sobre la superficie lateral de dicho núcleo (7) e incorporada a una matriz tubular (9) que presenta elevadas propiedades de aislamiento dieléctrico y transmisión de calor, y una camisa tubular (10) montada en la referida matriz tubular (9), que presenta elevadas propiedades de conducción térmica y de resistencia al esfuerzo térmico, estando dispuesta la mencionada resistencia (8) fuera del mencionado eje del calentador de cartucho y separada de la antedicha cavidad (4) sólo para que dicha camisa (10) mantenga razonablemente baja la temperatura de funcionamiento de la mencionada resistencia (8) para obtener la temperatura del agua deseada

Generador de agua caliente y/o de vapor.

La presente invención se refiere a un generador de agua caliente y/o de vapor, que se puede utilizar en aparatos de uso doméstico o industrial para cuya operación sea necesaria la producción de agua caliente, particularmente, pero no en forma exclusiva, en cafeteras automáticas o semiautomáticas y electrodomésticos similares. Las calderas para cafeteras han estado disponibles durante mucho tiempo en el mercado, y consiste en un cuerpo de alta conductividad térmica, con un armazón, donde existe un medio de calentamiento eléctrico especial y una cámara de calentamiento interna en la que se calienta el agua. La transmisión de la energía térmica proveniente del medio de calentamiento hacia el agua dentro de la cámara de calentamiento se realiza por conducción a través de la masa del cuerpo de la caldera, cuya inercia térmica, sin embargo, afecta el tiempo necesario para llevar el agua a la temperatura deseada, incrementándolo. Asimismo, las mencionadas calderas presentan una cámara de calentamiento concebida para contener una cantidad de agua que, algunas veces, es superior a la requerida para el ciclo operativo del aparato.

El exceso de agua puede ser eliminado o puede estacionarse durante un cierto período dentro de la cámara de calentamiento para ser reutilizado en el siguiente ciclo, lo que, por supuesto, implica evidentes problemas de higiene.

En cualquier caso, el consumo de energía de dichas calderas no es óptimo ya que el exceso de agua se calienta sin ninguna utilidad.

Las referidas calderas, en general, funcionan reteniendo el agua dentro de la cámara de calentamiento, la cual, al calentarse, se presuriza.

A fin de contener la presión del agua y/o del vapor generados en la cámara de calor, ésta deberá presentar una resistencia mecánica adecuada y medios especiales de sellado, los cuales algunas veces restringen o complican las opciones de diseño para su estructura.

Finalmente, dichas calderas podrían presentar poca flexibilidad de adaptación cuando es necesario cambiar la temperatura de salida del agua y/o del vapor a fin de cumplir con las distintas variables operacionales del aparato en el que está instalada.

Las patentes WO 2005/072587, US-A-2680802, WO 00/11914, EP 0325678, EP 0044040 y FR 2331232 describen un generador según el preámbulo de la reivindicación 1.

La tarea técnica de la presente invención, por lo tanto, es la de proporcionar un generador de agua caliente y/o de vapor que permita eliminar las desventajas técnicas de los estados anteriores del arte.

En el marco de esta tarea, un objeto de la invención es el de proporcionar un generador de agua caliente y/o de vapor que posea una elevada flexibilidad en el uso, optimice el consumo de energía, presente una estructura simple, sea económico, eficaz, mantenga las condiciones operativas de higiene y minimice los requerimientos de mantenimiento ordinario y extraordinario.

La tarea técnica, así como estos y otros objetos de conformidad con la presente invención, se logra mediante un generador de agua caliente y/o de vapor que comprenda medios de calentamiento eléctrico y una cámara para la producción de agua caliente y/o vapor, caracterizado porque la mencionada cámara se defina por una cavidad, delimitada por dichos medios de calentamiento en cooperación con un elemento de demarcación, a través de la cual fluya el agua mientras se calienta.

Las características adicionales de la presente invención, además, se definen en las reivindicaciones que siguen.

Otras características y ventajas de la invención surgirán con mayor claridad a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, del generador de agua caliente y/o de vapor según la conclusión, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo, en el dibujo adjunto, donde: la Figura 1 muestra una vista de alzado lateral y parcialmente seccionada en forma axial de un generador de agua caliente y/o de vapor, según una realización preferida de la invención. Con referencia a la figura anterior, se muestra un generador de agua caliente y/o de vapor, globalmente indicado con el número de referencia 1, del tipo que comprende unos medios de calentamiento eléctrico 2 y una cámara 3 para la producción de agua caliente y/o de vapor.

Un aspecto especialmente ventajoso del generador 1 es que la cámara 3 se define por una cavidad 4, delimitada por los medios de calentamiento 2 en cooperación con un elemento de demarcación 5, a través de la cual fluye el agua mientras se calienta.

A modo de ejemplo no limitativo, se hará referencia a un generador 1 apto para la producción de agua caliente y/o vapor en una cafetera automática o semiautomática, pero claramente su uso puede ampliarse a cualquier aparato que requiera la producción de agua caliente y/o de vapor para su funcionamiento, por ejemplo una plancha, entre otras cosas.

En la solución que se ilustra, el elemento de demarcación 5 presenta una cavidad interna donde se disponen los medios de calentamiento 3 y, en particular, el elemento de demarcación 5 comprende una carcasa tubular 6, mientras que los medios de calentamiento 3 comprenden un calentador de cartucho dispuesto en forma coaxial dentro de la carcasa tubular 6, de modo que la cavidad 4 queda comprendida entre la cara lateral externa del calentador de cartucho y la superficie lateral interna de la carcasa tubular 6.

El calentador de cartucho presenta un núcleo central cilíndrico 7 para soportar al menos una resistencia filiforme 8 enrollada en espiral alrededor de la superficie lateral del núcleo 7 e incorporada a una matriz tubular 9 en la cual está montada una camisa tubular 10, cuya superficie lateral externa, en particular, delimita la cavidad 4 con la superficie lateral interna de la carcasa 6. Preferentemente, el núcleo central 7 es de óxido de magnesio; la resistencia 8 es de cromo-níquel 80/20, ideal por sus propiedades de resistencia a altas temperaturas de funcionamiento, de naturaleza resistente a la oxidación, con ausencia total de magnetismo y bajo coeficiente de variación de la resistividad ante los cambios de temperatura; la matriz 9 es de óxido de magnesio, cuya estructura granular garantiza un elevado aislamiento dieléctrico y una excelente transmisión del calor generado por la resistencia 8 a la camisa 10; la camisa 10 es de un metal que presenta excelente conductividad térmica, alta resistencia a la oxidación a altas temperaturas, elevada resistencia a la corrosión química, estabilidad estructural, incluso después de varios ciclos de calentamiento y enfriamiento.

Cabe señalar que la disposición de la resistencia 8, alejada del eje del calentador de cartucho y separada de la cavidad 4 sólo por la camisa 10, permite mantener razonablemente baja la temperatura de funcionamiento de la resistencia 8 misma para lograr la temperatura deseada del agua, lo que limita la formación de incrustaciones en el calentador de cartucho, un fenómeno que, como es sabido, aumenta considerablemente a medida que se incrementa la temperatura y ocasiona una pérdida de eficacia del calentador de cartucho mismo. Preferentemente, la distribución espacial de las espiras de la resistencia 8 es variable a lo largo del desarrollo axial del calentador del núcleo 7, de manera que, a nivel local, el calentador de cartucho suministre temperaturas de funcionamiento eficaces. La estructura del calentador de cartucho se completa con los terminales eléctricos 11 para alimentar la resistencia 8, dispuestos a través de una tapa 12 que cierra una base abierta de la camisa 10, camisa 10 que tiene, por otro lado, otra base cerrada. El calentador de cartucho también puede presentar al menos un sensor de temperatura, por ejemplo un termopar, y un sensor de gas, conectados a la unidad de control (no ilustrada) del dispositivo 1.

La carcasa tubular 6 presenta, preferentemente, una entrada radial 13 para el agua, practicada a través de la pared lateral de aquélla, y una salida axial 14 para el agua, practicada a través de una base cerrada de la misma, cuya segunda base, del otro lado, puede abrirse a través de una tapa (no representada) para la introducción y la extracción del calentador de cartucho.

La cavidad 4 puede estar libre, como se muestra, a fin de conducir el agua de la entrada 13 a la salida 14 a lo largo de una vía de conducción que se despliega en forma prácticamente paralela al eje del calentador de cartucho. En una realización diferente según la presente invención, la cavidad 4 puede presentar en su interior un alimentador helicoidal,...

1. Generador de agua caliente y/o de vapor (1) que comprende medios de calentamiento eléctrico (2) y una cámara (3) para la producción de la mencionada agua caliente y/o vapor, estando definida dicha cámara por una cavidad (4), delimitada por los mencionados medios de calentamiento (2) en cooperación con un elemento de demarcación (5) a través del cual fluye el agua mientras se calienta, presentando el referido elemento de demarcación (5) una cavidad interna donde están dispuestos dichos medios de calentamiento (2), comprendiendo el antedicho elemento de demarcación (5) una carcasa tubular (6) y los referidos medios de calentamiento (2), que comprenden un calentador de cartucho dispuesto de manera coaxial en el interior de dicha carcasa tubular (6), estando la mencionada cavidad (4) comprendida entre la superficie lateral externa del referido calentador de cartucho y la superficie lateral interna de la mencionada carcasa (6), caracterizado porque dicho calentador de cartucho presenta un núcleo central cilíndrico (7) para soportar al menos una resistencia filiforme (8) enrollada en espiral sobre la superficie lateral de dicho núcleo (7) e incorporada a una matriz tubular (9) que presenta elevadas propiedades de aislamiento dieléctrico y transmisión de calor, y una camisa tubular (10) montada en la referida matriz tubular (9), que presenta elevadas propiedades de conducción térmica y de resistencia al esfuerzo térmico, estando dispuesta la mencionada resistencia (8) fuera del mencionado eje del calentador de cartucho y separada de la antedicha cavidad (4) sólo para que dicha camisa (10) mantenga razonablemente baja la temperatura de funcionamiento de la mencionada resistencia (8) para obtener la temperatura del agua deseada.

2. Generador de agua caliente y/o de vapor, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha carcasa tubular (6) presenta una entrada radial (13) para la referida agua, practicada a través de la pared lateral de ésta, y una salida axial (14) para dicha agua y/o vapor, practicada a través de una base de aquélla.

3. Generador de agua caliente y/o de vapor según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la distribución espacial de las espiras de dicha resistencia (8) es variable a lo largo del desarrollo axial del mencionado núcleo.

4. Generador de agua caliente y/o de vapor según una o varias de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque el mencionado núcleo (7) es de óxido de magnesio.

5. Generador de agua caliente y/o de vapor según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mencionada camisa (10) es de metal.

6. Generador de agua caliente y/o de vapor según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mencionada matriz (9) es de óxido de magnesio.

7. Generador de agua caliente y/o de vapor, según la reivindicación 1, caracterizado porque los mencionados medios de calentamiento (2) comprenden una carcasa tubular en la cual se imprime un circuito de resistencia, mientras que el mencionado elemento de demarcación es un mandril dispuesto internamente y coaxial a la referida carcasa tubular, quedando comprendida la cavidad entre la superficie lateral interna de dicha carcasa tubular y la superficie lateral externa del mencionado mandril.

8. Generador de agua caliente y/o de vapor según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mencionada cavidad (4) está libre para poder conducir la referida agua desde la antedicha entrada (13) hasta la mencionada salida (14) a lo largo de una vía de conducción que se despliega en forma paralela al eje de dicha cavidad (4).

9. Generador de agua caliente y/o de vapor según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mencionada cavidad (4) presenta en su interior un alimentador helicoidal apto para poder conducir la referida agua de la antedicha entrada (13) a la mencionada salida (14) a lo largo de una vía de conducción que se despliega en forma helicoidal en torno al eje de la mencionada cavidad.

10. Una cafetera caracterizada porque presenta un generador de agua caliente y/o de vapor (1) según una o varias de las reivindicaciones precedentes.