咖啡机和相关控制方法与流程

本发明涉及咖啡机和相关控制方法。

目前市面上可购得的用于制造滴流咖啡或美式咖啡的许多机器基本上包括水锅炉、渗滤室，其中可以定位纸过滤器并且将松散咖啡渣的堆放置在过滤器上，以及位于过滤器下方用于收集渗滤咖啡的玻璃瓶。

锅炉向渗滤室供应水，其中在其自身重量的作用下，水通过松散的咖啡渣的堆而渗透，并且将所得到的渗滤咖啡收集在玻璃瓶中。

这些滴流咖啡机具有结构简单、生产成本极其有限的不可否认的优点。

然而，阻碍此类机器的更广泛的商业流通的因素之一在于这一事实，由于从废咖啡渣的堆中残余保持液体，它们具有强烈的变脏的趋势，因此它们需要频繁并且细致的手动清洁以保持它们正常操作。

每次使用后更换和处理纸过滤器的需要也会对环境造成负面影响。

因此，本发明的技术任务是实现用于制备咖啡的咖啡机和方法，其可以消除引用的现有技术中的技术缺陷。

在本技术任务的范围内，本发明的目的是实现为使用者提供极其简单、清洁和可靠的操作的咖啡机。

本发明的另一个目的是提供可以生产美式咖啡的机器。

根据本发明的技术任务以及后来的和其他目的通过实现根据权利要求1的咖啡机来实现。

在本发明的优选实施例中，咖啡机包括用于计量研磨咖啡的计量装置，所述计量装置被配置为在浸泡筒中装载已知大小的剂量。

在本发明的优选实施例中，计量装置包括研磨器。

在本发明的优选实施例中，闭合活塞通过至少一个弹簧的动作而可与所述至少一个弹簧的动作相反的平移。

在本发明的优选实施例中，调节装置包括微动开关，该微动开关可以通过所述闭合活塞或通过浸泡筒的移动而被启动。

在本发明的优选实施例中，调节装置包括用于检测所述电气致动器的吸收(absorption)的检测器。

本发明还公开用于咖啡机的控制方法，该咖啡机包括：控制器，可以装载一定剂量的研磨咖啡的浸泡筒，可滑动地支撑在浸泡筒内的排出活塞，闭合活塞，可接合在浸泡筒中，以便为一定剂量的研磨咖啡产生闭合的浸泡室，该浸泡筒界定在浸泡筒的侧壁、排出活塞以及闭合活塞之间，并且包括电气致动器，适合于使所述浸泡筒在下部行进限制止挡件与上部行进限制止挡件之间移动，在所述下部行进限制止挡件处装载一定剂量的研磨咖啡，在上部行进限制止挡件处实施浸泡过程，其中，所述控制方法基于装载的研磨咖啡的剂量大小而调节所述上部行进限制止挡件的位置，使得在所述上部行进限制止挡件的位置中，所述浸泡室的体积足以容纳一定剂量的研磨咖啡而不压缩它。

在本发明的优选实施例中，其中所述咖啡机包括研磨器，设定其通过用户界面从多个已知大小对的预定的剂量中选择待装载的已知的一定剂量大小的研磨咖啡，并且控制器获取该选择，自动地将研磨时间与选择的研磨咖啡剂量的大小相关联，并且从数据库中获取与研磨时间相对应的所述上部行进限制止挡件的位置，并且命令浸泡筒朝向所述上部行进限制止挡件的所述获取的位置移动。

在本发明的优选实施例中，控制器命令将浸泡筒的第一行程执行到超过上部行进限制止挡件的位置的临时位置，并且命令将相对方向上的第二行程从临时位置执行到上部行进限制止挡件的位置；在浸泡筒的临时位置中，闭合活塞在一定剂量的研磨咖啡上施加预定水平的压缩，并且当达到上部行进限制止挡件的位置时，压缩被释放。

在本发明的优选实施例中，所述预定的压缩水平由微动开关发出信号给控制器，该微动开关可以通过闭合活塞的移动来启动。

在本发明的优选实施例中，所述预定的压缩水平由用于检测致动器的吸收的检测器发出信号给控制器。

从根据本发明的咖啡机的优选但非排他的实施例的描述中，本发明的进一步的特征和优点将变得更加显而易见，其通过附图中的近似和非限制性示例来说明，其中：

-图1是机器的示意性截面图，其中浸泡单元处于装载一定剂量的咖啡渣的位置；

-图2是图1中出现的机器的视图，其中浸泡单元处于浸泡位置；

-图3是图1中出现的机器的视图，其中浸泡单元处于干燥一定剂量的废咖啡渣的位置；

-图4是图1中出现的机器的视图，其中浸泡单元处于从浸泡室提取一定剂量的废咖啡渣的位置；

-图5是图1中出现的机器的视图，其中浸泡单元处于从浸泡室排出一定剂量的废咖啡渣的位置；

-图6是在本发明的可能的实施例中，由浸泡筒到达的操作位置的顺序的示意图，以便到达上部行进限制止挡件的位置。

参考所引用的附图，示出咖啡机并将其全部指示为附图标记1。

咖啡机1包括界定用于可移动浸泡单元3的容纳体2的框架。

浸泡单元包括：浸泡筒100，其可以装载有一定剂量的研磨咖啡32，排出活塞9，可滑动地支撑在浸泡筒100内，闭合活塞8，可接合在浸泡筒100中，以便为一定剂量的研磨咖啡32产生闭合的浸泡室4，该浸泡筒界定在浸泡筒的侧壁、排出活塞9和闭合活塞8之间。

特定的电气致动器适合于将浸泡筒100在装载一定剂量的研磨咖啡32的下部行进限制止挡件与实施浸泡过程的上部行进限制止挡件之间移动。

浸泡筒100具有圆柱形侧壁4a，下部基部4b和上部开放进入口4c。

框架支撑用于向浸泡单元3供应浸泡水流的泵(未示出)和用于加热浸泡水流的锅炉(未示出)。

咖啡机1还示出与锅炉、泵以及用于移动浸泡单元3的特定移动装置连通的控制器(未示出)。

咖啡机1的液压回路还包括用于向浸泡单元3供应浸泡水流的供应管路5、用于分配浸泡咖啡的分配管路6、以及排出管路7。

浸泡筒100具有上部开放进入口4c，其面向由框架支撑的在其上方的闭合活塞8。

供应管路5和排出管路7在闭合活塞8内延伸。

排出活塞9可与浸泡筒100的轴线l同轴地平移。

排出活塞9具有用于与浸泡筒100的侧壁4a径向密封的周边垫圈12。

排出活塞9还具有杆13，该杆13在浸泡筒100的下部基部4b中的通孔14中被可滑动地引导。

排出活塞9的杆13从浸泡筒100的基部4b的外侧延伸。

浸泡单元3由支架15以可释放的方式支撑。

容纳体2具有用于取出浸泡单元3的窗口(未示出)。

因此，当输送单元3从支架15释放时，可以容易地在咖啡机1的外部检查。

支架15支撑连杆16，所述连杆用于启动与由浸泡单元3的容纳体2支撑的凸轮控制装置17，18相互作用的排出活塞9。

连杆16包括第一杆20，其具有枢转到支架15的支轴销21，并且具有与第二杆24的齿形弧23啮合的齿形弧22，第二杆24具有其枢转到支架15的支轴销25。

第一杆20具有另外的齿形弧26，其与提供在排出活塞9的杆13上的齿条27啮合。

总而言之，第一杆20具有用于从凸轮装置17移动的臂27，臂反过来由容纳体2提供的凸轮表面构成。

第二杆24反过来具有用于从凸轮装置18移动的臂28，该凸轮装置反过来由提供在元件29上的凸轮表面构成，该元件具有其枢转到容纳体2的支轴销30，并且与弹簧31的动作相反以及通过弹簧的动作而摆动。

浸泡筒100可沿相对于咖啡机1的放置平面10倾斜的直线轨道l'平移运动。

浸泡筒100的致动包括平行于直线轨道取向，并且和与支架15成一体的内螺纹(未示出)接合的电动螺旋杆19。

根据旋转方向，螺旋杆19自身的旋转使得浸泡筒100的上升或下降。

浸泡筒100相对于浸泡筒100的直线轨道l'同轴取向。

如图所示，浸泡筒100的取向可以是固定的，或者在下部行进限制止挡件处的浸泡室4包括旋转的可能性，例如使其布置有与放置平面10正交的轴线以便于装载一定剂量的研磨咖啡的程序。

闭合活塞8的取向相对于浸泡筒100的直线轨道l'同轴地固定。

闭合活塞8包括用于支撑和引导外部部分8a的内部固定部分8b，该外部部分可在浸泡筒100的直线轨道l'的方向上与弹簧11的动作相反并且通过弹簧的动作移动。

供应管路5和排出管路7与存在于闭合活塞8的外部部分8a的下部端部的通孔8a’连接。

根据本发明的一个突出方面，咖啡机具有调节装置，用于将浸泡筒100的上部行进限制止挡件的位置调节到装载的研磨咖啡的一定剂量的大小，使得限定在浸泡筒100的上部行进限制止挡件的位置处的浸泡室4包含未经机械压缩的一定剂量的研磨咖啡32。

根据不同的模式可以调节浸泡筒的上部行进限制止挡件的位置。

在第一调节模式中，控制器必须知道装载在浸泡筒100中的研磨咖啡的剂量的大小。在优选实施例中，这可以通过为咖啡机配备研磨器而实现。众所周知，在研磨速度和颗粒大小保持不变的情况下，装载的研磨咖啡的剂量与研磨时间直接地成正比。

因此，在咖啡机的控制面板上设置用户界面，并且利用该用户界面，可以从多个已知大小的预定剂量中选择待装载的的已知大小的研磨咖啡的剂量。控制器获取该选择，然后自动计算对应的研磨时间，并且从数据库中获取存储在其存储器中的与因此计算的研磨时间对应的浸泡筒100的上部行进限制止挡件的位置的参考值。在实践中，考虑到浸泡筒100朝向被布置在固定高度的闭合活塞8的直线轨道，所选择的研磨咖啡的剂量越大，从数据库获取的浸泡筒100的上部行进限制止挡件的位置的参考值越小。当被装载的研磨咖啡的剂量发生变化时，总能确保浸泡室4的闭合，而闭合活塞8不会压缩装载的一定剂量的咖啡。然后，控制器命令浸泡筒100的移动，其当前位置可通过组装在电气致动器上的特定编码器来跟踪。

控制器还包括反馈控制，其中通过比较浸泡筒在其各个操作阶段中的位置的实际值与预定参数，其继续进行可能的浸泡循环的调节。

由于存在具有反馈控制的编码器，因此证明浸泡循环参数的调整特别精炼和精确。此外，消费者的选择并不限于小型(corto)或大型(lungo)咖啡服务，因为根据每个消费者的个人喜好，在两者之间有大范围的选择。

在使用者继续手动装载的情况下，或在不提供研磨器的情况下，可以向使用者提供一个或多个用于一定剂量的研磨咖啡的不同量的测量勺，并且可以在用户界面上设置对应的选择按钮。自然，为了增加精度，咖啡机可以包括相对于使用者手动选择的剂量自动去除任何多余的量的研磨咖啡的装置。

在第二调节模式中，控制器不需要知道装载在浸泡筒100中的研磨咖啡的剂量的大小。在这种情况下，控制器命令将浸泡筒100的第一行程执行到超过上部行进限制止挡件的位置的临时位置，并且命令将相对方向上的第二行程从临时位置执行到浸泡筒100的上部行进限制止挡件的位置。在浸泡筒100的临时位置中，闭合活塞8在一定剂量的研磨咖啡32上施加预定水平的压缩，并且当到达上部行进限制止挡件的位置时，压缩被释放。当达到预定压缩水平的值时，例如通过微动开关向控制器发出信号，微动开关可以通过闭合活塞8的移动或通过用于检测致动器的吸收的检测器来启动。例如，微动开关可以固定到闭合活塞8的固定部分8b，并且由牢固地限制到闭合活塞8的可移动部分8a的凸轮启动。浸泡筒100的各种操作位置示意性地在图6中示出，其中：在下部行进限制止挡件的位置(位置a)中，浸泡筒100定位在高度x1处，并且闭合活塞定位在高度z1上方；在临时位置(位置b)中，浸泡筒100定位在高度x2>x1处，并且闭合活塞定位在高度z2>z1；并且在上部行进限制止挡件的位置(位置c)中，浸泡筒100定位在高度x1<x3<x2处，并且闭合活塞位于高度z3＝z1处。

以下是在配备有研磨器的情况下咖啡机1的一种操作模式的示例。

浸泡筒100处于其下部行进限制止挡件处，其中浸泡室100的上部进入口4c在料斗36下方垂直对准，料斗用于装载咖啡渣32的堆。

排出活塞9处于其朝向浸泡筒100的底部4b的缩回位置。

使用者使用特定的选择按钮来开始咖啡机1的操作循环，该选择按钮用于选择饮料类型(因此选择要在浸泡筒100中装载的一定剂量的研磨咖啡)。

料斗36因此释放已知剂量的研磨咖啡32，研磨咖啡由于重力作用而进入浸泡筒100。

控制器取回用于对应于装载的一定剂量的研磨咖啡的上部行进限制止挡件的位置的参考值，然后启动螺旋杆19，螺旋杆使得浸泡筒100限定最小可能体积的闭合的浸泡室4而没有使得装载的一定剂量的咖啡压缩。

然后，控制器命令位于供应管路5上的截止阀(未示出)打开和位于排出管路7上的截止阀(未示出)闭合。

控制器启动进料泵和锅炉，以便向浸泡单元3供应浸泡水流。

最佳浸泡条件对应于具有在大气压和2x10⁵pa范围之间的压力水平，以及在85℃和100℃范围之间的温度的浸泡水流。

例如，浸泡水流具有90℃的温度，1.4x10⁵pa的压力水平。

浸泡水流的流速优选在100cc/min至200cc/min的范围内，例如150cc/min的流速。

在浸泡过程结束时，控制器命令位于供应管路5上的截止阀关闭，位于排出管路7上的截止阀打开，并再次在相同旋转方向上的启动螺旋杆19。

在该补充平移移动期间，浸泡室4的体积减小，闭合活塞8接近排出活塞9，并且一定剂量的废咖啡渣33被压缩。

一定剂量的废咖啡渣33中所含的液体被排出到排出管路7中。

在用于干燥一定剂量的废咖啡渣33的干燥过程结束时，控制器使螺旋杆19以反向方向的旋转重新启动，从而使浸泡单元3从闭合活塞8脱离并且使其回到其初始位置。

在浸泡单元3的下降的第一阶段期间，连杆16通过凸轮18与用于移动的臂28的相互作用的效果而被启动，并且排出活塞从浸泡室4的底部4b上升直到其将废的和干燥的一定剂量的咖啡渣33带到进入口4c的水平。

在浸泡单元3的下降的随后的部分中，也通过浸泡单元3的移动触发凸轮设备(未示出)，启动位于进入口4c侧面的刮刀37。

刮刀扫掠进入口4c，使废的和干燥的一定剂量的咖啡渣33落入特定容器38中。

在浸泡单元3的下降的随后的部分中，连杆16通过凸轮18与用于移动的臂27的相互作用的效果而被启动，并且排出活塞9朝向浸泡筒100的底部4b缩回。

已经发现使用本发明的咖啡机作为用于生产类似于滴流咖啡或美式咖啡的咖啡渗滤器是非常有利的。

因此，设想的咖啡机和相关的控制方法易于受到许多修改和变化，所有这些修改和变化都在本发明构思的范围内；此外，所有细节可用其他技术上等同的元件代替。

使用的材料以及尺寸根据需要和现有技术在实践中可为任何类型的。