一种咖啡机的制作方法

本发明涉及咖啡机技术领域，具体涉及一种咖啡机。

背景技术：

咖啡凭借其独特的味道被广大消费者喜爱，使用咖啡机制作咖啡不仅方便而且能保证咖啡的品质，因此咖啡机被广泛应用，咖啡机一般具有两种功能，一种是用热水来萃取咖啡，另一种是利用蒸汽打发奶泡。现有技术中的咖啡机有以下几种：

第一种为具有单锅炉的咖啡机，萃取咖啡时用水的温度低于100℃，然而若想产生蒸汽必须将水加热到100℃，因此单锅炉咖啡机存在不能同时兼顾提供热水和提供蒸汽的缺陷。

第二种为具有双锅炉的咖啡机，双锅炉咖啡机可以利用一个锅炉提供热水，另一个锅炉产生蒸汽，双锅炉咖啡机虽然可以同时兼顾提供热水和提供蒸汽的功能，但是价格比单锅炉咖啡机贵很多。

第三种为具有子母锅炉的咖啡机，子母锅炉造价相对于双锅炉便宜很多，母锅炉提供蒸汽和非萃取用热水，子锅炉通过与母锅炉产生热交换从而被母锅炉加热，然后子锅炉内的热水被送至恒温系统中继续加热，加热后的水可以直接冲泡咖啡。恒温系统包括冲泡锅炉、加热装置和温控装置，加热装置设置在冲泡锅炉的底部。冷水在母锅炉的预热之后即使不经过加热装置继续加热，温度也会超过100℃，该温度超过了咖啡萃取的最佳温度，进而导致使用该温度的热水冲泡出来的咖啡口感不好。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种咖啡机，以解决现有技术中冲泡咖啡的水温过高导致口感不好的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种咖啡机，包括：母锅炉、子锅炉和供应冷水的供水装置，子锅炉设置在母锅炉中，母锅炉的进水口和子锅炉的进水口分别与供水装置连通，母锅炉上设有用于加热母锅炉内的水的第一加热装置，咖啡机还包括具有出水口的冲泡装置，冲泡装置分别与供水装置和子锅炉连通，以使子锅炉中的热水与供水装置中的冷水进行混合。

进一步地，咖啡机还包括对子锅炉中的热水和供水装置中的冷水进行混合均匀的混合装置。

进一步地，冲泡装置包括间隔设置的冲泡锅炉和冲泡器，冲泡锅炉与子锅炉、供水装置连通，冲泡锅炉和冲泡器的盛水容器通过上下设置的第一水流通道和第二水流通道连通，冲泡锅炉、第二水流通道、盛水容器及第一水流通道形成循环回路，冲泡器上设有第二加热装置，冲泡锅炉的内顶壁高于盛水容器的内顶壁、第二加热装置及循环回路构成混合装置，出水口设置在盛水容器的底部。

进一步地，冲泡器包括底座和盛水容器，盛水容器设置在底座上，出水口处向下连接有出水管道，出水管道的远离出水口的一端形成冲煮口，出水管道上设有开关阀。

进一步地，开关阀为二位三通阀，二位三通阀将出水管道分成与出水口连通的供水管道和冲煮管道，二位三通阀的第一接口与供水管道连接，二位三通阀的第二接口与冲煮管道连通，二位三通阀具有将第一接口和第二接口连通的第一工作位置和将其的第三接口和第二接口连通的第二工作位置，冲煮口的位置高于第二接口的位置，二位三通阀处于第二工作位置时，冲煮管道中的水依次通过第二接口和第三接口排出。

进一步地，冲泡器上设有用于检测出水口或靠近出水口处的热水的温度的温度传感器。

进一步地，冲泡装置和供水装置之间设有水泵。

进一步地，咖啡机还包括与水泵并联设置的调压电磁阀。

进一步地，调压电磁阀为降压电磁阀。

进一步地，水泵和冲泡装置之间设有流量调节阀。

本发明技术方案，具有如下优点：在实际使用过程中，供水装置中的水进入到母锅炉中，母锅炉被第一加热装置加热，从而使设置在母锅炉中的子锅炉被加热，从子锅炉中流出的热水和从供水装置中流出的冷水在冲泡装置中进行混合。通过设置冲泡装置可以将热水和冷水混合至适合冲泡咖啡的任意温度，从而避免冲泡咖啡的水温过高，进而导致口感不好的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1示出了根据本发明的咖啡机的内部结构示意图；

图2为利用现有技术中的咖啡机的冲泡咖啡时的压力变化情况；

图3为利用本申请中的咖啡机的冲泡咖啡时的压力变化情况；

图4示出了根据本发明的咖啡冲泡方法的流程示意图。

其中，上述附图中的附图标记为：

10、母锅炉；11、蒸汽冲煮头；12、热水头；13、压力开关；14、水位探针；15、气压表；16、排气阀；17、安全阀；20、子锅炉；30、第一加热装置；41、冲泡锅炉；411、水压表；421、盛水容器；4211、出水口；422、底座；4221、冲煮口；4231、第一接口；4232、第二接口；4233、第三接口；424、供水管道；425、冲煮管道；43、第一水流通道；44、第二水流通道；45、第二加热装置；51、第一管段；52、第二管段；521、第一止回阀；522、流量调节阀；53、第三管段；54、第四管段；541、水泵；542、进水电磁阀；55、第五管段；552、第二止回阀；60、泄压阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种咖啡机的一种具体实施方式，包括：母锅炉10、子锅炉20和供应冷水的供水装置，子锅炉20设置在母锅炉10中，母锅炉10的进水口和子锅炉20的进水口分别与供水装置连通，母锅炉10上设有用于加热母锅炉10内的水的第一加热装置30，咖啡机还包括具有出水口4211的冲泡装置，冲泡装置分别与供水装置和子锅炉20连通，以使子锅炉20中的热水与供水装置中的冷水进行混合。

在实际使用过程中，供水装置中的水进入到母锅炉10中，母锅炉10被第一加热装置30加热，从而使设置在母锅炉10中的子锅炉20被加热，从子锅炉20中流出的热水和从供水装置中流出的冷水在冲泡装置中进行混合。通过设置冲泡装置可以将热水和冷水混合至适合冲泡咖啡的任意温度，从而避免冲泡咖啡的水温过高，进而导致口感不好的问题。

具体地，咖啡机还包括对子锅炉20中的热水和供水装置中的冷水进行混合均匀的混合装置。混合装置可以将冷水和热水混合均匀，冲泡出来的咖啡口感更好。

具体地，咖啡机还包括PID温控仪，PID温控仪分别与第一加热装置、温度传感器电连接，并且控制第一加热装置工作。

具体地，冲泡装置包括间隔设置的冲泡锅炉41和冲泡器，冲泡锅炉41与子锅炉20、供水装置连通，冲泡锅炉41和冲泡器的盛水容器421通过上下设置的第一水流通道43和第二水流通道44连通，冲泡锅炉41、第二水流通道44、盛水容器421及第一水流通道43形成循环回路，冲泡器上设有第二加热装置45，冲泡锅炉41的内顶壁高于盛水容器421的内顶壁、第二加热装置45及循环回路构成混合装置，出水口4211设置在盛水容器421的底部。第二加热装置45工作，使得第二加热装置45周围的水温变高，因为热水的密度比凉水的密度小，因此热水向上运动，并通过第一水流通道43流向冲泡锅炉41，此时冲泡锅炉下部的凉水通过第二水流通道44流入盛水容器，并且由于冲泡锅炉41的内顶壁高于盛水容器421的内顶壁，根据液体的压力公式可知，同等密度下，液体的高度越高，对底面的压力越大，因此在第一水流通道43处和第二水流通道44处冲泡锅炉41中水的压力大于盛水容器421中水的压力，因此冲泡锅炉41内的水也会通过第一水流通道43和第二水流通道44流向盛水容器421，但是此时热水与凉水依旧不能完全混合均匀，再通过温度传感器检测实际水温，并利用PID温控仪控制第二加热装置工作，使得实际温度与设定温度一致，通过上述方式可以精确控制实际水温。

具体地，冲泡锅炉上设有水压表411，水压表可以测得冲泡锅炉内的水压，并通过与泄压阀60的配合工作，保证冲泡锅炉内的水压在一定的范围内。

具体地，冲泡器包括底座422和盛水容器421，盛水容器421设置在底座422上，出水口4211处向下连接有出水管道，出水管道的远离出水口4211的一端形成冲煮口4221，出水管道上设有开关阀。从冲煮口4221流出的水可以冲泡咖啡，开关阀可以控制出水管道的打开或关闭。

具体地，开关阀为二位三通阀，二位三通阀将出水管道分成与出水口4211连通的供水管道424和冲煮管道425，二位三通阀的第一接口4231与供水管道424连接，二位三通阀的第二接口4232与冲煮管道425连通，二位三通阀具有将第一接口4231和第二接口4232连通的第一工作位置和将其的第三接口4233和第二接口4232连通的第二工作位置，冲煮口4221的位置高于第二接口4232的位置，二位三通阀处于第二工作位置时，冲煮管道425中的水依次通过第二接口4232和第三接口4233排出。二位三通阀处于第一工作位置时，盛水容器421中的水从供水管道424流向冲煮管道425，最终从冲煮口4221中流出进行冲煮咖啡；二位三通阀处于第二工作位置时，盛水容器421中的水从冲煮管道425通过第二接口4232流向第三接口4233，从而排出残留在冲煮管道425中的废水，避免二位三通阀下次处于第一工作位置时残留在冲煮管道425中的冷水影响冲泡咖啡用水的水温。

具体地，冲泡器上设有用于检测出水口4211或靠近出水口4211处的水温的温度传感器。温度传感器设置在出水口4211附近更加有利于准确的测出从出水口4211流出的水的实际温度。

具体地，冲泡装置和供水装置之间设有水泵541。水泵541可以使水的压力升高，方便为母锅炉供水，也方便对咖啡粉在第一预定压力进行萃取。

具体地，咖啡机还包括与水泵541并联设置的调压电磁阀。调压电磁阀可以调节水的压力。

具体地，调压电磁阀为降压电磁阀。当打开降压电磁阀和关闭水泵541时，降压电磁阀使得水的压力降低，进而使得冲泡装置内的水的压力降低，因此最终从冲煮口4221流出的水的压力降低。

具体地，水泵541和冲泡装置之间设有流量调节阀522。流量调节阀522有利于调节水的流量，通过控制流入冲泡装置内的水的流量可以改变水温。

具体地，母锅炉10上还具有可以打发奶泡的蒸汽冲煮头11、用来清洗杯子的热水头12、控制第一加热装置30工作的压力开关13、测量水位的水位探针14、用于测量母锅炉10内气压的气压表15、可排出气体的排气阀16和确保母锅炉10内压力在安全范围内的安全阀17。

具体地，咖啡机还包括：第一管段51、第二管段52和第三管段53，第一管段51的一端与子锅炉20相连通，第二管段52的一端与供水装置连通，第一管段51和第二管段52的另一端均与第三管段53连通，第三管段53的另一端与冲泡装置连通，从子锅炉20中流出的热水和从供水装置中流出的冷水流经第三管段53，从而方便热水和冷水在冲泡装置中混合均匀。

具体地，连接在供水装置与母锅炉10之间的第四管段54上沿水流方向设有水泵541和进水电磁阀542，第二管段52连接在水泵541和进水电磁阀542之间的第四管段54上，第二管段52上沿水流方向设有第一止回阀521和流量调节阀522，第一止回阀521防止水倒流，流量调节阀522控制水的流量大小。

具体地，第三管段53上连接有泄压管段，泄压管段上设有泄压阀60。打开泄压阀可以排水，使得冲泡锅炉的压力降低。

具体地，位于第一止回阀521的上游的第二管段52上连接有第五管段55，第五管段55与子锅炉20连通，第五管段55上设有第二止回阀552，第二止回阀552防止水倒流，供水装置中的冷水依次经过第四管段54、第二管段52从第五管段55流入子锅炉20中。

下面结合图1对咖啡机在实际应用过程中的工作方式进行详细说明：

咖啡机通电后，水位探针14控制水泵541工作，进水电磁阀542打开，水泵541开始工作，供水装置向母锅炉10和子锅炉20供水，母锅炉10进水到正常水位后水泵541及进水电磁阀542关闭，当水位探针14检测到低于正常水位时，水泵541和进水电磁阀542工作，从而使母锅炉10内的水位保持在正常水位的范围内；压力开关13控制第一加热装置30工作，第一加热装置30通过加热母锅炉10内的水，使得母锅炉10内温度上升，当温度达到一定温度后，排气阀16打开并排出废气，避免因压力达到一定值后第一加热装置便停止加热的情况产生，随后加热管继续工作，排气阀16关闭，锅炉内压力不断上升，当母锅炉内蒸汽压力达到1.1bar既温度大约为120℃时，压力开关13控制第一加热装置停止加热，当母锅炉内蒸汽压力低于1.1bar时，第一加热装置继续工作，子锅炉20内温度随着母锅炉10内的温度升高而升高，子锅炉20中的水流到冲泡装置中，使得冲泡锅炉41内的温度升高，进而冲泡锅炉41中的压力升高，当冲泡锅炉41内的压力超过9bar时，泄压阀60打开进行排水泄压，使得冲泡锅炉41内压力始终保持在9bar。

冲泡咖啡的工作过程如下：

通过温度控制面板根据不同咖啡粉设定不同的温度；

湿润阶段：水泵541不工作，二位三通阀处于第一工作位置，盛水容器421中的水从冲煮口4221中流出对咖啡进行湿润，压力从9bar降低至3bar其中，湿润阶段的时间根据需要可任意调节；

高压萃取阶段：水泵541和流量调节阀522开始工作，供水装置中的冷水和子锅炉20内的热水在冲泡装置内混合，第二加热装置45工作，使得第二加热装置45周围的水温变高，因为热水的密度比凉水的密度小，因此热水向上运动，并通过第一水流通道43流向冲泡锅炉41，此时冲泡锅炉下部的凉水通过第二水流通道44流入盛水容器，并且由于冲泡锅炉41的内顶壁高于盛水容器421的内顶壁，根据液体的压力公式可知，同等密度下，液体的高度越高，对底面的压力越大，因此在第一水流通道43处和第二水流通道44处冲泡锅炉41中水的压力大于盛水容器421中水的压力，因此冲泡锅炉41内的水也会通过第一水流通道43和第二水流通道44流向盛水容器421，但是此时热水与凉水依旧不能完全混合均匀，再通过温度传感器检测实际水温，并利用PID温控仪控制第二加热装置工作，使得实际温度与设定温度一致，通过上述方式可以精确控制实际水温。水泵541工作时可使水的压力达到9bar，流量调节阀522会使水压略有上升，最终水从冲煮口4221中以9～10bar的压力流出对咖啡粉进行萃取，其中，高压萃取阶段的时间可任意调节；

低压萃取阶段：降压电磁阀开始工作，使冲泡压力从9～10bar降低至5～7bar，完成最后的低压萃取，随后，二位三通阀处于第二工作位置，盛水容器中的水从冲煮管道通过第二接口流向第三接口，从而排出残留在冲煮管道中的废水，避免二位三通阀下次处于第一工作位置时残留在冲煮管道中的冷水影响冲泡咖啡用水的水温。通过控制降压电磁阀设定不同的低压萃取阶段的压力，可以根据咖啡粉的自身特性设定不同的低压萃取阶段的压力，从而可以低压萃取可以避免在末段萃取时压力过高，进而导致萃取出来的咖啡液口感偏苦涩，其中，低压萃取阶段的时间可任意调节。

如图4所示，下面对利用这种咖啡机冲泡咖啡的方法进行详细说明：

具体包括以下步骤：

利用冲泡装置中的热水对咖啡粉进行湿润；

在第一预定压力下将冲泡装置中的热水对咖啡粉中的一部分进行萃取；

在第二预定压力下将冲泡装置中的热水对咖啡粉的其余部分进行萃取，其中，第二预定压力小于第一预定压力。设置第一预定压力将咖啡粉中的油脂充分萃取出来，在第二预定压力下进行末段萃取，有利于避免过度萃取造成咖啡口感变苦涩的现象发生。

具体地，第一预定压力在9～10bar的范围内。冲泡锅炉内的水压始终保持在9bar，通过流量调节阀的控制使水压略有波动，最终在9～10bar的范围内，利用高压对咖啡粉萃取有利于将咖啡粉中的油脂充分萃取出来。

具体地，对咖啡粉中的一部分进行萃取的时间在14～18s范围内。通过高压萃取可以将咖啡粉中的油脂充分萃取出来，使咖啡的口感更醇厚。

具体地，对咖啡粉中的其余部分进行萃取的过程中，冲泡装置中的水压从第一预定压力降至第二预定压力之后并保持在第二预定压力下，第二预定压力为5～6bar。末段采用低压萃取，避免过度萃取导致咖啡口感偏苦涩。

具体地，对咖啡粉的其余部分进行萃取的时间在0～6s的范围内。低压萃取阶段的时间小于高压萃取阶段的时间，避免过度萃取导致咖啡口感偏苦涩。

具体地，在对咖啡粉进行湿润的过程中，冲泡装置中的水压从第一预定压力降至第三预定压力之后并保持在第三预定压力下，第三预定压力在2～4bar的范围内，对咖啡粉中的一部分进行萃取的过程中，冲泡装置中的水压从第三预定压力升至第预定压力之后并保持在所述第一预定压力下。湿润过程类似于手冲咖啡时的闷蒸过程，在闷蒸过程中可以使得咖啡粉中的油脂温和的与水接触，使油脂更加容易与咖啡粉分离，与此同时咖啡粉中的二氧化碳可以适量的排出，油脂更加细腻。

具体地，湿润的时间在3～8s的范围内。湿润过程使咖啡的口感更醇厚。

具体地，湿润的时间、对咖啡粉中的一部分进行萃取的时间和对咖啡粉的其余部分进行萃取的时间之和不超过30s。可以根据不同的咖啡粉确定冲泡时间。

具体地，在湿润和萃取的过程中，冲泡装置中的热水的温度保持不变。通过第二加热装置和温度传感器的相互配合，可以使冲泡装置中的水温保持不变。

下面对冲泡意式咖啡的具体步骤进行说明：

设定水温为93℃；

湿润阶段：湿润时间为5s，冲泡锅炉内的水压从9bar迅速降低至3bar，并稳定在3bar左右；由于热水流出使得冲泡锅炉内的水压自然降低。

高压萃取阶段：设定第一预定压力为9bar，冲泡锅炉内的水压从3bar迅速上升到9bar，并稳定在9bar左右，设定高压萃取的时间为15s；由于冲泡锅炉内的水被逐渐加热使得冲泡锅炉内的压力不断上升，并最终稳定在9bar。

低压萃取阶段：设定第二预定压力为6bar，设定低压萃取的时间为6s，在6s的时间范围内压力从9bar降低至6bar。降压电磁阀开始工作，使冲泡压力降低，完成最后的低压萃取。

下面介绍现有技术的咖啡机冲泡意式咖啡的过程与本申请的咖啡机冲泡意式咖啡的过程：

图2为现有技术中的常规咖啡机在冲泡意式咖啡时的压力变化情况，常规咖啡机的压力始终恒定，在冲泡咖啡的最初阶段无湿润过程，直接通过高压对咖啡粉进行萃取，容易使得二氧化碳大量排出，进而影响咖啡的饮用口感，并且在末段萃取过程中依旧保持9bar压力，容易将使咖啡粉过渡萃取，从而产生苦涩感。

图3为利用本申请的咖啡机在冲泡意式咖啡时的压力变化情况，利用这种咖啡机冲泡咖啡时各个阶段的压力不断变化，湿润阶段的压力从9bar逐渐递减至3bar，类似于手冲咖啡时对咖啡粉进行闷蒸的过程，在闷蒸过程中可以使得咖啡粉中的油脂温和的与水接触，使其更加容易与咖啡粉分离，与此同时咖啡粉中的二氧化碳可以适量的排出，油脂更加细腻。高压萃取阶段压力在9bar左右，9bar的压力可以将咖啡粉中的油脂充分萃取出来。在萃取咖啡到尾段时，咖啡粉中的可溶性物质越来越少，本申请中的咖啡机可以在这个阶段采取低压萃取，压力可以从9bar降低至6bar，在保证咖啡口感完整的同时防止萃取过度，做出完美口感的意式咖啡。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。