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CN106231964A - 咖啡机及相关的控制方法 - Google Patents

咖啡机及相关的控制方法 Download PDF

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CN106231964A
CN106231964A CN201580009173.2A CN201580009173A CN106231964A CN 106231964 A CN106231964 A CN 106231964A CN 201580009173 A CN201580009173 A CN 201580009173A CN 106231964 A CN106231964 A CN 106231964A
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China
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water
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coffee machine
boiler
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贝皮诺·切奥托
乔瓦尼·罗塞托
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CMA Macchine per Caffe SRL
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Abstract

一种咖啡机包括至少一个液压冲泡回路，所述液压冲泡回路包括至少一个用于供应水的进给泵(2)；至少一个锅炉(3)，所述锅炉(3)通过级联方式与所述进给泵(2)液压连接；至少一个冲泡单元(4)，所述冲泡单元(4)通过级联方式与所述锅炉(3)液压连接，藉此一定流量的热水可经过所述冲泡单元(4)以执行冲泡循环；用于调节所述水的所述流量的调节装置；用于测量水的所述流量的测量装置；以及反馈控制器(6)，所述反馈控制器(6)与所述调节装置和所述测量装置连接，并且被配置成将由所述测量装置测得的水的所述流量的当前值和对应的参考值作实时比较，以及控制所述调节装置以便消除所述当前值与所述对应的参考值之间的差值。

Description

咖啡机及相关的控制方法
技术领域
本发明涉及一种咖啡机及其控制方法。
现有技术
在市场上现存的一类咖啡机中，泡制咖啡线路的交换器与工作锅炉整合在一起，该工作锅炉产生蒸汽和热水以制作饮料和/或咖啡。供给咖啡机的进给泵具有用于工作锅炉的供应管路和用于用于交换器的供应管路，该交换器用于制作咖啡。工作锅炉的压力由压力开关或温度传感器调节，该压力开关或温度传感器控制处于锅炉中的加热元件的电力供应。在工作锅炉中建立的压力水平然后确决在制作咖啡的交换器内的水的温度，以及因此也确定在咖啡机的冲泡单元中进行冲泡所用的水的温度。取得咖啡的水压由进给泵提供。所以一杯咖啡的质量是适当的水的温度和由泵注入的且由压力开关调节的水的压力的结果，该压力开关处于设置在工作锅炉中的加热元件上。
在市场上现存的另一种咖啡机中，泡制咖啡线路的交换器与产生蒸汽的工作锅炉分开。在这情况下，每个单元具有属于自己的锅炉，该锅炉具有属于自己的专用加热元件。
在所有现有技术的这些咖啡机中，没有用于进给泵的压力控制，该进给泵简单地和仅仅由进给泵的特定旁通回路使压力限制于最大输送压力。
因此，一旦已经限定冲泡水的温度便不可控制流过冲泡单元的水的流量和压力。实际上，杯中产品的感官特征大大取决于存在于冲泡室中的咖啡的份剂的数量、研磨和挤压的程度。此外，进给泵的操作点仅仅取决于存在于冲泡室中的咖啡的份量所提供的机械阻力。
发明内容
因此本发明的技术任务是制造一种咖啡机及其控制方法，使得可以消除已提及的现有技术的技术缺点。
在这技术任务的范围内，本发明的一个目的是实现一种咖啡机及其控制方法，使得可以得到具有想要的感官特征的产品，该想要的感官特征是可预先设定的。
本发明的另一个目的是实现一种咖啡机，该咖啡机在使用上具高度灵活性，使得可以当消费者提出需求时使产品适应消费者不断变化的需求。
根据本发明的技术任务以及上述和其他目的通过实现一种咖啡机来达到，该咖啡机包括至少一个液压冲泡回路，所述液压冲泡回路包括至少一个用于供应水的进给泵；至少一个锅炉，所述锅炉通过级联方式与所述进给泵液压连接；以及至少一个冲泡单元，所述冲泡单元通过级联方式与所述锅炉液压连接，藉此一定流量的水可经过所述冲泡单元以执行冲泡循环，其特征在于，所述咖啡机包括用于调节水的所述流量的调节装置；用于测量所述流量的测量装置；以及反馈控制器，所述反馈控制器与所述调节装置和所述测量装置连接，并且被配置成将由所述测量装置测得的水的所述流量的当前值和对应的参考值作实时比较，以及控制所述调节装置以便消除所述当前值与所述对应的参考值之间的差值。
本发明还揭示了一种用于控制咖啡机的控制方法，所述咖啡机包括电子控制器和至少一个液压冲泡回路，所述液压冲泡回路包括至少一个用于供应水的进给泵；至少一个锅炉，所述锅炉通过级联方式与所述进给泵液压连接；以及至少一个冲泡单元，所述冲泡单元通过级联方式与所述锅炉液压连接，藉此一定流量的热水可经过所述冲泡单元以执行冲泡循环，其特征在于在执行冲泡循环之前所述方法包括以下预备步骤：
-获取存储在所述控制器的存储器中的多个不同的参考冲泡循环，其中每个循环由经过所述冲泡单元的水的流量所对应的参考时间趋势定义；
-选择存储在所述控制器的存储器中的一个参考冲泡循环；在执行所述冲泡循环期间所述方法还包括由所述控制器进行以下步骤：
-测量经过所述冲泡单元的水的流量随时间变化的当前值；
-实时比较测量所得的当前值和所述对应的参考值；以及
-若测量所得的当前值与所选择的参考冲泡循环提供的所述对应的参考值存在差值，实时调节经过所述冲泡单元的水的流量以消除该差值。本发明的其他特征也在下文的权利要求中限定。
附图说明
从根据本发明的咖啡机及其控制方法的优选但非唯一的实施例的描述，会使本发明的更多特征和优点更为清晰，该实施例以非限制性示例的方式在附图中示出，其中：
图1是根据本发明的第一优选实施例的咖啡机的电路图；
图2是根据本发明的第二优选实施例的咖啡机的电路图。
具体实施方式
本发明的不同实施例中的相等部分在下文会以相同的标号标示。
关于附图，图中示出了咖啡机且咖啡机整体以标号1标示。
咖啡机1包括控制器6，例如电子板，以及至少一个液压冲泡回路，所述液压冲泡回路包括至少一个用于供应水的进给泵2；至少一个锅炉3，所述锅炉3通过级联方式进给泵2与液压连接锅炉；以及至少一个冲泡单元4，所述冲泡单元4通过级联方式与锅炉3液压连接，藉此一定流量的水可经过冲泡单元4以执行冲泡循环。
冲泡单元4优选地属于包括冲泡室的类型，该冲泡室由过滤器保持器4a限定，过滤器保持器4a适于容纳冲泡用的咖啡粉末的份量，并且可从咖啡机主体释放从而装入新的咖啡粉末的份量及卸下用完的咖啡粉末的份量。
具体而言，每个咖啡机具有两个液压冲泡回路：在图1所示的方案中，进给泵2由第一和第二液压冲泡回路共用，而在图2所示的方案中，每个液压冲泡回路具有各自的专用进给泵2。
每个进给泵2经由电连接线20与控制器6连接。
锅炉3的内部具有温度传感器10和加热元件7，温度传感器10经由电连接线11与控制器6连接，加热元件7经由电连接线8与控制器6连接，电连接线8设有可由控制器6控制的开关9。
咖啡机1还包括用于产生蒸汽的工作锅炉12，在图1示出的方案中，工作锅炉12经由设有电磁进给阀24的线23与进给泵2液压连接，而在图2显示的实施例中，工作锅炉12与两个液压冲泡回路中的一个的进给阀2液压连接。
电磁进给阀24经由电线25与控制器6连接。
锅炉12的内部具有温度和/或压力传感器13和加热元件15，温度和/或压力传感器13经由电连接线14与控制器6连接，加热元件15经由电连接线16与控制器6连接，电连接线16配备可由控制器6控制的开关17。
咖啡机1还包括用于调节经过冲泡单元4的水的流量的调节装置和用于测量经过冲泡单元4的水的流量的测量装置。
有利地，控制器6的操作能执行反馈控制，控制器6既与调节装置和测量装置连接，又被配置成在执行冲泡循环期间获取由测量装置测量到的水的流量值，并且能控制调节装置以对冲泡循环过程中的水流量强加实时趋势，从而再现在控制器6中设定的参考趋势。
用于每个液压冲泡回路的测量装置包括流量计21，所述流量计21经由电连接线22与控制器6连接。
用于每个冲泡回路的测量装置定位在进给泵2与锅炉3之间。
关于在图1示出的方案，所述调节装置被配置成将由进给泵2输送的所述流量的水分成多个部分。在这情况下，所述调节装置特别包括在每个液压冲泡回路中的调节电磁阀18和进给泵2的旁通回路19，进给泵2包括调节电磁阀32。每个调节电磁阀18经由电线27与控制器6连通。调节电磁阀32经由电线33与控制器6连通。
关于在图2示出的方案，所述调节装置被配置成调节由进给泵2输送的所述流量的水。在这情况下，所述调节装置被配置成改变进给泵2的旋转速度以及包括例如与进给泵2相关联的逆变器驱动器(未示出)。
每个冲泡回路还具有用于检测液压冲泡回路的压力的检测装置(具体而言是压力传感器29)，所述检测装置经由电线28与控制器6连接。控制器6利用由检测装置检测到的压力水平控制调节装置，从而限制液压冲泡回路的最大压力。
最后，每个冲泡回路具有供应电磁阀30，供应电磁阀30定位在流量计21与锅炉3之间并且经由电线31与控制器6连接。
用于检测每个液压冲泡回路的压力的检测装置定位在进给泵与锅炉3之间。
一种用于控制咖啡机执行冲泡循环的方法包括以下步骤。
控制器6的存储器被预先编程成具有多个参考冲泡循环。
除了利用存储在存储器的循环，还可使用在显示器上的流量/时间图来对一循环进行编程。
每个参考冲泡循环由在执行该参考冲泡循环所需的时间段内经过冲泡单元4的水的流量所提供的趋势定义。
具体而言，参考冲泡循环的趋势由一函数限定，该函数将参考冲泡循环的每个时刻ti与该时刻经过冲泡单元4的水的流量的对应值Fi-rif(ti)相关联。
例如，通过存在于咖啡机的控制面板上的显示器，使用者选择最适合他/她的口味的参考泡制循环并且启动用于开始冲泡循环的开始按钮。
控制器6将使用者所做的选择存储在存储器中并且使预先选择的冲泡循环与饮料相关联。
使用者按下用于启动冲泡循环的按钮，然后控制循环开始。
实际上，如果锅炉3的温度低于工作温度，控制器6命令预热锅炉3，而当已达到锅炉3的工作温度时，控制器6命令启动进给泵2和开启供应电磁阀30。
在执行冲泡循环期间，流量计21测量经过冲泡单元4的水的流量随时间变化的值以及将检测到的值传送到控制器6。
控制器6实时比较测得的经过冲泡单元4的水流量的当前值和所选择的参考冲泡循环的参考值。
在这情况下，其中在时刻ti中，可检测到测得的当前值与经过冲泡单元4的水的流量的对应的参考值Fi-rif(ti)存在差值，控制器6总是实时控制调节装置以便调节经过冲泡单元4的水的流量，使得所述流量跟随为存储在控制器6的存储器中的已选择的参考冲泡循环提供的且与预先选择的饮料相关联的参考趋势。
控制器6的操作能执行反馈控制，控制器6检查所获取的结果并且继续控制调节装置直到测得的经过冲泡单元4的水的流量的当前值与对应的参考值之间的差值被消除。
关于在图1示出的方案，进给泵2以固定旋转速度运作，将进给泵2输送的所述流量的水分成多个部分，藉此调节经过冲泡单元4的水的流量。具体而言，控制器6以反比例关系控制调节电磁阀18和调节阀32的孔的大小，使得由进给泵2输送的水的过量流量通过进给泵2的旁通管路19被再循环。
关于在图2示出的方案，通过调节由进给泵2输送的水的流量来调节经过冲泡单元4的水的流量。具体而言，通过使用适合的驱动器改变进给泵2的旋转速度来调节由进给泵2输送的水的流量。因此，可以设定由控制器6管理的参考冲泡循环，使得由于闭合控制回路，作用于咖啡粉末的份量的水的流量是完全与计划一样，其中根据流量计的测量进行的调节装置的控制来确定该闭合控制回路。
明显地，应当可以在该两个回路中将参考冲泡循环库写入咖啡机，以及应当可以选择想要用于每个个别输送类型的循环，或应当可以从外部服务器接收一个或多个适合于获得想要的咖啡质量的参考冲泡循环并将其存储在存储器中。
以这样的方式，可就咖啡粉末的每个个别份量使一杯咖啡的质量最大化，而使咖啡的萃取最大化，以及因此也可缩短冲泡循环持续的时间。
咖啡机及由此想到的咖啡机的控制方法能容许进行许多修改和变型，所有修改和变型均落入本发明概念的范围内。再者，所有细节可由其他技术上等同的元件来代替。
根据需要和现有技术的发展水平，所使用的材料以及尺寸可实际上是任何类型。

Claims (13)

1.一种咖啡机，所述咖啡机包括至少一个液压冲泡回路，所述液压冲泡回路包括至少一个用于供应水的进给泵(2)；至少一个锅炉(3)，所述锅炉(3)通过级联方式与所述进给泵(2)液压连接；以及至少一个冲泡单元(4)，所述冲泡单元(4)通过级联方式与所述锅炉(3)液压连接，藉此一定流量的热水能够经过所述冲泡单元(4)以执行冲泡循环，其特征在于，所述咖啡机包括用于调节水的所述流量的调节装置；用于测量所述流量的测量装置；以及反馈控制器(6)，所述反馈控制器(6)与所述调节装置和所述测量装置连接，并且被配置成将由所述测量装置测得的水的所述流量的当前值和对应的参考值作实时比较，以及控制所述调节装置以便消除所述当前值与所述对应的参考值之间的差值。
2.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，所述调节装置被配置成调节由所述进给泵(2)供应的水的所述流量。
3.根据权利要求2所述的咖啡机，其特征在于，所述调节装置被配置成改变所述进给泵(2)的旋转速度。
4.根据权利要求3所述的咖啡机，其特征在于，所述调节装置包括逆变器驱动器。
5.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，所述调节装置被配置成将所述进给泵(2)输送的所述流量的水分成多个部分，输送到各个冲泡单元。
6.根据权利要求5所述的咖啡机，其特征在于，所述调节装置包括至少一个调节电磁阀(18)和所述进给泵(2)的旁通回路(19)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，所述测量装置定位在所述进给泵(2)与所述锅炉(3)之间，或定位在所述进给泵(2)的上游。
8.根据前述权利要求中任一项所述的咖啡机，其特征在于，所述咖啡机包括用于检测所述液压回路的压力的检测装置，所述检测装置与所述控制器(6)连接。
9.根据前述权利要求8所述的咖啡机，其特征在于，所述用于检测所述液压回路的压力的检测装置定位在所述进给泵(2)与所述锅炉(3)之间。
10.一种控制咖啡机的方法，所述咖啡机包括电子控制器(6)和至少一个液压冲泡回路，所述液压冲泡回路包括至少一个用于供应水的进给泵(2)；至少一个锅炉(3)，所述锅炉(3)通过级联方式与所述进给泵(2)液压连接；以及至少一个冲泡单元(4)，所述冲泡单元(4)通过级联方式与所述锅炉(3)液压连接，藉此一定流量的热水能够经过所述冲泡单元(4)以执行冲泡循环，其特征在于，在执行冲泡循环之前所述方法包括以下预备步骤：
获取存储在所述控制器(6)的存储器中的多个不同的参考冲泡循环，其中每个循环由经过所述冲泡单元(4)的水的流量所对应的参考时间趋势定义；以及
选择存储在所述控制器(6)的存储器中的一个参考冲泡循环；
在执行所述冲泡循环期间所述方法还包括由所述控制器(6)进行以下步骤：
测量经过所述冲泡单元(4)的水的流量随时间变化的当前值；
测量所述冲泡单元(4)的所述液压回路中检测到的随时间变化的当前压力；
实时比较测量所得的当前值和所述对应的参考值；以及
若测量所得的当前值与所选择的参考冲泡循环提供的所述对应的参考值存在差值，实时调节经过所述冲泡单元(4)的水的流量以消除所述差值；
监测所述冲泡单元(4)的所述液压回路的压力，使所述压力保持在预定限值内。
11.根据权利要求10所述的执行咖啡机的冲泡循环的方法，其特征在于，通过调节由所述进给泵(2)输送的水的流量来调节经过所述冲泡回路的水的流量。
12.根据权利要求11所述的执行咖啡机的冲泡循环的方法，其特征在于，通过改变所述进给泵(2)的旋转速度来调节由所述进给泵(2)输送的水的流量。
13.根据权利要求10所述的执行咖啡机的冲泡循环的方法，其特征在于，所述进给泵(2)以固定的旋转速度运作，将所述进给泵(2)输送的所述流量的水分成多个部分，藉此调节经过所述冲泡回路的水的流量。
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