Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков



Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков
Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков
Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков
Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков
Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков
Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков
Малоинерционный термодатчик в устройстве для приготовления напитков

 


Владельцы патента RU 2579178:

НЕСТЕК С.А. (CH)

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в системе регулируемого нагрева в устройстве для приготовления напитков. В частности, изобретение относится к термодатчику, содержащему соединители, электрическую соединительную цепь, чувствительный элемент, по меньшей мере один из измеряемых электрических параметров которого меняется при изменении температуры чувствительного элемента. Чувствительный элемент электрически связан с соединителями через электрическую соединительную цепь таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения указанного электрического параметра на уровне соединителей. Датчик содержит опору с имеющейся у нее первой поверхностью и второй поверхностью, которые термически связаны и электрически изолированы. Чувствительный элемент термически связан с первой поверхностью. Вторая поверхность может быть термически связана с областью, температуру которой необходимо измерить. Технический результат - снижение тепловой инерции термодатчика с последующим улучшением терморегуляции нагревательных систем. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение, в целом, относится к области термодатчиков, нагревателей и систем регулируемого нагрева. В частности, изобретение относится к системе регулируемого нагрева, позволяющей нагревать жидкость, циркулирующую в жидкостном контуре устройства для приготовления напитков.

В настоящем описании термин «напиток» включает в себя любые жидкие питательные напитки, такие как чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, детское питание, горячую воду и т.п. «Капсула» означает любой предварительно расфасованный порционный ингредиент напитка, помещенный в защитную упаковку из любого материала, в частности, воздухонепроницаемую упаковку, например, пластиковую, алюминиевую, вторично перерабатываемую и/или биоразлагаемую упаковку любой формы и конструкции, в том числе мягкие чалды или жесткие картриджи, содержащие ингредиент.

Уровень техники

Различные устройства для приготовления напитков, такие как кофе-машины, выполнены с возможностью подачи жидкости, обычно воды, находящейся в источнике, холодной или подогретой средствами подогрева, в смесительную камеру или варочный чан, где собственно происходит приготовление напитка за счет взаимодействия подаваемой жидкости с рассыпным или предварительно упакованным ингредиентом, например, находящимся внутри капсулы. Из подобной камеры приготовленный напиток обычно поступает в область раздачи напитка, например, на выпускное отверстие для напитка, расположенное над подставкой для чашки или кружки, являющееся частью или сопряженное с устройством приготовления напитков. Во время или после процесса приготовления использованные ингредиенты и/или их упаковка помещаются в накопитель.

Большинство кофе-машин снабжены средствами подогрева, такими как терморезистор, термоблок или т.п. Например, в документе US 5,943,472 раскрывается система циркуляции воды для подобной машины, расположенная между резервуаром с водой и распределительной камерой для горячей воды или пара кофемашины для приготовления эспрессо. Система циркуляции включает в себя клапана, металлическую нагревательную трубку и помпу, которые соединены между собой, а также с емкостью при помощи множества силиконовых шлангов, скрепленных хомутиками. В документах 2009/043865, WO 2009/074550, WO 2009/130099 и в РСТ/ЕР 09/058562 раскрываются дополнительные средства подачи и соответствующие детали устройств приготовления напитков.

Проточные нагреватели для подогрева циркулирующей жидкости, в частности воды, также хорошо известны и раскрыты, например, в документах СН 593044, DE 10322034, DE 19711291, DE 19732414, DE 19737694, EP 0485211, EP 1380243, EP 1634520, FR 2799630, US 4,242,568, US 4,595,131, US 4,700,052, US 5,019,690, US 5,392,694, US 5,943,472, US 6246831, US 6,393,967, US 6,889,598, US 7,286,752, WO 01/54551 и WO 2004/006742.

Термоблоки являются проточными нагревателями, через которые жидкость циркулирует для ее подогрева. Они содержат нагревательную камеру, такую как один или несколько патрубков, в частности из стали, проходящих через массу металла, в частности, алюминия, железа и/или другого металла или сплава, обладающего высокой тепловой емкостью для накопления тепловой энергии и высокой теплопроводностью для передачи необходимого количества накопленного тепла циркулирующей через него жидкости, когда в этом возникает необходимость. Термоблоки обычно включают в себя один или несколько резистивных нагревательных элементов, например дискретные или встроенные резисторы, которые преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию. Тепло подается на массу термоблока и через эту массу - циркулирующей жидкости. Для подогрева циркулирующей воды от комнатной температуры до почти температуры кипения, например, до 90-98°С, термоблок необходимо предварительно разогреть, обычно в течение от 1,5 до 2 минут.

Нагреватели мгновенного действия были разработаны и ограниченно использовались в устройствах для приготовления напитков. Подобные нагреватели обладают очень низкой тепловой инерцией и снабжены мощным резистивным нагревателем, таким как толстопленочный нагреватель. Примеры подобных систем можно найти в документах EP 0485211, DE 19732414, DE 10322034, DE 19737694, WO 01/54551, WO 2004/006742, US 7,286,752 и WO 2007/039683.

Использование термоблочных нагревателей в устройствах для приготовления напитков требует наличия нагревательной системы с быстрым и точным терморегулированием. Регулировочные параметры для систем с нагревателями мгновенного действия должны быть еще выше, поскольку температурные колебания в подобных устройствах происходят еще быстрее и потенциально имеют более высокое значение по сравнению с системами, в которых используются термоблочные нагреватели.

В частности, работа нагревательных устройств должна регулироваться при помощи средств управления для обеспечения подачи жидкости с заданной температурой, при допустимой погрешности обычно +/- 2%. Для достижения этой цели можно использовать разные подходы по управлению нагревателями, основанные на регулярных замерах фактической температуры жидкости. Простой подход по управлению нагревателем можно суммировать следующим образом: если замеряемая температура оказывается ниже необходимого значения, то мощность, подаваемая на нагреватель, может быть увеличена до определенного уровня; если замеряемая температура достигла необходимого значения, то мощность, подаваемая на нагреватель, может быть уменьшена или даже отключена. Эффективность и точность подобных систем регулируемого нагрева в значительной мере зависит от тепловой инерции термодатчика и его способности максимально быстро определять любые изменения температуры жидкости.

Поэтому существует потребность снизить тепловую инерцию термодатчика, предложив простой, быстро реагирующий на изменения температуры, недорогой и надежный термодатчик. Также существует потребность улучшить терморегуляцию нагревательных систем с температурной регуляцией, используемых в устройствах приготовления напитков, таких как чай или кофе.

Раскрытие изобретения

Решение для обозначенных проблем предлагается в независимых пунктах формулы настоящего изобретения, направленных соответственно на термодатчик, узел, нагревательную систему и устройство для приготовления напитков. Дополнительные преимущества по каждому решению дополнительно раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому аспекту изобретение относится к термодатчику, содержащему:

- соединители;

- электрическую соединительную цепь;

- чувствительный элемент, по меньшей мере один из электрических параметров которого меняется при изменении его температуры.

Чувствительный элемент электрически связан с соединителями через электрическую соединительную цепь таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения указанного электрического параметра на уровне соединителей. Датчик дополнительно содержит опору с имеющейся у нее первой поверхностью и второй поверхностью. Первая и вторая поверхности термически связаны и электрически изолированы. Чувствительный элемент термически связан с первой поверхностью. Вторая поверхность может быть термически связана с областью, температуру которой необходимо измерить.

Вторая поверхность теплового датчика непосредственно крепится к контролируемой области, которая находится обычно на внешней поверхности нагревателя или по меньшей мере термически связана с указанной контролируемой областью при помощи любого из термосоединительных средств (например, слоя теплопроводящего материала, такого как металл). Поскольку вторая поверхность, первая поверхность и чувствительный элемент термически связаны, тепло, излучаемое контролируемой областью, непосредственно проходит через опору на чувствительный элемент. За счет этого обеспечивается быстрая теплопередача через опору между контролируемой областью нагревателя и непосредственно самим чувствительным элементом. В свою очередь, традиционные термодатчики из предшествующего уровня техники не обеспечивают непосредственную тепловую связь между контролируемой областью нагревателя и чувствительным элементом, поскольку их чувствительный элемент закрыт защитным элементом, таким как литой состав, корпус, металлический кожух или покрытие, например, с контролируемой областью соприкасается указанный защитный элемент. С точки зрения теплопроводности защитный элемент термодатчика из предшествующего уровня техники имеет низкую производительность и не способен быстро реагировать на изменения температуры контролируемой области датчика. Поэтому известные термодатчики имеют медленный отклик на скачок при быстрых изменениях температуры по сравнению с термодатчиком согласно первому аспекту. По результатам измерений было установлено, что параметры по теплопередаче у термодатчика согласно первому аспекту могут быть примерно в 10-20 раз выше, чем у традиционных термодатчиков, известных из уровня техники, выполненных с возможностью использования в устройствах для приготовления напитков.

Помимо этого, согласно первому аспекту первая поверхность и вторая поверхность опоры электрически изолированы. За счет этого, поскольку чувствительный элемент термически связан с первой поверхностью, контролируемая область нагревателя и чувствительный элемент оказываются электрически изолированными. Подобная компоновка позволяет электрически изолировать чувствительный элемент от нагревателя.

Например, опора имеет величину теплопроводности по меньшей мере в 15 Вт/м*К и величину электрической прочности изоляции по меньшей мере в 10 кВ/мм.

Подобные характеристики позволяют получить опору с диэлектрической прочностью по меньшей мере в 1500 В, измеряемой между датчиком и заземлением нагревателя.

По результатам замеров было установлено, что термодатчик с такими параметрами и откалиброванный должным образом имеет абсолютную точность измерений температуры +/- 1.5% при температуре в 90°С. Как показано на фиг.5, отклик на скачок у указанного термодатчика составляет менее 0,3 сек. при изменении температуры в контролируемой области, что позволяет кардинально повысить эффективность регулировки нагревателя.

Подобные показатели были получены для опоры, изготовленной, например, из керамического материала.

Согласно второму аспекту изобретение относится к узлу, содержащему:

- нагреватель, способный нагревать жидкость, циркулирующую через жидкостной контур устройства для приготовления напитков с имеющейся в нем приемной областью;

- термодатчик согласно первому аспекту с имеющимся у него опорой, прочно прижимаемой крепежными средствами к приемной области таким образом, чтобы вторая область была открыта воздействию тепла, идущего от нагревателя через приемную область.

Например, нагреватель узла может быть проточным нагревателем, таким как термоблок или другим теплоаккумулирующим нагревателем. Нагреватель также может быть нагревателем мгновенного действия.

В данном узле вторая поверхность термодатчика неподвижно прикреплена к приемной области нагревателя. Обычно вторая поверхность опоры может находиться на внешней поверхности нагревателя, рядом с выпускным или впускным отверстием нагревателя.

Согласно одному из вариантов осуществления приемная область может быть внешней и достаточно плоской поверхностью нагревателя, рядом с выходом для воды из указанного нагревателя. Поэтому, можно следить не только за изменениями температуры жидкости непосредственно перед ее выходом из нагревателя, но также и за температурой жидкости внутри нагревателя, даже когда жидкость не циркулирует под действием помпы. Приемная область предпочтительно является достаточно плоской для того чтобы дополнительно улучшить теплопередачу на датчик.

Крепежные средства могут быть винтами, заклепками, местами сварки, крюками, направляющими, запрессованными соединениями, клеем, механической крепежной системой, химической крепежной системой или любыми другими средствами соединения или комбинацией из таких средств. Подобный узел обеспечивает эффективное решение по соединению нагревателя с термодатчиком согласно первому аспекту.

В соответствии с одним из вариантов осуществления термодатчик согласно первому аспекту установлен на поверхности приемной области поверхности нагревателя при помощи зажима. За счет этого, вторая поверхность непосредственно соприкасается с областью, в которой производится измерение температуры, а поскольку между ними нет никаких промежуточных деталей, теплопередача улучшается.

В частности, приемная область, вторая поверхность, первая поверхность и чувствительный элемент термически связаны. Тепло, излучаемое приемной областью, непосредственно передается через опорную поверхность на чувствительный элемент. За счет этого достигается быстрая теплопередача через опору между контролируемой областью нагревателя и непосредственно самим чувствительным элементом. В свою очередь, поскольку традиционные узлы из предшествующего уровня техники не обеспечивают непосредственную тепловую связь между контролируемой областью нагревателя и чувствительным элементом, из-за того, что их чувствительный элемент закрыт защитным элементом, таким как литой состав, корпус, металлический кожух или покрытие, то с контролируемой областью соприкасается, например, указанный защитный элемент. С точки зрения тепловой связи между нагревателем и термодатчиком, защитный элемент термодатчика из предшествующего уровня техники имеет низкие показатели, в итоге, известные термодатчики не способны быстро реагировать на изменения температуры в приемной области нагревателя.

Помимо этого, согласно второму аспекту приемная область и чувствительный элемент электрически изолированы за счет размещение между ними опоры.

Согласно одному из вариантов осуществления крепежные средства могут содержать слой теплопроводного клея между приемной областью и второй поверхностью.

Термодатчик, за исключением значительной части второй поверхности, может быть закрыт укрывным элементом.

Укрывной элемент выполнен таким образом, что он не закрывает значительную часть второй поверхности. За счет этого укрывной элемент не препятствует соприкосновению или тепловой связи между второй поверхностью и приемной областью нагревателя. Корпус защищает преимущественно от внешнего воздействия чувствительный элемент, электрическую соединительную цепь и концы соединителя, соприкасающиеся с электрической соединительной цепью. Укрывной элемент также может использоваться в качестве крепежных средств, например, если его форма и/или его физические параметры позволяют удерживать термодатчик неподвижным относительно приемной области нагревателя.

Согласно третьему аспекту изобретение относится к нагревательной системе, позволяющей нагревать жидкость, циркулирующую через жидкостной контур устройства для приготовления напитков, содержащей:

- узел согласно второму аспекту;

- средства управления, связанные в частности с нагревателем и термодатчиком, позволяющие управлять нагревателем в зависимости от результатов измерения температуры, получаемых от термодатчика.

Контроллер обычно связан со средствами подачи энергии и с нагревателем для подачи на последний необходимого электропитания. Контроллер может регулировать интенсивность тока, подаваемого на резистивный нагревательный элемент нагревателя.

В частности, средства управления выполнены с возможностью управления нагревателем, используя результаты измерения температуры, полученные от термодатчика, для нагрева жидкости, циркулирующей через жидкостной контур, при помощи по меньшей мере одной температурной команды. Температурная команда может включать в себя, например, инструкции, правила и/или модели, используя в качестве входных параметров фактическую температуру. Например, температурная команда может включать в себя последовательность действий для достижения выходной температуры в 90°С, с учетом текущей фактической температуры в приемной области. Например, простая температурная команда может заключаться в отключении подачи питания на нагреватель при достижении фактической температуры свыше 90°С, либо подачи полной мощности на нагреватель, если фактическая температура опускается ниже 90°С.

Используя результаты измерений температуры в приемной области нагревателя, предоставляемые датчиком с низкой тепловой инерцией, средства управления могут отдавать команды нагревателю, а также возможно средствам регулирования потока жидкости, проходящего через нагреватель, обладающий повышенной устойчивостью по сравнению с известными решениями из уровня техники. Помимо этого, повышается точность фактической температуры, получаемой от нагревателя. Поскольку формирование накипи значительно увеличивается, когда температура жидкости в нагревателе достигает или становится выше точки кипения, нагревательная система позволяет избежать или снизить вероятность подобной ситуации благодаря возможности более быстрого получения информации о достижении точки кипения за счет использования малоинерционного термодатчика согласно первому аспекту и узла согласно второму аспекту.

Средства управления также могут быть выполнены с возможностью управления подачей жидкости через нагреватель. Согласно данному варианту осуществления температурная команда также может учитывать параметры потока, циркулирующего через нагреватель.

Средства управления могут включать в себя печатную плату с одним или несколькими контроллерами и/или процессорами, кварцевыми часами и запоминающими устройствами.

Согласно четвертому аспекту изобретение относится к устройству для приготовления напитков с жидкостным контуром, содержащему нагревательную систему согласно третьему аспекту, позволяющую нагревать жидкость, циркулирующую через указанный жидкостной контур.

Наконец, за счет использования нагревательной системы с точным регулированием и быстрым откликом устройство для приготовления напитков может раздавать напиток с оптимальным осязаемым качеством, поскольку точность измерения температуры жидкости, используемой для приготовления напитка, играет определяющую роль для вкусовых качеств многих напитков, например, кофе или чая.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет рассмотрено со ссылкой на схематические чертежи, на которых:

на фиг.1 показан термодатчик, установленный в нагревателе устройства для приготовления напитков согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в сечении;

на фиг.2 схематически показан термодатчик, установленный в нагревателе устройства для приготовления напитков согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг.3 показан термодатчик, установленный в нагревателе устройства для приготовления напитков согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид в сечении;

на фиг.4 показана блок-схема терморегулируемой нагревательной системы устройства для приготовления напитков согласно одному из вариантов осуществления изобретения; и

на фиг.5 показаны сравнительные профили во времени, после сигнала Вкл/Выкл нагревателя, температуры, измеряемой при помощи узла термодатчика согласно одному из вариантов осуществления изобретения, и температуры, измеряемой при помощи узла датчика из известного уровня техники; и

на фиг.6А и 6B показан узел термодатчика нагревателя в устройстве для приготовления напитков согласно одному из вариантов осуществления изобретения, виды в перспективе.

Осуществление изобретения

На фиг.1 и 2 показан вариант выполнения термодатчика 10, предназначенного для использования обычно в устройстве для приготовления напитков, таком как кофемашина. Термодатчик 10 содержит чувствительный элемент 12, по меньшей мере один из измеряемых электрических параметров которого меняется при изменении температуры указанного чувствительного элемента. Чувствительный элемент электрически связан с соединителями 11а, 14b через электрическую соединительную цепь 16а, 16b. Соединители, электрическая соединительная цепь и чувствительный элемент могут образовывать часть электрической цепи. Соединители и электрическая соединительная цепь расположены и собраны таким образом, чтобы они позволяли измерять измеряемый электрический параметр, меняющийся с изменением температуры чувствительного элемента 12.

Согласно одному из вариантов осуществления чувствительный элемент жестко закреплен на верхней поверхности опоры.

Например, согласно одному из вариантов осуществления, изображенному на фиг.1, электрическая соединительная цепь 16 содержит первую электрическую дорожку 16а, соединенную у одного конца с первым соединителем 14а, а у другого конца - с первой оконечностью чувствительного элемента 12. Электрическая соединительная цепь 16 также содержит вторую электрическую дорожку 16b, соединенную у одного конца со вторым соединителем 14b, а у другого конца - со второй противоположной оконечностью чувствительного элемента 12. При этом первая и вторая электрические дорожки разделены.

Чувствительный элемент может быть припаян к электрической соединительной цепи. Первая и вторая электрические дорожки могут быть проводами в оплетке, припаянными к электрическим дорожкам.

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.2, электрическая соединительная цепь 16 непосредственно нанесена на верхнюю поверхность опоры, например, при помощи метода толстопленочной печати или физического вакуумного напыления. В частности электрическая соединительная цепь 16 может быть образована из металлизированных дорожек.

Термодатчик может быть термистором. Согласно этому последнему варианту осуществления сопротивление чувствительного элемента меняется при изменении его температуры. Любые изменения сопротивления могут замеряться между двумя соединителями и могут преобразовываться в изменения температуры чувствительного элемента. Кроме этого, за счет калибровки чувствительного элемента или, другими словами, за счет определения для чувствительного элемента профиля откликов по значениям сопротивления в зависимости от температуры (обычно почти линейного профиля для предполагаемого диапазона измеряемых температур), зная значение сопротивления, можно определить величину температуры. В частности, термодатчик может быть датчиком с положительным температурным коэффициентом (ПТК) с чувствительным элементом, сопротивление которого увеличивается при повышении его температуры. Чувствительный элемент подобного термистора с ПТК может быть изготовлен из синтерированного полупроводникового материала.

Термодатчик содержит электроизоляционную опору 18 с имеющейся у нее верхней поверхностью 18а и нижней поверхностью 18b. Следует понимать, что понятия «нижняя» и «верхняя» используются исключительно для обозначения конкретного положения термодатчика, изображенного на фиг.1, 2 или 3. Чувствительный элемент находится на верхней поверхности 18а или по меньшей мере в непосредственной близости от верхней поверхности 18а. Нижняя поверхность 18b опоры предназначена для помещения на или по меньшей мере для термосоединения с приемной областью нагревателя 20. Приемная область соответствует поверхности нагревателя, на которой осуществляются замеры температуры термодатчиком. Обычно приемная область находится рядом с впускным или выпускным отверстием нагревателя. Согласно одному из вариантов осуществления, изображенному на фиг.6а и 6b, приемная область 210 является внешней и достаточно плоской поверхностью нагревателя, рядом с выходом 200 для воды из указанного нагревателя. Поэтому, можно следить не только за изменениями температуры жидкости непосредственно перед ее выходом из нагревателя, но также и за температурой жидкости внутри нагревателя, даже когда жидкость не циркулирует под действием помпы. Для того чтобы дополнительно улучшить теплопередачу на датчик приемная область предпочтительно является достаточно плоской.

Опора предотвращает прохождение любого электрического тока между приемной областью и чувствительным элементом. С другой стороны, опора термически связывает чувствительный элемент с приемной областью. Для этого опора может быть преимущественно изготовлена по меньшей мере из одного электроизоляционного материала, обладающего типовой теплопроводностью по меньшей мере в 15 Вт/м*К.

На фиг.5 в виде диаграммы показан отклик на скачок у термодатчика согласно изобретению, установленного в нагревателе, и отклик на скачок у термодатчика с ПТК из известного уровня техники, используемого в традиционных устройствах для приготовления напитков. Ось Х диаграммы показывает время в секундах, а ось Y показывает температуру в градусах Цельсия. Нагреватель включается на период времени от 10 до 20 секунд, а затем выключается. Первая кривая показывает температуру, измеряемую термодатчиком с ПТК из известного уровня техники. Вторая кривая показывает температуру, измеряемую термодатчиком согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Отчетливо видно, что термодатчик согласно одному из вариантов осуществления изобретения имеет типовой отклик на скачок в 0,3 сек, тогда как в аналогичных условиях термодатчик из известного уровня техники имеет типовой отклик на скачок в 3 сек.

Согласно одному из вариантов осуществления опора является, по существу, планарной со средней толщиной, измеряемой между ее верхней и нижней поверхностями, от 0.2 мм до 2 мм. Опора может быть изготовлена из керамического материала, такого как А12O3. В подобной компоновке опора может иметь диэлектрическую прочность, т.е. максимальную мощность электрического поля, которую опора может выдержать по сути без нарушения ее изоляционных свойств, по меньшей мере в 1250 В, как это предусмотрено IEC 60335-1.

Опора термодатчика может прочно прижиматься при помощи крепежных средств к приемной области нагревателя таким образом, чтобы чувствительный элемент находился максимально близко к приемной области. Как показано на фиг.1 и 3, нижняя поверхность 18b опоры может находиться на внешней поверхности нагревателя, непосредственно сверху выпускного отверстия нагревателя. Крепежные средства могут быть винтами, заклепками, местами сварки, крюками, направляющими, запрессованными соединениями, клеем, механической крепежной системой, химической крепежной системой или любыми иными средствами соединения или комбинацией из таких средств. Нижняя поверхность опоры в этом случае жестко закреплена к приемной области.

Поэтому после установки термодатчика в приемной области нагревателя нижняя поверхность опоры термодатчика остается открытой для тепла, идущего от нагревателя через приемную область. Тепло, излучаемое нагревателем через приемную область, в конечном счете передается на чувствительный элемент.

Согласно одному из вариантов осуществления, показанному на фиг.3, крепежные средства содержат слой 30 теплопроводящего клея, нанесенного между приемной областью нагревателя и нижней поверхностью 18b опоры. Материал, используемый для формирования слоя 30, может быть электроизоляционным адгезивным материалом.

Согласно одному из вариантов осуществления, показанному на фиг.3, термодатчик может быть частично закрыт укрывным элементом 30. Укрывной элемент лишь немного проходит в направлении нижней поверхности 18b, оставляя ее, по существу, открытой. За счет этого укрывной элемент не препятствует соприкосновению или тепловой связи между нижней поверхностью и приемной областью нагревателя. Укрывной элемент защищает преимущественно от внешнего воздействия чувствительный элемент, электрическую соединительную цепь и концы соединителя, соприкасающиеся с электрической соединительной цепью. Укрывной элемент может быть изготовлен методом литьевого формования. Укрывной элемент также может быть получен путем нанесения термоплавкого материала, т.е. синтетического полимера поверх термодатчика после того как последний закреплен к нагревателю. Укрывной элемент также может использоваться в качестве крепежных средств, например, если его форма и/или его физические параметры позволяют удерживать термодатчик неподвижным относительно приемной области нагревателя. Например, укрывной элемент может крепиться к нагревателю при помощи винтов проходящих через указанную крышку в корпус нагревателя, внутренняя форма укрывного элемента выполнена таким образом, чтобы он прикладывал усилие к термодатчику так, чтобы нижняя поверхность его опоры продолжала соприкасаться с приемной областью нагревателя.

На фиг.4 показана блок-схема терморегулируемой нагревательной системы 100 устройства для приготовления напитков согласно одному из вариантов осуществления. Нагревательная система содержит впускное отверстие 110 для жидкости, которое может соединяться с емкостью для жидкости устройства для приготовления напитков. Нагревательная система также содержит выпускное отверстие 120 для подачи нагретой жидкости в устройство для приготовления напитков. Нагревательная система содержит средства 130 подачи энергии, например, впускное отверстие для получения энергии от устройства для приготовления напитков (например, электричества и/или газа и/или пневматического потока). Нагревательная система, как вариант или как дополнение, может иметь собственный встроенный источник энергии, например, встроенный аккумулятор, электрогенератор и/или емкость с газом. Жидкость циркулирует по нагревательной системе от впускного отверстия для жидкости до выпускного отверстия для жидкости. Выпускное отверстие для жидкости нагревательной системы может быть соединено с варочной камерой устройства для приготовления напитков. Варочная камера позволяет заваривать ингредиенты напитка, подаваемые в варочную камеру. Пример подобного устройства приготовления напитков подробно раскрыт в документе WO 2009/130099. Например, ингредиент напитка подается в устройство в капсуле. Обычно устройства для приготовления напитков подобного типа подходят для приготовления кофе, чая и/или других горячих напитков или даже супов и подобных пищевых продуктов. Давление жидкости, циркулирующей в варочной камере, может, например, достигать примерно от 0,1 МПа (1 бар) до 2,5 МПа (25 бар), в частности от 0,5 МПа (5 бар) до 2 МПа (20 бар), например, от 1 МПа (10 бар) до 1,5 МПа (15 бар) или в частности от 0,1 МПа (1 бар) до 0,3 МПа (3 бар).

Нагревательная система включает в себя термодатчик 10 и нагреватель 20, связанный с впускным и выпускным отверстиями для жидкости нагревательной системы. Приемная область нагревателя, на которой закреплена нижняя поверхность опоры термодатчика, находится, например, рядом с выпускным отверстием нагревателя. Нагреватель нагревает поток жидкости, проходящей через нагревательное устройство. Нагреватель может быть проточным нагревателем, таким как термоблок или другим теплоаккумулирующим нагревателем. Как вариант, нагреватель также может быть нагревателем мгновенного действия. Дополнительные детали нагревателя и его встраивание в устройство приготовления напитков раскрыты, например, в документах WO 2009/043630, WO 2009/043851, WO 2009/043865 и WO 2009/130099.

Нагревательная система содержит помпу 40 для нагнетания жидкости через нагреватель 20. Нагревательная система также включает в себя расходомер для измерения потока жидкости, проходящей через нагревательную систему. В частности, расходомер может содержать датчик Холла и находиться в жидкостном контуре, обычно между помпой и впускным отверстием для жидкости, либо между помпой и нагревателем, либо внутри нагревателя.

Нагревательная система также содержит контроллер 30 для управления, в частности, проточным нагревателем и помпой на основании действий, осуществляемых расходомером и термодатчиком, а также с учетом температуры и инструкций, правил и/или моделей потока. Контроллер 30 выполнен с возможностью управления подачей жидкости через помпу и нагреватель таким образом, чтобы нагреватель запитывался для достижения и поддержания рабочей температуры для нагрева запаса жидкости до температуры приготовления напитка во время приготовления напитка.

Контроллер может включать в себя печатную плату с одним или несколькими контроллерами и/или процессорами, кварцевыми часами и запоминающими устройствами.

Согласно одному из вариантов осуществления контроллер используется совместно нагревательной системой и устройством для приготовления напитков. В подобном последнем варианте осуществления контроллер может иметь дополнительную функциональность, например, получать и обрабатывать команды от пользователя через интерфейс.

Контроллер сопряжен с расходомером 50 и термодатчиком 10 для получения результатов измерений потока жидкости и изменений температуры. В частности, контроллер электрически связан с датчиком расходомера, который находится в жидкостном контуре, обычно между помпой и впускным отверстием для жидкости, либо между помпой и нагревателем, либо внутри нагревателя.

Контроллер связан со средствами подачи энергии для подачи электропитания и с помпой или нагревателем для подачи необходимой мощности для их использования и управления их работой и действиями.

Например, контролер может управлять интенсивностью тока, подаваемого на резистивный нагревательный элемент и электродвигатель, приводящий в действие помпу, с учетом расхода потока циркулирующей воды, измеряемого расходомером, и температуры нагреваемой воды, измеряемой термодатчиком.

1. Термодатчик (10), содержащий соединители (14a, 14b); электрическую соединительную цепь (16a, 16b); и чувствительный элемент (12), по меньшей мере один из электрических параметров которого меняется при изменении его температуры; при этом чувствительный элемент электрически связан с соединителями через электрическую соединительную цепь таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения указанного электрического параметра на уровне соединителей, отличающийся тем, что он дополнительно содержит опору (18), имеющую первую поверхность (18a) и вторую поверхность (18b), которые термически связаны и электрически изолированы; чувствительный элемент термически связан с первой поверхностью; и вторая поверхность выполнена с возможностью быть термически связанной с областью, температура которой измеряется.

2. Термодатчик по п.1, в котором величина теплопроводности опоры составляет по меньшей мере 15 Вт/м*К.

3. Термодатчик по п.1, в котором величина электрической прочности изоляции опоры составляет по меньшей мере 2 кВ.

4. Термодатчик по п.2 или 3, в котором опора изготовлена преимущественно из керамического материала.

5. Узел, содержащий нагреватель, приспособленный для нагрева жидкости, циркулирующей через жидкостной контур устройства для приготовления напитков с имеющейся в нем приемной областью; и термодатчик по любому из пп.1-4 с имеющейся у него опорой, прочно прижимаемой крепежными средствами к приемной области таким образом, что его вторая поверхность открыта воздействию тепла, идущего от нагревателя через приемную область.

6. Узел по п.5, в котором приемная область является внешней и достаточно плоской поверхностью нагревателя, расположенной рядом с выходом для воды из указанного нагревателя.

7. Узел по п.5, в котором крепежные средства содержат слой (30) теплопроводного клея между приемной областью и второй поверхностью.

8. Узел по п.6, в котором крепежные средства содержат слой (30) теплопроводного клея между приемной областью и второй поверхностью.

9. Узел по п.5, в котором крепежные средства содержат зажимные средства для удержания термодатчика в приемной области.

10. Узел по п.6, в котором крепежные средства содержат зажимные средства для удержания термодатчика в приемной области.

11. Узел по любому из пп.5-10, в котором термодатчик, за исключением значительной части второй поверхности, закрыт укрывным элементом (30).

12. Нагревательная система, выполненная с возможностью нагрева жидкости, циркулирующей через жидкостной контур устройства для приготовления напитков, содержащая узел по любому из пп.6-11; и средства (30, 40, 50) управления, связанные с нагревателем и термодатчиком и выполненные с возможностью управления нагревателем в зависимости от результатов измерений температуры, получаемых от термодатчика.

13. Устройство для приготовления напитков с жидкостным контуром, содержащее нагревательную систему по п.12, приспособленную нагревать жидкость, циркулирующую через указанный жидкостной контур.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке и воспроизведению звука звонка в беспроводном терминале. .

Изобретение относится к термометрии и позволяет снизить инерционность устройства. .

Изобретение относится к автоматам для выдачи напитков, в частности напитков на основе кофе, содержащим средство принудительной подачи воздуха для регулирования температуры, по меньшей мере, в одном варочном блоке.

Изобретение относится к блоку (1000) управления подачей питания на устройство (100) тепловой обработки, например, в кофемашине. Блок (1000) управления содержит контроллер (2) с профилем запуска для запуска устройства (100) тепловой обработки от температуры в нерабочем состоянии (TI) до рабочей температуры для доведения жидкости, в конце запуска проходящей через это устройство (100) тепловой обработки, до заданной температуры (ТТ).

Изобретение относится к дозатору для приготовления теплого растворимого напитка. Дозатор (400) содержит нагревательное устройство (100) для теплой воды, контейнер (40) для растворимого ингредиента, смесительное устройство (46) для смешивания растворимого ингредиента из контейнера с теплой водой из нагревательного устройства, насадку (49) для подачи напитка.

Изобретение относится к области приготовления напитков. .

Изобретение относится к устройству для приготовления напитка, например детской молочной смеси, из продукта мгновенного растворения, такого как комбинация компонентов и стерилизационной воды.

Изобретение относится к нагревательным устройствам. .

Изобретение относится к области приготовления горячих напитков. .
Наверх