特許 5881726 飲料装置における低慣性熱センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5881726

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】飲料装置における低慣性熱センサ

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/18 20060101AFI20160225BHJP

   A47J 31/44 20060101ALI20160225BHJP

   B67D 1/08 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   G01K1/18

   A47J31/44 157

   B67D1/08 A

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-541344(P2013-541344)

(86)(22)【出願日】2011年12月1日

(65)【公表番号】特表2014-500965(P2014-500965A)

(43)【公表日】2014年1月16日

(86)【国際出願番号】EP2011071474

(87)【国際公開番号】WO2012072724

(87)【国際公開日】20120607

【審査請求日】2014年11月28日

(31)【優先権主張番号】10193426.3

(32)【優先日】2010年12月2日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】599132904

【氏名又は名称】ネステク ソシエテ アノニム

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100114270

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 朋也

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100140453

【弁理士】

【氏名又は名称】戸津 洋介

(72)【発明者】

【氏名】エッター， ステファン

(72)【発明者】

【氏名】ツィークラー， マーティン

(72)【発明者】

【氏名】クローチ， フランク

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１１８８１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５９−０５１５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１１１０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／１８

Ａ４７Ｊ ３１／４４

Ｂ６７Ｄ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飲料調製装置内の液体回路を経て流通する液体を加熱するように構成された加熱器であって、受容領域を有する加熱器と、
熱センサ（１０）と、
を備え、
前記熱センサ（１０）が、
コネクタ（１４ａ、１４ｂ）と、
電気結合回路（１６ａ、１６ｂ）と、
検知要素（１２）と
を備え、
前記検知要素が、該検知要素の温度に応じて変化する少なくとも１つの測定可能な電気量を有し、
前記検知要素が、前記電気量を前記コネクタのレベルにて測定することができるよう、前記電気結合回路を介して前記コネクタに電気的に結合され、
前記熱センサ（１０）が、第１の表面（１８ａ）及び第２の表面（１８ｂ）を有する支持体（１８）をさらに備え、
前記第１の表面及び前記第２の表面が互いに熱的に結合され、且つ、互いに電気的に隔離され、
前記検知要素が前記第１の表面に熱的に結合され、
前記第２の表面が温度を測定すべき領域に熱的に結合されるように構成され、
前記支持体が固定手段によって前記加熱器の前記受容領域にしっかりと保持され、したがって前記第２の表面が、前記加熱器によって前記受容領域を経て放出される熱に曝される、アセンブリ。

【請求項2】

前記支持体が少なくとも１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率値を有する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項3】

前記支持体が少なくとも２ｋＶの電気絶縁値を有する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項4】

前記支持体が主としてセラミック材料で構成される、請求項２又は３に記載のアセンブリ。

【請求項5】

前記受容領域が、前記加熱器の水出口の近傍に位置している、前記加熱器の外側の略平坦な面である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項6】

前記固定手段が、前記受容領域と前記第２の表面との間に熱伝導性接着剤の層（３０）を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項7】

前記固定手段が、前記熱センサを前記受容領域に保持するためのクランプ手段を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項8】

前記熱センサが、前記第２の表面の実質的な部分を除いてカバーボディ（３０）で覆われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項9】

飲料調製装置内の液体回路を通して流通する液体を加熱するように構成される加熱システムであって、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のアセンブリと、
特に前記加熱器及び前記熱センサに結合された制御手段（３０、４０、５０）であって、前記熱センサから得られる温度測値に従って前記加熱器を制御するように構成された、制御手段（３０、４０、５０）と
を備える、加熱システム。

【請求項10】

請求項９に記載の加熱システムを備えた、液体回路を有する飲料調製装置であって、前記液体回路を通して流通する液体を加熱するように構成された、飲料調製装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の分野は、熱センサ、加熱器及び制御式の加熱システムに関する。特に、本発明の分野は、飲料調製装置の液体回路内を流通している液体を加熱するように構成された、制御式の加熱システムに関する。

【0002】

本説明の目的のために、「飲料」は、茶、コーヒー、ホットチョコレート又はコールドチョコレート、牛乳、スープ、ベビーフード、熱湯、等々などの任意の液体食品を包含することを意味している。「カプセル」は、任意の材料の密閉パッケージ、特に気密パッケージ、例えば原材料を含んだ軟質ポッド又は硬質カートリッジを始めとする、プラスチックパッケージ、アルミニウムパッケージ、リサイクル可能及び／又は生物的分解可能パッケージ、並びに任意の形状及び構造のパッケージ内の任意の事前に小分けされた飲料原材料を包含することを意味している。

【背景技術】

【0003】

コーヒー装置などの様々な飲料装置は、液体、通常は水を、加熱手段によって加熱される水源又は冷たい水源から混合室又は注入室に流通させるように配置構成されており、この混合室又は注入室において、流通する液体を例えばカプセル内でバルク即ち予めパッケージされた原材料に曝すことによって飲料が実際に調製される。調製された飲料は、この混合室又は注入室から、通常、飲料分配領域に、例えば飲料装置を備えたカップ支持体領域又はマッグ支持体領域、或いは、飲料装置に結合されたカップ支持体領域又はマッグ支持体領域の上方に位置している飲料出口に、導かれる。調製プロセスの間、又は調製プロセスの後に、使用済みの原材料及び／又はそれらのパッケージが収集用受け器に排出される。

【0004】

コーヒー装置の多くは、加熱抵抗体やサーモブロックなどの加熱手段を有している。例えば米国特許第５，９４３，４７２号には、エスプレッソ装置のための、水貯蔵器と熱湯分配室又は蒸気分配室との間のかかる装置のための水流通システムが開示されている。この流通システムは、クランプ用カラーによって１つに結合される複数のシリコーンホースを介して貯蔵器に相互接続され、且つ、互いに相互接続される弁、金属加熱管及びポンプを含む。国際公開第２００９／０４３８６５、国際公開第２００９／０７４５５０号、国際公開第２００９／１３００９９号及び国際出願ＰＣＴ／ＥＰ０９／０５８５６２に、飲料調製装置の他の充填手段及び関連する詳細が開示されている。

【0005】

流通する液体、特に水を加熱するためのインライン加熱器も同じくよく知られており、例えばＣＨ５９３０４４、ＤＥ１０３２２０３４、ＤＥ１９７１１２９１、ＤＥ１９７３２４１４、ＤＥ１９７３７６９４、ＥＰ０４８５２１１、ＥＰ１３８０２４３、ＥＰ１６３４５２０、ＦＲ２７９９６３０、米国特許第４，２４２，５６８号、米国特許第４，５９５，１３１号、米国特許第４，７００，０５２号、米国特許第５，０１９，６９０号、米国特許第５，３９２，６９４号、米国特許第５，９４３，４７２号、米国特許第６２４６８３１号、米国特許第６，３９３，９６７号、米国特許第６，８８９，５９８号、米国特許第７，２８６，７５２号、国際公開第０１／５４５５１号及び国際公開第２００４／００６７４２号に開示されている。

【0006】

サーモブロックはインライン加熱器であり、液体は、加熱のために、これらのサーモブロックを経て流通される。これらのサーモブロックは、特にスチールでできた１つ又は複数のダクトであって、特にアルミニウム、鉄及び／又は熱エネルギーを蓄積するための大きい熱容量を有し、且つ、サーモブロックを流通している液体に必要に応じていつでも必要な量の蓄積熱を伝達するための大きい熱伝導率を有する他の金属又は合金でできた金属塊を貫通して延びている。１つ又は複数のダクトなどの加熱室を備えている。サーモブロックは、通常、電気エネルギーを加熱エネルギーに変換する１つ又は複数の抵抗発熱体、例えば分散型抵抗体又は一体型抵抗体を含む。熱は、サーモブロックの塊状体に供給され、該塊状体を通して流通する液体に与えられる。流通する水を室温から沸騰温度の近く、例えば９０〜９８℃まで加熱するように動作させるためには、典型的には１．５〜２分の間、サーモブロックを予め加熱しておかなければならない。

【0007】

瞬間加熱型の加熱器が開発され、飲料調製装置においてわずかに商用化されている。このような加熱器は、極めて低い熱慣性を有し、また厚膜加熱器などの大電力抵抗性加熱器を有している。このようなシステムの例は、ＥＰ０４８５２１１、ＤＥ１９７３２４１４、ＤＥ１０３２２０３４、ＤＥ１９７３７６９４、国際公開第０１／５４５５１号、国際公開第２００４／００６７４２号、米国特許第７，２８６，７５２号及び国際公開第２００７／０３９６８３号に見出すことができる。

【0008】

飲料調製装置では、サーモブロック加熱器を使用するためには、正確な高速反応型の熱制御式加熱システムが必要である。このようなデバイスの温度変化は、サーモブロック加熱器の温度変化と比較すると、より速く、また、潜在的により重要であるため、瞬間加熱型の加熱器を含んだシステムの場合、期待される調整性能は、さらに高い。

【0009】

より正確には、加熱デバイスは、典型的な許容可能誤差マージンが＋／−２％以内の所望温度の液体が供給されるよう、制御手段によって駆動しなければならない。この目的を達成するために、液体の実際の温度の規則的な測定に基づいて様々な加熱器コマンドポリシーを実施することができる。単純な加熱器コマンドポリシーは、次のように要約することができる。測定された温度が所望値より低い場合、加熱器に供給される電力を所与のレベルまで大きくすることができ、また、測定された温度が所望値に到達すると、加熱器に供給される電力を小さくするか、さらには停止することができる。これらの制御式加熱システムの効率及び精度は、熱センサの熱慣性に大きく依存しており、また、液体の温度のあらゆる変化を可能な限り速やかに検出するその能力に大きく依存している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、温度変化に対して高速で反応し、単純で、安価で、そして信頼性の高い熱センサを実現することによって熱センサの熱慣性を低くする必要がある。また、茶又はコーヒーなどの温かい飲料を調製するための装置の中に包含される温度制御式加熱システムの熱調整を改善する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題は、それぞれ熱センサ、アセンブリ、加熱システム及び飲料調製装置を対象とした本発明の独立請求項によって解決される。従属請求項は、個々の解決法の他の利点を展開している。

【0012】

第１の態様によれば、本発明は、
コネクタと、
電気結合回路と、
検知要素と
を備える熱センサに関する。なお、検知要素は、該検知要素の温度に応じて変化する少なくとも１つの測定可能な電気量を有する。

【0013】

検知要素は、前記電気量をコネクタのレベル（位置）で測定することができるよう、電気結合回路を介してコネクタに電気的に結合される。センサは、第１の表面及び第２の表面を有する支持体をさらに備えている。第１及び第２の表面は、互いに熱的に結合され、且つ、互いに電気的に隔離されている。検知要素は、第１の表面に熱的に結合される。第２の表面は、温度を測定すべき領域に熱的に結合されるように構成される。

【0014】

熱センサの第２の表面は、監視領域、典型的には加熱器の外面に直接固定されるか、或いは任意の熱結合手段（例えば金属などの熱伝導材料の層）によって前記監視領域に少なくとも熱的に結合されることが意図されている。第２の表面、第１の表面及び検知要素は熱的に結合されるため、監視領域によって放射される熱は、支持体を経て検知要素に直接伝達される。したがって加熱器の監視領域と検知要素自体との間の支持体を経て高速で熱を伝導することができる。一方、従来技術による従来の熱センサは、それらの検知要素が保護部材によって覆われているため、加熱器の監視領域と検知要素との間に直接熱結合を形成せず、このような鋳造コンパウンド、ケーシング、金属ハウジング又はコーティング、例えば前記保護部材が監視領域と接触している。従来技術の熱センサの保護部材は、熱伝導率の点で性能を低下させており、加熱器の監視領域の温度の変化に対して速やかに反応することができない。したがって周知の熱センサは、第１の態様による熱センサと比較すると、高速温度変化に対するステップ応答が遅い。第１の態様による熱センサの熱伝達特性は、飲料調製装置の中で使用されるように構成された、当分野で知られている従来の熱センサの熱伝達特性より約１０〜２０倍高くすることができることが測定された。

【0015】

さらに、第１の態様によれば、支持体の第１の表面及び第２の表面は電気的に隔離されている。したがって検知要素は第１の表面に熱的に結合されており、加熱器の監視領域及び検知要素は電気的に隔離されている。この構成によれば、検知要素を加熱器から電気的に隔離することができる。

【0016】

例えば支持体は、少なくとも１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率値、及び少なくとも１０ｋＶ／ｍｍの電気絶縁値を有している。

【0017】

このような特性により、センサと加熱器の接地保護との間で測定した場合に、少なくとも１５００Ｖの絶縁耐力を有する支持体を実現することができる。

【0018】

このような特性を有し、且つ、適切に較正された熱センサは、９０℃のレベルで＋／−１．５％の絶対温度測定精度を有することが測定されている。図５に示されているように、前記熱センサは、監視領域の温度変化に対して０．３ｓ未満のステップ応答を示し、加熱器の調整効率を著しく改善する基礎をもたらしている。

【0019】

例えばセラミック材料で構築された支持体は、これらの性能をもたらす。

【0020】

第２の態様によれば、本発明は、
飲料調製装置内の液体回路を通して流通している液体を加熱するように構成された、受容領域を有する加熱器と、
第１の態様による熱センサであって、その支持体が固定手段によって受容領域にしっかりと保持され、したがって支持体の第２の表面が、加熱器によって受容領域を通して放出される熱に曝される、熱センサと
を備えるアセンブリに関する。

【0021】

例えばこのアセンブリの加熱器は、サーモブロック又は他の熱蓄積加熱器などのインライン加熱器であってもよい。また、加熱器は、瞬間加熱型加熱器であってもよい。

【0022】

このアセンブリの場合、熱センサの第２の表面が加熱器の受容領域に固定される。典型的には、支持体の第２の表面は、加熱器の外面の、加熱器の出口又は入口の近傍に配置することができる。

【0023】

一実施形態では、受容領域は、加熱器の外面の、前記加熱器の水出口の近傍のかなり平坦な表面としている。したがってポンプ作用の下で液体が流通していない場合であっても、加熱器から出る直前の液体の温度の変化だけではなく、加熱器の内部の液体の温度を監視することができる。センサへの熱伝達をさらに改善するためには、受容領域は相当に平坦であることが好ましい。

【0024】

固定手段は、ねじ、リベット、溶接、フック、ガイド、圧縮接続、接着剤、機械的締結システム、化学的締結システム、任意の他の適切な組立て手段又はこれらの手段の任意の組合せを備えることができる。このアセンブリは、加熱器及び第１の態様による熱センサを結合するための有効な解決法を実現する。

【0025】

一実施形態では、第１の態様による熱センサは、クランプによって加熱器表面の受容領域の表面に保持される。したがって第２の表面は、温度を測定すべき領域に直接し、中間部品が挿入されないため、熱伝達が改善される。

【0026】

より具体的には、受容領域、第２の表面、第１の表面及び検知要素は熱的に結合される。受容領域によって放射される熱は、支持体を経て検知要素に直接伝導される。したがって加熱器の監視領域と検知要素自体との間の支持体を経る高速熱伝達が達成される。一方、従来技術による従来のアセンブリは、検知要素が保護部材によって覆われているため、加熱器の受容領域と検知要素との間に直接的な熱結合を形成せず、このような鋳造コンパウンド、ケーシング、金属ハウジング又はコーティング、例えば前記保護部材が監視領域と接触している。従来技術の熱センサの保護部材は、加熱器と熱センサとの間の熱結合の点で性能を低下させており、したがって知られている熱センサは、加熱器の受容領域の温度の変化に対して速やかに反応することができない。

【0027】

さらに、第２の態様によれば、受容領域及び検知要素は、それらの間に配置された支持体によって電気的に隔離されている。

【0028】

一実施形態では、固定手段は、受容領域と第２の表面の間に熱伝導性接着剤の層を備えることができる。

【0029】

熱センサは、第２の表面の実質的な部分を除いてカバーボディで覆うことができる。

【0030】

カバーボディは、第２の表面の実質的な部分を覆うようには配置構成されていない。したがってカバーボディは、第２の表面と加熱器の受容領域との接触即ち熱結合を妨害しない。ケーシングは、主として検知要素、電気結合回路及び該電気結合回路と接触しているコネクタの端部を外的な侵食から保護する。また、カバーボディは、例えばその形状及び／又はその物理的な特性が、加熱器の受容領域に対して固定された熱センサの保持を許容する場合、締結手段として使用することも可能である。

【0031】

第３の態様によれば、本発明は、飲料調製装置内の液体回路を通して流通している液体を加熱するように構成される加熱システムであって、
第２の態様によるアセンブリと、
とりわけ加熱器及び熱センサに結合された制御手段であって、熱センサから得られる温度測値に従って加熱器を制御するように構成された、制御手段と
を備える、加熱システムに関している。

【0032】

コントローラは、典型的には、必要な電力を加熱器に供給するためにエネルギー供給手段及び加熱器に結合される。コントローラは、加熱器の抵抗性加熱要素に供給される電流の強度を制御することができる。

【0033】

特に、制御手段は、液体回路を通して流通する液体を加熱するために、少なくとも１つの温度指令に基づいて、熱センサから得られる温度測値を使用して、特に加熱器を制御するように構成される。温度指令は、例えば命令、規則及び／又は実際の温度を入力パラメータとして取ったモデルを含むことができる。例えば温度指令は、受容領域の現在の実際の温度を考慮して９０℃の出力温度を達成するために取られるアクションのシーケンスを含むことができる。例えば単純な温度指令は、実際の温度が９０℃より高い場合、加熱器への電力供給の低減でなっていてもよく、或いは実際の温度が９０℃より低い場合、加熱器への全電力の供給でなっていてもよい。

【0034】

低熱慣性の熱センサによってもたらされる、加熱器の受容領域の温度測値を使用することにより、制御手段は加熱器の温度指令を実施することができ、また、場合によっては、加熱器を通る液体の流れを調整するための手段であって、当分野で知られている解決法と比較すると、改良された安定性を有する、手段の温度指令を実施することができる。さらに、加熱器によって引き渡される実際の温度の精度が向上する。加熱器内の液体がその沸点に達するか、或いはそれを超えると、スケールの堆積が著しく増加するため、加熱システムは、この沸点に達したことに関する情報をより速やかに得るためのその容量が用意されている場合、第１の態様による熱センサの低い熱慣性、及び第２の態様によるアセンブリのおかげでこのような状況の発生を回避するか、或いは少なくすることができる。

【0035】

また、制御手段は、加熱器を通る液体の供給を制御するように配置構成することも可能である。この実施形態では、温度指令は、加熱器を経ての流れを考慮することも可能である。

【0036】

制御手段は、１つ又は複数のコントローラ及び／又はプロセッサ、水晶時計及びメモリ素子が載っている印刷回路基板ＰＣＢを含むことができる。

【0037】

第４の態様によれば、本発明は、第３の態様による加熱システムを備えた、液体回路を有する飲料調製装置であって、前記液体回路を通して流れる液体を加熱するように構成された飲料調製装置に関している。

【0038】

飲料を調製するために使用される液体の温度の精度は、多くの飲料、例えばコーヒー又は茶の味覚品質の主要な役割を果たしているため、究極的には、高速で反応する、正確に制御される加熱システムを有することにより、飲料調製装置は、最適感知品質の飲料を引き渡すことができる。

【0039】

以下、本発明について、略図を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】一実施形態に係る飲料調製装置のための加熱デバイス上に取り付けられた熱センサの横断面を示す図である。

【図2】一実施形態に係る飲料調製装置のための加熱デバイス上に取り付けられた熱センサを示す略斜視図である。

【図3】一実施形態に係る飲料調製装置のための加熱デバイス上に取り付けられた熱センサの横断面を示す図である。

【図4】一実施形態に係る飲料調製装置のための熱的に制御される加熱システムの略図である。

【図5】加熱器のオン／オフ信号、一実施形態に係る熱センサアセンブリを使用して測定された温度、及び最新技術による熱センサアセンブリを使用して測定された温度のそれぞれ時間に対する比較プロファイルを示す図である。

【図6a】一実施形態に係る飲料調製装置のための加熱デバイス上の熱センサのアセンブリの斜視図である。

【図6b】一実施形態に係る飲料調製装置のための加熱デバイス上の熱センサのアセンブリの、別の方向からの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１及び２は、典型的にはコーヒー装置などの飲料調製装置のために使用されるべく意図された熱センサ１０の一実施形態を示したものである。熱センサ１０は、検知要素１２を有し、この検知要素１２は、当該検知要素の温度に応じて変化する少なくとも１つの測定可能電気量を有する。検知要素は、電気結合回路１６ａ、１６ｂを介してコネクタ１４ａ、１４ｂに電気的に結合されている。これらのコネクタ、電気結合回路及び検知要素は、電気回路の一部を形成するように配置構成されている。これらのコネクタ及び電気結合回路は、検知要素１２の温度に応じて変化する測定可能電気量を測定することができるように配置され、且つ、組み立てられている。

【0042】

一実施形態では、検知要素は、支持体の上面に堅固に取り付けられる。

【0043】

例えば図１に示されている実施形態では、電気結合回路１６は、その一端が第１のコネクタ１４ａに接続された第１の電気トラック（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒａｃｋ）１６ａであって、他端が検知要素１２の第１の端部に接続される第１の電気トラック１６ａを備えている。また、電気結合回路１６は、その一端が第２のコネクタ１４ｂに接続された第２の電気トラック１６ｂであって、他端が検知要素１２の前記第１の端部とは反対側の第２の端部に接続された第２の電気トラック１６ｂを備えている。第１及び第２の電気トラックは互いに分離されている。

【0044】

検知要素は、電気結合回路にろう付けすることができる。第１及び第２の電気トラックは、電気トラックにはんだ付けされた外装ケーブルであってもよい。

【0045】

図２に示されている実施形態では、電気結合回路１６は、例えば厚膜印刷法又はＰＶＤ物理蒸着法を使用して支持体の上面に直接的に付着されている。特に、電気結合回路１６は金属化トラックで構成することができる。

【0046】

熱センサはサーミスタであってもよい。この実施形態では、検知要素の抵抗が検知要素の温度に応じて変化する。この抵抗のあらゆる変化は、２つのコネクタの間で測定することができ、また、検知要素の温度の変化に変換することができる。さらに、検知要素を較正する、言い換えると検知要素の温度に応じた抵抗値の応答プロファイル（測定可能温度の意図した範囲に対して概ねほぼ直線のプロファイル）を決定することにより、抵抗値を知ることによって温度の値を決定することができる。特に、熱センサは、熱センサの温度の上昇に応じて抵抗が大きくなる検知要素を有する正の温度係数（ＰＴＣ）タイプの熱センサであってもよい。このようなＰＴＣサーミスタの検知要素は、焼結半導体材料で構築することができる。

【0047】

熱センサは、上面１８ａ及び下面１８ｂを有する電気絶縁支持体１８を備えている。「下」及び「上」という呼び方は、図１、図２又は図３に示されているように熱センサの特定の向きを表しているにすぎないことを理解されたい。検知要素は、上面１８ａに配置されるか、或いは上面１８ａの少なくともすぐ近傍に配置される。支持体の下面１８ｂは、加熱器２０を受け入れる受容領域に配置されるか、或いは加熱器２０の受容領域に少なくとも熱的に結合されることが意図されている。受容領域は、温度の変化を熱センサによって監視しなければならない加熱器の表面に対応している。受容領域のための典型的な位置は、加熱器の入口又は出口の近くである。一実施形態では、図６ａ及び図６ｂに示されているように、受容領域２１０は、加熱器の外面の、前記加熱器の水出口２００の近傍のかなり平坦な表面である。したがってポンプ作用で液体が流通していない場合であっても、加熱器から出る直前の液体の温度の変化だけではなく、加熱器の内部の液体の温度を監視することができる。センサへの熱伝達をさらに改善するためには、受容領域は相当に平坦であることが好ましい。

【0048】

支持体は、受容領域と検知要素の間を電流が流れないことを保証する。その一方で、支持体は、検知要素を受容領域に熱的に結合する。そのために、支持体は、主として、少なくとも１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の典型的な熱伝導率を有する少なくとも１つの電気絶縁材料で構築することができる。

【0049】

図５は、加熱器に組み付けられた本発明による熱センサのステップ応答と、従来の飲料調製装置に使用されている周知のＰＴＣ熱センサのステップ応答とを、線図によって示したものである。線図のＸ軸は、時間を秒で表しており、Ｙ軸は摂氏温度を示している。加熱器は、１０秒から２０秒の間の期間、パワーオンされ、その他の期間はパワーオフされる。第１の曲線は、最新技術によるＰＴＣ熱センサによって測定された温度を表している。第２の曲線は、本発明の一実施形態による熱センサによって測定された温度を表している。この線図から、本発明の一実施形態による熱センサは、従来技術による熱センサが３ｓの典型的なステップ応答を有する条件と同様の条件で、０．３ｓの代表的なステップ応答を示すことは明らかである。

【0050】

一実施形態では、支持体は、その上面と下面の間で測定した、０．２ｍｍから２ｍｍの間の平均厚さを有する平板であるのがよい。支持体は、主として、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック材料で構成することができる。この構成の場合、支持体は、絶縁耐力、即ち支持体がＩＥＣ ６０３３５−１によって要求される少なくとも１２５０Ｖのその電気絶縁特性を損なうことなく本質的に耐えることができる最大電界強度を提供することができる。

【0051】

熱センサの支持体は、検知要素が可能な限り受容領域に近くなるよう、固定手段によって加熱器の受容領域にしっかりと保持することができる。図１及び図３に示されているように、支持体の下面１８ｂは、加熱器の外面の、加熱器の出口の頂部に直接配置することができる。固定手段は、ねじ、リベット、溶接、フック、ガイド、圧縮接続、接着剤、機械的締結システム、化学的締結システム、任意の他の適切な組立て手段又はこれらの手段の任意の組合せとすることができる。そして、支持体の下面は受容領域に堅固に固着される。

【0052】

このようにして、加熱器の受容領域に熱センサが組み付けられると、熱センサの支持体の下面は、加熱器によってその受容領域を経て放出される熱に曝される。加熱器によってその受容領域を経て放射される熱は、結果として検知要素に伝導される。

【0053】

一実施形態では、図３に示されているように、締結手段は、加熱器の受容領域と支持体の下面１８ｂとの間に熱伝導性接着剤の層３０を備えている。層３０を形成するために使用される材料は、同じく電気絶縁性接着材料であってもよい。

【0054】

一実施形態では、図３に示されているように、カバーボディ３０によって熱センサを部分的に覆うことができる。カバーボディは、下面１８ｂの方向へは実質的に延びておらず、下面１８ｂを実質的に覆っていない。したがってカバーボディは、下面と加熱器の受容領域との間の接触即ち熱結合を妨げない。カバーボディは、主として検知要素、電気結合回路及び該電気結合回路と接触しているコネクタの端部を外的侵食から保護する。カバーボディは、射出成形によって製造することができる。また、カバーボディは、熱センサが加熱器に取り付けられた後、加熱された熱可融性材料即ち合成樹脂を熱センサの頂部に加えることによって得ることも可能である。また、カバーボディは、例えばその形状及び／又はその物理的な特性が、加熱器の受容領域に対して固定された熱センサの保持を許容する場合、締結手段として使用することも可能である。例えばカバーボディは、前記カバーボディを加熱器ボディまで貫通しているねじを使用して加熱器に締結することができ、カバーボディの内部形状は、熱センサの支持体の下面が加熱器の受容領域との接触を維持するよう、熱センサに力を加えるように適合される。

【0055】

図４は、一実施形態による飲料調製装置のための熱的に制御される加熱システム１００の略図を示したものである。加熱システムは、飲料調製装置の液体タンクに結合されるように構成された液体入口１１０を備えている。また、加熱システムは、加熱された液体を飲料調製装置に提供するための液体出口１２０を備えている。加熱システムは、エネルギー供給手段１３０、例えば飲料調製装置からエネルギー（例えば電気及び／又はガス及び／又は空気流）を受け取るためのエネルギー供給入口を備えている。加熱システムは、別法又は補足として、例えば電池、発電機及び／又はガス貯蔵を埋め込むことによって加熱システム独自のエネルギー源を埋め込むことができる。液体は、加熱器システムを介して液体入口から液体出口まで流通する。加熱システムの液体出口は、飲料装置の淹出室に接続されるように配置構成されている。淹出室は、淹出室に供給された飲料原材料を淹出することができる。国際公開第２００９／１３００９９号にこのような飲料装置の一例が詳細に開示されている。例えば飲料原材料はカプセルで装置に供給される。典型的には、コーヒー、茶及び／又は他の温かい飲料、さらにはスープを調製するため、及び同様の食品の調製にはこのタイプの飲料装置が適している。淹出室まで流通した液体の圧力は、例えば約１〜２５バールに達することができ、特に１０〜１５バールなどの５〜２０バール、或いは特に１〜３バールに達することができる。

【0056】

加熱システムは、加熱システムの液体入口及び出口に結合された熱センサ１０及び加熱器２０を含む。熱センサの支持体の下面が固定される加熱器の受容領域は、例えば加熱器の出口の近くに位置している。加熱器は、加熱デバイスを通過する液体の流れを加熱する。加熱器は、サーモブロック又は他の熱蓄積型加熱器などのインライン加熱器であってもよい。別法としては、加熱器は瞬間加熱型加熱器であってもよい。例えば国際公開第２００９／０４３６３０号、国際公開第２００９／０４３８５１号、国際公開第２００９／０４３８６５号及び国際公開第２００９／１３００９９号には、加熱器及び飲料調製装置内へのその組込みのさらに詳細が開示されている。

【0057】

加熱システムは、加熱器２０を介して液体をポンプ供給するためのポンプ４０を備えている。また、加熱システムは、加熱システムを経て流通する液体の流れを測定するための流量計を含む。より具体的には、流量計は、ホール効果センサを備えることができ、また、液体回路上の、典型的にはポンプと液体入口の間、又はポンプと加熱器の間、或いは加熱器内に位置している。

【0058】

加熱システムは、流量計及び熱センサによって実施される測定に基づいて、また、温度及びフロー命令、規則及び／又はモデルに従って、とりわけインライン加熱器及びポンプを制御するためのコントローラ３０をさらに備えている。コントローラ３０は、加熱器にエネルギーが供給されて、飲料調製の間、飲料調製温度まで液体供給を加熱するための動作温度に到達し、且つ、その動作温度を維持するよう、ポンプ及び加熱器を経ての液体の供給を制御するように配置構成されている。

【0059】

コントローラは、１つ又は複数のコントローラ及び／又はプロセッサ、水晶時計及びメモリ素子が載っている印刷回路基板ＰＣＢによって構成することができる。

【0060】

一実施形態では、コントローラは、加熱システムと飲料装置の間で共有される。この後者の実施形態では、コントローラは追加機能を実施することができ、例えばインタフェースを介してユーザから命令を受け取り、且つ、処理することができる。

【0061】

コントローラは、液体の流れの測値及び温度変化を受け取るために流量計５０及び熱センサ１０に接続されている。より具体的には、コントローラは、液体回路上の、典型的にはポンプと液体入口の間、又はポンプと加熱器の間、或いは加熱器内に位置している流量計のセンサに電気的に接続されている。

【0062】

コントローラは、電力が供給されるエネルギー供給手段及びポンプ並びに加熱器に結合されており、それらを動作させ、且つ、それらの個々の動作及び作用を制御するために必要な電力を供給する。

【0063】

例えばコントローラは、流量計を使用して測定される流通水の流量、及び熱センサを使用して測定される加熱された水の温度に基づいて、抵抗性加熱要素に供給され、ポンプを動作させる電動機に供給される電流の強度を制御することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】