JP5059769B2 - 熱水生成の装置およびこの装置を備えたコーヒーマシン - Google Patents

Description

本発明は、相対的に冷たい水を圧力ポンプに供給するための供給パイプと加熱体と熱交換するように接触している加熱パイプに連通されている出口とを備えた圧力ポンプと、加熱パイプに設けられた出口バルブと、加熱パイプに連通されておりコーヒー層を収容するためのコーヒーホルダーとを備え、加熱体は内部に熱交換媒体としての加熱部と水を有する容器であって周囲に開放的に連通している容器を備えている、熱水生成の装置に関する。

このような装置として、たとえば米国特許公報第５，４９８，７５７号に記述されているエスプレッソマシンが知られている。このような装置においては、約８５℃から１０５℃の沸騰していない水を約１０バールの圧力でコーヒー粉末層に通させることによって、結果として所望の風味や香りの物質が水中に到達し、コーヒーの抽出物が得られる。このようにして、約１５ｇのコーヒー粉末から２５ｍｌから１３０ｍｌのコーヒー抽出物が生成される。

コーヒーを淹れる際には、コーヒー生成プロセスをある程度自動的に実行できる特別に設計された器具が用いられる。ほとんどのこのような器具においては、冷水が加熱部を通させるようにポンプで加圧され、所望の温度まで加熱される。コーヒー粉末層をある程度密なかたまりとなるように押し付け、水の通過を制限することによって圧力が高まり、所望の圧力が得られる。

コーヒー生成プロセス終了後に圧力を下げるために、水の流れは開いた出口に向けられ、その後に残っている水は一般的に排出口に向けられる。器具内に残り続けている水を排出することで、残っている水の過熱による沸騰と蒸気の発生や、残存している冷水の膨張などが防止できる。これらはいずれの場合においても、器具へのダメージを与える結果となる許容できない圧力上昇を引き起こす恐れがある。しかしながら、既知のシステムにおいては、熱水の取り扱いという点では効率的ではなく熱水を排出するデメリットとなっている。さらに、主要な排水口に連通された専用の排出口を設けるか、あるいは、専用の排出口が定期的にからにしなければならない容器内の水を集めるようにする必要がある。

たとえば加熱パイプが容器内を貫通しているように、既知の加熱パイプは大気に連通している容器内の水と熱交換するように接触しているため、加熱パイプ内の水の温度はけっして水の沸点を上回ることはない。このようにして、加熱パイプ内における望ましくない蒸気の発生や圧力の上昇が防止される。

コーヒーを淹れる際には、圧力ポンプによって加圧された水が加熱パイプ経路を通ってコーヒー層に運ばれる。加熱パイプ経路を適切な大きさにすることによって、適切な温度に到達する。供給バルブを閉じることによって、供給バルブより下流側の経路内の圧力は大気圧と同等になる。

既知の装置における一つの問題点は、ポンプが余分な圧力バルブを介して熱交換器と連通していることである。熱交換器の上流側の経路内の圧力が上昇すると、この余分な圧力バルブが水を周囲に放出する。この水を収集するための別の装置が必要となり、既知の装置は相対的に複雑になる。また、過圧状態になると水が浪費され、余計なエネルギー浪費が発生する結果となる。
米国特許公報第５，４９８，７５７号

発明の概要

したがって、本発明の目的は、複雑でない熱水生成の装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、エネルギー浪費を制限する過圧安全バルブが組み込まれた熱水生成の装置を提供することである。別の目的は、相対的に小型の装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明による装置は、通路内に圧力作動バルブを備えたバイパス通路によって圧力ポンプの入口と出口が連通されていることを特徴とする。

圧力ポンプと並列にバイパス通路を設けることによって、強い圧力上昇が発生した場合に、容器を介して大気と連通しているポンプの吸入側に水が供給される。このようにして、
過圧状態になっても装置から外部に水を排出する必要がないため、水の収集や排出のための付加的な対策が不要となる。この結果として、装置は相対的に簡素に設計することができる。さらに、過圧状態になると熱水がポンプの低圧側に流れ込み、含んでいる熱を維持したまま次の供給サイクルにおいてポンプによって熱交換器に戻される。このようにして、本発明による装置は、相対的に省エネ設計が可能となる。ポンプと熱交換器の間で加熱パイプに付加的な過圧バルブがなくなるので、加熱パイプを相対的に短く設計でき、ポンプを相対的に加熱パイプの近くに配置することができる。このようにして、小型の装置が得られる。

本発明の実施形態の一例では、容器は、水供給パイプと容器から熱水を供給するための熱水送出パイプに連通されている。熱交換に加え、容器内の熱水は熱水や紅茶、チョコレート、インスタントスープなどコーヒー以外の他の飲み物を生成するための熱水生成にも使うことができる。

コーヒーを淹れないときには圧力ポンプは作動せず、容器に水を供給するように設計された第２ポンプを水供給パイプに連通させることができる。第２ポンプは圧力ポンプの供給パイプに組み込まれてもよく、この供給パイプは分岐パイプを介して容器に連通されている。実施形態の別の構成では、第２ポンプは直接的に熱水容器に開口している並列供給パイプによって連通されている。

好ましくは、単位時間あたりに流量計を流れる体積に基づいて少なくとも一つのポンプを制御する調整部に接続された流量計が、圧力ポンプの供給パイプに設けられている。流量計によって容器に供給される水の量が正確に検出され、流量計からの入力信号に基づいて調整部によって第２ポンプが制御される。

代わりの構成として、第２ポンプは並列供給パイプを介して容器に連通されており、容器に供給される水の量は第２ポンプの作動時間と速度によって検出される。

好ましくは、調整部は送出バルブか熱水送出パイプのバルブを選択するユーザーにより操作される選択部に接続されている。

詳細な説明

本発明の実施形態の一構成を、添付された図面を用いて詳細に説明する。

図１は従来技術によるコーヒー生成マシンを示し、冷水容器１０に例えば水道管から蛇口２０を介して冷水が補給される。容器１０内のレベル計１８が蛇口２０を操作する調整器１９に接続されている。ポンプ１５を介して、水は容器から加熱部１７によって例えば１００℃に保持された水で通常満たされている加熱体１１に供給される。加熱部は、流量計２２にから発せられる計測値に基づいてポンプ１５も駆動する調整器２１によって制御される。コーヒー層１６が押し付けられた状態で収容されているホルダー１３に、熱水が加熱パイプ１４を介して流れ込むことができる。圧力が約１０バールに達すると、コーヒー抽出物がカップ１８に流れ込むことができる。このような装置は本出願人によるオランダ国特許第１，０２３，０２３号に記述されている。

コーヒー生成が終了すると、調整器２１によって駆動されるバルブ８を介して、水はパイプ１４から出口パイプ９に排出され、そこから収集容器か排水口に排出される。

図２は本発明による装置３０を示し、冷水容器３１がポンプ３２を介して供給パイプ３３に連通している。供給パイプ３３は、出口側３５が温水容器３６に連通している圧力ポンプ３４に通じている。たとえばコイル３７の形状で曲がりくねった経路に沿って、加熱パイプが温水容器３６内に伸びており、パイプ３８を介して出口バルブ３９に連通している。コーヒー粉末が封入され押し付けられた層４３を収容するコーヒーホルダー４２に、加圧された水が出口バルブ３９を介して供給される。

ポンプ３２は分岐パイプ４５を介して温水容器３６の水供給パイプ４６に連通されている。温水容器３６は加熱部４０を備え、大気に開放的に連通している。温水は、熱水送出パイプ４７を介して、温水容器３６からユーザーに熱水を送出する送出部４８に供給される。

冷水容器３１は、バルブ５１を介して容器３１に水を供給する供給パイプ５０に連通されている。調整部５５に接続されている流量計５２がパイプ３３内に配置されている。

圧力調整バルブ５６が圧力ポンプ３４の出口側３５を入口側５７’と連結している。

調整部５５は出口５９により第２ポンプ３２と圧力ポンプ３４に接続され（電気的接続は図中では模式的に破線で示されている）、これらのポンプのオンオフを切り換えている。調整部５５は、出力６１により加熱部４０に接続されており、出力６４により送出部４８に接続されている。調整部５５は、入力５７で流量計５２から発せられる流量値を受信し、入力５８で選択部６０から発せられる入力値を受信する。

コーヒーを淹れるときには、装置３０を適切な動作状態にセットするように、ユーザーは選択部６０により選択を調整部５５に送信する。（ユーザーによってコーヒー生成が選択されたとき）調整部５５によって圧力ポンプ３４のスイッチが入り、送出バルブ３９が開けられる。そして、容器３６内の温度センサーに接続されている加熱部４０は、容器３６内の水を一定温度に維持するように動作する。圧力ポンプ３４によりコイル３７を通って送出される冷水は約９７℃の温度に加熱される。開いているバルブ３９を介して、熱水は約１０バールの圧力でコーヒー層を通過させられる。

流量計から発せられる値に基づいて調整部５５で正確に規定して、予め決められた量の水を送出し終わると、送出バルブ３９は閉じられ、コーヒー層４３内およびホルダー４２と送出バルブ３９間のパイプ内の圧力が大気圧に復帰する。

パイプ３５、３８の圧力を制限するため、および、たとえばこれらのパイプ内で冷水が加熱されることによる膨張の結果としての圧力上昇を防止するために、圧力ポンプ３４の出口側３５は圧力ポンプ３４の入口側５７’に短絡路５４とバネ負荷のバルブ５６で連通されている。

熱水送出部４８を介して熱水を送出するときには、例えばボタンを押したり回したりすることによって、ユーザーによるこの選択は選択部６０を介して調整部５５に送信される。そして、バルブ３９は閉じられた状態で、調整部５５は第２ポンプ３２のスイッチを入れ、冷水がパイプ４６から容器３６へ圧送される。そして、好ましくは８５℃から９７℃の温度の温水が、容器３６からパイプ４７を介して送出部４８に給送される。

図３による実施形態の構成では、並列供給パイプ３３’が冷水容器３１と温水容器３６の間に組み込まれている。ポンプが圧力ポンプ３４に十分な流れを供給できない場合や流量計５２内に過大な乱れを引き起こして流量計の動作が害されている場合に、この構成は有利となる。流量計では圧力ポンプ３４に供給される水の量しか計量されないが、並列パイプ３３’を通って温水容器３６に水が供給される。温水容器３６に送出される水の量はポンプ３２の既知のポンプ性能にポンプ３２の動作継続時間をかけることによって検出される。

従来技術の装置の概要図である。 本発明による装置の実施形態に係る第１の構成を示す概要図である。 冷水容器と温水容器の間に付加的な供給パイプを設けた実施形態の構成の概要図である。

Claims (5)

1. 相対的に冷たい水を圧力ポンプに供給するための供給パイプ（３３）と加熱体と熱交換するように接触している加熱パイプ（３７、３８）に連通されている出口（３５）とを備えた圧力ポンプ（３４）と、
   前記加熱パイプ（３７、３８）に設けられた出口部と、
   前記加熱パイプ（３７、３８）に連通されており、コーヒー層（４３）を収容するためのコーヒーホルダー（４２）とを備え、
   前記加熱体は、内部に熱交換媒体としての加熱部（４０）と水を有する容器であって周囲に開放的に連通している容器（３６）と、周囲に開放的に連通しており前記圧力ポンプ（３４）の入口と連通している冷水容器（３１）を備えている、熱水生成の装置（３０）であって、
   バイパスパイプ（５４）が前記圧力ポンプ（３４）の前記入口（５７’）と前記出口（３５）を互いに連通させ、圧力作動バルブ（５６）が前記バイパスパイプ内に設けられており、
   流量計（５２）が前記冷水容器（３１）と前記圧力ポンプ（３４）の間の管路内に組み込まれ、
   前記流量計の信号出力が前記圧力ポンプ（３４）の駆動のために前記調整部（５５）に接続されており、
   前記圧力ポンプ（３４）の前記入口は前記流量計（５２）を介して前記冷水容器（３１）と開放的に液連通されており、
   前記容器（３６）は水供給パイプ（４６）と、前記容器（３６）から熱水を送出するための熱水送出パイプ（４７）に連通しており、
   前記出口部は電気駆動の出口バルブ（３９）を有し、
   前記熱水送出パイプ（４７）内に電気駆動の送出部（４８）が組み込まれ、
   前記調整部（５５）は電気駆動の出口バルブ（３９）と前記送出部（４８）とそれらの駆動のために接続され、
   さらに前記調整部（５５）は前記出口バルブ（３９）の駆動または前記熱水送出パイプ（４７）内の前記送出部（４８）の駆動を選択するためのユーザー操作の選択部（６０）に接続されていることを特徴とする熱水生成の装置（３０）。
2. 第２ポンプ（３２）が前記水供給パイプ（４６）に連通されている請求項１に記載の装置（３０）。
3. 前記第２ポンプ（３２）は前記圧力ポンプ（３４）の前記供給パイプ（３３）に組み込まれ、前記供給パイプ（３３）は分岐パイプ（４５）を介して前記容器（３６）に連通している請求項２に記載の装置（３０）。
4. 並列供給パイプ（３３’）の一方が前記第２ポンプ（３２）に連通されており、他方が前記容器（３６）に連通されている請求項２に記載の装置（３０）。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の装置（３０）を備えたコーヒー生成マシン。

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