(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料収容カートリッジに流体を注入すると飲料を調製するように設計されている飲料調製デバイスであって、
流体入口（１０２）と流体出口（１０４）との間に結合された、前記入口から前記出口へと前記流体を圧送するための電動ポンプ（１０６）と、
電気エネルギー（１２１）に応じて前記ポンプの動作を制御するようになっている前記ポンプ（１０６）用の処理ユニット（１０８）であって、前記電気エネルギーは、波形を有し、前記波形のうち選択される半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）を通じてのみ前記ポンプが通電されるようになっている、処理ユニット（１０８）と、を備え、
前記処理ユニット（１０８）は、前記ポンプに通電する前記選択されるそれぞれの半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）を、
・目標流量（ＦＲ）と前記ポンプの既定の最大流量との目標比率（ＴＲ）に基づき、及び
・それぞれの飲料調製プロセス中における、全半サイクル数（Ｂ）に対する、前記ポンプに通電したそれまでの半サイクル数（Ａ）の作動比率（ＡＲ）の計算に基づき、
決定するように構成されている、飲料調製デバイス。
【請求項２】
前記飲料調製デバイスの前記処理ユニット（１０８）は、常時、すなわち、好ましくは前記電気エネルギーの前記波形のそれぞれの半サイクルについて、前記目標比率（ＴＲ）の値と、実際の作動比率（ＡＲ）の値とを比較するように構成されている、請求項１に記載の飲料調製デバイス。
【請求項３】
前記処理ユニットは、前記電気エネルギーの前記波形の前記それぞれの半サイクルについて、前記ポンプ（１０６）を前記それぞれの半サイクルを通じて通電するか否かを個々に計算するように構成されている、請求項１又は２に記載の飲料調製デバイス。
【請求項４】
前記ポンプ（１０６）は、前記作動比率（ＡＲ）が前記目標比率（ＴＲ）よりも低い場合に、前記それぞれの半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）において前記処理ユニット（１０８）により通電される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項５】
前記飲料調製デバイス（１００）には、前記飲料調製デバイスの流体回路の実際の流量を検知するための流量計がない、請求項１〜４のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項６】
前記飲料調製デバイスの前記処理ユニット（１０８）には、バーストファイア制御又は位相角制御がない、請求項１〜５のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項７】
前記電気エネルギーの前記波形が正弦波交流であり、好ましくは整流正弦波電流である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項８】
前記飲料調製デバイスは、前記飲料調製デバイス内に挿入された前記原材料収容カートリッジを識別するためのデバイスであって、前記目標流量（ＦＲ）及び／又は飲料調製プロセス時に前記カートリッジ内に供給される液体の量を定めることを前記処理ユニット（１０８）に可能にさせるためのデバイスを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項９】
前記ポンプ（１０６）は、ばね荷重式線形圧送部材（２０６）を備え、前記ばね荷重式線形圧送部材（２０６）は、ばねに荷重がかけられた位置（２４０）と、ばねが解放された端位置（２３０）との間において軸方向に変位可能であることが好ましい、請求項１〜８のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項１０】
前記ポンプの前記既定の最大流量は、それぞれの半サイクルのいずれにおいても前記ポンプ（１０６）に通電する場合に得られる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の飲料調製デバイス。
【請求項１１】
飲料調製デバイス（１００）の流体入口（１０２）から流体出口（１０４）へと流体を圧送するための電動ポンプ（１０６）を制御するための方法であって、
波形を有する電気エネルギー（１２１）から前記ポンプを動作させるための制御信号（１２２）を生成する工程と、
前記電気エネルギーの前記波形のうち選択される半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）を通じてのみ前記ポンプ（１０６）に通電するための前記制御信号（１２２）を提供する工程と、を含み、
前記ポンプ（１０６）に通電する前記選択されるそれぞれの半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）が、
・目標流量（ＦＲ）と前記ポンプの定められた最大流量との目標比率（ＴＲ）に基づき、及び
・それぞれの飲料調製プロセス中における、全半サイクル数（Ｂ）に対する、前記ポンプに通電したそれまでの半サイクル数（Ａ）の作動比率（ＡＲ）の計算に基づき、
決定される、方法。
【請求項１２】
前記方法は、常時、すなわち、好ましくは前記電気エネルギーの前記波形のそれぞれの半サイクルについて、前記目標比率（ＴＲ）の値と前記作動比率（ＡＲ）の値とを比較する工程と、前記ポンプを前記それぞれの半サイクルを通じて通電するか否かを決定する工程と、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、前記作動比率（ＡＲ）が前記目標比率（ＴＲ）よりも低い場合に、前記電気エネルギーの前記波形のそれぞれの半サイクルを通じて前記ポンプに通電するための前記制御信号（１２２）を提供する工程を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
飲料調製の目標比率（ＴＲ）を、所望の目標流量（ＦＲ）と前記ポンプの既定の最大流量との比率に基づき設定する工程と、
カウンタ変数Ａ及びＢの初期整数値を「１」に設定する工程と、
前記電気エネルギーの前記波形のそれぞれの半サイクルについて、比率Ａ／Ｂを前記目標比率（ＴＲ）と比較し、
・前記比率Ａ／Ｂが前記目標比率（ＴＲ）を下回るか前記目標比率（ＴＲ）に等しい場合、前記ポンプを前記それぞれの半サイクルを通じて通電して、前記整数変数Ａを「＋１」増加させる工程と、
・前記比率Ａ／Ｂが前記目標比率（ＴＲ）を上回る場合、前記それぞれの半サイクルを通じて前記ポンプ（１０６）に通電しない工程と、
それぞれの半サイクルについて前記比率Ａ／Ｂを決定した後、前記整数変数Ｂを「＋１」増加させる工程と、を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
１つの工程（Ｂｍａｘ）において、前記電気エネルギーの前記波形の対応する半サイクル（ｎ）について、Ａ／Ｂｍａｘの比率と前記目標比率（ＴＲ）との間の差が既定の割合を下回ると判定された場合、前記整数変数Ａ及び前記整数変数Ｂのそれぞれは１にリセットされる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
飲料調製マシンの処理ユニット上で実行されると、電気エネルギーを制御して電動ポンプ（１０６）を動作させることを処理ユニット（１０８）に行わせるように作動可能であるプログラムコードを含むコンピュータであって、前記電気エネルギーが波形を含み、前記制御は、
前記波形のうち選択される半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）を通じてのみ前記ポンプに通電すること、を含み、
前記処理ユニット（１０８）は、前記ポンプに通電する前記選択されるそれぞれの半サイクル（ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎ）を、
・目標流量（ＦＲ）と前記ポンプの既定の最大流量との目標比率（ＴＲ）に基づき、及び
・それぞれの飲料調製プロセス中における、全半サイクル数（Ｂ）に対する、前記ポンプに通電したそれまでの半サイクル数（Ａ）の作動比率（ＡＲ）の計算に基づき、
決定するように構成されている、コンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料調製デバイスに関する。飲料調製デバイスは、流体入口と流体出口との間に結合された、上記入口から上記出口へと流体を圧送するための電動ポンプを備え、ポンプの高度な制御を可能にするための処理ユニットを更に備える。
【０００２】
本発明は、更に、飲料調製デバイス内のポンプを制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
飲料を注出するために設計された飲料調製デバイスは周知であり、家庭及び商業環境の両方において一般的である。これら飲料調製デバイスは、一般に、求めに応じてコールド飲料又はホット飲料を調製するように構成されており、飲料は、特に飲料調製デバイスが加熱ユニットを備える場合にはコーヒー若しくは茶飲料、又は特に清涼飲料若しくは水などの冷却された飲料などである。後者の場合では、飲料調製デバイスに冷却ユニットが備えられてもよい。
【０００４】
この分野における共通原理は、原材料収容カートリッジ又はカプセルによる飲料調製である。このカートリッジ又はカプセルは飲料調製デバイスの専用受け入れ手段に挿入され、このカートリッジ内に液体を供給することにより、このカートリッジから飲料が調製される。このため、既定量の液体を所望の流量及び圧力でカプセルに供給し、カプセル内に収容された原材料と例えば抽出又は淹出などによって相互作用させる。得られた飲料は、その後、カートリッジから、用意された受け入れ容器へと直接注がれることが好ましい。
【０００５】
既知の飲料調製デバイスは、通常、図７に概略的に示すような流体回路を実装する。このため、飲料調製デバイス１００ａの給水タンク１０は、ポンプ１０６と流量計３０とに接続されている。流量計３０は、ポンプ１０６と給水源１０とを相互接続する管を通る液体の流量及び体積を検知する。源１０とポンプ１０６との間の流体路内に水フィルタ２０を配置してもよい。飲料調製デバイスは、サーモブロック１１２などの加熱ユニットを備えてもよい。加熱ユニットは、ポンプ１０６から、受け入れチャンバ１１８への流体路内に配置されている。受け入れチャンバ１１８は、飲料原材料収容カートリッジ４０を受け入れかつ保持するためのものである。カートリッジ４０から注がれた液体飲料は受け入れカップ７０に受け入れられる。これらの飲料調製デバイスで使用されるポンプは、概して、例えば、欧州特許出願公開第２１０７２４２（Ａ１）号に記載されているようなソレノイドポンプである。
【０００６】
欧州特許出願公開第２１０７２４２（Ａ１）号などの既知の飲料調製デバイスでは、水の流量、要するに、カートリッジを収容している受け入れチャンバに供給される液体の量の制御は、通常、供給される電流の位相角制御と、流量計とポンプとの間におけるフィードバックループ（流量及び／又は受け入れチャンバにすでに供給された液体の量の有効測定値に基づく位相角制御の調整を可能にする）の提供と、に基づくポンプの作動よって行われる。
【０００７】
飲料調製デバイスのサイズの小型化及び製造コストの削減に関する要件が増しているため、飲料調製デバイスの構成要素の数を削減することが望まれている。これらの要求を鑑み、流量、要するに、所与の時間内に飲料調製デバイスのポンプによって提供される液体体積の制御を高めることは可能にするものの、デバイスの流体回路内に専用の流量計を設けることのない解決策が求められている。このため、デバイスのカートリッジに供給される流体流量の信頼性の高い制御を行い、得られる飲料の濃度及び体積に関し再現可能かつ最適な結果を維持することが更に望まれる。
【０００８】
更に、ポンプを不規則に作動及び動作停止すると、圧送部材がソレノイドポンプの停止部材又はフレームと相互作用することで不快な音を生じるおそれがあるため、ポンプを本質的に均一に作動することが望まれる。
【０００９】
以下の説明において明らかなように、本発明は、前述の課題に対する解決策を提供するとともに、既存の技術に対する更なる利点を提供するものである。
【発明の概要】
【００１０】
第１の態様では、本発明は、原材料収容カートリッジに流体を注入すると飲料を調製するように設計されている飲料調製デバイスを提案している。デバイスは、
流体入口と流体出口との間に結合された、上記入口から上記出口へと流体を圧送するための電動ポンプと、
電気エネルギーに応じてポンプの動作を制御するようになっているポンプ用の処理ユニットであって、電気エネルギーは、波形を有し、波形のうち選択される、好ましくは波形の正の半サイクルを通じてのみポンプが通電されるようになっている、処理ユニットと、を備え、
処理ユニットは、ポンプに通電する選択されるそれぞれの半サイクルを、
・ポンプの目標流量と既定の最大流量との目標比率に基づき、及び
・それぞれの飲料調製プロセス中における、全半サイクル数に対する、ポンプに通電したそれまでの半サイクル数の作動比率の計算に基づき、決定するように構成されている。
【００１１】
本発明は、飲料調製デバイスの流体回路内に専用の流量計を有することなく、処理ユニットは、電気エネルギーの波形のそれぞれの正半サイクルを通じてポンプが完全に通電された場合に得られる最大流量に対する所望の流量に応じてポンプの仕事率を設定することができるという認識に基づく。ポンプの仕事率、要するに、流量の低減は、ポンプをオフにする時間部分を切り替え、ポンプに送られる電気エネルギーの波形の特定の選択される半サイクルの最中にのみポンプに通電することにより行われてもよい。
【００１２】
本発明のデバイスは、したがって、ポンプの既定の最大流量の分数である任意の所望の流量を、この分数が電気エネルギーの波形の半サイクルの倍数であるか否かに関係なく得るためのポンプの制御を可能にする。
【００１３】
例えば、流量１５０ｍＬ／ｍｉｎが所望され、ポンプの既定最大流量４００ｍ／Ｌが定められている場合、本発明は、電気エネルギーの波形が比率１５０／４００の倍数の半サイクルを示さなくても、ポンプに通電する電気エネルギーの波形の半サイクルの選択を可能にする。
【００１４】
処理ユニットは、ポンプの実質的に均一な作動が得られるようにポンプに通電する半サイクルそれぞれを更に選択する。上記特定の例では、１５０ｍＬ／ｍｉｎは、ポンプを、４０の半サイクルのうち５連続半サイクル毎に３回切り替えることにより得てもよい（１５０／４００＝（５＋５＋５）／４０）。これは、しかしながら、ポンプの不快な音を発生させる。事実、ポンプのピストンがポンプのフレームに当たる度に小さな音が認められる場合がある。これら小さな音の規則性によっては、ポンプの音全体が不快と認識される。これは、ポンプを５半周期毎に切り替え、その後、１０半周期の間、突如オフに切り替える場合に該当する。
【００１５】
本発明は、しかしながら、それぞれの飲料調製プロセス中における、全半サイクル数に対する、ポンプに通電したそれまでの半サイクル数の作動比率に基づき、ポンプに通電する半サイクルを選択することにより、所望の流量とは関係なくポンプの実質的に均一な作動を行う。
【００１６】
したがって、処理ユニットは、例えば、飲料調製プロセスにわたってポンプの実質的に連続的な作動を行うように、すなわち、流体流の大きな偏り及び／又は噴出を防止するように、ポンプに通電するそれぞれの半サイクルを決定するように構成されていることが好ましい。この原理に従い、デバイス又はその処理ユニットには、ポンプのバーストファイア制御（burst fire control）及び位相角制御がないことが好ましい。
【００１７】
デバイスの処理ユニットは、目標比率の値と作動比率の値とを常時比較するように構成されていることが好ましい。このため、この比較は、電気エネルギーの波形のそれぞれの正半サイクルについて実施されることが好ましい。
【００１８】
好適な実施形態では、処理ユニットは、電気エネルギーの波形のそれぞれの半サイクルにおいて、それぞれの半サイクルを通じてポンプが通電されるか否かを個々に計算するように構成されている。
【００１９】
ポンプは、作動比率が目標比率よりも低い場合に、半サイクルのそれぞれについて、処理ユニットにより通電されることが好ましい。
【００２０】
デバイスのポンプは、処理ユニットによって、電気エネルギーの波形の正半サイクルにより通電されるポンプである。電気エネルギーは、通常、交流であり、好ましくは正弦波電流である。電気エネルギー供給は整流正弦波電流であってもよい。このため、ポンプへの電流は、電気エネルギーの波形が「０」を通るときに切断されることが好ましい。
【００２１】
ポンプはソレノイドポンプであることが好ましい。ソレノイドポンプはばね荷重式圧送部材を備えてもよく、ばね荷重式圧送部材は、ばねに荷重がかけられた位置と、ばねが解放された端位置との間において軸方向に変位可能であることが好ましい。
【００２２】
ポンプは、フルパワーで通電したときに、すなわち、電気エネルギーの波形のそれぞれの半サイクルについてポンプが通電されたときに理想的かつ最大流量を呈することが好ましい。最大流量は、例えば、２００〜６００ｍＬ／ｍｉｎであってもよい。
【００２３】
デバイスは、飲料調製デバイス内に挿入された、原材料収容カートリッジを識別するためのデバイスを備えることが好ましく、このデバイスにより、処理ユニットが目標流量及び／又は飲料調製プロセス時にカートリッジ内に供給される液体の量を定めることを可能にする。
【００２４】
デバイスは、また、ユーザインターフェースを備えることができる。このユーザインターフェースは、使用者が、目標流量及び／又は飲料調製プロセス時にカートリッジ内に供給される液体の量を定めることを可能にする。このため、ユーザインターフェースは、所望の飲料濃度の選択にも適応させてもよく、この選択は、その後、デバイスの処理ユニットによってそれぞれの飲料調製プロセスの所望の目標流量へと計算される。
【００２５】
好適な実施形態では、デバイスに、デバイスの流体回路の実際の流量を検知するための流量計がない。
【００２６】
更なる態様では、本発明は、飲料調製デバイスの流体入口から流体出口へと流体を圧送するための電動ポンプを制御するための方法に関し、方法は、
波形を有する電気エネルギーから、ポンプを動作するための制御信号を生成する工程と、
電気エネルギーの波形のうち選択される好ましくは正半サイクルを通じてのみポンプに通電するための制御信号を提供する工程と、を含み、
ポンプに通電する選択されるそれぞれの半サイクルが、
・ポンプの目標流量と定められた最大流量との目標比率に基づき、及び
・それぞれの飲料調製プロセス中における、全半サイクル数に対する、ポンプに通電したそれまでの半サイクル数の作動比率の計算に基づき、決定される。
【００２７】
本発明の方法に従い動作するポンプは、最大流量の分数である所望の流量の提供を、デバイスの流量計のフィードバックループを必要とすることなく可能にし、更に、前に説明したように、動作中に不快な音を生成しない。
【００２８】
加えて、前に説明したように、ポンプの実質的に一定の作動、要するに、一定な流量が得られてもよい。本発明のこの原理によれば、例えば、飲料調製プロセスにわたってポンプの実質的に連続的な作動を行うように、すなわち、流体流の大きな偏り及び／又は噴出を防止するように、ポンプに通電するそれぞれの半サイクルを決定することが好ましい。
【００２９】
好適な実施形態では、当該方法は、常時、すなわち、好ましくは波形のそれぞれの半サイクルにおいて、目標比率の値と作動比率の値とを比較する工程と、ポンプをそれぞれの半サイクルを通じて通電するか否かを決定する工程と、を含む。このため、作動比率は、電気エネルギーの波形のそれぞれの半サイクルにおいて再計算されることが好ましい。
【００３０】
当該方法は、作動比率が目標比率よりも低い場合に、電気エネルギーの波形のそれぞれの半サイクルを通じてポンプが通電されるための制御信号を提供する工程を含むことが好ましい。
【００３１】
好適な実施形態では、当該方法は、
飲料調製の目標比率（ＴＲ、target ratio）を、ポンプの所望の目標流量（ＦＲ、target flow rate）と既定の最大流量との比率に基づき設定する工程と、
カウンタ変数Ａ及びＢの初期整数値を「１」に設定する工程と、
電気エネルギーの波形のそれぞれの半サイクルにおいて、Ａ／Ｂの比率を目標比率（ＴＲ）と比較し、
・比率Ａ／Ｂが目標比率（ＴＲ）を下回るか目標比率（ＴＲ）に等しい場合、ポンプをそれぞれの半サイクルを通じて通電して、整数変数Ａを「＋１」増加させる工程と、
・比率Ａ／Ｂが目標比率（ＴＲ）を上回る場合、それぞれの半サイクルを通じてポンプ（１０６）に通電しない工程と、
それぞれの半サイクルについて比率Ａ／Ｂの決定した後、整数変数Ｂを「＋１」増加させる工程と、を含む。
【００３２】
好ましくは、１つの工程（Ｂｍａｘ）において、電気エネルギーの波形の対応する半サイクル（ｎ）について、Ａ／Ｂｍａｘの比率と目標比率（ＴＲ）との間の差が既定の割合、例えば１％を下回ると判定された場合、整数変数Ａ及び整数変数Ｂはそれぞれ１にリセットされる。
【００３３】
この結果、ポンプをオン及びオフ（１からｎ）に通電するパターンは最初から繰り返される。
【００３４】
本発明の方法の工程は、飲料調製デバイスの処理ユニットにおいて実施してもよく、又はデバイスの信号プロセッサに搭載されたソフトウェアで実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明の更なる特徴、利点及び目的は、本発明の実施形態の以下の詳細な説明を添付の図面の図と併せて読むことによって当業者にとって明らかになるであろう。
【図１】本発明の一実施形態に係る飲料調製デバイスを概略的に示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る飲料調製デバイスのソレノイドポンプを概略的に示す。
【図３】飲料調製デバイスのソレノイドポンプの別の実施形態を概略的に示す。
【図４】本発明の一実施形態に係るソレノイドポンプの制御信号の生成を概略的に示す。
【図５】本発明に係るプロセスの好適な例を示す。
【図６】本発明の解決策に係るソレノイドポンプの目標流量及び対応する制御の種々の値の好適な例を示す。
【図７】先行技術の飲料調製デバイスの流体回路を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図は単に概略であり、原寸に比例して描写されたものではないことを理解されたい。更に、同じ参照符号は図の全体を通して同じ又は部品を示すために使用される。
【００３７】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る飲料調製デバイス１００を概略的に示す。飲料調製デバイス１００は、流体入口１０２、例えば、水などの液体を受け入れるための入口と、好ましくは飲料調製デバイス１００の使用者の受け器に飲料を注出するための流体出口１０４と、を備える。流体入口１０２と流体出口１０４との間に、入口から出口に流体を圧送するためのソレノイドポンプ１０６が配置されている。デバイスにはその流体回路内に流量計がないことが好ましい。ソレノイドポンプ１０６は処理ユニット１０８によって制御される。これについては後により詳細に記載する。
【００３８】
加えて、飲料調製デバイス１００の実施形態は本発明にとって重要でないため、飲料調製デバイス１００は任意の適切な構成を有してもよい。例えば、飲料調製デバイスは、温度調節ステージ１１２（温度調節ステージ１１２はサーモブロックなどの流体加熱ステージ及び／又は流体冷却ステージであってもよい）と、温度センサ１１６と、を備えてもよい。
【００３９】
好適な実施形態では、デバイス１００は受け入れチャンバ１１８を備える。受け入れチャンバ１１８は、飲料淹出用製品、好ましくは、原材料収容カートリッジ又はカプセルを受け入れるためのものである。カートリッジは、カートリッジ内を通過する水と相互作用すると液体飲料を再構成するコーヒー又は茶の原材料を含むことが好ましい。しかしながら、カートリッジが他の栄養原材料を含む他の実施形態も等しく好適である。
【００４０】
処理ユニット１０８は、ソレノイドポンプ１０６に、既定の時間量の間ポンプ１０６に通電するための制御信号１２２を提供するために配置されている。制御信号１２２は、処理ユニット１０８によって、流体出口１０４において提供される流体が必要な特性、特に所望の流体量を確実に有するように定義される。このため、処理ユニットは、波形を有する電気エネルギー、好ましくは整流交流供給に基づきポンプに通電するように設計されている。
【００４１】
処理ユニット１０８は、ユーザインターフェース１３０、例えば１つ以上のボタンに接続され得る。ユーザインターフェース１３０は、使用者が、所望の流体出力要件、特に、流体流量及び／又はそれぞれの飲料調製プロセス時に、受け入れチャンバ１１８内に配置されたカートリッジ（不図示）に供給される流体の量を定めることを可能にするためのものである。このため、使用者は得られる飲料の所望の濃度も示してもよく、これにより、その後、特定の流量及び／又は受け入れチャンバ１１８内に配置されたカートリッジに供給される流体の量が計算される。このため、処理ユニット１０８は、使用者の選択した飲料濃度に基づき、所望の流量を計算するためのルックアップテーブル又は保存データを含んでもよい。
【００４２】
あるいは又は同時に、飲料調製デバイス１００は、原材料収容カートリッジ又はカプセル１１９を識別して、処理ユニット１０８に、カプセルの識別に関する信号１２７を提供するように設計され、特に、流体流量及び／又は受け入れチャンバ１１８内に配置されたカートリッジ（不図示）に供給される流体の量に関する情報を提供するためのデバイスを備えてもよい。
【００４３】
処理ユニット１０８は、更に、制御信号１２２によってポンプに常時通電した場合に得られるソレノイドポンプ１０６の既定の最大流量を保存するようになっている。
【００４４】
処理ユニット１０８は、更に、温度調節ステージ１１２を制御するようになっていてもよい。更に、温度センサ１１６のフィードバック信号を処理ユニット１０８に供給してもよい。このため、処理ユニット１０８は、温度センサ１１６によって情報が提供されると、ソレノイドポンプ１０６の圧送動作を開始及び／又は停止するように構成してもよい。デバイスは、温度センサ１１６のフィードバック信号及び／又は処理ユニット１０８によって提供される情報に応じて温度調節ステージ１１２を制御するための付加的な処理ユニット１１４を更に含んでもよい。
【００４５】
ソレノイドポンプ１０６の可能な制御機構の上記例は単に非限定的な例であることを認識すべきである。処理ユニット１０８に関与する他の適切な制御原理は当業者には明らかであろう。また、開示される制御機構を含む適切な制御機構の組み合わせもまた実現可能なことを理解すべきである。処理ユニット１０８は、ハードウェアにおいて具現化される飲料調製デバイス１００のディスクリート構成要素であってもよい。あるいは、処理ユニット１０８は信号プロセッサ１２０の一部分であってもよく、信号プロセッサ１２０は、更に、他の処理ユニット、例えば、温度調節ステージ１１２を制御するための、及び温度センサ１１６からのフィードバック信号１２４などのフィードバック信号を処理するための処理ユニット１１４を実装するように配置されていてもよい。処理ユニット１０８は、このような信号プロセッサ１２０に搭載されたソフトウェアに実装されてもよい。
【００４６】
図２及び図３は、本発明に係るデバイス１００のソレノイドポンプ１０６の好適な実施形態を示す。ポンプ１０６は、ピストン又はダイアフラムなどの軸方向に変位可能な圧送部材２０６を含み、圧送部材２０６は、ソレノイド２２０の制御下で軸線２０８上において軸方向に変位可能である。圧送部材２０６がソレノイド２２０の制御下で入口２０２に向かって移動するとばね２１０が圧縮されるように、ばね２１０は圧送部材２０６の後ろに取り付けられている。したがって、圧送部材２０６は、ばね２１０がその張力を解放された端位置２３０と、ソレノイド２２０の制御下にあり、ばね２１０が完全に圧縮される、ばねに荷重がかけられた位置２４０と、の間で軸方向に移動することができる。端位置２３０からばねに荷重がかけられた位置２４０への圧送部材２０６の変位により、流体が入口２０２を通じてソレノイドポンプ１０６のチャンバ２１２内に吸引され、その一方で、ばね２１０の張力の解放により、圧送部材２０６が端位置２３０に向かって移動し、これにより、チャンバ２１２内に集められた流体を、出口２０４を通じて圧送する。
【００４７】
図２に示すようなソレノイドポンプ１０６は、ソレノイドポンプ１０６の入口２０２と、出口２０４と、チャンバ２１２との間にＴ分岐配置を有するように構成されている。図３に示すソレノイドポンプ１０６では、チャンバ２１２は入口２０２と出口２０４との間に配置されている。
【００４８】
前に説明したように、ソレノイドポンプ１０６の圧送動作中にばね２１０の張力を解放すると、圧送部材２０６が端位置２３０に向かって加速し、端位置２３０における圧送部材２１０の衝撃によってかなりの量の音が発生する。特にポンプを不規則なパターンで作動する場合のこの音の量は非常に不快である。したがって、本発明は、所望の目標流量に関係なくポンプの実質的に均一な作動を行うことを目的とする。
【００４９】
図４は、本発明の一実施形態に係る処理ユニット１０８によって生成される制御信号１２２を示す。したがって、グラフａ）は、処理ユニット１０８に提供される整流正弦波電流供給信号１２１に関する。供給信号１２１は、したがって、周波数ｆ、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電流のそれぞれの正半周期に相当する。グラフｂ）は、交流供給信号１２１に基づく、ポンプ１０６に通電するために提供される制御信号１２２の一例を示す。したがって、制御信号１２２の振幅はソレノイドポンプ１０６の駆動電圧Ｖである。
【００５０】
処理ユニット１０８は、供給信号１２１の交流半サイクルｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５・・・ｂｎの特に定められた半サイクルａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎを通じてのみポンプ１０６に通電するための制御信号１２２として供給信号１２１を送るように設計されている。
【００５１】
ポンプが制御信号１２２によって通電されるそれぞれの半サイクルａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎは、ポンプ１０６の所望の目標流量と既定の最大流量との定められた目標比率に基づき、及びそれぞれの飲料調製プロセスにおける全半サイクルＢ（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５・・・ｂｎの総数）の数に対する、それまでの半サイクルＡの数、すなわちそれぞれの飲料調製プロセスにおいてポンプがすでに通電された半サイクルａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎの総数の作動比率Ａ／Ｂの好ましくは連続的な計算に基づき、処理ユニット１０８によって決定される。
【００５２】
処理ユニット１０８は、すなわち、好ましくは、供給信号１２１のそれぞれの半サイクルｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５・・・ｂついて、ポンプ１０６が専用の制御信号ａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎによりそれぞれの半サイクルを通じて通電されるか否かを常時計算するように構成されている。このため、処理ユニット１０８は、好ましくは、供給信号１２１のそれぞれの半サイクルｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５・・・ｂｎについて、実際に計算された作動比率Ａ／Ｂが所望の目標比率よりも小さいかどうかを比較し、これに当てはまる場合、専用の信号１２２によりそれぞれの半サイクルａ１、ａ２、ａ３・・・ａｎを通じてポンプ１０６に通電する。
【００５３】
図４の供給信号１２１及び制御信号１２２の形状は単に非限定的な例として示されていることは理解されよう。他の形状も等しく実現可能である。例えば、制御信号１２２は正弦波電流供給１２１から得る必要はない。他の波形、例えば、矩形波も等しく実現可能である。
【００５４】
図５は、本発明に係る飲料調製デバイスのポンプを制御するためのプロセス３００の好適な例を示す。これについて、飲料調製プロセス時、最初の初期設定工程３０１において、目標比率は、例えば、使用者の入力又はカプセルの識別に基づく所望の流量と、交流供給のそれぞれの半サイクルを通じてポンプ１０６が通電される場合に得られる最大流量との比率と定義される。最大流量はデバイスの処理ユニット１０８において事前設定してもよい。更に、カウンタ変数Ａ及びＢを「Ａ＝１」及び「Ｂ＝１」に設定する。したがって、変数Ａは、作動した半サイクル数、すなわち、それぞれの飲料調製プロセス中ポンプ１０６に通電した半サイクルの数であり、変数Ｂは、それぞれの飲料調製プロセスにおける交流供給信号１２１の半サイクルの総数である。
【００５５】
次の工程３０２では、変数の作動比率Ａ／Ｂを既定の目標比率と比較する。これは交流供給信号１２１のそれぞれの半サイクルについて計算することが好ましい。比率Ａ／Ｂが目標比率よりも小さい又は目標比率に等しい場合、ポンプは交流のそれぞれの半サイクルを通じて作動される。これはそれぞれの半サイクル中、ポンプに専用制御信号１２２を送信することにより得られる。比率Ａ／Ｂが目標比率よりも高い場合、ポンプは専用制御信号１２２によって作動されない。
【００５６】
次の工程３０３では、カウンタ変数Ｂを「Ｂ＝Ｂ＋１」に設定する。
【００５７】
工程３０２及び工程３０３は、交流供給信号１２１のそれぞれの半サイクルｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５・・・ｂｎについて、それぞれの飲料調製プロセスが完了するまで繰り返される。これは停止ボタンを押すなどの使用者の入力によって、又は既定の時間が経過した場合に作動することができる。
【００５８】
好ましくは、１つの工程Ｂｍａｘにおいて、Ａ／Ｂｍａｘの比率が目標比率（ＴＲ）に等しい、又はこれら比率の間の差が既定の割合を下回ると判定した場合、整数変数Ａ及び整数変数Ｂはそれぞれ１にリセットされる。
【００５９】
図６は、本発明の解決策に係るソレノイドポンプの所望の流量及び対応する制御の一例を示す。それぞれの所望の流量ＦＲ（ＦＲ、flow rate）は２２５ｍＬ／ｍｉｎである。ポンプの既定の最大流量は４００ｍＬ／ｍｉｎである。
【００６０】
２２５ｍＬ／ｍｉｎの所望の流量では、目標比率ＴＲ＝０．５６は、２２５ｍＬ／ｍｉｎを４００ｍＬ／ｍｉｎで除することにより計算される。４００ｍＬ／ｍｉｎは、ポンプが交流供給のそれぞれの正半サイクルを通じて通電される場合の、デバイスのポンプの既定の最大流量である。
【００６１】
飲料生成プロセスの開始時、変数Ａ及び変数Ｂは前述のように「１」に設定される。飲料生成プロセス時及び好ましくは交流供給のそれぞれの正半サイクルにおいて、実際の作動比率ＡＲ＝「Ａ／Ｂ」（表のそれぞれ１行目に示される）が既定の目標比率ＴＲよりも小さいかどうか、また、これに該当する場合、ポンプが通電されているか否かについて計算される。これは、表の２行目（オン／オフ）の各セルに「１」（ポンプは通電されている）及び「０」（ポンプは通電されていない）によって示される。
【００６２】
表の各列は、各値の計算が行われ、それぞれの半サイクルにおいてポンプが通電されているか否かが判定される交流供給の正半サイクルに関連することに留意されたい。したがって、所望の流量を得るために、目標比率ＴＲと常時更新される作動比率ＡＲとの比較に基づき、ポンプに通電するか否かを常時計算する。
【００６３】
それぞれの半サイクルにおけるポンプのオン状態及びオフ状態を示す表の２行目から得られるように、飲料調製プロセスにわたってポンプの実質的に均一な作動が得られる。これは、例えば、ソレノイドポンプの既知のバーストファイア制御モードとは非常に対照的である。バーストファイア制御モードでは、ポンプが後に続く時間周期のために作動され、次いで、別の後に続く周期のために電源がオフになる。
【００６４】
表内のグレーの領域に見られるように、２５番目の半サイクルでは、流量は０．５６に等しく、実際の作動比率ＡＲと目標比率ＴＲとの間の差はゼロである。したがって、ポンプが作動されるそれぞれ半サイクルの決定は、これら２５サイクルの後、最初から再度開始され得る。Ａ及びＢは１にリセットされ得る。
【００６５】
この特定の例では、最大流量４００ｍＬ／ｍｉｎから流体量２２５ｍＬ／ｍｉｎを得るために、本発明の制御方法では、ポンプに通電する半サイクルの作動を２５と計算した。したがって、ポンプに通電する２５の半サイクルが本発明の方法によって２５の半サイクルを通じて実質的に均一に分配される。
【００６６】
どの所望の流量も既定の最大流量の分数であり、デバイスの所与の流量計の高コストのフィードバックループを必要とすることなく本発明の解決策によって得られ得ることに留意されたい。更に、デバイスのポンプの音は不快ではない。
【００６７】
ポンプの所望の流量は飲料調製デバイスの使用者の入力により設定してもよい。しかしながら、所望の流量は、また、例えば、デバイス内に挿入されたカートリッジの専用インジケータの読取りに応じて、要するに、それぞれのカートリッジ内に収容されている原材料の量及び／又は種類に応じて、処理ユニットにより選択されてもよい。
【００６８】
上述の実施形態は、本発明を限定するというよりむしろ説明するものであり、当業者であれば、多くの代替的実施形態を、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく設計することができることに留意されたい。特許請求の範囲において、括弧間に配置されている任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきではない。「備える（comprising）」という語は、特許請求の範囲に列挙されているもの以外の要素又は工程の存在を排除するものではない。要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、複数のこのような要素の存在を排除するものではない。本発明はいくつかの異なる要素を含むハードウェアによって実施され得る。いくつかの手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これら手段のいくつかは同一のハードウェア物品によって具現化され得る。相互に異なる従属請求項に特定の処置が列挙されるという単なる事実はこれら処置の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ）】
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【図４ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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