CN116096275A - 具有基于提取头部框架结构的变形进行控制的饮料制备机器和基于所述变形控制该机器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由包含在胶囊(13)中的食品物质制备饮料的饮料制备机器(1)。冲泡腔室(35)包括能够彼此相对移动的两个腔室部分(34a,34b,12)，提供了装置(7)以向所述腔室部分施加夹紧力以便关闭冲泡腔室，腔室部分(34a,34b,12)的至少一部分和夹紧装置连接到机器的框架结构(33)。还提供了机器控制单元(17)。机器(1)包括用于感测至少一个可弹性变形部分的变形的至少一个传感器装置(50)。传感器装置连接到控制单元，并且基于所感测到的所述可弹性变形部分的变形，执行以下操作中的至少一者：控制机器的开启、夹紧装置闭合、胶囊存在于冲泡腔室中、流体注入冲泡腔室中、流体温度、检测配料胶囊在一系列不同胶囊类型中所属的类型。还要求保护一种基于所述可弹性变形部分的变形来控制饮料制备机器的方法。

Description

具有基于提取头部框架结构的变形进行控制的饮料制备机器和基于所述变形控制该机器的方法

技术领域

本发明涉及食品或饮料制备机器，尤其是家用器具。本发明更具体地涉及诸如液体食品制备机器的饮料制备机器，例如在包封封装或胶囊中使用任何预先分份的饮料配料的咖啡制备机器。此类机器允许消费者在家制备给定类型的饮料，例如基于咖啡的饮料，例如浓缩咖啡。

尽管下文中参考使用胶囊的咖啡机器的示例对本发明进行一般性描述，但是应当理解，本发明涉及任何饮料制备机器。具体地，“饮料”旨在包括任何液体食品，诸如茶、咖啡、热或冷巧克力、奶、汤、幼儿食品或通过容纳在胶囊内的对应的预先分份的“配料”获得的类似物。

“胶囊”旨在包括包封封装内尤其是气密封装内的任一种预先分份的饮料配料，该包封封装为任意材质，例如，塑料封装、铝封装、可回收封装和/或可生物降解封装，并且可以是任意形状和结构，包括容纳配料的软质馕包、垫包或小袋或刚性料盒。

背景技术

上述饮料制备机器使用容纳待提取或待溶解的配料(例如研磨咖啡)的胶囊。

所述胶囊通常与适于其使用的饮料机器一起使用。此类机器通常设置有用于储存和调节(通常加热，但也冷却)液体(通常为水)、将经调节(例如加热)的流体(优选为水)引入胶囊中以产生饮料、以及将饮料分配到容器中以供消费的装置。胶囊放置于机器的机器提取头部(或简称为“机器头部”)的冲泡腔室中，饮料从该冲泡腔室中释放。

饮料可通过将胶囊插入饮料机器头来制备。该机器提取头部包括用于容纳所述胶囊的容座或腔体(“冲泡腔室”)、以及用于将流体(例如水)在压力下注入到胶囊中的流体注入系统。例如为了制备咖啡饮料而在压力下注入胶囊中的水通常是热的，也就是说处于高于70℃的温度。然而，在一些特定情形下，也可处于环境温度或甚至是冷水。在胶囊容纳物的提取和/或溶解期间，冲泡腔室内部的压力在用于溶解产品时通常为约1巴至约8巴，而在用于提取烘焙并且研磨的咖啡时为约2巴至约12巴。

在一些实施方案中，冲泡腔室部分地由通常被称为“胶囊保持器”的胶囊容座限定。用于保持胶囊的胶囊保持器旨在要插入机器的对应腔体中以及从机器的对应腔体中完全移除。当胶囊保持器装载有胶囊并以功能性方式插入机器内时，机器的注水装置可与胶囊形成流体连接，以向其中注入水来制备食品或饮料。

在其它实施方案中，冲泡腔室由机器的两个部分限定，一个部分是固定部件而另一部分是可移动部件，这两个部分彼此相对地移动(诸如抽屉)以便允许胶囊插入机器中。在该“抽屉打开”构型中，上述部件中的一个部件的运动通常通过驱动装置获得，诸如由使用者致动的杆或包括与齿轮协作的电动机的驱动装置，该齿轮功能性地连接到可移动部件。在这种情况下，“胶囊保持器”不能从机器提取头部分离，但是这两个部分可以相对地移动到抽屉打开位置以将胶囊插入它们之间；随后，它们被关闭以便将胶囊保持在冲泡腔室内部并且允许饮料的制备。

在这两种情况下，冲泡腔室包括能够彼此相对移动的至少两个腔室部分，并且其中该部分中的一个部分设置有流体注入装置以将流体注入胶囊中。通常，此类注入装置是注射针。

在压力下提取和/或溶解封闭胶囊的容纳物的原理为已知的，并且通常包括将胶囊插入机器的冲泡腔室或容座中，一般在利用注射针(注入装置)刺穿胶囊的面之后将一定量的加压水注入到胶囊中，使得在胶囊内部产生加压环境以提取物质或溶解该物质，并且然后将所提取的物质或所溶解的物质穿过胶囊释放出来。

将所释放的物质倒入放置于机器头部下面并且通常由杯子托盘支撑的杯子或马克杯中。

该机器通常还包括流体箱--在大部分情况下该流体为水，但也可以是奶--用于存储用于在压力下溶解和/或提取被容纳在胶囊内的一种或多种配料的流体。该机器通常还包括能够将在其中使用的水加热至工作温度(传统上为高达80℃-90℃的温度)的加热元件，诸如热水器或热交换器。在一些情况下，流体可在室温下使用或通过合适的冷却装置冷却。所有加热或冷却流体的装置都被认为是流体调节装置。

最后，该机器包括用于将水从水箱任选地通过加热元件循环到胶囊的泵元件。水在机器内循环的路径可例如通过选择阀装置来进行选择，该选择阀装置为诸如例如蠕动阀。

在一些情况下，机器直接连接到输水网络的自来水。

现有技术包括用于控制如上所述的饮料制备机器的功能状态或操作状态的许多装置和方法。操作状态包括例如：机器开启；通过例如夹紧装置(诸如由使用者致动的杠杆)来闭合或打开冲泡腔室；在胶囊内的流体注入或流体特征(诸如其温度或压力)的控制。还已知的是用于检测插入到冲泡腔室中的胶囊的类型(即包含在胶囊内的配料)的装置和方法。

例如，同一申请人名下的EP2888182公开了一种用于食品制备机器的胶囊，该胶囊具有允许其被机器识别的特定特征，以便为待从所述胶囊制备出的食品产品选择合适的制备参数(水温、或水压或待注入胶囊中的水的体积)。该现有文献还公开了一种用于食品制备的机器，该机器适于与所述胶囊一起使用并且能够以正确的参数自动地处理所检测到的胶囊。

根据EP2888182，胶囊包括至少一个弹性部分，当所述胶囊被插入机器腔体中时，和/或当所述腔体被封闭时，该至少一个弹性部分是可变形的；该至少一个弹性部分被构造成在其变形时向食品制备机器施加反作用力，该反作用力可由压力传感器测量，该至少一个弹性部分具有与容纳在胶囊内的配料相关的预定弹性变形特性。

这样，所述反作用力对应于胶囊内的预定配料，基于该预定配料选择至少一个机器操作数据。因此，基于胶囊弹性部分的弹性变形特性，所述至少一个机器操作数据可被编码在胶囊结构内。

该现有文献还教导了一种食品制备系统，该食品制备系统包括上述胶囊和适于与该胶囊协作的食品制备机器。该机器包括用于接收胶囊的腔体，使得可以通过将流体注入到所述胶囊中而在胶囊中制备食品产品。该腔体包括压敏部分，该压敏部分适于与胶囊可弹性变形部分协作以将操作数据从所述胶囊传输到所述机器，所述数据是胶囊的所述弹性部分的弹性变形特性的函数。这样，机器操作数据可被适于插入到机器中的特定胶囊，即，适于容纳在胶囊内的配料。

现有文献规定了措词“可变形弹性部分”、“变形特性”和“操作数据”的含义。

事实上，根据现有技术，胶囊的“至少一个可变形弹性部分”是指胶囊的至少一个部分具有一定形状或由某种材料制成，使得在向其施加一定负荷时该部分在机械上可变形，无论是弹性变形或是塑性变形。胶囊的至少一部分的这种机械变形是在胶囊被插入到机器腔室中时和/或在机器腔室被封闭以在功能上包围所述胶囊时，由机器施加到胶囊上的机械负荷所导致的。

在EP2888182的说明书中描述了所述胶囊可变形弹性部分的几个实施方案：其可包括从胶囊的顶部边缘向外延伸的舌状物，或胶囊的顶部膜的可变形区域，该可变形区域包括狭缝或销状突起，或添加到胶囊主体的弯曲突起或环。在任何情况下，根据该现有发明，容纳特定产品的每种胶囊必须具有其自己的弹性部分以被机器检测到。

在前述现有文献中已经明确说明，所谓“变形特性”是指每个对象--即，胶囊的可弹性变形部分--具有取决于其形状和制作材料的特定材料性能。根据每个对象的材料类型、尺寸和几何形状，以及所施加的力，可得到各种不同类型的变形。

最后，EP2888182明确指出，措词“操作数据”，是指在功能上与操作机器相关的任何数据，即可以由机器电子器件使用以设定饮料制备参数的任何数据，例如在机器电子板中针对要用特定胶囊制备的特定产品(例如咖啡)编程的水温，使得所述电子板致动热水器以将水加热到特定对应温度。应当指出的是，在食品或饮料制备机器中，用于与前体配料混合以制备最终食品或饮料产品的水的温度通常在4℃至100℃的范围内，优选地在12℃至85℃的范围内。然而，市场上的大多数饮料制备机器使用两种不同的温度，这取决于待生产的饮料的类型。在这种情况下，对应于水温的机器操作数据可具有值“热”或“冷”，取决于所泡制的饮料类型(此类值当然作为数字值被编码在机器电子程序中)。

虽然上述引用的现有文献教导了一种改进且简化的装置，以利用食品或饮料机器从胶囊自动制备饮料或食品，但是已知的解决方案要求容纳不同产品(例如咖啡或茶)的胶囊必须在出产时具备其自身的可变形弹性部分，以便由机器的压力传感器正确地检测。这种情况的结果是生产成本升高，因此消费者购买胶囊的成本也更高。

此外，如果上述可变形弹性部分被损坏，则胶囊不能被可靠地处理或根本不能被处理。这对于用户来说可能是另一个问题。

因此，需要一种真正完全自动的饮料制备机器，并且其中其操作不依赖于特定形状的胶囊。

还需要一种以全自动方式控制所述机器的操作而不依赖于插入到机器中的特定胶囊的方法。

一般来讲，需要一种饮料制备机器，其除了检测胶囊的类型之外或者独立于该检测，能够以简单且自动的方式、即以不需要用户介入的方式，在其操作状态或功能状态中的一个或多个状态中被控制，所述控制以成本有效的方式获得。

发明内容

上述的一个目的通过根据独立权利要求所述的饮料制备机器来实现。

本发明的目的通过根据权利要求1所述的饮料制备机器以及根据权利要求10所述的方法来实现。

在第一方面，提供了一种用于从容纳在胶囊中的食品物质制备饮料的饮料制备机器，所述机器包括：

-适于容纳胶囊的冲泡腔室，所述腔室由能够相对于彼此移动的至少两个腔室部分限定，所述腔室部分中的第一腔室部分提供有流体注入装置，以将流体注入到容纳在冲泡腔室中的胶囊中，

-连接到流体源的流体回路，该流体回路向流体注入装置提供流体，所述流体回路包括调节装置，该调节装置被设置用于加热或制冷待注入到冲泡腔室中的所述流体，

-夹紧装置，该夹紧装置被设置成向所述至少两个腔室部分施加夹紧力，以便关闭冲泡腔室，

-控制单元，该控制单元被配置为控制饮料制备机器的操作，

其中：

-腔室部分中的至少两个腔室部分和夹紧装置连接到机器的框架结构上，并且

-所述框架结构具有至少一个可弹性变形部分，并且

-机器包括至少一个传感器(50)，用于感测所述框架结构的所述至少一个可弹性变形部分的变形，并且

-传感器装置连接到控制单元，使得基于所感测到的框架结构的所述至少一个可弹性变形部分的变形，控制单元执行以下操作中的至少一者：

.检测以下操作或状态中的至少一者：机器开启、夹紧装置闭合、胶囊存在于冲泡腔室中、流体注入冲泡腔室中、流体温度，

.检测胶囊在一系列不同胶囊类型中所属的类型。

当胶囊放置于冲泡腔室内并且流体被注入到胶囊中(胶囊因此变形并且推到冲泡腔室部分上)时和/或当夹紧装置被操作以关闭冲泡腔室时，框架发生变形。产生在冲泡腔室部分上的压力或推力或者由夹紧装置产生以关闭冲泡腔室的力限定了在框架结构的上述可弹性变形部分上的“载荷”，该载荷使该部分变形。

应当指出的是，措词“可弹性变形部分”是指提取头部的框架结构的至少一部分具有这样的形状或由这样的材料制成，该形状或材料使得该部分在负载(如上所述)施加到其上时可机械地、弹性地或塑性地变形。框架结构的至少一部分的这种机械变形是由通过夹紧装置施加到提取头部框架结构部分上的机械载荷引起的，或者是由当流体被注入其中时胶囊被推到所述框架结构部分上引起的。

所检测到的变形因此允许控制单元确定胶囊存在于冲泡腔室中并且从备用操作位置开启机器。

由于流体的注入而导致的机器提取头部框架变形也与胶囊内产生的压力成比例，该压力又取决于放置于胶囊内的配料。以这种方式，机器提取头部框架结构的特定变形的检测允许机器控制单元在一系列不同的胶囊类型中检测放置于胶囊中的产品的种类，使得可以选择机器的适当操作数据以正确地处理胶囊并且制备具有适当流体温度、体积和压力的饮料。事实上，应当指出的是，机器的调节装置和用于流体的泵由机器的控制单元控制。

饮料制备机器的控制是针对普通胶囊而发生的，该普通胶囊不具有任何特定的可变形特征，诸如在现有技术中(例如在EP2888182中)所公开的那些特征。

还应当指出的是，在本文中，“操作数据”具有在讨论现有技术EP2888182时所述的含义。

此外，应当指出的是，当夹紧装置被操作并且胶囊在冲泡腔室内部时，所检测到的机器头部框架结构的变形总是相同且可重复的。

此外，当流体被注入时，由容纳相同配料的胶囊产生的机器提取头部框架结构的变形被设定为总是相同的，这允许可靠地检测胶囊内部的配料以及选择用于制备相应饮料的机器的正确操作数据。

传感器装置总是连接到机器提取头部的框架结构部分，并且还在操作夹紧装置时检测该部分的变形。这允许以容易且快速的方式检测冲泡腔室内的胶囊。

优选地，用于感测框架结构的可弹性变形部分的变形的传感器装置是应变仪或压电力传感器。该传感器是普通装置，具有不影响饮料制备机器的总成本的低成本。

传感器装置还可被定位成靠近冲泡腔室的支撑注射装置的部分。这允许直接和立即检测框架结构由于胶囊内压力的累积而导致的变形。

优选地，允许框架结构的可弹性变形部分的最大变形值，以便检测可能被阻塞在冲泡腔室中的胶囊。

最后，控制单元具有存储器单元，机器头部框架结构的可弹性变形部分的不同变形值的数据被存储在该存储器单元中，并且被链接到机器的操作数据和/或被链接到一系列不同胶囊类型中所属的不同类型的配料胶囊，所述存储的数据还包括对应于夹紧装置闭合的变形值。如果要获得该机器，该特征允许对操作的正确控制。

根据各种优选的实施方案：

-传感器装置是至少一个变形传感器。

-变形传感器可以是基于应变仪的传感器或压电力传感器。

-框架结构的至少一个可弹性变形部分可以是所述框架结构的侧部，传感器装置直接与机器控制单元连接。

-框架结构的至少一个可弹性变形部分可以是冲泡腔室的固定部分。

-框架结构的至少一个可弹性变形部分可以是靠近冲泡腔室的第一腔室部分的部分。

-控制单元可与存储器单元连接，该存储器单元包含饮料制备机器的与提取头部的框架结构的可弹性变形部分的变形有关的操作数据和/或与被构造成放置于冲泡腔室内的不同类型的胶囊有关的数据。

-多个变形传感器可被设置成附接到框架结构的对应的可弹性变形部分。

-传感器可以电连接以形成惠斯通电桥。

在第二方面，提供了一种控制上述饮料制备机器的至少一个操作阶段的方法，其中在夹紧装置的移动期间和/或在将流体注入胶囊内期间，由控制单元检测框架结构的至少一个可弹性变形部分的变形，以及

其中基于所检测到的所述至少一个可弹性变形部分的变形，所述控制单元执行以下操作中的至少一者：

-检测以下操作或状态中的至少一者：机器开启、夹紧装置闭合、胶囊存在于冲泡腔室中、流体注入冲泡腔室中、流体温度，

-检测胶囊在一系列不同胶囊类型中所属的类型。

在一个实施方案中，至少一个可弹性变形部分的变形的检测由与相应可弹性变形部分连接的至少一个变形传感器感测，并且所述所感测到的变形是由控制单元通过将所感测到的变形与预设变形值进行比较来处理的。

在一个实施方案中，预设变形值可被存储在与控制单元连接的存储器单元中，每个所存储的变形值对应于饮料制备机器的操作数据和/或对应于与能够放置于冲泡腔室内的一系列不同胶囊类型中所属的胶囊类型有关的数据。

在一个实施方案中，控制单元能够通过连续地检测至少一个可弹性变形部分的变形来检测在胶囊内的流体注入期间饮料制备的进展，所述控制单元连续地将所感测到的变形与预设变形值进行比较，并且控制单元被配置为当变形变得小于所述预设变形值时，停止胶囊内的流体注入。

在一个实施方案中，控制单元可根据连续感测到的框架结构部分的变形值并通过其与对应的所存储的操作数据的比较，来连续地调节胶囊内注入的流体或液体的压力和/或体积。

在一个实施方案中，控制单元可被配置为将所感测到的框架结构的至少一个可弹性变形部分的变形和/或所检测到的操作和状态或胶囊的类型传输到远程服务器。

附图说明

本发明的另外的特征和优点在下文参照附图给出的目前优选的实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：

图1是包括胶囊保持器的饮料制备机器的示例的总体透视图；

图2以侧视图示出了图1的饮料制备机器，该机器被表示为具有切开部分以示出一些内部部件；

图3是胶囊保持器在其插入到饮料机器提取头部的一部分中期间的透视图；

图4是沿图3的线4-4截取的局部剖视图；

图5至图7是从适于容纳图3的未示出的胶囊保持器的机器头部的部分的框架的不同位置观察的透视示意图，并且示出了在使用饮料机器期间产生的力；

图8为示出根据本发明的饮料制备机器的内部部件的图表示意图；

图9至图10是根据本发明的另一实施方案的另一类型的饮料制备机器的透视图；

图11至图12分别是根据本发明的另一个实施方案的另一种类型的饮料制备机器的带局部剖切部分的透视图和侧视图；并且

图13为用于根据本发明的机器的电路的示意图。

具体实施方式

图1示出了饮料制备机器1，该饮料制备机器1包括机器主体2和诸如储水器或水箱3的流体源，该流体源可从机器主体2移除以用于再填充。该主体2包括开/关按钮4。流体源或储水器3连接到向提取头部5的冲泡腔室提供流体的流体回路300。通常，流体可以被调节，即加热或冷却，或者在室温下被提供给头部5。在本说明书中，将仅描述流体的加热；在任何情况下，头部5包括针对热水或环境温度水的水温选择器6、锁定杆7和用于插入胶囊保持器9的开口8。

在该图的实施方案中，胶囊保持器以完全可移除方式连接到提取头部5并且包括用于胶囊13的支座12。胶囊保持器以示意性方式示出，因为其本身是已知的。它可以按不同方式被成形，但是它总是具有上述特征。

机器1还包括杯子托盘10，用于当饮料从胶囊中倒出时将杯子14支撑在提取头部下方(参见图2)。

图2示出了图1的饮料制备机器，带有内部部件或功能构件。机器主体2在流体回路中包括至少一个煮器15、泵16和控制单元17，该控制单元控制机器1及其所连接的部件的操作；该单元17具有存储器单元20(参见图8)，该存储器单元包含与用于通过将所述流体注入胶囊来制备饮料的流体(通常为水)的温度、容积和压强有关的数据，这将在下文中进一步解释。流体的温度、压力和体积的所述数据表示机器1的操作数据并且取决于容纳在胶囊内的配料的类型。

控制单元17还连接到机器的已知部件18上，该部件允许在操作开/关按钮4之后对机器进行预热。

提供水箱3以便将诸如水的液体供应到煮器15和泵16，并且因此供应到饮料制备机器1的机器提取头部5。在提取头部5内部，设置有注入元件或针21(在图3、图4、图6和图7中示出)，并且该注射针连接到泵16。在机器1的使用期间，胶囊13以已知方式被注入元件21刺穿，并且胶囊可被有效地提供有液体，并且可从胶囊13内的配料制备饮料。

储水器3优选地设有把手27，以利于抓握储水器3。因此，使用者可以方便地抓握储水器3。优选地位于储水器3底部的出口(未示出)使得储水器3与机器1的流体回路300之间能够连接。

如上所述，提取头部5包括锁定杆7，该锁定杆连接到用于选择性地将胶囊13包围在提取头部5中的关闭机构28(其本身是已知的并且在图3中示出)。头部5还包括水温选择器6，该水温选择器是控制杆6A，该控制杆选择性地将冷水(在室温下)或热水供应到提取头部5并且因此供应到胶囊13。控制杆6A至少连接到机器1的控制单元17上。因此，当从机器1的前后方向观察时，通过将控制杆6A向左或向右移动(或反之亦然)，可将控制杆6A从中立位置切换到选择热水的第一位置或选择冷水的第二位置。因此，用户可以选择向提取头部5内的胶囊13提供冷水或者热水，以便制备冷饮料或热饮料。为了使控制杆6A能够移动，提取头部5设置有凹槽5A。

图3至图7示出了机器1的提取头部5的内部的优选实施方案。该提取头部具有框架结构33，该框架结构包括用于插入胶囊保持器9的开口8。框架结构33具有两个包封构件34a、34b，这两个包封构件被提供以便将胶囊13包围在提取头部5的冲泡腔室35内。在本实施方案中，冲泡腔室包括所述包封构件34a、34b和胶囊保持器的支座12。胶囊13因此被支座12、第一上部包封构件34a和第二下部包封构件34b包围。

第一包封构件34a支撑注射针21。

在该优选实施方案中，所述第二包封构件34b由设置在提取头部5的开口8内的引导装置37限定，以便将插入开口8中的胶囊保持器9保持在提取头部5内的固定位置处。

在另一个优选实施方案中，诸如在图9和图10中所示的实施方案(其中与图1至图8的部件对应的部件具有相同的附图标记)，用手将胶囊13直接插入开口8中，第二包封构件34b可被设计为用于直接接收由用户提供的胶囊13的引导装置。本发明的该另一实施方案涉及一种已知的机器1，该机器包括提取头部5，该提取头部包括两个部分5K和5W，这两个部分能够以诸如抽屉的滑动方式相对移动；第一部分5W是固定的，而第二部分5K在两部分分离时能够在已知的引导件(未示出)上移动。当上述部分分离时，开口8设置在它们之间，并且胶囊13可以插入提取头部5中。可提供盖100以覆盖开口8。

冲泡腔室35由所述部分5W和5K限定，第二包封构件34b是可移动部分的一部分，第一包封构件34a是固定部分5W。

当饮料制备机器1被使用并且胶囊已经被插入开口8中时，两个部分5K和5W(借助于包括电动机和连接的齿轮或手动操作手柄的已知驱动装置)相对地朝向彼此移动，以便将胶囊关闭在冲泡腔室中。

图11和图12中示出了本发明的另一个实施方案。在后者中，其中与已经公开的附图中的那些部分或部件相对应的部分或部件具有相同的附图标记，饮料制备机器非常类似于图1中所示的机器；仅有的区别在于机器主体2和水箱3的形状。与图1的相应部分相比，图11和图12中的机器的其它部分(诸如杆7)具有不同的形状，但是它们的使用和功能是相同的。

返回到图1至图8所示的实施方案，第一上部包封构件34a连接到关闭机构28，以便能够实现两个包封构件34a、34b的相对移动。因此，第二下部包封构件34b位于提取头部5的开口8内的固定位置处，而第一上部包封构件34a可相对于第二包封构件34b移动。优选地，第一包封构件34a可被降低或提升，以便接近或分离两个包封构件34a、34b。

所述包封构件34a、34b被设计成用于在打开插入位置与关闭注入位置之间转换，在打开插入位置中，胶囊13或容纳所述胶囊13的胶囊保持器9可被插入到设备的冲泡腔室35中，而在关闭注入位置中，胶囊13被包围并被设置在可移动包封构件34a处的注入元件21(或针元件)刺穿。因此，如上所述，冲泡腔室由作为上部包封构件的第一包封构件34a和与胶囊保持器9的胶囊支座12组合的第二下部包封构件34b限定。

如图4所示，关闭机构28处于关闭状态，其中连接到关闭机构28的上部包封构件34a处于其降低的注入位置。因此，设置在包封构件34a处的针元件21能够刺穿容纳在胶囊保持器9的支座12中的胶囊13。

为了能够实现包封构件34a、34b的相对移动，连接到包封构件34a的关闭机构28包括(参见图3)枢转装置36、36A、滑动装置38(销39在包封构件34a每侧处的固定引导件40中移动)和锁定杆7，以操作关闭机构1。滑动装置38优选地位于靠近冲泡腔室35的后壁41处。关闭机构1优选是曲杆关闭机构。当然，任何其他关闭机构或传输机构可以连接到包封构件34a、34b中的至少一者，以便使得它们能够相对移动。关闭机构本身是已知的，因此将不再进一步描述。

在饮料制备机器1的使用期间，当泵16将液体提供到连接到注入或针元件21并因此连接到注入构件下方的胶囊13的管48时，使液体与胶囊13内提供的配料相互作用。此外，由于由针元件11引入的液体而在胶囊13内积聚压力。以已知的方式，胶囊被打开并且饮料经由已知的胶囊出口(未示出)从胶囊向下倾倒。饮料因此被杯子14接收。

本发明也可应用于容纳在饮料设备中泡制、溶解或稀释的配料的任何其它食品或饮品料盒、馕包或小袋。在本发明的上下文中，术语“胶囊”用于涵盖使用这些其它冲泡原理的此类料盒、馕包或小袋。

根据本发明的一个方面，机器提取头部5的框架结构33设置有传感器装置50，该传感器装置用于当负载施加到所述结构上时，即当锁定杆关闭时和/或当流体注入胶囊中时，感测所述结构的任何变形，如上所述。传感器装置50连接到控制单元17，并且允许后者检测以下状态或操作中的至少一者：

-胶囊存在于提取头部5中；

-机器开启；

-锁定杆的正确闭合，使得能够在没有流体从冲泡腔室泄漏的任何风险的情况下完成流体到胶囊内的注入；

-机器的操作参数。

此外，传感器装置50与控制单元17的连接使得该单元能够检测容纳在属于一系列不同胶囊类型中的胶囊中配料的类型(或检测配料胶囊所属的类型)。

因此，控制单元可以基于所感测到的所述框架结构的变形而自动控制饮料制备机器的操作。

更具体地，传感器装置可以是从适于检测框架结构33的可弹性变形部分的变形的任何传感器中选择的至少一个传感器：此类传感器可以是基于应变仪的传感器，其在变形时修改其电阻，或者是压电力传感器，其在力(此类变形力)施加于其上时产生电荷(其可以被测量)。

应当指出的是，如本说明书中上文所述，所谓机器提取头部的框架结构的“可弹性变形部分”，是指所述结构的至少一部分具有当负载(如上文所解释的)施加到其上时，使得该部分可弹性或塑性地机械变形的形状或材料。当用户与机器相互作用(例如通过移动锁定杆7)以关闭冲泡腔室中的胶囊和/或制备饮料和/或向胶囊内部施加液压负载(压力)时，该负载使上述框架结构部分变形，例如弯曲。

在第一实施方案中，至少一个传感器50固定到框架结构33的侧部53(参见图6、图7和图12)，并且直接连接到控制单元17。

在第二实施方案中，传感器装置或仅仅是至少一个传感器50靠近提取头部的框架结构的上部包封构件34a定位。

在第三实施方案中，传感器50连接到下部包封构件34b并且直接连接到控制单元17。

显然，可以提供更多的传感器50，并且可以同时连接到侧部53或者靠近接合部分34a、34b中的至少一个接合部分定位，以便获得更多的变形数据，这些变形数据可以被组合以获得诱发变形值的更精确的评估。

图13示出包含连接到控制单元17的多个传感器50(例如四个应变仪)的电路的示例。应变仪是彼此独立的，并且以这样的方式附接到框架结构33的不同部分，使得它们暴露于在饮料制备期间由框架结构呈现的最大变形。

如图13中所示，四个传感器50如此连接以形成惠斯通电桥，其在140处接地且在141处接收正电压。该电桥连接到放大器142，该放大器具有连接到地的正输入；放大器的输出连接到控制单元17。

显然，如果使用较少的传感器50，则将与控制单元进行合适的连接，以便允许后者检测框架结构33的对应部分的变形。这种连接可以根据本领域技术人员的公知常识获得，并且将不进行更详细的描述。

下面将描述传感器装置50的操作。

如上所述，当流体被注入胶囊内时，胶囊内的压力积聚，并且胶囊将力施加在冲泡腔室的包封构件34a、34b上(参见图5和图6中的箭头F和箭头H)。需要说明的是，冲泡腔室借助于密封装置密封，该密封装置由适于接触胶囊13的上部包封构件34a的屈服表面49和所述表面49的突出边缘49A限定，该突出边缘49A适于在所述胶囊处于胶囊保持器中时，与在胶囊保持器9内围绕胶囊13形成的对应凹槽协作；密封装置在胶囊保持器9与上部包封构件34a之间操作，从而保持压力积聚。

因此，上述力在框架部分33上产生弯曲力，例如在提取头部5的框架结构50的侧部53上产生弯曲力(参见图7中的箭头K)。该弯曲力使上述构件34a和/或34b和/或侧部55弹性变形(例如使其从静止位置在0,5mm至2mm的范围内移动)，并且这由传感器50检测。该传感器产生由控制单元17处理的电信号，该控制单元因此能够检测胶囊内的压力值。基于存储在存储器单元20中的数据，该数据例如将压力值关联到一系列不同胶囊类型，例如关联到胶囊内的不同产品，控制单元可以检测什么产品容纳在胶囊内并且相应地调整机器的操作参数。例如，如果检测到烘焙且研磨的咖啡，则控制单元将在流体注入胶囊期间将流体的压力和温度调节为约2巴至12巴。

同时，传感器50对弯曲力的连续检测允许控制单元17以非常精确的方式控制饮料生产过程：当由于饮料已经从胶囊中倒出而检测到的力小于预设变形值(存储在存储器单元22中)时，则控制单元停止胶囊中的流体注入(停止泵16)。这样，在饮料制备过程期间，注入胶囊内的液体的体积和/或压力也可以根据连续检测到的可变弯曲力(由饮料制备的进展引起)来连续调节。

具体地，控制单元17能够通过经由传感器50连续地检测机器的提取头部5的可弹性变形部分53的变形值，来检测在胶囊13内的流体注入期间的饮料制备的进展，所述控制单元连续地将所感测到的变形值与存储在存储器单元20中的值进行比较，并且如果变形值小于设定值，则控制单元停止胶囊内的所述流体注入。

在控制流体注入的情况下，控制单元17根据连续感测到(由传感器50)的框架结构部分53的变形值，并通过其与存储在存储器单元中的相应操作数据的比较，来连续地调节胶囊13内的注入流体或液体的压力和/或体积。

根据另一个实施方案，传感器装置允许通过锁定杆7的简单闭合移动(或者在图9和图10的实施方案中提取头部5的可移动部分5K的简单闭合移动)来检测胶囊的存在。事实上，如果胶囊放置于冲泡腔室内，则胶囊抵抗所述移动并产生上述作用在提取头部5的框架结构上的力，框架结构弯曲，并且该弯曲由控制单元17通过传感器50检测。在这种情况下，该控制单元可以接通一个已知的预加热装置70，诸如该机器的热块或类似的水加热系统(参见图8)，该预加热装置例如从待机态节能模式退出。

在另一实施方案中，在通过锁定杆移动检测胶囊的上述情况下，控制单元从完全停用态接通机器。

最后，通过使用上述传感器50，可以检测由机器的连续使用引起的机器的操作特征的变化：例如，在流体注入期间，框架结构的变形小于预期的变形可能意味着注入元件被石灰石阻塞，使得胶囊内的流体压力不是预期的压力；因此需要维修。可以通过位于头部5上的视觉警告装置(例如，一个或多个LED)生成一个警报。或者上述情况可能是由于泵的问题造成的，为此需要完全的维修干预。

框架结构变形的检测中的变化也可能是机器老化的原因。

此外，当控制单元例如通过连接到因特网而连接到远程服务器时，所检测到的操作、状态或被引入到冲泡腔室中的胶囊的类型可被发送到机器制造商以用于机器的远程监测目的，例如连续地使机器的可能的可靠性保持可控。该数据还可用于检测用户使用了多少以及哪些胶囊，以用于营销趋势或胶囊制造目的。

在该实施方案中，所感测到的框架结构的至少一个可弹性变形部分的变形可以被如此传输并且在服务器处被远程分析，和/或所检测到的操作和状态或胶囊的类型(诸如在本地识别的)可以被发送到远程服务器。

本发明可应用于使用普通胶囊的任何类型的饮料制备机器。不需要使用特定的胶囊来实施本发明。这对于机器制造商、胶囊制造商和用户来说是真正的优点。

应当理解，对本文所述的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将为显而易见的。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此，此类变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。

Claims (15)

1.用于由胶囊(13)中所含的食品物质制备饮料的饮料制备机器(1)，所述机器包括：

-适于容纳胶囊(13)的冲泡腔室(35)，所述冲泡腔室由能够相对于彼此移动的至少两个腔室部分(34a,34b,12)限定，所述腔室部分中的第一腔室部分(34a)设置有流体注入装置(21)，以将流体注入到容纳在冲泡腔室中的胶囊中，

-连接到流体源(3)的流体回路(300)，所述流体回路向流体注入装置(21)提供流体，所述流体回路包括调节装置(15)，所述调节装置被设置用于加热或制冷待注入到冲泡腔室(35)中的所述流体，

-夹紧装置(7)，所述夹紧装置被设置成将夹紧力施加到所述至少两个腔室部分(34a,34b,12)，以便关闭冲泡腔室(35)，

-控制单元(17)，所述控制单元被配置为控制饮料制备机器(1)的操作，

其中：

-所述腔室部分(34a,34b,12)中的至少两个腔室部分和夹紧装置(7)连接到所述机器的框架结构(33)，并且

-所述框架结构(33)具有至少一个可弹性变形部分(53)，并且

-所述机器(1)包括至少一个传感器(50)，用于感测所述框架结构的所述至少一个可弹性变形部分的变形，并且

-传感器装置(50)连接到控制单元(17)，使得基于所感测到的框架结构的所述至少一个可弹性变形部分的变形，控制单元执行以下操作中的至少一者：

.检测以下操作或状态中的至少一者：机器开启、夹紧装置闭合、胶囊存在于冲泡腔室中、流体注入冲泡腔室中、流体温度，

.检测胶囊在一系列不同胶囊类型中所属的类型。

2.根据权利要求1所述的机器，其中传感器装置是至少一个变形传感器(50)。

3.根据权利要求2所述的机器，其中变形传感器是基于应变仪的传感器或压电力传感器(50)。

4.根据权利要求1所述的机器，其中框架结构的所述至少一个可弹性变形部分(53)是所述框架结构(33)的侧部，传感器装置直接与机器控制单元(17)连接。

5.根据权利要求1所述的机器，其中框架结构的所述至少一个可弹性变形部分是冲泡腔室(35)的固定部分(34b)。

6.根据权利要求1所述的机器，其中框架结构的所述至少一个可弹性变形部分是靠近冲泡腔室的第一腔室部分(34a)的部分。

7.根据权利要求1所述的机器，其中控制单元(17)与存储器单元(22)连接，所述存储器单元包含饮料制备机器(1)的、与提取头部(5)的框架结构(33)的可弹性变形部分的变形有关的操作数据，和/或与被构造成放置于所述冲泡腔室(35)内的不同类型的胶囊有关的数据。

8.根据权利要求2所述的机器，其中多个变形传感器被设置成附接到框架结构的对应的可弹性变形部分。

9.根据权利要求8所述的机器，其中传感器被电连接以形成惠斯通电桥。

10.一种控制根据权利要求1至9中任一项所述的饮料制备机器(1)的至少一个操作阶段的方法，其中在夹紧装置的移动期间和/或在将流体注入胶囊(13)内期间，由控制单元(17)检测框架结构的至少一个可弹性变形部分(53)的变形，并且

其中基于所检测到的所述至少一个可弹性变形部分的变形，所述控制单元(17)执行以下操作中的至少一者：

-检测以下操作或状态中的至少一者：机器开启、夹紧装置闭合、胶囊存在于冲泡腔室中、流体注入冲泡腔室中、流体温度，

-检测胶囊在一系列不同胶囊类型中所属的类型。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个可弹性变形部分的变形的检测由与相应的可弹性变形部分连接的至少一个变形传感器感测，并且所感测到的变形是由控制单元通过将所述所感测到的变形与预设变形值进行比较来处理的。

12.根据权利要求11所述的方法，其中预设变形值被存储在与控制单元(17)连接的存储器单元(22)中，每个所存储的变形值对应于所述饮料制备机器(1)的操作数据，和/或对应于与能够放置于冲泡腔室(35)内的一系列不同胶囊类型中的胶囊所属的类型有关的数据。

13.根据权利要求12所述的方法，其中控制单元能够通过连续地检测所述至少一个可弹性变形部分(53)的变形，来检测在胶囊内的流体注入期间的饮料制备的进展，所述控制单元连续地将所感测到的变形与预设变形值进行比较，并且控制单元被配置为当变形变得小于所述预设变形值时，停止胶囊内的流体注入。

14.根据权利要求13所述的方法，其中控制单元(17)根据连续感测到的框架结构部分(53)的变形值，并通过所述变形值与对应的所存储的操作数据的比较，来连续地调节胶囊(13)内所注入的流体或液体的压力和/或体积。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中控制单元(17)被配置为将所感测到的框架结构的所述至少一个可弹性变形部分的变形和/或所检测到的操作和状态或胶囊的类型传输至远程服务器。

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