(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱器または冷却器などの温度調整装置（１００）への電力の伝達を制御するためのユニット（１０００）であって、
前記温度調整装置（１００）を、非動作温度（Ｔｌ）から、起動終端で前記温度調整装置（１００）を通じて流通する流体を目標温度（ＴＴ）に至らせるための動作温度に起動させるための起動プロファイルを有するコントローラ（２）と、
前記流体の前記温度調整装置（１００）を通じて流通する際の温度を決定するための、前記コントローラ（２）に接続される温度センサ（７０）とを備え、
前記コントローラ（２）が、起動の終わりに前記温度調整装置（１００）を通じた流体の流通を可能にするとともに、起動終端で流通される流体の決定された前記温度（ＳＯＴ）と前記目標温度（ＴＴ）とを比較して、そこから温度差を得るように構成されており、前記決定された温度（ＳＯＴ）は、前記温度センサ（７０）により測定された温度に基づいて決定されるＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）である、ユニット（１０００）において、
前記起動プロファイルが少なくとも１つのパラメータを有し、前記コントローラ（２）が、前記温度差に応じて前記少なくとも１つのパラメータを調整するとともに、前記温度調整装置（１００）のその後の起動のために前記調整された１つまたは複数のパラメータを記憶するための自己学習モードを有することを特徴とする、ユニット。
【請求項２】
前記少なくとも１つのパラメータが前記起動プロファイルの継続時間である、請求項１に記載のユニット。
【請求項３】
前記少なくとも１つのパラメータが前記起動プロファイルの電力強度である、請求項１または２に記載のユニット。
【請求項４】
前記少なくとも１つのパラメータが前記温度調整装置（１００）の前記目標温度（ＴＴ）である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のユニット。
【請求項５】
前記温度調整装置（１００）が蓄熱器またはサーモブロックを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のユニット。
【請求項６】
前記コントローラ（２）が、周期的な時間間隔（ｔｉ）で温度の測定を始めるために少なくとも１つのクロック（３０）を含むとともに、前記目標温度（ＴＴ）を記憶し、かつ前記周期的な時間間隔（ｔｉ）で測定された温度（Ｔｉ）を記憶するためのデータ記憶手段（１０５）を含み、
前記コントローラ（２）が、ＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）を計算するための計算手段（１０７）をさらに含み、
前記計算手段（１０７）が、
ａ）異なる記憶された温度（Ｔｉ）値間の温度勾配（Ｇｉ）を計算し、
ｂ）前記温度勾配（Ｇｉ）の平均勾配（ＡＧ）を計算し、および、
ｃ）前記最後に計算された平均勾配（ＡＧ）からの計算によって、または、前記平均勾配（ＡＧ）とオーバーシュート温度（ＯＳ）との間の記憶変換テーブル（１０８）との相関によって前記平均勾配（ＡＧ）に対応するオーバーシュート温度（ＯＳ）を前記目標温度（ＴＴ）に対して差し引くことによって、前記ＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）を計算する
ように構成され、
前記データ記憶手段（１０５）が、さらに、
Ａ）前記オーバーシュート温度（ＯＳ）、
Ｂ）前記計算された温度勾配（Ｇｉ）、
Ｃ）前記計算された平均勾配（ＡＧ）、および、
Ｄ）前記計算されたＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）、
を記憶するように構成され、
前記コントローラ（２）が、前記最後に測定された温度（Ｔｉ）が前記計算されたＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）をオーバーシュートするときに前記温度調整装置（１００）をＯＦＦに切り換えるように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のユニット。
【請求項７】
前記データ記憶手段（１０５）が、所与の継続時間（Ｄ）に対応する所与の数（Ｎ）の連続する測定温度（Ｔｉ）を記憶するためのスタックメモリ（１０６）を含み、
前記クロック（３０）により制御されるそれぞれの新たな測定温度（Ｔｉ）が前記スタックメモリ（１０６）に記憶されるが、最も古い測定温度が前記スタックメモリ（１０６）から消去され、
前記計算手段（１０７）が、前記所与の継続時間（Ｄ）の半分だけ互いに隔てられる記憶された測定温度間の各温度勾配（Ｇｉ）を計算し、それぞれの新たな計算された温度勾配が前記スタックメモリ（１０６）に記憶されるが、最も古い計算された勾配が前記スタックメモリ（１０６）から排除される、請求項６に記載のユニット。
【請求項８】
コーヒーマシン（１０４）などの飲料調製マシンのための温度調整装置（１００）であって、前記飲料調製マシンに組み込むために請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのユニット（１０００）を含む、温度調整装置（１００）。
【請求項９】
請求項８に記載の少なくとも１つの温度調整装置（１００）を含む飲料調製マシン（１０４）。
【請求項１０】
コーヒーを調製するように構成されている、請求項９に記載の飲料調製マシン。
【請求項１１】
コーヒーマシン（１０４）などの飲料調製マシンを最良の想定し得る加熱時間により任意の開始温度から動作温度へ最適に加熱するための方法であって、
前記飲料調製マシン（１０４）が、加熱器または冷却器などの温度調整装置（１００）への電力の伝達を制御するためのユニット（１０００）を含み、
前記ユニット（１０００）が、
前記温度調整装置（１００）を、非動作温度（Ｔｌ）から、起動終端で前記温度調整装置（１００）を通じて流通する流体を目標温度（ＴＴ）に至らせるための動作温度へ起動させるための起動プロファイルを有するコントローラ（２）と、
前記流体の前記温度調整装置（１００）を通じて流通する際の温度を決定するための、前記コントローラ（２）に接続されあるいは含まれる温度センサ（７０）と
を備え、
前記コントローラ（２）が、周期的な時間間隔（ｔｉ）で温度（Ｔｉ）の測定を始めるために少なくとも１つのクロック（３０）を含むとともに、前記目標温度（ＴＴ）を記憶し、かつ前記周期的な時間間隔（ｔｉ）で測定された前記温度（Ｔｉ）を記憶するためのデータ記憶手段（１０５）を含み、
前記コントローラ（２）が、ＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）を計算するための計算手段（１０７）をさらに含む、方法において、
ａ）前記クロック（３０）が、それぞれの時間間隔で、温度を測定せしめ、
ｂ）前記測定された温度（Ｔｉ）が、前記データ記憶手段（１０５）内に含まれるスタックメモリ（１０６）内に順次記憶され、
ｃ）前記計算手段（１０７）が、前記記憶された温度（Ｔｉ）値のうちの一部の間の温度勾配（Ｇｉ）を計算し、
ｄ）前記計算手段（１０７）が、前記温度勾配（Ｇｉ）の平均勾配（ＡＧ）を計算し、
ｅ）前記計算手段（１０７）が、オーバーシュート温度（ＯＳ）を前記目標温度（ＴＴ）から差し引くことによって前記ＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）を計算し、前記オーバーシュート温度（ＯＳ）が、前記最後に計算された平均勾配（ＡＧ）からの計算によって前記平均勾配（ＡＧ）から得られ、あるいは、前記平均勾配（ＡＧ）とオーバーシュート温度（ＯＳ）との間の記憶された変換テーブル（１０８）との相関から得られ、
ｆ）前記コントローラ（２）が、前記最後に測定された温度が前記計算された前記ＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）をオーバーシュートするときに前記温度調整装置（１００）をＯＦＦに切り換える、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記記憶手段（１０５）が、前記オーバーシュート温度（ＯＳ）、および、前記計算された温度勾配（Ｇｉ）、および、前記計算された平均勾配（ＡＧ）、および、前記計算されたＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）を記憶し、
前記データ記憶手段（１０５）が、所与の継続時間（Ｄ）に対応する所与の数（Ｎ）の連続する前記測定温度（Ｔｉ）を記憶する前記スタックメモリ（１０６）を含み、前記クロック（３０）により制御されるそれぞれの新たな測定温度（Ｔｉ）が前記スタックメモリ（１０６）に記憶されるが、最も古い測定温度が前記スタックメモリ（１０６）から消去され、
一前記計算手段（１０７）が、前記継続時間（Ｄ）の半分だけ互いに隔てられる記憶された測定温度間の各温度勾配を計算し、それぞれの新たな計算された温度勾配が前記スタックメモリ（１０６）に記憶されるが、最も古い計算された勾配が前記スタックメモリ（１０６）から消去される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
コーヒーマシン（１０４）の最適な加熱のための、請求項１１または１２に記載の方法であって、
コーヒー淹出のための最初の加熱のための開始時間点は、任意の開始温度から１つのエネルギーショットによりシステムを加熱して、前記温度センサが目標淹出温度に達するまで淹出モードを解放して待つことによって、設定される、方法。
【請求項１４】
コーヒーマシン（１０４）の最適な加熱のための請求項１１または１２に記載の方法であって、
コーヒー淹出のための最初の加熱のための開始時間点は、任意の開始温度から１つのエネルギーショットによりシステムを加熱して、このエネルギーショットが行なわれると直ぐに淹出モードを解放することによって、設定され、熱慣性遅延の補正は、加熱後に最初の一杯のための異なる温度調整を使用することによって行なわれ、前記最初の一杯の淹出のこの異なる調整は、前記エネルギーショットの終わりと前記最初の一杯の調製のユーザ要求の開始との間の時間遅延に依存し、前記時間遅延が０秒から約１５秒までの間で変化する、方法。
【請求項１５】
コーヒーマシン（１０４）の最適な加熱のための請求項１１または１２に記載の方法であって、
コーヒー淹出のための水の最初の加熱のための開始時間点は、任意の開始温度から１つのエネルギーショットによりシステムを加熱することによって、設定され、ユーザが１つの加熱ショット中にコーヒーを要求し、このエネルギーショットが終わるときに前記加熱されたシステムを通じて水が流通し始める、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調整装置（特に、該装置を通じて流通する流体を加熱しあるいは冷却するための、サーモブロックなどの蓄熱器を有する装置）、例えば飲料調製マシンのための加熱器の起動に関する。より詳細には、本発明は、最良の想定し得る加熱時間により種々のシステム群を考慮してコーヒーマシンのインラインヒータを休止温度から動作温度へ最適に加熱するための方法に関する。
【０００２】
この説明の目的のため、「飲料」は、ティー、コーヒー、温かいチョコレートまたは冷たいチョコレート、ミルク、スープ、ベビーフードなどの任意の液状食品を含むように意図されている。「カプセル」は、原材料を収容する柔軟ポッドまたは硬質カートリッジを含む、任意の形状および構造を成す、任意の材料の囲繞パッケージ内、特に気密パッケージ内、例えばプラスチック、アルミニウムのリサイクル可能な、および／または生体分解性のパッケージ内の任意の事前に小分けされた飲料原材料を含むように意図されている。
【背景技術】
【０００３】
飲料調製マシンは長年にわたって知られてきた。例えば、米国特許第５，９４３，４７２号明細書は、エスプレッソマシンの温水または蒸気の分配チャンバと水リザーバとの間の水流通システムを開示する。この流通システムは、クランプ用カラーを使用して結合される相異なるシリコーンホースを介してリザーバに接続されるとともに互いに接続されるバルブ、金属製加熱チューブ、および、ポンプを含む。
【０００４】
欧州特許第１６４６３０５号明細書は、その後に淹出ユニットの入口へ供給される流通水を加熱する加熱装置を有する飲料調製マシンを開示する。淹出ユニットは、飲料原材料の淹出のため、加熱水を、飲料原材料を収容するカプセルへ送るように構成されている。淹出ユニットは、第１の部分および該第１の部分に対して移動できる第２の部分によって画定されるチャンバと、第１および第２の部分を淹出ユニットの開放形態から閉塞形態へ一緒に移動させる前に第１の部分と第２の部分との間の中間位置にカプセルを位置決めするためのガイドとを有する。
【０００５】
流通液、特に水を加熱するためのインラインヒータも良く知られており、これらのインラインヒータは、例えば、スイス特許第５９３０４４号明細書、独国特許第１０３２２０３４号明細書、独国特許第１９７３２４１４号明細書、独国特許１９７３７６９４号明細書、欧州特許第０４８５２１１号明細書、欧州特許第１３８０２４３号明細書、仏国特許第２７９９６３０号明細書、米国特許第４，２４２，５６８号明細書、米国特許第４，５９５，１３１号明細書、米国特許第５，０１９，６９０号明細書、米国特許第５，３９２，６９４号明細書、米国特許第５，９４３，４７２号明細書、米国特許第６，３９３，９６７号明細書、米国特許第６，８８９，５９８号明細書、米国特許第７，２８６，７５２号明細書、国際公開第０１／５４５５１号パンフレット、国際公開第２００４／００６７４２号パンフレットに開示されている。
【０００６】
特に、スイス特許第５９３０４４号明細書および米国特許第４，２４２，５６８号明細書は、金属マス（塊状体）を有するインラインサーモブロックヒータを伴うコーヒーマシンを開示し、金属マスは、該マスに鋳込まれる抵抗加熱ケーブルと、加熱される水の流通のためのダクトとを有する。
【０００７】
サーモブロックは、それを通じて液体が加熱のために流通されるインラインヒータである。これらのサーモブロックは、熱エネルギーを蓄積するための高い熱容量と、必要な場合にはいつでも必要とされる量の蓄積された熱を、サーモブロックを通じて流通する液体へ伝えるための高い熱伝導率とを有する、特にアルミニウム、鉄、および／または、他の金属または合金から形成される金属マス、特に大きな材料マスを貫通して延びる、特にスチールから形成される１つ以上のダクトなどの加熱チャンバを備える。サーモブロックのダクトは、別個のダクトではなく、機械加工されあるいは他の方法でダクトの本体に形成される、例えばサーモブロックのマスの鋳造ステップ中に形成される貫通路によって形成される場合がある。サーモブロックのマスがアルミニウムから形成される場合には、健全性を考慮して、例えばスチールの別個のダクトを設けて、流通液とアルミニウムとの間の接触を回避することが好ましい。ブロックのマスは、ダクトの周囲の１つまたは複数の組み付け部分から成ることができ得る。サーモブロックは、通常、電気エネルギーを加熱エネルギーに変換する１つ以上の抵抗加熱素子、例えば別個のあるいは一体の抵抗器を含む。そのような抵抗加熱素子は、一般に、ダクトから１ｍｍを超える距離、特に２〜５０ｍｍまたは５〜３０ｍｍを超える距離を隔てたサーモブロックのマス中またはマス上にある。熱は、サーモブロックのマスへ供給されるとともに、マスを介して流通液へ供給される。加熱素子は、金属マスに鋳込まれあるいは収容される場合があり、あるいは、金属マスの表面に対して固定される場合がある。１つまたは複数のダクトは、その／それらの長さを最大にしてブロックを通じた熱伝達を最大にするために、サーモブロックに沿った螺旋状配置または他の配置を有する場合がある。
【０００８】
サーモブロックの欠点は、加熱される液体を所望の温度に至らせるために温度を正確に制御し、必要とされる熱エネルギーを最適化することが難しい点にある。確かに、金属マスの熱慣性、局部的で不均一なマスの抵抗加熱、所与の場所でのマスの測定温度に影響を及ぼすマスの加熱部からマスの種々の部分への動的な熱拡散は、流通液を望ましい所与の温度まで加熱するサーモブロックの正確な制御を非常に困難にし、さらに、エスプレッソマシンの場合には一般に１〜２分である非常に長い予熱期間を必要とする。さらに、順次にもたらされるサーモブロックのその後の使用に関与する様々なパラメータ、例えば、環境の温度、コンセント電源の正味電圧、サーモブロックの加熱抵抗器の実際の値、サーモブロックの断熱材、サーモブロックを通じて流通される液体の初期温度を予測することが難しい。その結果、サーモブロックは、通常、少なくとも１つの温度センサによる温度の連続的な測定によってサーモブロックの給電を調整する動的なループ制御の給電回路と関連付けられる。しかしながら、そのようなシステムの複雑な熱流に起因して、流通されるべき液体流の実際の加熱ニーズに合わせて調整される特定の温度レベルでのサーモブロックの安定化は、非常に長く、達成するのが依然として困難である。
【０００９】
加熱精度を高めるための手法が、欧州特許１３８０２４３号明細書に開示されている。この特許明細書は、特にコーヒーマシンを設けるためのものである加熱装置を開示する。この加熱装置は金属チューブを備え、該金属チューブを通じて加熱される液体が入口ダクトから出口ダクトへ流れることができる。チューブの外面は、その長さの幾つかの区域にわたって、連続する複数組の電気抵抗素子で覆われる。チューブの内壁と共に螺旋ダクトを形成するために円筒状の挿入体がチューブの内側で延び、この螺旋ダクトを通じて液体が流通でき、したがって、螺旋ダクトが、乱流を促すとともに、チューブから液体へのエネルギーの急速な伝達を促す。入口ダクトの上流側には流量計も配置される。装置は、抵抗素子のそれぞれの組への入口およびこれらの組からの出口に、チューブの長さに沿って分布される複数の温度センサをさらに備える。この場合に液体への加熱エネルギーの分配を管理する原理は、ダクトへの入口での水温にしたがって互いに独立にあるいは連続して切り換えられ得る抵抗素子によって生み出される電力を調節することに基づいている。この装置は、加熱速度に関して満足できる結果を与えるが、この装置は、加熱される水の体積がチューブの高さを決定するという点において比較的大型であり、また、この装置では、「厚膜」技術として現在知られるものを使用してチューブの表面上に厚膜の形態で抵抗素子を印刷する必要があるという点において高価である。
【００１０】
さらに、液体温度が調整される正確さは、液体がチューブの外側に配置されるセンサと直接に接触しないということによって制限される。温度差に対する応答速度も、加熱される液体の慣性に起因して鈍く、これにより、温度を調整できる正確さが低下する。抵抗素子の組に対する温度センサの近接性が、チューブの壁を通じて生じる熱伝導に起因して、制御できない態様で測定に影響を及ぼす虞があることにも留意すべきである。
【００１１】
また、バッチまたはインラインの低慣性加熱器に関して加熱器の温度制御を向上させようとする多かれ少なかれ複雑な試みが、独国特許第１９７１１２９１号明細書、欧州特許第１６３４５２０号明細書、米国特許第４，７００，０５２号明細書、および、米国特許第６２４６８３１号明細書において提案されている。
【００１２】
加熱器を制御するための他の方法は、国際公開第２００８／０２３１３２号パンフレットのような様々な文献から知られ、この国際公開第２００８／０２３１３２号パンフレットは、システム加熱速度の評価および必要とされるエネルギーの計算について記載しているが、主に、リレー技術、および、水の調理道具などの加熱器の含水量に基礎を置いている。
【００１３】
欧州特許第０９３５９３８Ｂ１号明細書は、加熱目標に達した後のポンプの自動起動方法を示しており、一般に、抵抗に基づく温度センサにより温度を測定して加熱器の温度を監視することに関する。加熱器のその給電時の温度に応じて異なる加熱カットオフ温度が、加熱器に関して考慮される。
【００１４】
通常の使用中に様々な使用状態下でサーモブロックを通じて流通される液体を正確に加熱するために、サーモブロックを高速加熱するためのサーモブロックにおける簡単で信頼できる電力制御を提供する必要性が依然としてある。
【発明の概要】
【００１５】
本発明の好ましい目的は、インライン自己学習加熱装置を提供することであり、かかる加熱装置は、最初の飲料調製を開始するのに十分な温度に達するための最小起動時間を有するサーモブロックなどの蓄熱器を備える。
【００１６】
このような自己学習加熱装置を提供するために、本発明は、この加熱装置に組み込むのが容易な自己学習制御システムを開発したものである。
【００１７】
したがって、本発明は、特に飲料調製マシン、より具体的にはコーヒーマシンのための自己学習コントローラおよびサーモブロックを有する自己学習加熱装置に関する。前記飲料調製マシンまたはコーヒーマシンは、少なくとも１つの前記自己学習加熱装置を含む。
【００１８】
本発明の好ましい目的は、特に前記飲料調製マシン、特にコーヒーマシンの電気装置を最良の想定し得る加熱時間により任意の開始温度から動作温度へ最適に加熱するための方法を提供することである。
【００１９】
予熱プロセスは、所与の飲料調製マシンが一般にそれが長期間の不使用後に、例えば「低温」状態から起動されるたびに同じあるいは同様の条件下で起動するという考えを伴って構成される。
【００２０】
マシンが台所などの場所に設置されると、周囲温度、例えば室温や正味電圧などの外部条件は、通常、経時的にあまり変化せず、あるいは、少なくとも極端には変化しない。さらに、所与の加熱装置、特にサーモブロックの電気加熱素子または抵抗器の内部特性も経時的にあまり変化しない。
【００２１】
完全な加熱プロセスは、所与の飲料調製マシンが任意の条件下であるいは低温状態からあるいは他の飲料調製後に起動できるように構成される。本発明に係る加熱プロセスの速度は、飲料調製マシンの場所とは無関係に、あるいは、気候条件とは無関係に、あるいは、局所的な電流の特徴とは無関係に、あるいは、他の内部パラメータまたは外部パラメータとは無関係に最適化されなければならない。
【００２２】
マシンのそれぞれの起動に伴って、温度センサシステムは、加熱器によって供給される流通水の温度を監視して、次の起動手順のための予熱継続時間を必要に応じて調整するとともに、例えばコーヒー抽出のための所与の目標温度、例えば必要に応じて８５〜９５℃の範囲に可能な限り近づけるように加熱プロセスを調整する。
【００２３】
したがって、マシンは、所与の環境で学習することにより経時的に向上する自己学習の予熱、および／または加熱プロセスを有するということになる。実際には、マシンが動作している特定の内部条件および外部条件に合わせてマシンを微調整するには、１つあるいは２つの起動手順で十分な場合がある。
【００２４】
マシンが異なる場所へ移動される場合、例えばさらに高温のあるいは低温の環境に移動される場合には、自己学習予熱プロセスが新たな環境に適合しなければならない。同様に、加熱特性に影響を及ぼす態様でマシンが修理される場合、例えば抵抗加熱器が完全に同じ加熱特性を有しない新たな抵抗加熱器に交換される場合には、マシンが新たな自己学習プロセスを受ける必要があることになる。
【００２５】
起動の条件が著しく変化されるたびに、マシンを再調整しなければならず、また、最初の飲料の温度は僅かに標準を満たさない。
【００２６】
その結果、予熱のための加熱器制御は、所要量の流通液を所望の温度まで加熱するために、加熱器が同じ加熱器による過去の起動から実験的に得られる状態になると直ぐに飲料調製を可能にするように調整される。
【００２７】
したがって、本発明は、任意の予期される動作条件にほぼ適合するようになっている予熱のための平均設定を行なった後に実際の動作条件を考慮に入れるべく各予熱サイクルの過程で予熱を調整するという従来技術の手法を超えたものである。本発明は、各予熱サイクル中に微調整を必要としないように、あるいは最小の微調整で済むように、経時的にほぼ一定であると予期される実際の動作条件に対して予熱設定を合わせるための予熱リセットシステムを設けている。言い換えると、本発明のシステムは、時間のかかる、および／またはエネルギーを消費するプロセスで予熱中に予熱を再調整するのではなく、その特定の特性を有し、かつ特定の環境で動作する特定のマシンの経験した条件から得られる予熱要件を予測するように適合されている。マシンは、それ自体をその動作条件に適合させ、それに応じて起動手順を最適化するように構成されている。
【００２８】
例えば、一般に約１０〜４０秒で２５〜１３０ｍｌを加熱するための約１２００Ｗの加熱器を有するエスプレッソマシンの場合、ループ制御される予熱プロセスに基づく予熱の代わりに過去の実験的な予熱経験に依存することにより、加熱器の全体にわたる温度勾配に関連する、加熱器における温度検知問題を避けることができるとともに、予熱継続時間を３０〜７０％減らすことができる、例えば９０秒から３０秒以下まで減らすことができることが分かった。
【００２９】
その結果、物理的に可能な限り早く飲料調製を行なうことができるように加熱するための加熱器制御を調整できる。
【００３０】
したがって、本発明は、加熱器または冷却器などの温度調整装置への電力の伝達を制御するためのユニットに関する。
【００３１】
このユニットは、
前記温度調整装置を、非動作温度から、起動終端で前記温度調整装置を通じて流通する流体を目標温度に至らせるための動作温度へ起動させるための起動プロファイルを有するコントローラと、
前記流体の前記温度調整装置を通じて流通する際の温度を決定するための、前記コントローラに接続される温度センサと
を備える。
【００３２】
コントローラは、起動の終わりに温度調整装置を通じた流体の流通を可能にするとともに、起動終端で流通される流体の決定された温度と目標温度とを比較して、そこから温度差を得るように構成されている。
【００３３】
本発明によれば、起動プロファイルが少なくとも１つのパラメータを有し、コントローラは、前記温度差に応じて前記パラメータを調整するとともに、前記温度調整装置のその後の起動のために調整された１つまたは複数のパラメータを記憶するための自己学習モードを有する。
【００３４】
少なくとも１つのパラメータは、電力起動プロファイルの継続時間となり得る。少なくとも１つのパラメータは、電力起動プロファイルの電力強度であってもよい。いずれにせよ、電力強度は、起動中にわたって経時的に可変であってもよく、あるいは一定であってもよい。例えば、少なくとも１つのパラメータは前記温度調整装置の目標温度である。
【００３５】
温度調整装置は、一般に、蓄熱器またはサーモブロックを備える。
【００３６】
一実施形態において、前記コントローラは、周期的な時間間隔で温度の測定を始めるために少なくとも１つのクロックを含むとともに、目標温度を記憶し、かつ前記周期的な時間間隔で測定された温度を記憶するためのデータ記憶手段を含み、前記コントローラは、ＯＦＦ切り換え温度を計算するための計算手段をさらに含み、
前記計算手段は、
ａ）異なる記憶された温度値間の温度勾配を計算し、
ｂ）前記温度勾配の平均勾配を計算し、および、
ｃ）前記最後に計算された平均勾配からの計算によってあるいは前記平均勾配とオーバーシュート温度との間の記憶変換テーブルとの相関によって前記平均勾配に対応するオーバーシュート温度を前記目標温度に対して差し引くことによってＯＦＦ切り換え温度を計算する、
ように構成されており、
前記データ記憶手段は、さらに、
Ａ）前記オーバーシュート温度、
Ｂ）前記計算された温度勾配、
Ｃ）前記計算された平均勾配、および、
Ｄ）前記計算されたＯＦＦ切り換え温度（ＳＯＴ）、
を記憶するように構成されており、
コントローラ装置は、最後に測定された温度が前記計算されたＯＦＦ切り換え温度をオーバーシュートするときに温度調整装置をＯＦＦに切り換えるように構成されている。
【００３７】
本発明は、さらに、少なくとも１つの前記ユニットを含む飲料調製マシンまたはコーヒーマシンのための加熱装置であって、飲料調製マシンまたはコーヒーマシンに組み込まれるように構成されている加熱装置に関する。一般に、加熱装置は、０．５〜３ｋＷの範囲の給電がなされ、例えば２５〜３００ｍｌの水を５〜５０秒間に室温から約８０〜９０℃まで加熱することにより１杯または２杯の飲料を調製するための流通流体を加熱できる能力を有する。
【００３８】
本発明はまた、少なくともそのような自己学習加熱装置を含むコーヒーマシンなどの飲料調製マシンに関する。
【００３９】
本発明のさらなる態様は、最良の想定し得る加熱時間により、種々のシステム群、すなわち、
正味電圧公差、例えば、公称電圧、例えば１１０Ｖまたは２２０Ｖ、最大で±２０％までの公差
熱抵抗公差、例えば±１０％
例えば、５℃〜４０℃の範囲の種々の環境温度、
例えば、±５％の種々の温度損失を伴う加熱器の種々の熱的分離、
種々の加熱器開始温度、例えば５℃〜９０℃
水が満杯または空のいずれかである加熱装置
のようなシステム群を考慮して、コーヒーマシンなどの飲料調製マシンを任意の開始温度から動作温度へ最適に加熱するための方法に関する。
【００４０】
したがって、本発明は、コーヒーマシンなどの飲料調製マシンを最良の想定し得る加熱時間により任意の開始温度から動作温度へ最適に加熱するための方法であって、前記マシン、例えばコーヒーマシンが、加熱器または冷却器などの温度調整装置への電力の伝達を制御するためのユニットを含み、前記ユニットが、
前記温度調整装置を、非動作温度から、起動終端で前記温度調整装置を通じて流通する流体を目標温度に至らせるための動作温度へ起動させるための起動プロファイルを有するコントローラと、
前記流体の前記温度調整装置を通じて流通する際の温度を決定するための、前記コントローラに接続されあるいは含まれる温度センサと
を備え、
前記コントローラが、周期的な時間間隔で温度の測定を始めるために少なくとも１つのクロックを含むとともに、目標温度を記憶し、かつ前記周期的な時間間隔で測定された温度を記憶するためのデータ記憶手段を含み、前記コントローラが、ＯＦＦ切り換え温度を計算するための計算手段をさらに含む
方法において、
ａ）前記クロックは、それぞれの時間間隔で、温度の測定を引き起こし、
ｂ）前記測定された温度は、前記データ記憶手段内に含まれるスタックメモリ内に次々に記憶され、
ｃ）前記計算手段は、前記記憶された温度値のうちの一部の間の温度勾配を計算し、
ｄ）前記計算手段は、前記温度勾配の平均勾配を計算し、
ｅ）前記計算手段は、オーバーシュート温度を前記目標温度に対して差し引くことによってＯＦＦ切り換え温度を計算し、前記オーバーシュート温度は、前記最後に計算された平均勾配からの計算によってあるいは前記平均勾配とオーバーシュート温度との間の記憶変換テーブルとの相関によって前記平均勾配に対応し、
ｆ）前記コントローラは、最後に測定された温度が前記計算されたＯＦＦ切り換え温度をオーバーシュートするときに前記温度調整装置をＯＦＦに切り換える、
ことを特徴とする方法に関する。
【００４１】
本発明の他の例示的な特徴を以下の説明にて開示する。
【００４２】
それぞれの加熱中に特定の基準を満たすシステムインデックスを規定できる。このインデックスは、永久メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭに書き込まれる。加熱サイクルを繰り返すことにより、システムが実際の動作制約に適合できるようになる。
【００４３】
加熱アルゴリズムは、一般に、システムインデックスに依存するとともに、最も短い可能な時間で加熱システムを目標温度に至らせるために必要な熱エネルギーの正確な予測を可能にする。
【００４４】
予熱および起動は、マシン自体およびその特定の使用環境に適合される。コントローラは、給電前に、温度調整装置、特に加熱装置の熱的応答を制御する。特に、コントローラは、温度調整の温度測定を処理し、それに応じて温度調整を制御する。このように、本発明は、最も短い可能な加熱時間により加熱の適応的な自己学習制御を可能にする。
【００４５】
次に、概略図を参照して、本発明について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】自己学習コントローラを有するサーモブロックを組み込む、本発明に係る加熱装置を示している。
【図２】同様のサーモブロックにおける流体流通を示している。
【図３】本発明に係る温度／時間の図表を示している。
【図４】本発明に係るプロセスの論理図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明に係る例示的な実施形態の以下の説明は、飲料の調製のための電気装置に関連付けたものである。
【００４８】
図１は、加熱器または冷却器などの温度調整装置１００への電力の伝達を制御するためのユニット１０００を示しており、前記ユニット１０００は、
前記温度調整装置１００を、非動作温度Ｔ１から、起動終端で前記温度調整装置１００を通じて流通する流体を目標温度ＴＴに至らせるための動作温度へ起動させるための起動プロファイルを有するコントローラ２と、
前記温度調整装置１００を通じて流通する際の前記流体の温度を決定するための、前記コントローラ２に接続される温度センサ７０と
を備える。
【００４９】
このコントローラ２は、起動終端でこの温度調整装置１００を通じた流体の流通を可能にするとともに、起動終端で流通される流体の決定された温度ＳＯＴと目標温度ＴＴとを比較して、そこから温度差を得るように構成されている。
【００５０】
本発明によれば、起動プロファイルは少なくとも１つのパラメータを有し、また、このコントローラ２は、この温度差に応じてこの少なくとも１つのパラメータを調整するとともに、この温度調整装置１００のその後の起動のために調整された１つまたは複数のパラメータを記憶するための自己学習モードを有する。
【００５１】
本発明によれば、起動プロファイルのこのパラメータは、
電力起動プロファイルの継続時間、
電力起動プロファイルの電力強度、
前記温度調整装置１００の目標温度ＴＴ
とすることが好ましいが、これらに限定されない。
【００５２】
かかる起動プロファイルの詳細な例は、本発明の説明においてさらに与えられる。
【００５３】
この温度調整装置１００は、蓄熱器またはサーモブロックを有してもよい。
【００５４】
以下、飲料調製マシン、特にコーヒーマシン１０４用の加熱器または冷却器などの温度調整装置１００のための好ましい実施形態について説明する。
【００５５】
図１は、部分的にのみ図示される飲料調製マシン、特に部分的にのみ図示されるコーヒーマシン１０４の前記加熱器でもある温度調整装置１００の分解図を示しており、該装置では、液体が、サーモブロック１０１を通じて流通された後、淹出チャンバ２００内に供給される飲料原材料を淹出するように淹出チャンバ２００内へ案内される。そのような飲料マシンの一例は、その内容が参照することにより本出願に組み入れられる国際公開２００９／１３００９９号パンフレットに開示されている。
【００５６】
例えば、飲料原材料は、カプセルの状態で、飲料調製マシン、特にコーヒーマシン１０４へ供給される。一般に、このタイプの飲料マシンは、コーヒーを調製するのに適しており、この場合にはコーヒーマシン１０４と呼ばれ、あるいは、ティーおよび／または他のホット飲料の調製またはさらにはスープや同様の食品の調製に適している。淹出チャンバ２００へ流通される液体の圧力は、例えば、約２〜２５バール、特に５〜２０バール、例えば１０〜１５バールに達することもある。
【００５７】
図１に示される温度調整装置１００は、アルミニウム製の金属マス（塊状体：ｍａｓｓ）１を伴うサーモブロック１０１と、例えば以下で詳述する１つ以上の制御器、メモリデバイス、および、同様のものを支持するプリント回路板４を収容する断熱性および電気絶縁性のプラスチックハウジング３を含む機能ブロックのようなコントローラ２とを有する。本発明によれば、前記コントローラ２は自己学習コントローラである。
【００５８】
金属マス１は、注水口と、排水口と、これらの間で延びて、水リザーバから図示しないポンプにより金属マス１を通じて流通する水を案内するための、図示しない自由流路を形成する水加熱ダクトとを組み込んでいる。
【００５９】
図２に示されるように、サーモブロックのマス１は加熱ダクト１２を含んでもよい。加熱ダクト１２は入口１２Ａと出口１２Ｂとを有する。
【００６０】
加熱ダクト１２は、マス１を貫通して特に略水平軸線に沿って螺旋状に延びてもよい。ダクト１２は、上昇流れ部と、その後に続く下降流れ部とを有してもよい。ダクト１２のそのような上昇流れ部および下降流れ部は、それらに沿う水の速度の増大を促して、速度が増大した水の流れにより気泡を下降流れ部へ押し下げることによって上昇流れ部での気泡の蓄積を抑制するために、狭い断面を有してもよい。この形態において、ダクトは、普通なら気泡、特に蒸気泡を捕捉する役目を果たすはずの領域、通常は上側領域での流速を増大させるために、その断面のサイズがチャンバに沿って変化するように構成されている。これらの領域での液体速度の増大は、これらの領域での高速液体流によって想定し得る気泡を全てこれらの領域から「洗い」流す。断面減少に伴うそのような領域での過熱を避けるため、加熱器の対応する部分で、例えばこれらの部分の抵抗手段を調整することによって加熱電力を低減してもよい。一変形例において、このダクトは、加熱中にダクト内に形成される想定し得る蒸気泡を洗い流すのに十分な水流速度を与えるために、その全長に沿って断面が低減される。熱伝達がより均一に分配されて局所的な過熱およびそれに伴う気泡形成を防止するように流れに影響を及ぼすため、加熱ダクト１２に異なる断面が与えられてもよい。
【００６１】
図１に示されるように、サーモブロック１０１の金属マス１は、金属マス１の剛性通路が淹出チャンバ２００内へ延びるように、部分的にのみ図示される淹出チャンバ２００の上流部分を形成するあるいは強固に固定する開口１Ｂをさらに含む。飲料調製マシンまたはコーヒーマシン１０４はまた、飲料出口を有するとともに上流部分と協働して淹出チャンバ２００を形成する図示しない下流部分も備え、下流部分および上流部分は、淹出チャンバ２００内への原材料の供給および淹出チャンバ２００からの原材料の排出のために離間され、かつ接近されるように配置され得る。
【００６２】
一般に、サーモブロック１０１に組み込まれる淹出チャンバ２００の上流部分が飲料調製マシンまたはコーヒーマシン１０４に固定されるとともに、淹出チャンバの下流部分が移動可能であり、あるいは、逆もまた同様である。淹出チャンバ２００は、略水平な方向性、すなわち、水が略水平な方向に沿って淹出チャンバ２００内を通じて流れるような形態および方向を有してもよく、また、上流部分および／または下流部分がチャンバ内の水流と同じ方向または反対の方向に移動可能であってもよい。そのようなサーモブロックおよび淹出チャンバの実施形態は、例えば、その内容が参照することにより本出願に組み入れられる国際公開第２００９／０４３６３０号パンフレットに開示される。
【００６３】
コントローラ２は、ハウジング３が矢印３００の方向で金属マス１に組み付けられるときに金属マス１の表面の対応する凹部１Ａと協働するハウジング３のスナップ３Ａを介して金属マス１に固定される。
【００６４】
コントローラ２の２部品ハウジング３は、ＰＣＢと呼ばれるプリント回路板４を、該ＰＣＢ４をマシン内の液体および蒸気から保護するために、全ての側から、特に不浸透な態様で取り囲む。このＰＣＢ４が図１に透明によって示されている。ハウジング３の２つの部品は、ねじ３Ｂによって、あるいは、リベット、接着、溶着、または、同じものなどの任意の他の適した組み付け手段によって組み付けられてもよい。コントローラ２は、ハウジング３を介してＰＣＢに接続されるマスタースイッチ２Ａと２つの制御スイッチ２Ｂとを有するユーザインタフェースを含む。無論、スクリーンまたはタッチスクリーンを含むさらに精巧なユーザインタフェースを使用することができる。ＰＣＢ４は、ハウジング３の対応する開口を貫通して延びる電源ピン１１を介して金属マス１に加熱電力を供給するための電源コネクタと、必要に応じて、ユーザインタフェース、ポンプ、ファン、バルブ、センサ、または同じものなどの飲料調製マシンの１つ以上のさらなる電気機器のためのさらなる電気コネクタと、中央電源のためのコンセント電源へのコネクタとを含む。
【００６５】
サーモブロック１０１は、電気部品、すなわち、ＰＣＢ４に接続される少なくとも１つの温度センサ７０、温度ヒューズ７５、トライアック（二方向三極サイリスタ）６０の形態を成す電源スイッチをキャビティ内で受け、該キャビティの開口は、突出壁１０２と、金属マス１に強固に固定されるとともにＰＣＢ４に強固に接続されるコネクタピン１１を有する図示しない加熱抵抗器との間に形成される。さらに、ＰＣＢ４は、剛性のコネクタまたはケーブル９１を介して、流量計のホールセンサ９０に電気的に接続され、このセンサ９０は、一般にはポンプと水リザーバまたは液体リザーバなどの水源または他の液体源との間にある飲料調製マシンの水回路、ポンプと温度調整装置１００との間にある飲料調製マシンの水回路、または、温度調整装置１００内にある飲料調製マシンの水回路に配置される。
【００６６】
さらに、ＰＣＢ４は、流量計により測定される流通水の流量と温度センサ７０により測定される加熱水の温度とに基づいて抵抗加熱素子へ通される電流の強度を制御するために、マイクロコントローラまたはプロセッサと、場合によりクロック３０、好ましくは水晶クロックとを有していてもよい。センサ７０は、水温の間接的な測定を行なうために流通水から距離を隔ててサーモブロック内に配置されてもよい。温度制御の正確さを高めるために、１つ以上の温度センサ７０が金属マス１および／または淹出チャンバ２００および／または金属マス１の上流側またはその注水口に組み込まれてもよい。コントローラまたはプロセッサはまた、ポンプ、水供給リザーバの液位検出器、バルブ、ユーザインタフェース、電力管理装置、一体型コーヒーグラインダなどの自動飲料原材料供給器、あるいは、原材料カプセルまたはポッドまたは同じものの自動供給器などの液体食品調製マシンまたは飲料調製マシンのさらなる機能を制御してもよい。
【００６７】
加熱装置およびその飲料調製マシン内への組み込みのさらなる詳細は、例えば、その内容が参照することにより本出願に組み入れられる国際公開第２００９／０４３６３０号パンフレット、国際公開第２００９／０４３８５１号パンフレット、国際公開第２００９／０４３８６５号パンフレット、および、国際公開第２００９／１３００９９号パンフレットに開示されている。
【００６８】
以下には、コントローラ２を自己学習コントローラとして使用するために、および、温度調整装置１００を自己学習温度調整装置として使用するために、コントローラ２の起動プロファイルの詳細な例が、好ましい関連する制御方法と共に与えられる。
【００６９】
この起動プロファイルおよびこの方法は、飲料調製マシン、特にコーヒーマシン１０４のためのそのような温度調整装置１００の加熱を最適化するように構成されており、温度調整装置内で、液体が、サーモブロック１０１を通じて流通された後、淹出チャンバ２００内へ供給される飲料原材料を淹出するように淹出チャンバ２００内へ案内される。
【００７０】
より具体的には、本発明は、自己学習温度調整装置として使用されるように構成されているとともに、それぞれが例えば、色々な調製のために複数の温度調整装置１００を含むことができる飲料調製マシン、例えばコーヒーマシン１０４に組み込まれるように構成されている、少なくとも前記自己学習コントローラ２を含む温度調整装置１００に関する。
【００７１】
この自己学習コントローラ２は、
コントローラ２に接続されあるいは組み込まれる少なくとも１つの温度センサ７０と、
周期的な時間間隔ｔｉで温度Ｔｉの測定を始める少なくとも１つのクロック３０と
を備える。
【００７２】
好ましくは、自己学習コントローラ２はまた、
コーヒーマシンの場合にはコーヒーを作るための実際の動作温度である目標温度ＴＴと、前記周期的な時間間隔ｔｉで測定された前記温度Ｔｉとを記憶するためのデータ記憶手段１０５と、
ＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴを計算するための計算手段１０７と
をも含む。
【００７３】
本発明によれば、これらの前記計算手段１０７は、
ａ）異なる記憶された温度Ｔｉ値間の温度勾配Ｇｉを計算する、
ｂ）前記温度勾配Ｇｉの平均勾配ＡＧを計算する、および、
ｃ）計算または相関によって前記平均勾配ＡＧに対応するオーバーシュート温度ＯＳを前記目標温度ＴＴに対して差し引くことによってＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴを計算する、
ように構成されている。このオーバーシュートは設備の熱慣性に依存する。
【００７４】
コントローラ２の起動プロファイルは、最適な動作温度に達するのを可能にする。好ましい態様では、この動作温度はこのＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴに等しい。
【００７５】
本発明によれば、前記記憶手段１０５は、以下のパラメータのうちの１つ以上、好ましくは以下のパラメータの全てを記憶するように構成されている。
Ａ）前記計算されたあるいは相関性があるオーバーシュート温度ＯＳ、
Ｂ）前記計算された温度勾配Ｇｉ、
Ｃ）前記計算された平均勾配ＡＧ、および、
Ｄ）前記計算されたＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴ。
【００７６】
前記自己学習コントローラ装置２は、最後に測定された温度Ｔｉが前記計算されたＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴをオーバーシュートするときに前記温度調整装置１００をＯＦＦに切り換えるように構成されている。
【００７７】
一実施形態において、前記データ記憶手段１０５は、前記平均勾配ＡＧとオーバーシュート温度ＯＳとの間の変換テーブル１０８を記憶し、その場合、最後に計算された平均勾配ＡＧに対応するオーバーシュート温度ＯＳの値が、前記計算手段１０７によって前記変換テーブルから引き出される。
【００７８】
別の実施形態において、前記計算手段１０７は、前記最後に計算された平均勾配ＡＧからオーバーシュート温度ＯＳの前記値を計算する。
【００７９】
この自己学習コントローラ２は、最良の想定し得る加熱時間に伴う任意の開始温度または非動作温度Ｔｌから動作温度への温度調整装置１００の最適な加熱のためのプロセス方法の実施を可能にする。
【００８０】
最良の想定し得る加熱時間に伴う任意の開始温度から動作温度への、コーヒーマシン１０４などの飲料調製マシン用のそのような温度調整装置１００の最適な加熱方法は、以下のステップを含む。
ａ）前記クロック３０は、それぞれの時間間隔で、温度Ｔｉの測定を引き起こす、
ｂ）前記測定された温度Ｔｉは、前記データ記憶手段１０５内に含まれるスタックメモリ１０６内に次々に記憶される、
ｃ）前記計算手段１０７は、前記記憶された温度Ｔｉ値のうちの一部の間の温度勾配Ｇｉを計算する、
ｄ）前記計算手段１０７は、前記温度勾配Ｇｉの平均勾配ＡＧを計算する、
ｅ）前記計算手段１０７は、オーバーシュート温度ＯＳを前記目標温度ＴＴに対して差し引くことによってＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴを計算し、前記オーバーシュート温度ＯＳが計算または相関によって前記平均勾配ＡＧに対応する、
ｆ）前記コントローラ２装置は、最後に測定された温度が前記計算されたＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴをオーバーシュートするときに前記温度調整装置１００をＯＦＦに切り換える。
【００８１】
好ましくは、前記記憶手段１０５は、さらに、
前記計算されたあるいは相関性があるオーバーシュート温度ＯＳ、
前記計算された温度勾配Ｇｉ、ならびに
前記計算された平均勾配ＡＧ、および、前記計算されたＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴ
を記憶する。
【００８２】
前記データ記憶手段１０５は、所与の継続時間Ｄに対応する、所与の数Ｎの連続する測定温度Ｔｉを記憶するためのスタックメモリ１０６を含んでもよく、前記クロック３０により制御されるそれぞれの新たな測定温度Ｔｉが前記スタックメモリ１０６に記憶され、一方、最も古い測定温度が前記スタックメモリ１０６から消去される。
【００８３】
一実施形態において、前記計算手段１０７は、前記所与の継続時間Ｄの半分だけ互いに隔てられる記憶された測定温度Ｔｉ間の各温度勾配Ｇｉを計算し、それぞれの新たな計算された温度勾配Ｇｉが前記スタックメモリ１０６に記憶され、一方、最も古い計算された勾配が前記スタックメモリ１０６から消去される。
【００８４】
記憶される連続する測定温度Ｔｉの前記所与の数Ｎが偶数であってもよく、また、記憶される温度勾配Ｇｉの数を前記偶数Ｎの半分に等しくすることができる。
【００８５】
以下の非限定的な例では、この所与の数Ｎが８に設定され、２つの次の温度測定間の時間の周期、すなわち、時間間隔が０．５秒であり、また、加熱器の加熱の管理が４滑空秒の継続時間Ｄである。計算される温度勾配の数ｎは４である。
【００８６】
オーバーシュート温度ＯＳの値を決定するために、以下の２つの方法のいずれかが想定し得る。
前記データ記憶手段１０５は、前記平均勾配ＡＧとオーバーシュート温度ＯＳとの間の変換テーブル１０８を記憶し、また、最後に計算された平均勾配ＡＧに対応するオーバーシュート温度ＯＴの値が、前記計算手段１０７によって前記変換テーブルから引き出され、
あるいは、前記計算手段１０７は、前記最後に計算された平均勾配ＡＧからオーバーシュート温度ＯＴの前記値を計算する。
【００８７】
一実施形態において、前記コントローラ２は、好ましくは関連する温度調整装置１００に専用のソフトウェアを実施し、前記ソフトウェアは、コーヒーマシン１０４または同様のものの温度調整装置１００の加熱サイクルを管理し、前記ソフトウェアは、永久メモリ、例えばＥＥＰＲＯＭに書き込まれて記憶されるシステムインデックスを使用している。
【００８８】
ＰＣＢ４は、前記データ記憶手段１０５、前記スタックメモリ１０６、前記計算手段１０７、前記変換テーブル１０８、および、前記ソフトウェアを含むことが好ましい。
【００８９】
工場配送時、このインデックスは平均的な環境および技術群に設定される。
【００９０】
それぞれの加熱に関して、このインデックスが再計算され、また、該インデックスが特定の基準を満たす場合には、インデックスが永久メモリに書き込まれる。このことは、古いインデックスが新たなインデックスにより上書きされることを意味する。
【００９１】
古いインデックスを上書きするために満たされる必要があるそのような基準は以下を含む。
温度上昇の勾配がどの程度一定であるか、例えば５秒間にわたって変動が５％未満、
加熱の開始温度が特定の値を下回っていなければならず、例えば３０℃未満または４０℃未満でなければならない。
【００９２】
環境および特定の技術群は、コーヒーマシンを加熱するために必要とされる時間に影響を及ぼす。そのような技術群は、
正味電圧公差、例えば、公称電圧から最大で±２０％までの公差
サーモブロックの加熱器要素の熱抵抗公差、例えば±１０％
種々の環境温度、例えば５℃〜４０℃
例えば±５％の異なる温度損失を伴う加熱器の異なる熱的分離
種々の加熱器の開始温度、例えば５℃〜９０℃
加熱器の水が満杯または空のいずれか
などである。
【００９３】
システムインデックスは、コーヒーマシン１０４の加熱中の温度上昇の勾配を特徴付けている。このインデックスは、前述した環境／技術群に関連付けられる以下のシステムパラメータに依存している。
有効正味電圧
有効熱抵抗
有効温度センサ特性
現在の環境温度
加熱器の有効エネルギー損失、特にマシンの分離、位置に起因するエネルギー変動
５℃〜９０℃の現在の加熱器開始温度
水で満たされたあるいは空の加熱器
【００９４】
インデックスはそれぞれの新たな加熱に伴って再計算されるので、インデックスは変化している。当初は、工場設定にしたがって、インデックスが「平均的環境」に設定される。本発明に係る繰り返し再計算により、インデックスは、マシンが動作される実際の環境と、インデックスが計算されるべき特定のマシンに組み込まれる構成要素の技術的特性とに合わせて調整される。インデックスの恒常的な再計算は、条件の変化、例えば季節の変化、場所の変化、または、同様の変化に対する適合を可能にする。
【００９５】
インデックスはその環境に合わせて最適化されるため、インデックスは、コーヒーマシン１０４のソフトフェアにおいて、加熱器がＯＮに切り換えられる時間の間にわたって最良の想定し得る加熱時間に１つの単一の明確なパルスにより加熱器を目標温度ＴＴまで駆動させるために必要とされるエネルギーの定義を可能にする。それにより、加熱時間にとって物理的に絶対的な最良のケースを得ることができる。
【００９６】
マシンは、最後に記憶されたインデックス数をＥＥＰＲＯＭから引き出して、永久メモリからのインデックスに基づいて加熱器が目標温度に達するためにＯＮに切り換えられる必要な時間を計算する。
【００９７】
最初のコーヒー淹出のための開始点は、以下の３つの想定し得る方法で規定することができる。
第１の方法では、任意の開始温度から１つのエネルギーショットによりシステムを加熱して、温度センサが目標淹出温度に達するまで淹出モードを解放して待つ。一般にはＬＥＤ信号または同じものにより行なわれるユーザのための任意の信号によって淹出モードがいつでも使える状態であることを表示する。
第２の方法では、任意の開始温度から１つのエネルギーショットによりシステムを加熱し、このエネルギーショットが行なわれると直ぐに淹出モードを解放する。エネルギーは既にシステム内にあるが、温度センサは、熱慣性に起因して、依然として目標温度に達していない。この熱慣性遅延の補正は、加熱後に最初の一杯のための異なる温度調整を使用することによって行なわれる。最初の一杯の淹出のこの異なる調整は、このショットエネルギーバッチが終了される時間と最初の一杯がユーザにより開始される時間との間の時間遅延に依存する。一般に、この遅延は０秒と約１５秒との間で変化し、１５秒後、システムの熱慣性が平衡状態となり、システムは、標準的な淹出をいつでも行なえる状態に等しい。
第３の方法では、任意の開始温度から１つのエネルギーショットによりシステムを加熱し、ユーザが１ショット加熱中にコーヒーボタンを押し、このエネルギーショットが行なわれると直ぐにポンプが起動する。したがって、最初の一杯の調整は、０秒の遅延を伴う第２の方法で書かれたようなものである。
【００９８】
淹出モード、あるいは、より一般には飲料調製モードは、熱装置、例えば加熱器を通じた流体、例えば水の流通を含み、温度調整装置が熱的にいつでも目標温度に至ることができる状態にあると、流体は、飲料、例えばコーヒーを調製するために、所望の特性を伴って、例えば温度特性および／または淹出特性を伴って、温度調整装置を通じて流通する。
【００９９】
図３の詳細において、加熱曲線は、３つの典型的な領域、すなわち、第１の領域Ａ「加熱開始」と、第２の領域Ｂ「直線的な温度勾配」と、第３の領域Ｃ「加熱関与」とに分類できる。
【０１００】
第１の領域Ａ「加熱開始」では、温度勾配の変化が非常に激しい。この第１の領域は、一定の温度勾配を計算するために使用できない。
【０１０１】
第２の領域Ｂ「直線的な温度勾配」は、温度勾配を計算するために重要な領域である。
【０１０２】
加熱器をＯＦＦに切り換えた後、第３の領域Ｃ「関与領域」が始まる。ここでは、加熱器が目標温度ＴＴに合わせてＯＦＦに切り換えられる温度ＳＯＴ、すなわち、ＯＦＦ切り換え温度からの温度が関与する。この目標温度ＴＴは、例えばコーヒーマシンの場合には９６℃の最大値を伴うマシンのパラメータとなり得るものであり、一変形例では、例えばボタンまたは同じものを用いてユーザがそれを設定できる。
【０１０３】
温度の勾配は、加熱開始から「直線的な温度勾配」シーケンスの終わりまで計算できる。この温度領域から離れた後、温度勾配は、最後に計算された値に固定される。例えば、勾配計算の最後の４秒が考慮されてマシンのＥＥＰＲＯＭに記憶される。
【０１０４】
高速加熱モードでは、サーモブロックの温度が、Ｄ／Ｎ秒の離散的な時間ステップでＮ個のサンプルの配列を成して、例えば、０．５秒の離散的な時間ステップで８個のサンプルの配列を成して記憶される。この配列では、最後のＤ、例えば４測定秒の平均が常に利用できる。
【０１０５】
Ｄ／Ｎ秒、例えば０．５秒の全ての周期的ステップの後、この瞬間の前に、Ｄ、例えば４秒の時間での温度に対応する最も古い温度が削除され、新たな温度が記憶される。その後、計算プロセスが再び始められてもよい。
【０１０６】
高速加熱モードでは、Ｄ／Ｎ秒、例えば０．５秒の全ての時間ステップごとに、温度勾配がこれらの値から計算される。
【０１０７】
温度勾配を取得するアルゴリズムは、Ｎ＝８の場合には以下のようにすることができる。
【０１０８】
温度値Ｔ１〜ＴＮは、その後の温度が前の温度よりも高ければ、ここで説明したような配列で記憶することができる。所与の時間点（ｔ＝０）では、この配列は、以下の既に取得され（例えば測定され、および／または得られ）、記憶された温度値を含む。
Ｔ１＝温度（ｔ＝−０．５秒）
Ｔ２＝温度（ｔ＝−１秒）
Ｔ３＝温度（ｔ＝−１．５秒）
Ｔ４＝温度（ｔ＝−２秒）
Ｔ５＝温度（ｔ＝−２．５秒）
Ｔ６＝温度（ｔ＝−３秒）
Ｔ７＝温度（ｔ＝−３．５秒）
Ｔ８＝温度（ｔ＝−４秒）
【０１０９】
これらの値から、Ｇ１〜Ｇｎからのｎ個、例えばｎ＝Ｎ／２＝４個の温度勾配Ｇｉを計算した後、平均温度勾配ＡＧを以下のように計算できる。
Ｇ１＝勾配１＝Ｔ１−Ｔ５＝温度（ｔ＝−０．５秒）−温度（ｔ＝−２．５秒）、
Ｇ２＝勾配２＝Ｔ２−Ｔ６＝温度（ｔ＝−１秒）−温度（ｔ＝−３秒）、
Ｇ３＝勾配３＝Ｔ３−Ｔ７＝温度（ｔ＝−１．５秒）−温度（ｔ＝−３．５秒）、
Ｇ４＝勾配４＝Ｔ４−Ｔ８＝温度（ｔ＝−２秒）−温度（ｔ＝−４秒）
連続的に、４つの勾配を数学的に平均化することにより以下のように平均温度勾配ＡＧが形成される。
【数１】
0005885740.tif 000002
この例では、ＡＧ＝１／４（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４）である。
【０１１０】
加熱器をＯＦＦに切り換えた後のオーバーシュート温度ＯＳの定義は、以下のようなものであってもよい。すなわち、サーモブロックシステムのオーバーシュート温度ＯＳは、加熱温度経路の勾配、サーモブロックの質量、サーモブロック内の充填物、すなわち、水を伴う充填物の質量のような全ての関連する物理的な影響によって決まり、計算しあるいは実験的に決定できる。
【０１１１】
ここで、温度の平均勾配ＡＧを１つの特定のオーバーシュートＯＳ温度に割り当てることができる。
【０１１２】
加熱器のＯＦＦ切り換え加熱器温度ＳＯＴは、例えば以下のように変換テーブル１０８を使用して計算されあるいは決定される。
ＡＧ＝勾配（℃／秒）          ７    ８    ９  １０  １１  １２
ＯＳ＝オーバーシュート（℃）  ８  １０  １１  １２  １３  １３
ＳＯＴ＝ＯＦＦ切り換え加熱器温度＝ＴＴ−ＯＳ
ＳＯＴ＝目標温度加熱−オーバーシュート温度
【数２】
0005885740.tif 000003
【０１１３】
冷加熱は、閾値温度、例えば５０℃を下回る加熱器温度から始まる加熱プロセスとして規定され得る。そのような加熱中においては、温度勾配の前述した決定が可能であり毎回行なわれる。この場合、マシンは、同時に精緻化された勾配を伴って現在の加熱で既に動作する。
【０１１４】
暖加熱は、加熱器がこの閾値温度、例えば５０℃を既に上回るとき、マシンが加熱されなければならないと直ぐに起こる。このとき、システムは温度勾配を決定することができず、したがって、最後にＥＥＰＲＯＭに記憶された数がオーバーシュート温度を規定するために考慮される。
【０１１５】
本発明によって得られる向上および利点は、加熱時間を最適化して、全ての加熱器開始温度、任意の加熱器電力公差、ネットワーク電圧公差、サーモブロック内の水、加熱器エネルギー損失、および、環境温度から最適な加熱時間を伴って動作する自己較正システムを含む。
【０１１６】
その上、最初の一杯の飲料は、以下の３つの想定し得るモードで冷起動後に調製され得る。すなわち、
Ａ）１つの単一のエネルギーショットが加熱装置を通じて送られてシステムの熱慣性が平衡状態になった後に測定された温度に基づき調整され得る。
Ｂ）１つの単一エネルギーショットの計算されたエネルギーバッチと、加熱の終わりと最初の一杯の開始との間の遅延とに基づき調整され得る。
Ｃ）１つの単一エネルギーショットの加熱アルゴリズムが行なわれる間に、ユーザによる要求に応じて調整され得る。飲料調製は、その後、遅延なく自動的に行なわれる。
【０１１７】
これらのモードＡ，Ｂ，Ｃの選択は、選択ボタンを用いてユーザによってあるいはコントローラ自体によって行なうことができる。
【０１１８】
図４の論理図は、本発明に係る加熱制御のためのソフトウェアを構築するための一連のステップの一例を示している。
ステップ１１０：電源ＯＮ
随意的な変形ステップ１１：目標温度ＴＴを選択する？
イエスの場合には、ステップ１２でＴＴの値を入力する
ノーの場合には、ステップ１３でメモリを呼び出して最後のＴＴを有効にする
随意的な変形ステップ１１５：モードＡ、Ｂ、Ｃを選ぶ？
イエスの場合には、ステップ１１６で選ばれたモードを選択する
ノーの場合には、ステップ１１７でメモリを呼び出して最後のモードを有効にする
ステップ１２０：時間カウンタをゼロにリセットしてクロックを起動する
ステップ１３０：加熱器温度ＨＴを測定する
ステップ１４０：ＨＴが５０℃よりも大きいか？
ノーの場合には、ステップ１５０
イエスの場合には、ステップ１６０
ステップ１５０：それぞれの時間および現在の加熱での温度勾配Ｇの決定
ステップ１６０：システムが温度勾配を決定できない
ステップ１７０：ＥＥＰＲＯＭに最後に記憶された平均勾配ＡＧの数を読み出す
ステップ１８０：その数をオーバーシュート温度ＯＳとして取得する
ステップ１９０：加熱開始
ステップ１１００：加熱
ステップ１１１０：時間測定
ステップ１１２０：＋Ｄ／Ｎ秒？
ノーの場合には、ステップ１１００へ戻る
イエスの場合には、ステップ１１３０
ステップ１１３０：現在の温度ＣＴの最後の値を記憶する
ステップ１１４０：値の数＝Ｎ？
ノーの場合には、ステップ１１００へ戻る
イエスの場合には、ステップ１１５０
ステップ１１５０：温度値を記憶する
ステップ１１６０：Ｎ番目の最も古い値を削除する
変形ステップ１１６１：（現在の温度の最後の値ＬＶＣＴ）−（現在の温度の最後から2番目の値ＰＶＣＴ）間の差の計算
ステップ１１６２：ＬＶＣＴ−ＰＶＣＴがゼロよりも大きい？
イエスの場合には、ステップ１１６３で続き、ステップ１１７０へ行く
ノーの場合には、ステップ１１６４で警報を鳴らし、ステップ１１６５で電源をＯＦＦにする
ステップ１１７０：温度勾配Ｇｉの計算
ステップ１１８０：平均勾配ＡＧの計算
ステップ１１９０：オーバーシュートＯＳの決定
変形の代わりのステップ１１９０：ステップ１１９５でオーバーシュートＯＳの計算
ステップ１２００：ＯＦＦ切り換え温度ＳＯＴ＝ＴＴ−ＯＳの計算
ステップ１２１０：現在の温度ＣＴがＳＯＴよりも大きいか？
ノーの場合には、ステップ１１００へ戻る
イエスの場合には、ステップ１２２０で加熱器をＯＦＦに切り換える
ステップ１２３０：最後の平均勾配ＡＧを記憶する
ステップ１２４０：現在の温度＝ＴＴ？
ノーの場合には、ステップ１２４１で待って、ステップ１２４０へ戻る
イエスの場合には、ステップ１２５０でいつでもユーザへ飲料を調製できる状態にある
【０１１９】
この論理図は一例である。当業者に明らかなように、他のシーケンスが本発明の実現を可能にする。
【０１２０】
本発明の利点は、時間を節約する淹出モードの即時の解放と相まった非常に高速の加熱時間、および、最初の一杯の淹出の半自動開始の可能性にある。この加熱装置は自己学習加熱装置であり、その利用はユーザにとって非常に容易である。
【図１】
0005885740.tif 000004
【図２】
0005885740.tif 000005
【図３】
0005885740.tif 000006
【図４】
0005885740.tif 000007