ВСТРОЕННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
EMBEDDED HEATER OF BEVERAGE PREPARATION MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к встроенному нагревателю жидкости в машине для приготовления напитков.
Уровень техники
В течение многих лет известны кофе-машины, содержащие нагреватели воды.
В документе US 2514360 описано варочное устройство, содержащее по существу воронкообразный верхний резервуар для воды, соединенный с нагревателем, и нижнюю варочную камеру. Верхний резервуар для воды и нижняя варочная камера сообщены по жидкости через мешкообразный тканевый фильтр, через который, под действием силы тяжести, капает нагретая вода из резервуара для воды в варочную камеру.
В документе FR 1358502 описано варочное устройство, содержащее кипятильник, вход которого соединен с краном, а выход соединен с кофеварочную камеру. Находящаяся в кипятильнике вода нагревается резистивным нагревателем, и когда она нагреется, то она направляется из выхода кипятильника в варочную камеру путем подачи свежей воды из крана во вход кипятильника в количестве, соответствующем объему воды, прошедшей в варочную камеру. Таким образом, доза неподвижной воды нагревается в кипятильнике и после нагрева выпускается из кипятильника путем подачи свежей воды.
Также встроенные нагреватели для нагрева циркулирующей жидкости, в частности воды, например, использующие толстопленочную технологию, устанавливаются в новое поколение кофе-машин, которые снабжены резервуаром и насосом для осуществления циркуляции воды под давлением из резервуара через нагреватель к кофе, например, находящемуся внутри капсулы.
В документе ЕР 0485211 описан нагреватель воды для, душа, моечной машины, посудомоечной машины или чайника. Нагреватель содержит сосуд для жидкости и электрический нагревательный элемент для нагрева части сосуда. Нагревательный элемент содержит толстопленочную резистивную нагревательную схему с плавким предохранителем, помещенным в толстую пленку. Кроме того, в указанном документе описан симисторный регулятор мощности типа, установленный непосредственно на нагревательном элементе, который действует как тепловая нагрузка этого тиристора. Также описаны терморезистор, датчик температуры, установленный в толстой пленке, плавкий предохранитель, клапан контроля расхода для непрерывного регулирования расхода воды через нагреватель, средство регулирования расхода и средство регулирования температуры. Эти электрические компоненты соединены с блоком управления, который может быть дистанционным или представлять собой часть диэлектрического слоя толстой пленки и расположен рядом с впускным патрубком, где металлическая подложка нагревателя поддерживается в холодном состоянии за счет подачи холодной воды.
В документе DE 19732414 описан нагреватель, который имеет сквозной металлический канал с впускным и выпускным отверстиями и по меньшей мере один толстопленочный нагревательный элемент для нагрева воды, протекающей в канале. Этот толстопленочный нагревательный элемент расположен на наружной поверхности нагревателя между впускным и выпускным отверстиями. Толстопленочный нагревательный элемент имеет клиновидное сечение, непрерывно уменьшающееся в от впускного отверстия к выпускному. Уменьшающееся сечение толстой пленки и получаемая тем самым уменьшенная передача тепла вдоль канала замедляют накопление нагара в конце прохода. Нагреватель может содержать датчики температуры в виде толстопленочных элементов, расположенных рядом с впускным и выпускным отверстиями. Та же самая идея описана в документе DE 10322034, в котором описан нагреватель, имеющий канал для прохода воды между наружным кожухом и внутренней трубкой; причем кожух и/или внутренняя трубка покрыты толстопленочным нагревательным элементом. Канал для прохода воды может быть ограничен винтовым ребром. Сечение канала для циркуляции воды и/или мощность нагрева толстой пленки уменьшаются вдоль направления потока. Во избежание испарения воды в нагревателе предусмотрено уменьшение передачи тепла вдоль трубки. Нагреватель может быть встроен в кожух или в датчики температуры внутренней трубки, выполненные по толстопленочной технологии с отрицательным или положительным температурным коэффициентом. Другой нагреватель с винтовым нагревательным каналом описан в документе DE 19737694.
Использование толстопленочной и другой технологии в резистивных нагревателях машин для приготовления напитков также известно.
В документе US 5943472 описана система подачи воды из водяного резервуара в камеру выдачи горячей воды или пара в машине для приготовления эспрессо. Система содержит клапан, металлическую нагревательную трубу и насос, которые соединены между собой и с резервуаром через различные силиконовые шланги, присоединенные с помощью хомутов.
В документе WO 01/54551 описан узел нагрева жидкости для использования в машине для приготовления горячих напитков, который содержит полую трубку из металла и цилиндрическую вставку, расположенную внутри этой трубки. Узел содержит электрический толстопленочный резистор на первой части наружной стороны трубки для предварительного нагрева жидкости и другой электрический резистор на второй части наружной стороны трубки для регулирования температуры предварительно нагретой жидкости, протекающей через трубку. Для измерения температуры имеется дополнительный электрический резистор, установленный около впускного или выпускного отверстия узла. Узел нагрева снабжается водой с помощью насоса и соединен около выпускного отверстия с каналом для подачи нагретой воды в камеру экстракции кофе.
В документе WO 20004006742 описано другое трубчатое нагревательное устройство машины для приготовления напитков, имеющее множество толстопленочных резисторов, которые могут иметь различные конфигурации для регулирования нагрева. Нагревательное устройство имеет наружную полую металлическую трубку и вставку, выполненную из пластика, металла или керамики. Вставка имеет винтовые канавки для направления и протекания воды между наружной трубкой и вставкой. Вставка может быть полой и использоваться для реверсированного протекания части горячей воды. В документе US 7286752 описан подобный толстопленочный трубчатый нагреватель с внутренним винтовым каналом циркуляции воды.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в упрощении и усовершенствовании использования функции нагрева в машине для приготовления жидкой пищи или напитков, а также облегчении и улучшении автоматизированной сборки машины, уменьшении числа производственных операций и расходов на изготовление и повышении надежности машины.
Указанная задача решена, в частности, в нагревательной системе, которая содержит электрические соединения и дополнительные соединения по жидкости без использования гибкого и деформируемого кабеля или трубок для подачи тока или жидкости, для подключения функции нагрева к другим функциональным блокам машины или, по меньшей мере, для ограничения числа таких гибких соединений.
Изобретение относится к встроенному нагревателю машины для приготовления жидкой пищи или напитков, в которой жидкость, например, вода, проходит через нагреватель в варочную камеру для заварки помещенного в нее ингредиента пищевого продукта или напитка. Нагреватель содержит: корпус с впускным и выпускным отверстиями и расположенной между ними нагревательной камерой, которые вместе образуют жесткий проход, в частности, самотечный, для направления протекающей через корпус жидкости, и нагревательное средство, в частности, резистивное, например, в виде толстой пленки, взаимодействующей с корпусом для подвода тепла к нагревательной камере.
Корпус обычно выполнен из высокотеплопроводного материала предпочтительно с низкой тепловой инерцией для исключения задержки между выработкой тепла нагревательным средством и передачей этого тепла жидкости, циркулирующей в корпусе. Материал корпуса, который разделяет нагревательное средство и жидкость, циркулирующую в камере, может быть металлическим или на основе металла, например, представлять собой сталь или медь.
Резистивное нагревательное средство может содержать провода и/или толстую пленку (пленки). Как отмечено выше, толстопленочная технология известна и может допускать использование чернил (подобных пасте), изготовленных из кварца, металла, окиси алюминия или оксида бериллия, которые наносятся на поверхность корпуса. Толстая пленка обычно наносится на наружную поверхность корпуса и изготавливается из электроизоляционного покрытия на корпусе, например, в виде пластиковой или эмалевой краски, слоя резистивного нагревательного материала на электроизоляционном покрытии и дополнительного слоя, например, слоя пластика, защищающего электроизоляционное покрытие и резистивный нагревательный материал.
Согласно изобретению корпус имеет наружную переднюю поверхность, ограничивающую верхнюю часть варочной камеры, а жесткий проход в корпусе продолжается в варочную камеру. Таким образом, наружная часть нагревателя служит не только для ограничения нагревательной камеры, но также и для образования части варочной камеры. Отсюда следует, что вместо необходимости наличия нагревательного элемента, верхней части варочной камеры и элемента, обеспечивающего между ними связь по жидкости, отдельный элемент соответствующей формы сочетает все эти функции, значительно уменьшая тем самым количество частей, операций сборки и риск возникновения неисправности из-за ненадлежащего обращения с этими частями и/или ненадлежащей сборки машины для приготовления напитков.
Обычно варочная камера предназначена для вмещения ингредиента пищевого продукта или напитка, например, сухого супового концентрата, молотого кофе или чая, по желанию, в капсуле или контейнере, и имеет верхнюю часть, в которую впрыскивается горячая жидкость для заварки содержащегося в камере ингредиента пищевого продукта или напитка, и нижнюю часть, ведущую к выпускному отверстию для выдачи полученной в результате заварки жидкой пищи или напитка.
Наружная поверхность корпуса нагревателя может содержать одну или несколько выступающих стенок для ограничения верхней части варочной камеры и/или соединительное средство для механического соединения с элементом, ограничивающим нижнюю часть варочной камеры.
В первом варианте осуществления изобретения корпус нагревателя содержит по существу трубчатый или призматический наружный элемент, покрытый нагревательным средством, в частности, тонкостенный трубчатый или призматический наружный элемент имеет меньшую тепловую инерцию, чем у алюминия. Предпочтительно трубчатый или призматический наружный элемент дополнительно содержит основание, образующее наружную поверхность корпуса.
Корпус может представлять собой тонкостенную оболочку и/или, кроме того, может содержать внутренний сердечник, в частности, вставку, ограничивающую вместе с наружным элементом нагревательную камеру, при этом внутренний сердечник имеет по существу равную протяженность с трубчатым или призматическим наружным элементом и/или расположен концентрично по отношению к нему. Вставка может быть выполнена из пластика, металла и/или керамики, как например, РА, РСМ или сталь. Вставка может быть неподвижной или поворотной, например, как описано в документах ЕР 1253844 и ЕР 1380243.
Нагревательная камера может быть по существу винтовой и проходить вокруг сердечника, в частности, нагревательная камера может быть образована вокруг сердечника по существу винтовой канавкой или винтовым выступом, как, например, описано в документе ЕР 1380243.
В частности, когда корпус используется с винтовой нагревательной камерой, проходящей вдоль горизонтальной или немного наклоненной оси, внутренний сердечник может быть расположен по существу эксцентрично по отношению к трубчатому или призматическому наружному элементу. В этой конфигурации камера расположена таким образом, чтобы размер ее сечения изменялся вдоль камеры для увеличения скорости протекания в зонах, обычно верхних, которые могли бы в ином случае захватывать пузырьки, в частности, пара. Увеличенная скорость протекания в этих зонах «вымывает» пузырьки из этих зон за счет быстрого протекания жидкости в этих зонах. Во избежание перегрева в таких зонах с уменьшенным сечением мощность нагрева на соответствующих частях нагревателя может быть уменьшена, например, за счет управления резистивным средством на этих частях.
На корпусе или в корпусе нагревателя могут быть установлены один или несколько электрических компонентов. Электрическими компонентами могут быть: датчики температуры, плавкие предохранители, расходомеры, резистивные нагреватели, амперметры и регуляторы электрической мощности и т.п. Один или несколько электрических компонентов могут быть присоединены к печатной плате, предназначенной для управления нагревателем и дополнительно другими устройствами, например, насосом или электрическим интерфейсом машины для приготовления напитков с указанным нагревателем. Электрические компоненты на корпусе могут быть отдельными компонентами, механически прикрепленными к корпусу, и/или встроенными компонентами, например, образованными непосредственно в резистивном толстопленочном слое. Обычно плавкие предохранители и датчики температуры могут быть образованы по толстопленочной технологии вместе с резистивным нагревателем.
Для уменьшения числа сборочных операций, в частности, вмешательств человека во время производственного процесса, может быть уменьшено количество гибких, деформируемых соединений посредством электрических кабелей. В частности, электрические компоненты могут быть жестко соединены с печатной платой или гибкой платой, например, с помощью жестких контактных штырей или пластин или жестких разъемов. Таким образом, электрические компоненты, в частности компоненты, которые контактируют с системой циркуляции жидкости, например, нагревателем или даже насосом, могут устанавливаться автоматически на печатной плате, а затем печатная плата с помощью компонентов автоматически собирается (например, зажимается) на системе циркуляции жидкости без использования каких-либо гибких деформируемых электрических соединителей (например, кабелей) между печатной платой и системой циркуляции жидкости. Как вариант, электрические компоненты могут быть автоматически установлены на первом этапе в специально предназначенных местах системы циркуляции жидкости, а затем на втором этапе печатная плата соединяется с электрическими компонентами, например, с помощью соответствующего соединителя. Также можно выполнять сборку электрических компонентов с системой циркуляции жидкости с помощью сварки, в частности, с нагревателем и/или печатной платой.
Другим объектом изобретения является встроенный нагреватель машины для приготовления жидкой пищи или напитков, в которой жидкость имеет возможность прохождения через нагреватель в варочную камеру для заварки помещенного в варочную камеру ингредиента пищевого продукта или напитка Нагреватель содержит: корпус с впускным и выпускным отверстиями и расположенной между ними нагревательной камерой, которые вместе образуют жесткий проход для направления протекающей через корпус жидкости, нагревательное средство, в частности, резистивное, например, толстую пленку, взаимодействующую с корпусом для передачи тепла в нагревательную камеру, и один или несколько электрических компонентов, таких как датчики, плавкие предохранители и/или компоненты электропитания, в частности, резистивных нагревательных элементов, которые установлены на корпусе или в корпусе и соединены с печатной платой, предназначенной для управления нагревателем и дополнительно другими функциями указанной машины.
Согласно изобретению один или несколько электрических компонентов жестко соединены с печатной платой, в частности, с помощью жестокого контактного штыря или пластин или жестких разъемов. За счет исключения гибких деформируемых кабелей уменьшается количество операций в процессе сборки, в частности, уменьшается количество вмешательств человека. В результате снижаются затраты на изготовление и сборку, а также риски возникновения неисправностей вследствие человеческого фактора. За счет исключения соединений гибких деформируемых кабелей может быть повышен уровень автоматизации сборки.
Например, электрические компоненты могут содержать активный элемент, в частности, резистивное нагревательное средство, например, толстую пленку, жестко соединенную с помощью жесткого контактного штыря с жестким электрическим соединителем. Этот электрический соединитель имеет гнездо для приема жесткого контактного штыря; причем жесткий соединитель является упругим, в частности, выполнен из одной или нескольких упругих пластин, для обеспечения возможности смещения гнезда для его самоустановки относительно штыря и образования электрического контакта между штырем и соединителем.
Кроме того, один или несколько описанных выше признаков могут быть использованы со встроенным нагревателем совместно.
Еще одним объектом изобретения является встроенный нагреватель машины для приготовления жидкой пищи или напитков, в которой жидкость имеет возможность прохождения через нагреватель в варочную камеру для заварки помещенного в варочную камеру ингредиента пищевого продукта или напитка. Нагреватель содержит корпус, имеющий по существу трубчатый или призматический наружный элемент и внутренний сердечник, который имеет по существу равную протяженность с трубчатым или призматическим наружным элементом; причем указанный наружный элемент и внутренний сердечник вместе ограничивают по существу винтовую нагревательную камеру, проходящую между ними вокруг внутреннего сердечника, и нагревательное средство, в частности, резистивное, например, толстую пленку, покрывающую трубчатый или призматический наружный элемент для передачи тепла в нагревательную камеру.
Согласно изобретению внутренний сердечник расположен эксцентрично по отношению к трубчатому или призматическому наружному элементу, так что винтовая нагревательная камера имеет переменное сечение вокруг внутреннего сердечника.
Как указано выше, в частности, когда используется корпус с винтовой нагревательной камерой, проходящей вдоль горизонтальной или немного наклоненной оси, обеспечение эксцентричности внутреннего сердечника по отношению к трубчатому или призматическому наружному элементу приводит к тому, что камера расположена так, что ее сечение изменяется по длине с целью увеличения скорости протекания в зонах, которые в ином случае могли бы захватывать пузырьки, в частности, пара. Таким образом, за счет увеличения скорости протекания в этих зонах пузырьки «вымываются» быстрым потоком жидкости. Таким образом, такое относительное позиционирование вставки относительно трубчатого или призматического наружного элемента решает проблему накапливания пузырьков без необходимости в использовании сложных подвижных механических систем (например, поворотной вставки), которые выталкивали бы пузырьки из нагревателя. Наличие в нагревателе эксцентричной вставки приводит к уменьшению количества частей и операций сборки и снижению расходов на изготовление.
Разумеется, один или несколько описанных выше признаков могут быть использованы совместно со встроенным нагревателем.
Еще одним объектом изобретения является машина для приготовления жидкой пищи или напитков, содержащая описанный выше нагреватель. Машина может использоваться для приготовления супа, чая и/или кофе путем заварки ингредиента пищевого продукта или напитка, который может содержаться в капсуле или контейнере.
Другим объектом изобретения является машина для приготовления жидкой пищи или напитков, в частности, как описано выше. Машина содержит цепь электропитания, соединенную с источником электропитания, нагреватель, получающий электропитание от цепи электропитания, и соединенное с цепью электропитания устройство с плавким предохранителем, термически связанное с нагревателем. Устройство с плавким предохранителем предназначено для отключения цепи электропитания от источника электропитания, если температура нагревателя превышает предельную.
Согласно изобретению устройство с плавким предохранителем является восстанавливаемым и содержит выключатель для автоматического размыкания цепи электропитания, когда превышена указанная предельная температура нагревателя. Пользователь может переключать выключатель для замыкания цепи электропитания, если температура нагревателя ниже указанной предельной температуры. Обычно устройство с плавким предохранителем содержит исполнительный механизм для выталкивания штыря, стержня или плунжера вплотную к выключателю, когда температура нагревателя превышает предельную, чтобы привести в действие выключатель и разомкнуть цепь.
Эта машина для приготовления напитков или жидкой пищи может иметь любые из описанных выше признаков и их комбинации.
Устройство с плавким предохранителем может иметь исполнительный механизм, содержащий термомеханический компонент, который термически связан с нагревателем и имеет возможность механического воздействия на выключатель для размыкания электрической цепи, когда температура нагревателя превышает предельную, при этом термомеханический компонент содержит, в частности, элемент с памятью формы или биметаллический элемент.
Устройство с плавким предохранителем может содержать защитный электрический датчик температуры, термически связанный с нагревателем, и электромеханический исполнительный механизм, выполненный с возможностью воздействия на выключатель для размыкания электрической цепи, когда предохранительный датчик нагревается до температуры, превышающей предельную.
В одном из вариантов осуществления изобретения машина для приготовления напитков или жидкой пищи имеет печатную плату с блоком управления нагревателем и дополнительно другими устройствами машины, например, насосом или электрическим интерфейсом; при этом печатная плата содержит предохранительную цепь, которая электрически отделена на печатной плате от блока управления, соединена с предохранительным датчиком, в частности, жестко соединена с ним, и предназначена для управления электромеханическим исполнительным механизмом.
По меньшей мере, часть устройства с плавким предохранителем, в частности, исполнительный механизм, электромеханический или термомеханический исполнительный механизм, выключатель и/или, если имеется, предохранительный датчик могут быть жестко соединены с печатной платой машины на той части, которая электрически изолирована от обычного блока управления машины, например, блока управления обычными операциями машины, такими как, например, дозированием напитков или жидкой пищи, самоочисткой, интерфейсом пользователя и т.п. В результате улучшается сборка и внедрение, а также безопасность устройства с плавким предохранителем в машине для приготовления жидкой пищи и напитков.
Изобретение также относится к электрическому соединителю, в частности, для описанного выше нагревателя. Электрический соединитель содержит пару расположенных на расстоянии друг от друга ножек для соединения с цепью подачи тока. Каждая ножка соединена с первым жестким пружинным элементом; при этом первые пружинные элементы соединены между собой посредством второго жесткого пружинного элемента. Второй элемент имеет гнездо для приема и крепления жесткого контактного штыря. Первый и второй пружинные элементы имеют возможность упругого перемещения в различных направлениях, в частности, в перпендикулярных направлениях, для самоустановки гнезда относительно жесткого контактного штыря с образованием электрического соединения, обеспечивающего прохождение сильного тока. По меньшей мере, один из элементов, к которым относятся первые пружинные элементы и второй пружинный элемент, может иметь по существу форму пластины. Первые пружинные элементы и второй пружинный элемент могут иметь по существу М-образную форму, чтобы обеспечивать смещения гнезда в двух направлениях, по существу, в одной плоскости.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг.1-3 показаны различные конструктивные особенности нагревателя согласно изобретению;
на фиг.4 и 5 - другой нагреватель согласно изобретению;
на фиг.6 - еще один нагреватель согласно изобретению;
на фиг.7 и 8 - узел с компонентом электропитания, соединенный с нагревателем и печатной платой, согласно изобретению;
на фиг.9 и 10 - узел с датчиком, соединенный с нагревателем и печатной платой согласно изобретению;
на фиг.11 - соединение для подачи электропитания между нагревателем и печатной платой согласно изобретению;
на фиг.12а и 12b - отклонение в первом направлении соединения, показанного на фиг.11;
на фиг.13а и 13b - отклонение во втором направлении соединения, показанного на фиг.11;
на фиг.14 и 15 - два варианта выполнения электрической схемы машины для приготовления напитков с защитным плавким предохранителем, восстанавливаемым пользователем.
Осуществление изобретения
На фиг.1-3 показан встроенный нагреватель согласно изобретению, причем на фиг.1 он показан на виде спереди в перспективе, на фиг.2 - на виде сзади в перспективе, а на фиг.3-е пространственным разделением деталей. Нагреватель может использоваться в машине для приготовления жидкой пищи или напитков, в которой жидкость циркулирует по нагревателю и затем направляется в варочную камеру для варки ингредиента пищи или напитков, подаваемого в варочную камеру. Ингредиент напитка подается в машину в расфасованном виде, например, в капсуле или контейнере. Обычно этот тип машины для приготовления жидкой пищи или напитков подходит для приготовления кофе, чая и/или других горячих напитков или даже для приготовления супов и подобной пищи. Давление жидкости, циркулирующей по варочной камере, может достигать, например, около 10-20 атм.
Нагреватель содержит корпус 1 с впускным отверстием 2, выпускным отверстием 3 и продолжающейся между ними винтообразной нагревательной камерой 4. Впускное отверстие 2, выпускное отверстие 3 и нагревательная камера 4 совместно образуют жесткий проход для направления жидкости, циркулирующей по корпусу 1.
Кроме того, нагреватель содержит нагревательное средство 5 в виде резистивной толстой пленки, которая проходит по корпусу 1 в виде винтовой дорожки между двумя контактными областями 5', 5" и взаимодействует с корпусом для передачи тепла в нагревательную камеру 4, расположенную под толстой пленкой 5.
Корпус 1 нагревателя имеет наружную переднюю поверхность 6, предназначенную для ограничения верхней части варочной камеры 7, т.е. жесткого прохода, в частности, выпускного отверстия 3 корпуса 1, продолжающегося в варочную камеру 7. Как схематично показано на фиг.1 и 3, наружная передняя поверхность 6 включает в себя кольцевую выступающую стенку 6' для ограничения верхней части варочной камеры 7.
Как показано на фиг.1-3, корпус 1 содержит по существу трубчатый наружный элемент 8, покрытый нагревательным средством 5. Элемент 8 имеет тонкую стенку, выполненную из высокотеплопроводного малоинерционного материала, например, из стали, для передачи тепла, вырабатываемого расположенным на нем нагревательным средством 5. Этот трубчатый наружный элемент 8 взаимодействует с основным элементом, который образует наружную переднюю поверхность 6 корпуса 1.
Наружная передняя поверхность 6 проходит по краю трубчатого элемента 8. Кроме того, кольцевая стенка 6', ограничивающая верхний участок варочной камеры 7, по существу соосна выпускному отверстию 3, а ее диаметр меньше диаметра трубчатого элемента 8.
Как вариант, верхний участок варочной камеры 7 может быть выполнен за одно целое с трубчатым элементом 8, и/или внешняя поверхность кольцевой стенки 6' может являться продолжением наружной поверхности трубчатого элемента 8 для дополнительного упрощения ее формы. Такая конструкция показана на фиг.6.
Кроме того, корпус 1, показанный на фиг.1-3, содержит внутренний сердечник 9, в частности, полую трубчатую или цилиндрическую вставку с выступающей по периферии винтообразной направляющей стенкой 91. Внутренний сердечник 9 имеет по существу такую же протяженность, как и трубчатый наружный элемент 8, расположен концентрично к нему и вместе с наружным элементом 8 ограничивает винтовую нагревательную камеру 4. Как вариант, вместо выступающей направляющей стенки вокруг внутреннего сердечника может быть образована винтообразная канавка. Канавка или стенка также может быть образована на внутренней поверхности трубчатого наружного элемента. Внутренний сердечник 9 может быть выполнен из металла или из менее проводящего материала, например, пластика или керамики.
В кожухе 3' корпуса 1, расположенном вокруг выпускного отверстия 3, крепятся один или несколько электрических компонентов, например, датчики и/или электрические активные элементы. Электрические компоненты могут включать в себя один или несколько следующих компонентов: датчики температуры, плавкие предохранители, расходомеры, резистивные нагреватели и регуляторы электрической мощности.
Кожух 3' и содержащиеся в нем электрические компоненты могут быть соединены с помощью жестких соединителей передачи данных с печатной платой (не показана).
Как вариант, электрические компоненты могут быть установлены в трубчатом наружном элементе 8. В частности, активный элемент для регулирования электрического тока, протекающего через резистивное нагревательное средство 5, например, симистор, может быть расположен в нагревателе рядом с циркулирующей жидкостью, чтобы циркулирующая жидкость могла служить в качестве охладителя для активного элемента.
На фиг.3 также показано уплотнительное средство 9', расположенное на вставке 9, для предотвращения утечки жидкости между трубчатым наружным элементом 8 и вставкой 9. Уплотнительное средство 9' может быть выполнено за одно целое с трубчатым наружным элементом 8 или вставкой 9 или в виде отдельного элемента 9', расположенного между элементом 8 и вставкой 9, как например, уплотнительное кольцо круглого сечения или другое деформируемое уплотнение, или в виде шва, образованного с помощью сварки.
На фиг.4 и 5 показан другой нагреватель согласно изобретению. При этом одни и те же номера позиций обозначают одни и те же элементы.
Корпус 1 нагревателя имеет внутренний сердечник 9, который имеет по существу такую же протяженность, как и трубчатый наружный элемент 8, и расположен по отношению к нему соосно. Таким образом, винтовая нагревательная камера 4 имеет переменное сечение вокруг внутреннего сердечника 9. В частности, вдоль одной стороны наружного элемента 8 и вставки 9 сечение 4' нагревательной камеры 4 значительно меньше сечения 4" вдоль противоположной стороны наружного элемента 8 и вставки 9.
Таким образом, если нагреватель используется не в вертикальном положении, т.е. в положении, в котором продольная центральная ось 8а наружного элемента 8 является горизонтальной или расположенной под углом, это не позволяет пузырькам самопроизвольно выходить из винтовой камеры 4 в выпускное отверстие 3. Увеличение скорости жидкости там, где сечение 4' винтовой камеры 4 сужается, позволяет вымывать содержащиеся в этой верхней зоне камеры 4 пузырьки в нижнюю зону камеры 4 с большим сечением 4" до тех пор, пока пузырьки не достигнут выпускного отверстия 3.
Кроме того, во избежание перегрева и для предотвращения образования нагара в частях камеры 4 с суженным сечением 4' тепловая мощность нагревательного средства 5 на участке 5"" может быть уменьшена, как показано на фиг.5, за счет воображаемого по существу прямоугольного участка 5"", пересекающего нагревательный элемент 5 на трубчатом наружном элементе 9. Участок 5"" может продолжаться вдоль трубчатого наружного элемента 9 по дуге примерно 15-90°, в частности, 30-60(вдоль трубчатого наружного элемента 9, измеренной от центральной продольной оси 8а трубчатого элемента 8.
На фиг.6 схематично показан другой вариант выполнения нагревателя согласно изобретению. Корпус 1 нагревателя имеет по существу трубчатый наружный стальной элемент 8 и вставку в виде по существу трубчатого полого пластикового сердечника 9 с расположенным по периферии винтообразным выступом 91, который вместе с внутренней поверхностью элемента 8 ограничивает винтовую нагревательную камеру 4, продолжающуюся между впускным отверстием 2 и выпускным отверстием 3. Выступ 91 продолжается до внутренней поверхности трубчатого наружного элемента 8 и способствует установке в требуемое положение и соответствующее крепление вставки 9 в наружном элементе 8. Подобно нагревателю, показанному на фиг.4 и 6, трубчатый наружный элемент 8 и внутренний сердечник 9 расположены эксцентрично, т.е. их центральные оси 8а и 9а, соответственно, проходят рядом параллельно друг другу, так что нагревательная камера 4 имеет переменное сечение 4', 4" по ее длине, как описано выше.
Переднюю поверхность 6 трубчатого наружного элемента 8 имеет форму по существу в виде усеченного конуса, образованную выступающей стенкой 6', которая ограничивает верхнюю часть варочной камеры 7 с прокалывающими элементами 7' для открывания капсулы 7", содержащей подвергаемый экстракции ингредиент, в частности, ингредиент напитка или пищевого продукта. Выпускное отверстие 3 проходит через наружный элемент 8 в верхнюю часть варочной камеры 7.
Как показано на фиг.6, наружная поверхность 8' трубчатого наружного элемента 8 по существу непрерывно проходит по нагревательной камере 4', 4" и верхней части варочной камеры 7. Трубчатый наружный элемент 8 и варочная камера 7 в форме усеченного конуса расположены концентрично вдоль оси 8а. Конец выпускного отверстия 3, которое ведет в варочную камеру 7, также концентрично наружному элементу 8 вдоль оси 8а.
Наружная поверхность 8' по всей поверхности нагревательной камеры 4 покрыта резистивной толстой пленкой 5, как указано выше.
Внутри трубчатого наружного элемента 8 крепится трубчатая вставка 9, например, с помощью клеевого, винтового соединения, сварки, посадки с натягом или другим способом. Как показано на фиг.6, вставка 9 имеет выступы 92, которые вставлены в соответствующие выемки в трубчатом элементе 8. Кроме того, вставка 9 имеет наружные участки 93, например, образованные с помощью небольших расположенных в ряд параллельных канавок или выступов, которые могут содержать связующий материал, например, клей, и/или которые могут прижиматься к наружному элементу 8 для крепления вставки 9. Вставка 9 также может быть перемещена и деформирована при давлении на внутренние поверхности наружного элемента 8 за счет использования конструкционного элемента 94, в частности, изготовленного из металла или керамического материала или другого конструкционного материала, жесткость которого выше жесткости вставки 9, при этом элемент 94 может быть выполнен, например, в виде кольца, которое прижимает участок вставки 9 к наружному элементу 8.
Между наружным элементом 8 и вставкой 9 образовано впускное отверстие 2, ведущее в нагревательную камеру 4. Как вариант, впускное отверстие может быть расположено только в наружном элементе или во вставке. Аналогичным образом, в другом варианте осуществления изобретения выпускное отверстие, ведущее в варочную камеру, может выходить из вставки или между вставкой и трубчатым наружным элементом вместо выхода из трубчатого наружного элемента 8, как показано на фиг.6.
Кроме того, впускное отверстие 2 соединено с жестким выпускным патрубком расходомера 75. Выпускной патрубок расходомера крепится к впускному отверстию 2 с помощью водонепроницаемого соединения 76, как правило, с помощью уплотнительного кольца круглого сечения, расположенного в соответствующей кольцевой канавке 78, проходящей по внутренней поверхности 79 выпускного патрубка расходомера. Как вариант, расходомер может быть расположен в нагревательной камере или за ней, например, у выпускного отверстия нагревательной камеры, в частности, он может быть встроен в нагреватель. Кроме того, за счет использования жестких соединений между компонентами вместо гибких деформируемых, в частности, между нагревателем и расходомером, может быть достигнуто повышение общего уровня автоматизации технологического процесса изготовления системы.
Кроме того, нагреватель содержит электрические компоненты 60, 70, которые встроены в корпус 1 нагревателя и печатную плату 50 и механически прикреплены к ним или жестко соединены с ними, например, как будет далее более подробно описано со ссылкой на фиг.7-9. Например, электрический компонент 60 может быть активным элементом в виде симистора для регулирования подачи тока на толстопленочный резистивный нагревательный элемент, а электрический компонент 70 может быть датчиком температуры для измерения температуры нагреваемой циркулирующей жидкости. Предпочтительно нагреватель также содержит плавкий предохранитель для защиты от перегрева. Эти электрические компоненты могут быть отдельными компонентами или встроенными компонентами, в частности, встроенными в толстопленочный нагревательный элемент 5.
Кроме того, расходомер 75 и резистивное нагревательное средство 5 также жестко соединены с печатной платой 50. Другими словами, они электрически соединены с печатной платой 50 без помощи проводов. Конкретнее, контактные штыри 11 соединены с резистивным нагревательным средством 5 в контактных областях 5', 5" и взаимодействуют с гнездом 86 соединителя, который соединен с печатной платой 50, например, как более подробно описано ниже со ссылкой на фиг.11-13b.
Кроме того, печатная плата 50 связана с микроконтроллером или процессором 53 и кварцевыми часами 54 для управления силой тока, подаваемого на резистивный нагревательный элемент 5, в зависимости от расхода циркулирующей жидкости, измеряемого расходомером 75, и температуры нагреваемой жидкости, измеряемой датчиком 70 температуры. Для повышения точности терморегулирования один или несколько датчиков температуры могут быть встроены в нагреватель и/или в варочную камеру, в частности, перед нагревателем или около выпускного отверстия 2 нагревателя. Контроллер или процессор 53 также могут управлять другими функциями машины для приготовления напитков, в которой установлен нагреватель, например, работой насоса, датчиком уровня жидкости в резервуаре для подачи жидкости, клапаном, интерфейсом пользователя, устройством управления питанием, автоматическим устройством подачи ингредиента напитка, например, встроенной кофемолкой, или автоматическим устройством подачи капсул или контейнеров с ингредиентами, и т.п.
При использовании нагреваемая жидкость протекает, например, с помощью насоса, через расходомер 75, впускное отверстие 2, и винтообразно через нагревательную камеру 4 вокруг вставки 9, как показано дугообразной стрелкой 15. Затем нагретая жидкость направляется через выпускное отверстие 3 в варочную камеру 7 по прокалывающим элементам 7' через капсулу 7" для варки содержащегося там ингредиента. Контроллер 53 предназначен для управления симистором 60 с целью регулирования тока нагрева, подающегося через гнездо 86 и контактные штыри 11 к нагревательному элементу 5 в зависимости от измерений расхода жидкости расходомером 75 и температуры нагреваемой жидкости датчиком 70 температуры.
На фиг.7 и 8 показан отдельный активный элемент в виде симистора 60, соединенного с корпусом 1 нагревателя и печатной платой 50 согласно изобретению, причем на фиг.7 показан вид в перспективе с пространственным разделением деталей, а на фиг.8 - вид в разрезе.
Корпус 1 нагревателя, часть которого показана на фиг.7 и 8, имеет углубление 101 для активного элемента 60. Углубление 101, образованное между выступающими стенками 102, связано с упругим элементом 103, например, в виде плоской пружины, прикрепленной к корпусу 1, например, с помощью винта 104. Разумеется, могут быть использованы другие упругие и крепежные средства, например, плоская пружина может быть выполнена за одно целое с корпусом 1 или может быть приваренной к нему, чтобы уменьшить количество деталей. Упругий элемент 103 прижимает активный элемент 60 к стенкам 102 углубления 101, когда элемент 60 вставлен в углубление 101 с целью его крепления в корпусе 1 и обеспечения оптимального контакта между корпусом 1 и элементом 60.
Активный элемент 60 имеет один или несколько жестких электрических контактных штырей 61, например, три штыря для симистора, показанные на фиг.7 и 8, которые жестко соединены с печатной платой 50. Кроме того, активный элемент закрыт дополнительной крышкой 62, изготовленной, например, из кремния, которая может упростить крепление активного элемента 60 в углублении 101, а также дополнительную непроводящую муфту 63 вокруг его контактных штырей 61, которая отделяет основную часть активного элемента 60 от печатной платы 50 и защищает штыри 61 от воздействия окружающей среды. Крышка 62 и муфта 63 обеспечивают электрическую изоляцию вокруг активного 60 элемента.
Таким образом, нагреватель обеспечивает отвод тепла, вырабатываемого активным элементом 60 во время использования, через корпус 1 и дополнительно за счет протекания жидкости через нагреватель. С этой целью нагреватель выполнен, в частности, из металла, что обеспечивает оптимальный отвод тепла от активного элемента через нагреватель.
Активный элемент 60 может быть выключателем или регулирующим элементом, например, симистором, как упомянуто выше, для регулирования требуемой электрической мощности, подаваемой к резистивному средству, например, толстой пленке, для выработки требуемой теплоты в нагревателе и нагрева циркулирующей жидкости до соответствующей температуры.
На фиг.9 и 10 показаны жестко соединенные между собой отдельный электронный компонент 70, нагреватель 1 и печатная плата 50. Электронный компонент может быть датчиком, например, температуры, расходомером, плавким предохранителем или другим подобным компонентом, например, амперметром для определения тока, проходящего через резистивное нагревательное средство. С целью иллюстрации описан термический датчик для контроля электрического тока, проходящего через нагревательное средство, и регулирования вырабатываемого тепла. Термический датчик может, например, быть расположен около впускного или выпускного отверстия нагревателя или между ними. Для обеспечения более точного контроля нагрева жидкости, проходящей через нагреватель, может быть использовано несколько термических датчиков.
Корпус 1 нагревателя, часть которого показана на фиг.9 и 10, имеет углубление 111 для электронного компонента 70. Углубление 111 образовано между выступающими стенками 112 и продолжается ниже поверхности корпуса 1 нагревателя.
Датчик 70 имеет контактное гнездо 71, с помощью которого элемент 72 датчика соединяется с плоскими электрическими соединителями (не показаны) на противоположной стороне гнезда 71. Контактные штыри датчика входят в контакт с плоскими контактными штырями 51 печатной платы 50, один из которых показан на фиг.10. Штыри 51 проходят через штепсельный элемент 52 платы 50, к которому механически присоединено контактное гнездо 71, для контакта с соответствующими контактными штырями датчика 70. При расположении контактного гнезда 71 между стенками 112 корпуса 1 элемент 72 датчика будет расположен в углублении 111 нагревателя 1.
Если датчик 70 является датчиком температуры, электрические характеристики элемента 72 датчика будут зависеть от температуры в углублении 111, которая будет использоваться для оценки температуры нагревателя в этом месте, а также и температуры находящейся поблизости циркулирующей жидкости в ходе косвенной оценки.
Элемент 72 датчика может быть, например, резистором с отрицательным или положительным температурным коэффициентом.
Такая конструкция датчика обеспечивает надежное измерение температуры в соответствующем месте нагревателя и быстрое реагирование (малую инерцию), а также обеспечивает надежную систему электрического контакта.
Датчик 70 может быть предварительно вставлен в гнездо 71, выполненное, например, из термопластичного материала, и соединен с нагревателем и печатной платой с помощью полностью автоматизированного технологического процесса. Датчик 70 может быть приклеен к нагревателю, например, с помощью эпоксидной смеси. Предварительно установленный датчик 70 затем может быть присоединен посредством запрессовывания плоских соединителей гнезда в соединительные пазы (не показаны) гнезда 71 с целью их соединения с элементом 72 датчика. Печатная плата 50 затем крепится в гнезде 71 с помощью штепселя 52 и контактных штырей 51.
Таким образом, сама по себе сборка нагревателя и печатной платы не требует применения гибких частей, следовательно, сборка может осуществляться автоматически, не требуя вмешательства человека. Кроме того, сама по себе установка датчика требует применения только недорогих компонентов. В результате такая установка датчика на нагревателе и его присоединение к печатной плате ведет к значительной экономии средств.
Как вариант, электрические компоненты, например, датчики температуры, могут быть расположены непосредственно в нагревателе с помощью технологии изготовления толстых пленок. Это является особым преимуществом с точки зрения уменьшения числа производственных операций и снижения расходов при изготовлении нагревательного средства на основе толстопленочной технологии.
На фиг.11 показан вид в перспективе в ортогональных координатах «xyz», как показано соответствующими стрелками со ссылкой на фиг.11-13b, самоустанавливающегося жесткого электрического соединителя 80 для соединения нагревателя с печатной платой 50 и подачи электрического тока на резистивное нагревательное средство. На фиг.12а и 12b с одной стороны и на фиг.13а и 13b с другой стороны схематично показано самоустановка электрического соединителя 80 в направлении оси «у» и в направлении оси «х», соответственно.
Электрический соединитель 80 выполнен на основе металла и может, в частности, содержать стальные, алюминиевые и/или медные сплавы, которые обеспечивают достаточную электропроводность, механическую прочность и упругость.
Электрический соединитель 80 проходит между парой плоских ножек 81, предназначенных для соединения с печатной платой 50. Каждая ножка 81 соединена с нижней частью плоского по существу вертикально расположенного пружинного элемента 82. Верхние части вертикальных пружинных элементов 82 соединены между собой посредством поперечного пружинного элемента 83, который содержит плоскую центральную горизонтальную часть 84, расположенную между парой наклонных промежуточных частей 85, 85'. Вертикальные элементы 82, промежуточная часть 84 и наклонные части 85, 85' поперечного элемента 83 расположены на паре ножек 81 в виде буквы М. Кроме того, поперечный элемент 83 имеет гнездо 86 со сквозным проходом для крепления выступающего из нагревателя электрического контактного штыря.
На фиг.12а, 12b, 13а и 13b схематично показан электрический соединитель 80, установленный с помощью контактного штыря 11 на трубчатом наружном элементе 8 корпуса 1 нагревателя с впускным отверстием 2. Контактный штырь 11 проходит вертикально у начала трубчатого наружного элемента 8 и соединяется с контактной областью резистивного нагревательного средства (не показано), проходящего по трубчатому наружному элементу 8. Другая контактная область резистивного нагревательного средства соединена с помощью второго контактного штыря со вторым электрическим соединителем (не показан). Контактный штырь 11 проходит через сквозной проход гнезда 86 поперечного элемента 83 и удерживается в нем.
Ножки 81 электрического соединителя 80 электрически соединены с печатной платой 50 и прикреплены к ней, например, с помощью заклепок, или сварки 81', или с помощью любого другого соответствующего крепежного средства. Корпус 1 нагревателя расположен под печатной платой 50, так что контактный штырь 11 проходит через сквозное отверстие 55 в плате 50 к другой стороне платы 50 и затем крепится в сквозном проходе 86 электрического соединителя 80 электропитания. Непрерывное электрическое соединение между контактным штырем 11 и поперечным элементом 83 может быть обеспечено посадкой с натягом или сваркой контактного штыря 11 в сквозном проходе 86.
Электрический соединитель 80 при установке обеспечивает возможность смещения сквозного прохода 86 в направлениях «х» и «у» в системе координат «xyz», как показано на фиг.11-13b. Различные направления смещений обеспечиваются различными ориентациями, в частности, перпендикулярными ориентациями пружинных элементов 82, 83, которые обеспечивают смещения вдоль соответствующих направлений.
На фиг.12а и 12b с одной стороны, а на фиг.13а и 13b с другой стороны показано смещение гнезда 86 соединителя, соединенного с контактным штырем 11 в направлении «y» и в направлении «х», соответственно. Смещение гнезда 86 в направлениях «y» и «х» достигается за счет небольшого изгиба вертикальных пружинных элементов 82 и небольшого изгиба промежуточных частей 85, 85', соответственно.
На фиг.12а и 13а показан контактный штырь 11, проходящий непосредственно посередине сквозного отверстия 55 и через сквозной проход гнезда 86, причем все они по существу проходят вдоль одной и той же оси. В этой конфигурации контактный штырь 11 расположен соосно с электрическим соединителем 80, который, таким образом, не подвержен каким-либо напряжениям из-за изгиба со смещением в вертикальных пружинных элементах 82 и наклонных промежуточных частях 85, 85'.
В отличие от этого, на фиг.12b и 13b показан контактный штырь 11, эксцентрично проходящий через сквозное отверстие 55. Сквозной проход в гнезде 86, соосный с контактным штырем 11, в равной мере эксцентричен по отношению к сквозному отверстию 55. В этом случае печатная плата 50 не выровнена полностью с контактным штырем 11 нагревателя, и электрический соединитель 80 самостоятельно адаптируется к положению сквозного прохода в гнезде 86 с целью точного соответствия положению штыря 11 за счет изгиба вертикальных элементов 82 в направлении «х», как показано на фиг.13b, или за счет изгиба поперечного пружинного элемента 83 в направлении «y», как показано на фиг.12b. Для облегчения вставления контактного штыря 11 в сквозной проход гнезда 86 нижняя часть 86' гнезда 86 имеет по существу форму воронки или усеченного конуса, предназначенную для вмещения по существу конического верхнего конца контактного штыря 11.
Смещение гнезда 86 для адаптации к положению контактного штыря 11 может быть следствием неточностей, например, допусков на изготовление или различных механизмов расширения, связанных с температурой, между относительным положением пары электрических соединителей 80 на печатной плате 50 и относительным положением соответствующей пары контактных штырей 11 на нагревателе. Кроме того, относительное положение других электрических компонентов, которые жестко соединены с печатной платой, и неподвижными частями машины для приготовления напитков, в частности, нагревателя, например, датчиков температуры и регуляторов или переключателей мощности, например, подобных тем, что показаны на фиг.7-10, может привести к смещениям на уровне электрического соединения.
Во время использования прохождение тока через первый электрический соединитель 80, первый контактный штырь 11, резистивное нагревательное средство (не показано), второй контактный штырь 11 (не показан) и второй электрический соединитель 80 (не показан) управляется выключателем питания или регулятором, например, симистором, как показано на фиг.7 и 8.
На фиг.12а и 12b также показано, каким образом с помощью электрического соединителя 80 устраняется погрешность относительного положения ножек 81 и наклонных частей 85, 85' на печатной плате 50. Как показано, ножки 81, а значит и наклонные части 85, 85' не полностью выровнены в направлении «х», а немного смещены относительно друг друга. Однако это смещение полностью компенсируется за счет соответствующего упругого отклонения поперечного элемента 83 без возникновения чрезмерных напряжений в печатной плате 50 или в электрическом соединителе 80.
Аналогичным образом, если расстояние между двумя местами крепления на печатной плате 50 для крепления ножек 81 будет больше или меньше, чем расстояние между ножками 81, когда электрический соединитель находится в исходном состоянии, соответствующее упругое отклонение элементов 82 может компенсировать такое различие в расстояниях без возникновения чрезмерных или неблагоприятных напряжений в электрическом соединителе 80 или печатной плате 50.
Испытания показали, что в случае М-образного электрического соединителя, показанного на фиг.11-13b, имеющего общую ширину и высоту над ножками примерно 1,3 см (1 см и выполненного из изогнутых пружинных участков электропроводных металлических пластин с поперечным сечением примерно 3 мм (0,2 мм или 0,3 мм, смещение при установке в требуемое положение, которое допускается и может быть компенсировано во всех направлениях при одновременном поддержании надлежащих электрического и механического контактов для токов выше 10А и температур примерно 80°C, может находиться в диапазоне 3-8%, в частности, примерно 5%, или 0,25-0,7 мм, обычно около 0,4 мм.
Таким образом, с такими электрическими соединителями, допускающими небольшие смещения в одном или нескольких направлениях участка 86 соединения по отношению к основанию 81 для присоединения к печатной плате 50, небольшие допуски на расположение предварительно собранных или предварительно отформованных, например, посредством литья, соединителей нагревательного элемента могут быть компенсированы и обеспечивают надлежащие характеристики электрического контакта в условиях высокого тока и повышенной температуры.
Таким образом, с таким электрическим соединителем 80, который самостоятельно выбирает положение своего гнезда 86 на контактных штырях 11, можно обеспечить беспроводную точность и непрерывный контакт для высоких электрических токов, в частности, между резистивным нагревательным средством на нагревателе и источником питания на печатной плате 50. Отсутствие гибких силовых кабелей улучшает установку, содействует повышению уровня автоматизации производства устройства и уменьшает производственные расходы, а также повышает надежность за счет уменьшения человеческого фактора.
На фиг.14 и 15 схематично показаны два альтернативных варианта выполнения машины для приготовления напитков или жидкой пищи с предохранительным устройством, которое может восстанавливаться пользователем.
Машина согласно изобретению имеет цепь 57 электропитания, соединяемую с источником питания (не показан), например, с электрической сетью или эквивалентным источником питания. Цепь 57 электропитания соединена с печатной платой 50, которая снабжена блоком управления машины, например, микроконтроллером, запоминающим устройством, различными интерфейсами с различными частями машины, требующими автоматического управления, например, интерфейсом пользователя, насосом, нагревателем 1, датчиками 60, 70 и т.п. Цепь 57 электропитания имеет главный выключатель 205, 205', позволяющий пользователю включать и выключать машину.
Преимущественно главный выключатель 205, 205' механически установлен на печатной плате 50 для облегчения сборки и улучшения встраиваемости системы.
Кроме того, машина содержит устройство 200 с плавким предохранителем, которое имеет выключатель 205 в цепи 57 электропитания и исполнительный механизм 201, 201', предназначенный для размыкания цепи 57 электропитания посредством приведения в действие выключателя 205, если температура нагревателя 1 превышает предельную температуру, например, 120-180°C, в частности 140-160°C, что указывает на неисправность нагревателя 1 или его блока 50 управления.
Устройство 200 с плавким предохранителем может восстанавливаться пользователем. После размыкания в целях безопасности цепи 57 с помощью устройства 200 с плавким предохранителем пользователь с помощью выключателя 205 может восстановить соединение цепи 57 и возобновить подачу питания на печатную плату. Таким образом, если устройство 200 с плавким предохранителем срабатывает ненадлежащим образом, или если нагреватель 1 только однократно случайно оказался в состоянии перегрева, машину для приготовления жидкой пищи или напитков согласно изобретению, в отличие от существующих машин, снабженных одноразовыми плавкими предохранителями, не требуется отправлять на техническое обслуживание с целью замены устройства с плавким предохранителем.
Устройство 200 с плавким предохранителем имеет исполнительный механизм 201, 201', который предназначен для выталкивания штыря, стержня или плунжера 202 вплотную к выключателю, например, нажимному, когда температура нагревателя превышает указанную предельную температуру, чтобы привести в действие выключатель и разомкнуть цепь 57.
Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.14, устройство 200 с плавким предохранителем имеет исполнительный механизм 201, содержащий штырь 202, перемещающийся вдоль стрелки 202', и термомеханический компонент, установленный на нагревателе 1 и термически связанный с ним. Термомеханический компонент может быть любой конструкцией, обеспечивающей преобразование температурного уровня в механическое действие или перемещение, например, элементом, выполненным из сплава с памятью формы или в виде биметаллической пластины.
Таким образом, когда в нагревателе 1 предельная температура превышена, приводится в действие термомеханический компонент исполнительного механизма 201, который толкает штырь 202 вплотную к выключателю 205. Это обеспечивает отсоединение электрических частей машины от источника электропитания, подключенного к цепи 57. После того как температура нагревателя упадет ниже предельной, термомеханический компонент возвращается в нормальное состояние, и стержень 202 будет либо следовать за термомеханическим компонентом, либо может быть возвращен назад в нормальное положение пользователем, который приводит в действие выключатель 205 для возобновления подачи питания к машине.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.14, взаимодействующий с плавким предохранителем выключатель 205 может служить также в качестве главного выключателя, который можно использовать независимо от ситуации с перегревом для обычного включения и выключения машины для приготовления напитков или жидкой пищи.
И, наоборот, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.15, выключатель 205, взаимодействующий с плавким предохранителем, является специальным выключателем, отделенным от главного выключателя 205'.
Устройство 200 с плавким предохранителем содержит предохранительный электрический датчик 203 температуры, механически прикрепленный к нагревателю 1 и термически связанный с ним. Кроме того, для упрощения сборки и последующего встраивания электрических компонентов машины датчик 203 температуры жестко соединен с печатной платой 50 аналогично способу, описанному выше. Датчик 203 температуры отслеживает температуру нагревателя 1. В менее предпочтительном варианте осуществления изобретения такой датчик температуры также может быть соединен с печатной платой с помощью другого средства, в частности, способом, использующим частично или полностью гибкое соединение.
Датчик 203 температуры связан со средством управления, которое контролирует подачу электропитания на исполнительный механизм 201' через его соединительную цепь 204 в зависимости от измеряемой температуры. Например, средство управления содержит выключатель питания, например, транзистор, соединенный в цепи 204 с датчиком 203 температуры.
Преимущественно датчик 203 температуры, связанный с ним выключатель питания, выключатель 205 и даже исполнительный механизм 201' жестко прикреплены к печатной плате 50. Предпочтительно эти компоненты крепятся на участке 50' печатной платы 50, который электрически изолирован от обычного блока управления машиной для приготовления напитков и жидкой еды на печатной плате 50. Таким образом, за счет того, что по существу все электронные и электрические части находятся на одной и той же печатной плате 50, но расположены в двух разных электрических цепях, облегчается механическая сборка компонентов и повышается безопасность машины.