(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料抽出物と抽出流体との間の相互作用に基づいて飲料を製造するための装置であって：
−ある量の飲料抽出物を受けるとともに収容するための開閉可能なチャンバ；
−前記抽出流体の温度を設定するための加熱／冷却手段であって、前記チャンバの上流に配置されるとともに前記抽出流体を輸送するための手段を通じて前記チャンバに接続された、加熱／冷却手段；
−前記装置を通る前記抽出流体によってたどられる経路を決定するためのバルブ手段であって、前記加熱／冷却手段と前記チャンバとの間の位置に配置され、前記加熱／冷却手段から、前記チャンバ及び前記チャンバと違うもう１つの位置の一方への前記抽出流体の通過を許容し、且つ前記加熱／冷却手段から、前記チャンバ及び前記チャンバとは違う前記もう１つの位置の他方への前記抽出流体の通過を阻むように適合され、前記バルブ手段は、前記抽出流体の流量の変化によってもたらされる前記装置内で高められた圧力の変化の影響下で切替可能な受動的なバルブ手段である、バルブ手段；及び
−前記抽出流体の前記流量を設定するための装置であって：前記抽出流体に圧力を加えることによって前記抽出流体の流れを実現するためのポンピング手段；前記加熱／冷却手段と前記バルブ手段との間の位置での前記抽出流体の温度を測定するための手段；及び前記温度測定の結果に基づいて前記ポンピング手段の動作を制御するための制御手段；である構成要素を有する、前記抽出流体の前記流量を設定するための装置；を有し、
前記制御手段は、前記抽出流体が飲料製造プロセスに使用されるのに適している所定の温度範囲の内側に前記抽出流体の前記温度がある場合に、前記抽出流体の前記温度が前記範囲の外側である場合とは違う他の圧力で前記ポンピング手段を作動させるように適合される、
装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記抽出流体の前記温度が、前記飲料製造プロセスで前記抽出流体が使用されるのに適している所定の温度範囲の内側にある場合、前記抽出流体が前記範囲の外側にある場合より高い圧力で、前記ポンピング手段を動作させるように適合される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記抽出流体の前記流量の実際の値を測定するための手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記流量の前記実際の値を前記温度測定の結果に基づいて実現されることが意図される流量と比較するように、及び偏差が発見された場合に前記ポンピング手段の動作を調整するように適合される、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記バルブ手段は、前記流量が前記バルブ手段の所定の切り替えポイントより下から前記バルブ手段の前記切り替えポイントより上に増加するとき、前記加熱／冷却手段から前記チャンバへの前記抽出流体の通過を許容するための及び前記加熱／冷却手段から前記チャンバとは違う前記もう１つの位置への前記抽出流体の通過を阻むための位置に切り替えるように、並びに前記流量が前記所定の切り替えポイントより上から前記切り替えポイントより下に減少するとき、前記加熱／冷却手段から前記もう１つの位置への前記抽出流体の通過を許容するための及び前記加熱／冷却手段から前記チャンバへの前記抽出流体の通過を阻むための位置に切り替えるように、適合される、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記抽出流体の前記流量の２つの所定値の一方に設定するために、前記ポンピング手段の動作を制御するように適合され、
前記抽出流体の前記流量の前記所定値の一方は、前記バルブ手段の前記所定の切替ポイントより上であるとともに、前記抽出流体が前記飲料製造プロセスで使用されるのに適している前記所定の温度範囲の内側にある前記抽出流体の温度に適用可能であり、
前記抽出流体の前記流量の前記所定値の他方は、前記バルブ手段の前記所定の切替ポイントより下であるとともに、前記範囲の外側にある前記抽出流体の温度に適用可能である、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記加熱／冷却手段は、前記抽出流体の温度を上昇させるために、すなわち前記抽出流体を加熱するために使用されるように適合され、
前記制御手段は、前記抽出流体の温度が所定の値より高い場合に、前記抽出流体の温度が前記値より低い場合より、高い圧力で前記ポンピング手段を動作させるように適合される、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記加熱／冷却手段はフロースルーヒータを有する、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
ある量の抽出流体を収容するためのリザーバをさらに有し、
前記バルブ手段は、前記加熱／冷却手段から前記チャンバ及び前記リザーバの一方への前記抽出流体の通過を許容するように、且つ前記加熱／冷却手段から前記チャンバ及び前記リザーバの他方への前記抽出流体の通過を阻むように、適合される、
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記バルブ手段は、前記加熱／冷却手段から、前記チャンバ及び前記加熱／冷却手段の上流の位置の一方への前記抽出流体の通過を許容するように、且つ前記加熱／冷却手段から、前記チャンバ及び前記加熱／冷却手段の上流の位置の他方への前記抽出流体の通過を阻むように、適合される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記バルブ手段は、前記チャンバの入口に直接配置される、
請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記加熱／冷却手段及び前記バルブ手段は、前記加熱／冷却手段から前記バルブ手段に前記抽出流体を輸送するための手段を通じて相互に接続され、
前記輸送するための手段は、前記チャンバの温度に影響を与えるために前記抽出流体が前記輸送するための手段を通過することを可能にするように前記チャンバに接触する、
請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記バルブ手段及び前記チャンバと違う前記もう１つの位置が、前記バルブ手段から前記チャンバと違う前記もう１つの位置に前記抽出流体を輸送するための手段を通じて相互に接続され、
前記輸送するための手段は、前記チャンバの温度に影響を与えるために前記抽出流体が前記輸送するための手段を通過することを可能にするように前記チャンバに接触する、
請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料抽出物と抽出流体との間の相互作用に基づいて飲料を製造するための装置に関し、ある量の飲料抽出物を受けるとともに収容するための開閉可能なチャンバ、及び抽出流体の温度を設定するための、チャンバの上流に配置されるとともに抽出流体を輸送するための手段を通じてチャンバに接続された加熱／冷却手段を有する。
【背景技術】
【０００２】
温かい飲料を用意するプロセスでは、抽出流体の温度は重要な要因である。これは特に、飲料抽出物の量としての挽いたコーヒー豆の量及び抽出流体としての水の量に基づいてコーヒーを用意するプロセスの場合に当てはまる。このような場合、挽いたコーヒー豆の良好な抽出を得るために、コーヒーを作るプロセスで使われる水は加熱され、水の温度は、例えば、９０℃から９６℃の範囲等、所定の範囲になるように、上昇させられる。
【０００３】
通常、コーヒーはコーヒーメーカを使用して用意される。特定のタイプのコーヒーメーカは、コーヒーパッド、すなわちある量の挽いたコーヒー豆で満たされたエンベロープに基づいて多量のコーヒーを用意するのに適しているコーヒーメーカであり、エンベロープは液体に対して透過性がある。一般的に、このようなコーヒーメーカは、１つ又は複数のコーヒーパッドを収容するように適合されたシール可能な抽出チャンバを有する。コーヒーメーカの動作中、ある量の熱水が少なくとも１つのコーヒーパッドを通って流れることを強いられる。プロセス中、コーヒーパッドのエンベロープはフィルタとして機能する。このように、抽出チャンバ内の熱水とコーヒーパッドの間の相互作用に基づいて、所望の量のコーヒーが得られる。
【０００４】
前段落で述べられたコーヒーメーカは特許文献１から知られる。水を所定の温度に加熱する目的のために、既知のコーヒーメーカは電気抵抗器を有する熱交換器を有する。動作中、水は、この熱交換器を通って流れる一方、所定の温度に直ちに加熱される。電動ポンプがコーヒーメーカを通る水の流れを実現するために設けられ、これはコーヒーを作るプロセスにおいて必要である。所定の温度の水が得られるように、熱交換器の電気抵抗器の動作及びポンプの動作を正確に制御するために、コーヒーメーカは、熱交換器によって加熱された後に水が到達した温度を検出するための温度センサ及び温度センサから受信した信号を処理する制御装置を有する。さらに、配水計数手段が抽出チャンバに運ばれた水の量を測定するために設けられ、制御装置は、温度センサから及び配水計数手段から受信した信号を同時に処理するように適合される。配水計数手段から受信した信号はまた、作られることになるコーヒーの量を制御する目的のために使用されるのに適している。
【０００５】
特許文献１から知られるコーヒーメーカでは、熱交換器内に存在する水が所定の温度より低い温度にあるように見えるとき、ポンプ配送量が熱交換器を出る水が所定の温度に回復するまで減らされる又は中断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ  ０  ７７１  ５４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
その一方で、飲料メーカの加熱手段及びポンプの動作を制御する目的のための上述の既知の制御装置、温度センサ及び配水計数手段の適用は、飲料の所定の供給温度を実現することが懸念事項である限り、相応な結果を生み出し得るが、これらの構成要素の適用は飲料メーカの原価を比較的高くする。さらに、飲料メーカのユーザは、ポンプが、各使用に対して異なり得るランダムなパターンに従って、低い配送量と高い配送量を交互にする状態、又は中断しさえする状態で動作されるとき、そのメーカの適切な動作を疑うかもしれない。また、コーヒーを作るプロセスにおいて実際低すぎる水の使用は、使用がポンプの動作の調整に基づいて限定されるにもかかわらず、何らかの方法で補償される必要がある。これは、温度設定の可能性を制限し、コーヒー抽出プロセス、そして、結果として、得られるコーヒーの味に悪影響さえ与えるかもしれない。
【０００８】
本発明の目的は、高価な構成要素なしで済ますことができ、供給される飲料の温度を特許文献１から知られるコーヒーメーカより正確な方法で設定することができる飲料メーカを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、チャンバ及び冒頭の段落で述べたような加熱／冷却手段を有し；さらに、装置を通る抽出流体によってたどられる経路を決定するためのバルブ手段であって、加熱／冷却手段とチャンバとの間の位置に配置され、加熱／冷却手段から、チャンバ及びチャンバと違うもう１つの位置の一方への抽出流体の通過を許容するとともに、加熱／冷却手段から、チャンバ及びチャンバとは違うもう１つの位置の他方への抽出流体の通過を阻むように適合され、バルブ手段は抽出流体の流量の変化によってもたらされる装置内で高められた圧力の変化の影響下で切替可能な受動的なバルブ手段であるバルブ手段；及び抽出流体の流量を設定するための装置であって、抽出流体に圧力を加えることによって抽出流体の流れを実現するためのポンピング手段；加熱／冷却手段とバルブ手段との間の位置での抽出流体の温度を測定するための手段；及び温度測定の結果に基づいてポンピング手段の動作を制御するための制御手段を有する構成要素を有する抽出流体の流量を設定するための装置、を有し、制御手段はポンピング手段を抽出流体の温度が、抽出流体が飲料製造プロセスに使用されるのに適している所定の温度範囲の内側にある場合に、抽出流体の温度が範囲の外側である場合とは違う他の圧力で作動させるように適合され、２つの場合の圧力は著しく異なる、飲料メーカによって達成される。
【００１０】
本発明によれば、バルブ手段は飲料メーカに適用され、飲料メーカを通る異なる経路に沿って抽出流体を導く可能性を提供し、経路の一方は加熱／冷却手段からチャンバに向かう経路であり、他方の経路は、その経路の代替であるので、抽出流体の全てがチャンバを流れる必要がないことが達成される。代替経路を有することによって、抽出流体はチャンバに、抽出流体が飲料製造プロセスでの使用に対して正しい温度にあるときにのみ輸送され、温度が所定の正しい温度の範囲の外にある及び／又は飲料製造プロセスから離れて飲料メーカを通る流体の流れを有する必要があるとき、もう１つの位置に輸送される、飲料メーカの動作方法を実現することが可能である。
【００１１】
本発明の範囲内で、流量がバルブ手段の所定の切り替えポイントより下から切り替えポイントより上に増加するときに、加熱／冷却手段からチャンバへの抽出流体の通過を許容するとともに加熱／冷却手段からチャンバとは違うもう１つの位置への抽出流体の通過を阻むための位置に切り替えるように、並びに流量が所定の切り替えポイントより上から切り替えポイントより下に減少するときに、加熱／冷却手段からもう１つの位置への抽出流体の通過を許容するための及び加熱／冷却手段からチャンバへの抽出流体の通過を阻むための位置に切り替えるように、バルブ手段が適合されることが可能である。バルブ手段のこの設計を用いて、抽出流体のチャンバへの流れが最高の速度で行われ得る。
【００１２】
加熱／冷却手段がいわゆるフロースルーヒータ、すなわち、そこを通って流れる流体を直ちに加熱するための構成要素を有する場合、バルブ手段の適用の有利な効果は始動段階及び冷却段階が考慮されるときに見出される。抽出流体の流速は最初には、比較的低い値、特にバルブ手段の切り替えポイントより下の値に設定され得る。フロースルーヒータの始動段階の間に渡って、流量は比較的低い値に保たれ得るので、結果として、飲料製造プロセスで使用されるには冷たすぎる抽出流体は、飲料製造プロセスが行われることになっているチャンバとは異なるもう一つの位置に運ばれる。有利な結果として、飲料製造プロセスは、始動段階の間、比較的低い温度の抽出流体によって影響されない。
【００１３】
抽出流体をチャンバ内での飲料製造プロセスを実行する適切な方法に関連する所定の温度に加熱することができる場合である、フロースルーヒータが正しい動作状態にある時点で、流量は増加され得る。流量がバルブ手段の切替ポイントを超えるとき、チャンバへの経路が開かれる一方、チャンバと違うもう１つの位置への経路が閉じられる。このように、飲料製造プロセスが適切な温度にある抽出流体を使用することによって行われることが達成される。飲料メーカから最終的に供給される飲料の質は、抽出流体の適切な温度により、最適になり得る。
【００１４】
各飲料製造プロセスの最後において、フロースルーヒータがフロースルーヒータ内に依然として存在する熱エネルギの影響下において蒸発してフロースルーヒータを空にすることが予想されるので、このような場合、フロースルーヒータが直ちに停止されないことが最良である。したがって、飲料製造プロセスが行われた後しばらくの間抽出流体の流れが継続される場合、有利である。この冷却段階では、抽出流体の流量は比較的低くなり得る。流量の減少中、バルブ手段の切替ポイントに到達し、バルブ手段は、抽出流体がチャンバと違うもう１つの位置に流れることのみが許容される位置に切り替わって戻るので、抽出流体のこの冷却する流れの、飲料メーカの飲料製造側への影響はない。
【００１５】
概して、本発明が提供されるとき、飲料製造プロセスが正確に所望の温度にある抽出流体を用いて実行され得ることが達成される。加熱／冷却手段の加熱段階又は冷却段階の間、抽出流体は、飲料製造プロセスが生じることになっているチャンバとは違うもう１つの位置に運ばれる。全ての可能な状況において抽出流体の適切な経路を決定するために、バルブ手段が使用され、このバルブ手段は、抽出流体の流量の変化の影響下で切替可能である。抽出流体の各温度に対して適切な値の流量を選択及び設定することができるので、バルブ手段の正しい位置が全ての可能な状況に対して保証される。本発明が適用される場合のように、流量の値は、温度に依存して直接制御され得るが、例えば、流量を時間に基づいて、又は抽出流体の移動した量の合計に基づいて制御する等、実際には他のオプションが存在するという事実を変更するものではない。しかし、これらのオプションは、正確でない場合があり、飲料の正確な最終的な温度が得られないことが起こり得る。
【００１６】
本発明は、任意のタイプの冷却／加熱手段に適用可能であり、前述のように、飲料製造プロセスの始動段階及び冷却段階の影響が排除され得るので、これらの手段は高いサーマルマスさえ有し得る。
【００１７】
前述から、バルブ手段の切替が流れを制御する、言い換えると、この間にバルブ手段の切替ポイントを通過する抽出流体の流量の変化がバルブ手段を切り替えさせるということになる。本発明の範囲内で、バルブ手段は受動的な性質であり、これはコスト及び信頼性の観点で有利であり、バルブ手段の切替を決定する抽出流体の流量はバルブ手段に供給されるように抽出流体の実流量である。特に、バルブ手段は、抽出流体の流量の変化によってもたらされる装置内で高められた圧力の変化の影響下で切替可能な受動的なバルブ手段である。抽出流体の流量が増加するとき、圧力がチャンバ内で高められ、これは、バルブ手段が依然として切替ポイントより下のより低い流量に関連する位置にあるとき、バルブ手段を切替させることができる。また、抽出流体の流量が減少するとき、圧力が解放され、これは、バルブ手段が依然として切替ポイントより上のより高い流量に関連する位置にあるとき、バルブ手段を切替させることができる。
【００１８】
特に、本発明による装置は、抽出流体の流量を設定するための装置を有し、この装置は：抽出流体に圧力を加えることによって抽出流体の流れを実現するためのポンピング手段；加熱／冷却手段とバルブ手段との間の位置での抽出流体の温度を測定するための手段；及び温度測定の結果に基づいてポンピング手段の動作を制御するための制御手段を有し、制御手段は、ポンピング手段を抽出流体の温度が、抽出流体が飲料製造プロセスに使用されるのに適している所定の温度範囲の内側にある場合に、抽出流体の温度が範囲の外である場合とは違う他の圧力で作動させるように適合され、２つの場合の圧力は著しく異なる。
【００１９】
抽出流体の温度を測定すること、及び温度測定の結果を処理することができるとともに抽出流体の流れを実現するためのポンピング手段の動作を制御することができる制御手段を有することによって、抽出流体の温度と抽出流体の流量との間の所望の関係を実現することが可能である。特に、抽出流体の温度が飲料製造プロセスに対する範囲の外側にあるように見えるとき流量が比較的低く維持され、抽出流体の温度が飲料製造プロセスに対する範囲の内側にあるように見えるとき流量が比較的高く維持される、或いはその逆のような方法で、流量を制御することが可能である。１つの状態からもう１つの状態、すなわち１つの流量からもう１つの流量又はその逆への移行中、バルブ手段の適切な切替が起こるので、装置内の抽出流体のための適切な経路、すなわちチャンバに向かう、又はもう１つの位置に向かう、が決定される。
【００２０】
制御手段は、ポンピング手段を抽出流体の温度が、抽出流体が飲料製造プロセスで使用されるのに適している所定の温度範囲にある場合、抽出流体がこの範囲の外側にある場合より著しく高い圧力で動作させるように適合され得る。このように、抽出流体の流量は、抽出流体の温度が飲料製造プロセスに許容できるとき最高になり、これはできる限り短い飲料製造の期間を実現する利点を有する。
【００２１】
オープンループ制御がポンピング手段の動作に適用されることが可能である。しかし、抽出流体の流量の実際の値を測定するための手段を設けることも可能であり、制御手段は、流量の実際の値を温度測定の結果に基づいて、実現されることが意図される流量と比較するように、及び偏差が発見された場合にポンピング手段の動作を調整するように適合される。
【００２２】
前述のような制御手段が使用される場合、これらの手段にとって、抽出流体の流量の２つの所定値の一方に設定するためにポンピング手段の動作を制御するように適合されることは現実的なオプションであり、抽出流体の流量の所定値の一方は、バルブ手段の所定の切替ポイントより上であるとともに、抽出流体が飲料製造プロセスで使用されるのに適している所定の温度範囲の内側にある抽出流体の温度に適用可能であり、抽出流体の流量の所定値の他方は、バルブ手段の所定の切替ポイントより下であるとともに、その範囲の外側にある抽出流体の温度に適用可能である。設定されることになる流量の可能な値が２つしかない場合、制御手段はできる限り単純に保たれ得る。完全さのために、制御手段はまた、抽出流体の温度が飲料を製造するのに許容可能である場合に低い流量に設定するように適合される、及び温度が低過ぎる又は高過ぎる、すなわち温度の許容範囲の外側である場合、高い流量に設定されるように適合されることが留意される。
【００２３】
多くの場合、例えば、本発明による装置がコーヒーメーカである場合、加熱／冷却手段は、抽出流体の温度を上昇させるために、すなわち抽出流体を加熱するために使用されるように適合される。これらの場合、飲料製造プロセスは、比較的高い温度の抽出流体を必要とし、したがって、このような場合、制御手段は、抽出流体の温度が所定の値より高い場合に、抽出流体の温度がその値より低い場合とは違う、他の圧力でポンピング手段を動作させるように適合されるべきである。
【００２４】
チャンバへの経路がバルブ手段によって閉鎖されるときの抽出流体の目的地である、チャンバとは違うもう１つの位置は、ある量の抽出流体を収容するためのリザーバであり得る。代替的には、この位置は、特に、例えば、廃棄流体を受けるために使用されるリザーバ、加熱／冷却手段の上流の位置、又は流れを発生させるために装置に流体を供給するための手段等、他のタイプのリザーバであり得る。流体を供給するための手段の場合、本発明による装置は、飲料の他に流れを供給するために使用されることができ、飲料メーカの２つの機能の間の切替は、装置のバルブ手段を切り替えさせることによって実現される。
【００２５】
チャンバと違うもう１つの位置が前述のリザーバであるとき、バルブ手段が、チャンバへの流れを許容しないが、リザーバへの流れのみを許容する位置にある限り、抽出流体のフィードバックが実現される。装置は、バルブ手段をリザーバに接続するための適切な手段又は同様のものを有し得る。このチューブを通る抽出流体の流れがないとき、抽出流体及び／又は飲料が装置のチャンバ側から吸い戻されることが防がれることに基づいて、このチューブは空気吸入口として使用されることができる。
【００２６】
本発明による装置の好適な実施形態では、バルブ手段はチャンバの入口に直接配置される。このように、ある量の抽出流体は、装置が動作した後に、バルブ手段とチャンバとの間に残留する可能性があり、その後この抽出流体が装置の次の動作中にチャンバに運ばれる状況が避けられる。このような流体はバクテリアの源となり得るので、「古い」流体の使用は危険であり得ることが明らかに理解される。
【００２７】
本発明は、他の便利な態様、すなわちチャンバの予備加熱を含むことができ、これはエスプレッソ等、少量のコーヒーを作る場合に望ましい。例えば、加熱／冷却手段及びバルブ手段は、加熱／冷却手段からバルブ手段に抽出流体を輸送するための適切な手段を通じて相互に接続され、これらの輸送する手段は、チャンバの温度に影響を与えるように抽出流体がこれらの輸送する手段を通過することを可能にするためにチャンバに関連付けられるようになり得る。代替的には、バルブ手段及びチャンバと違うもう１つの位置が、バルブ手段からチャンバと違うもう１つの位置に抽出流体を輸送するための適切な手段を通じて相互に接続され、これらの輸送する手段は、チャンバの温度に影響を与えるように抽出流体がこれらの輸送する手段を通過することを可能にするためにチャンバに関連付けられるようになり得る。いずれの場合にも、抽出流体を輸送するためのチューブ又は同等のものは、チャンバの壁に接続され得る、チャンバを囲むようにされ得る、等なので、チューブを通る抽出流体の流れがある及び加熱／冷却手段が抽出流体を加熱するように動作されるとすぐに、チャンバは予備加熱される。
【００２８】
本発明の上述の及び他の態様は、流れ制御式三方弁を有する飲料メーカの以下の詳細な記載から明らかになるであろうとともにこの詳細な記載を参照して説明される。
【００２９】
本発明は今、図面を参照して詳細に説明されるであろう。この図面において、同じ又は同様の部品は同じ参照符号によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態による飲料メーカの構成要素及び制御回路を図式的に示す。
【図２】図２は、水を輸送するためのチューブがどのように飲料メーカのチャンバに関連付けられ得るかを示す。
【図３】図３は、飲料メーカの一部である三方弁の可能なレイアウトを図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図面において、水の流れの方向は矢印を用いて示される。
【００３２】
図１は、本発明の好適な実施形態による飲料メーカ１の構成要素２０、３０、４０、５０、６０及び制御回路７０を図式的に示す。特に、この飲料メーカ１は、熱水及び挽かれたコーヒー豆で満たされた少なくとも１つのコーヒーパッド（図示せず）に基づいてコーヒーを作るのに適しており、これは飲料メーカ１が他の温かい飲料を用意するためにも適し得るという事実を変更しない。飲料メーカ１の構成要素２０、３０、４０、５０、６０及び制御回路７０に加えて、図１はまた飲料メーカ１からコーヒーを受けるためのカップ等、容器１０も示す。
【００３３】
飲料メーカ１は、水を収容するための水リザーバ２０、水に熱を供給するためのフロースルーヒータ３０、水リザーバ２０からフロースルーヒータ３０及びその向こうに水を送り込むための電動ポンプ４０、及び１つ又は複数のコーヒーパッドを受けるとともに収容するためのシール可能な抽出チャンバ５０、を有する。本発明はまた、コーヒーメーカ自体によって挽かれた新鮮なコーヒー豆を使用するコーヒーメーカにも適用可能であることが留意される。これらのコーヒーメーカは、時として完全自動コーヒーマシーンと呼ばれる。
【００３４】
フロースルーヒータ３０の出口側には、三方弁６０が配置される。この三方弁６０は、入口６１、第１の出口６２及び第２の出口６３を有する。第１の出口６２は、水を水リザーバ２０に戻すための働きをし、第２の出口６３は、水を抽出チャンバ５０に供給するための働きをする。
【００３５】
様々な構成要素２０、３０、４０、５０、６０が、水を輸送するためのチューブ２１、２２、２３、２４を通じて相互接続される。水リザーバ２０の下流の方向に見られるように、水リザーバ２０とポンプ４０との間に延びるチューブ２１があり、ポンプ４０と三方弁６０の入口６１との間に延びるチューブ２２があり、このチューブ２２はまたフロースルーヒータ３０を通って延び、三方弁６０の第２の出口６３と抽出チャンバ５０との間に延びるチューブ２３がある。また、三方弁６０の第１の出口６２から水リザーバ２０に延びるチューブ２４がある。
【００３６】
飲料メーカ１の制御回路７０はポンプ４０の動作を制御する働きをし、三方弁６０の位置はさらに、後述するように、間接的な方法で制御される。
【００３７】
制御回路７０は、飲料メーカ１の動作中に測定を実行するための２つの構成要素７１、７２、すなわち、図示された例では、水リザーバ２０とポンプ４０との間に延びるチューブ２１に配置されたフローセンサ７１、及びフロースルーヒータ３０と三方弁６０の入口６１との間に配置された温度センサ７２を有する。さらに、制御回路７０は、飲料メーカ１の動作中にフローセンサ７１及び温度センサ７２によって実行される測定の結果を処理するための、及びポンプ４０の動作パラメータを設定するためのマイクロコントローラ７３を有する。実用的なオプションによれば、マイクロコントローラ７３は、ポンプ４０の電源を制御するように適合される。図１では、制御信号は点線矢印によって示される。
【００３８】
ユーザが飲料メーカ１を使ってある量のコーヒーを作ることを望む場合、ユーザは少なくとも１つのコーヒーパッドを抽出チャンバ５０に挿入し、飲料メーカ１を起動させる。もちろん、水リザーバ２０は、コーヒーを作るのに十分な水があるように、少なくともある程度まで、満たされるべきである。
【００３９】
マイクロコントローラ７３は、飲料メーカ１の動作中、以下のアルゴリズムに従うように適合される。
【００４０】
第１の段階では、フロースルーヒータ３０が加熱し、まだ所望の温度に水を加熱することができない。さらに、ポンプ４０が作動される。特に、ポンプ４０は、例えば１ｍｌ／ｓ等、比較的低い流量での水の流れを実現するように作動される。実流量が、設定されることが意図される流量、すなわち所定の流量から逸脱するように見える場合、マイクロコントローラ７３は、所定の流量に達するようにポンプ４０の動作パラメータを調整する。実流量をチェックする及びポンプ４０の動作を調整する連続的なプロセスがある。さらに、フロースルーヒータ３０を出る水の温度をチェックする連続的なプロセスがあり、このプロセスは温度センサ７２を使用することによって実行される。温度が所定値、すなわちコーヒー製造プロセスで使用されるのに適している水の状態に関連する値より下であるように見える限り、比較的低い水の流量が維持される。比較的低い水の流量の影響下で、三方弁６０は、水を水リザーバ２０に輸送するためのチューブ２４の通過を許容するとともに水を抽出チャンバ５０に輸送するためのチューブ２３の通過を阻むような位置にある。したがって、第１の段階では、フロースルーヒータ３０が加熱する間、水リザーバ２０への水のフィードバックがある。
【００４１】
温度センサ７２が水の温度が所定値に達したことを示すとすぐに、マイクロコントローラ７３は、比較的高い流量、例えば５ｍｌ／ｓでの水の流れを実現するようにポンプ４０を作動させる。この高い流量の設定とともに、第２の段階が開始し、この第２の段階では、フロースルーヒータ３０が完全に加熱されるとともに水を所望の程度に加熱することができる。第２の段階中、実流量と所定の流量との間の如何なる偏差も、フローセンサ７１を用いて発見され、第１の段階での場合のように、マイクロコントローラ７３を用いてポンプ４０の動作の調整によって相殺される。
【００４２】
三方弁６０は、水の流量の変化の影響下で切替可能であり、三方弁６０の切替ポイントは、流量の低い値と流量の高い値との間であるように選択される。したがって、流量が低い値から高い値に変化するとき、三方弁６０の位置も変化する。飲料メーカ１における低い流量及び低い圧力に関連する、三方弁６０の初期位置は、抽出チャンバ５０への通路が閉鎖されるとともに水リザーバ２０への通路が開かれる位置である。これは、第１の段階の間の三方弁６０の位置である。もう1つの可能な位置、すなわち、抽出チャンバ５０への通路が開かれるとともに水リザーバ２０への通路が閉鎖される位置は、第２の段階において三方弁６０によって取られる。この位置は飲料メーカ１の高い流量及び高い圧力に関連することが前述のものから続く。
【００４３】
第２の段階中、三方弁６０は、水が抽出チャンバ５０に流れることを可能にするので、コーヒー製造プロセスが実行され得る。フロースルーヒータ３０は、高い流量でそこを通過する水に所定量の熱を伝えるように、所定の方法で動作している。したがって、第２の段階中、コーヒー製造プロセスが全ての所定の要件で実行される。
【００４４】
第２の段階は、所望の量のコーヒーを作るために必要な限り続く。第２の段階の継続時間は、それ自体が既知である任意の適切な方法で決定され得る。第２の段階の後に、第３の段階、すなわち、ポンプ４０が依然として動作している間フロースルーヒータ３０が冷却し、結果として水が依然として飲料メーカ１を通って流れるようにされる、段階が続く。第３の段階は、水の流量、及び水が進む経路に関する限り第１の段階と同等である。第２の段階から第３の段階への移行は、水の流量の減少を含み、この減少の結果として、三方弁６０は水リザーバ２０に水を再び戻すための位置に切り替わるとともにこの位置を取る。したがって、第３の段階では、フロースルーヒータ３０は、飲料メーカ１の実際のコーヒー製造側、すなわち、抽出チャンバ５０が配置される側に影響を与えること無しに、冷却することを可能にされる。第３の段階は、飲料メーカ１の動作が、コーヒーが準備できるや否や直ちに終了する場合に起こり得る、フロースルーヒータ３０が蒸発して空になることを防ぐために、必須になり得る。
【００４５】
前述のアルゴリズムに基づいて、フロースルーヒータ３０が所定の状態にあるとき、水がフロースルーヒータ３０を通過した後に所定の温度に加熱され、水が抽出チャンバ５０に流れることのみ許容されるので、コーヒーの温度が正確に設定され得ることが達成される。フロースルーヒータ３０が加熱するとともに冷却する段階の間、水の流れもあるが、この流れは水リザーバ２０に直接戻され、抽出チャンバ５０に到達することができない。これは、水の流量の変化の影響下で切替可能な三方弁６０の適用を通じて達成される。適切な制御回路７０を有することによって、流量がフロースルーヒータ３０を出る水の温度に基づいて決定されることが達成され得る。したがって、流量の変化は、温度に依存して実現されることができるので、飲料メーカ１を通る水の所望の経路が、コーヒー製造プロセスに適する温度を水が有する状況、及びそうでない場合にある状況の両方に対して容易に実現され得る。
【００４６】
三方弁６０は、流量の変化に反応するように適合される。したがって、いずれのオプションもある流量から他の流量への変化を許容し、三方弁６０の切替ポイントが通過され得るので、上述の例の場合のように、高い流量が水の正しい温度に関連付けられる或いは低い流量が関連付けられるかは問題とならない。当然、三方弁６０の切替ポイントは、流量の異なる値の間にある。言い換えると、流量の異なる値は、三方弁６０の切替ポイントの両側にあるように選ばれる。
【００４７】
図２は、本発明の範囲内に存在する可能なものを示す。幾つかの場合、例えば、飲料メーカ１を使用してエスプレッソを造る場合、抽出チャンバ５０が予備加熱されると有利である。抽出チャンバ５０に独立した加熱手段を使用すること及びそれを行うことで飲料メーカ１のエネルギ消費を上げる代わりに、水の熱を使用することが可能である。図２は、ポンプ４０と三方弁６０の入口６１との間に延びるチューブ２２の一部、すなわちフロースルーヒータ３０の下流の部分が、抽出チャンバ５０の壁に接触するように、形成され得るとともに位置決めされ得る、又はチューブ２２を通って抽出チャンバ５０に流れる水からの熱の移動が生じ得るように、抽出チャンバ５０の壁から少なくともほんの僅かな距離であり得る、ことを示す。図２では、抽出チャンバ５０の上面図が示され、チューブ２２は抽出チャンバ５０の上側を延び、これは、抽出チャンバ５０に対するチューブ２２の他の配置が本発明の範囲内で可能であるという事実を変更しない。
【００４８】
代替の可能なもの（図示せず）は、三方弁６０の第１の出口６２から水リザーバ２０に延びるチューブ２４が抽出チャンバ５０に関連付けられることである。このような場合、予備加熱は、飲料メーカ１の動作の第１の段階の間に行われ、第２の段階が開始し実際のコーヒー製造プロセスが実行されると終了し、このステージにあるとき、前述のチューブ２４を通る水の流れはもはやない。抽出チャンバ５０は、熱水の供給を直接受けるとすぐに追加的な加熱がなくてもよいので、予備加熱の終了は問題ではない。
【００４９】
図３は、実際、どのように三方弁６０が設計され得るかを示す。完全性のために、三方弁６０の以下の記載が図示された例に関連することが留意され、この例は、様々な可能なものの１つとして、本発明の範囲内で実現可能である。
【００５０】
図示された例では、弁６０の両方の出口６２、６３には、切替構成要素６４、６５が配置される。この切替構成要素６４、６５は、開放状態、すなわち流体が通過することを許容する状態、又は閉鎖状態、すなわち流体の流れを阻む状態を取り得る。それぞれの切替構成要素６４、６５は、開放状態又は閉鎖状態であり得る、構成要素６４、６５の初期状態を定めるための、及び初期状態から他の可能な状態、又はその逆への切替のための閾値を定めるための、スプリング等、弾性要素６６、６７を備える。
【００５１】
例えば、第１の出口６２、すなわち、抽出チャンバ５０とは違うもう１つの位置への流体の輸送を可能にする出口６２における切替構成要素６４は、初期の状況、すなわち、構成要素６４が圧力にさらされていない状況において開放状態にあるように設計され得る。弾性要素６６は、切替構成要素６４の少なくとも２つの部品６４ａ、６４ｂを互いに離れて保持するように設計され得る。圧力が加えられると、弾性要素６６は圧縮され、あるポイントにおいて、部品６４ａ、６４ｂが互いに接触することが達成される。そのポイントにおいて、切替構成要素６４は閉鎖状態にあり、圧力が減少するとともに、弾性要素６６が、バネ力がもはや圧力に超過されないという事実に基づいて再び部品６４ａ、６４ｂを押し離すことを可能にするまで、その状態に留まる。
【００５２】
さらに、第２の出口６３、すなわち、抽出チャンバ５０への流体の輸送を可能にする出口６３における切替構成要素６５は、初期の状況において閉鎖状態にあるように設計され得る。弾性要素６７は、切替構成要素６５の少なくとも２つの部品６５ａ、６５ｂを引き合わせるとともにこれらの部品６５ａ、６５ｂを互いに接触させるように設計され得る。圧力が加えられると、弾性要素６７によって加えられる力が対抗し、あるポイントにおいて、弾性要素６７が伸ばされるとともに部品６５ａ、６５ｂが互いに離されることが達成される。そのポイントにおいて、切替構成要素６５は開放状態にあり、圧力が減少するとともに、弾性要素６７が、バネ力がもはや圧力に超過されないという事実に基づいて再び部品６５ａ、６５ｂを引き合わせることを可能にするまで、その状態に留まる。
【００５３】
切替構成要素６４、６５を切り替えるための圧力の閾値が等しくなる必要はない。例えば、第１の出口６２に関連付けられた切替構成要素６４は、第２の出口６３に関連付けられた切替構成要素６５より低い圧力で切り替わるように適合され得る。この場合、両方の切替構成用度６４、６５がそれらの初期状態にあり圧力が高められる状況では、第１の出口６２に関連付けられた切替構成要素６４が最初に切り替わる。結果として、両方の切替構成用度６４、６５は少しの間、閉鎖状態にあり、第２の出口６３に関連付けられた切替構成要素６５は、閉鎖状態から開放状態へのこの構成要素６５の状態を変化させる閾値に達するとすぐに切り替わる。圧力が減少するとき、第２の出口６３に関連付けられた切替構成要素６５は、あるポイントにおいて閉鎖位置に切り替わって戻り、第１の出口６２に関連付けられた切替構成要素６４は、その後すぐに開放位置に切り替わって戻る。図１に基づいて記載された飲料メーカ１に適した閾値の例は、第１の出口６２に関連付けられた切替構成要素６４に関して０．２５ｂａｒであるとともに、第２の出口６３に関連付けられた切替構成要素６５に関して０．５ｂａｒである。
【００５４】
本発明の範囲が前述の例に限定されるものではなく、幾つかの修正及び変更が添付の特許請求の範囲に定められるように本発明の範囲から離れることなく可能であることは、当業者に明らかであろう。本発明は図面及び説明に詳細に図示されるとともに説明されているが、このような図示及び説明は単に説明的又は例示的であると見なされるべきであり、限定的であると見なされるべきでない。本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
開示された実施形態の変形形態は、図面、説明及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施するのに、当業者によって理解され得るとともにもたらされ得る。特許請求の範囲において、「有する」（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”）の語は、他のステップ又は要素を除外せず、不定冠詞「１つの」（“ａ”又は“ａｎ”）は複数を除外しない。ある手段が互いに異なる従属請求項に挙げられるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用されることができないということを示すものではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００５６】
本発明の用途は、フロースルーヒータを有する装置に限定されるものではない。例えば、ボイラを有する装置において流量制御弁手段６０を有し、飲料の供給温度の正確な設定を実現することも可能である。フロースルーヒータはそれ自体知られており、したがってこの文書においてさらに説明されないことが留意される。さらに、本発明の範囲内で、任意の適切なタイプのそれ自体知られているポンピング手段が装置を通る流体を送り出すために適用され得る。
【００５７】
本発明は、異なる状況下で水又は他の流体を異なる位置に向ける必要がある任意の装置に使用され得る。装置が飲料を作るための装置である場合、装置が温かい飲料又は冷たい飲料を供給するように適合されるかは問題とはならない。いずれの場合も、流体の温度を設定するための手段があり、所定の加熱状態に達するまでこれらの手段にとって時間が必要であり、実際の飲料製造プロセスが起こると考えられるチャンバへの流体の流れを阻むとともに手段が依然として加熱している又は冷却している限り流体をもう１つの位置に輸送することは便利である。
【００５８】
流量制御弁６０が使用され得る装置の例は、コーヒーメーカ、ベビーミルクマシン、及び水供給装置である。後者の場合、装置は、低い流量でバクテリア及び／又は汚れを取り除くために、水をフィルタ及び／又は紫外線セクションを通って循環させるように適合される。水がきれいにされるとすぐに、高い流量で、更なる使用のために放出され得る。前述のように、低流量及び高流量は交換され得る。流量の変更が生じ得ることのみが重要である。
【００５９】
一般的に、本発明は、流体を供給する装置１に関し、装置１を通って流体を輸送するためのシステム２１、２２、２３、２４を有し、この装置は異なる位置２０、５０に通じる少なくとも２つの分岐２３、２４を有し、続いて流体が輸送システム２１、２２、２３、２４を通る経路を決定するためのバルブ手段６０をさらに有し、このバルブ手段は分岐２３、２４の上流の位置に配置され、分岐２３、２４の一方への流体の通過を許容するように、且つ分岐２３、２４の他方への流体の通過を阻むように適合され、バルブ手段６０は流体の流量の変化の影響下で切替可能である。
【００６０】
本発明は以下のように要約され得る。飲料抽出物と抽出流体との間の相互作用に基づいて飲料を製造するための装置１において、この装置は、ある量の飲料抽出物を受けるとともに収容するための開閉可能なチャンバ５０、及び抽出流体の温度を設定するための、チャンバ５０の上流に配置されるとともに抽出流体を輸送するための手段２２、２３を通じてチャンバ５０に接続された、加熱／冷却手段３０を有し、飲料製造プロセスは、正確に所望の温度である抽出流体を用いて実行され得る。加熱／冷却手段３０の加熱又は冷却段階中、抽出流体は、飲料製造プロセスが行われることになっているチャンバ５０とは違うもう１つの位置２０に輸送される。起こり得る全ての状況において抽出流体の適切な経路を決定するために、バルブ手段６０が適用され、このバルブ手段は抽出流体の流量の変化の影響下で切替可能である。流量の値が抽出流体の温度に関連付けられ得るので、バルブ手段６０の正しい位置が起こり得る全ての状況に対して保証され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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