МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ И СПОСОБЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИН ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
MACHINES TO MAKE DRINKS AND METHODS TO OPERATE MACHINE TO MAKE DRINKS

Настоящее изобретение относится к машинам для приготовления напитков и к способам эксплуатации машин для приготовления напитков. В частности, оно относится к улучшениям в нагревательных системах и в управлении мощностью в таких системах.
Машины для приготовления напитков, такие как кофеварки и аппараты для приготовления чая, хорошо известны. Известны машины для приготовления напитков, которые дозируют отдельные порции напитка в емкости, например чашки. Такие машины могут готовить напиток из бестарного запаса ингредиентов напитка, или из упаковок ингредиентов напитка, таких как чалда, пакеты или картриджи. Пример одного типа таких упаковок показан в ЕР 1440903. В нижеследующем описании такие упаковки будут именоваться общим термином "картридж". Однако настоящее изобретение не ограничено использованием одного конкретного типа чалда, пакета или картриджа. Напитки готовятся путем варки, смешивания, растворения или разведения ингредиентов напитка в воде. Например, для напитков на основе кофе нагретую воду пропускают сквозь картриджи для получения экстрагированного раствора.
Известны машины с резервуаром, в котором хранится вода. Резервуар может быть выполнен с возможностью заполнения вручную или, альтернативно, известны машины, подключаемые к водопроводной сети, что позволяет заполнять резервуар полуавтоматически или автоматически.
Известны также машины для приготовления напитков, содержащие первый и второй варочный агрегат, соединенные друг с другом в едином корпусе или в одной установке.
Проблема с машинами для приготовления напитков заключается в том, что при высоком спросе - т.е. при необходимости раздачи нескольких порций напитка в быстрой последовательности - могут возникнуть задержки, поскольку воду в резервуаре следует нагреть для конкретной температуры, чтобы получить напиток высокого качества. Было предложено решение, согласно которому машина оснащалась более мощным нагревателем. Однако такое решение может привести к проблемам, если машина эксплуатируется в месте с ограниченной мощностью источника питания. Кроме того, ограниченная мощность источника питания является особой проблемой для машин для приготовления напитков с первым и вторым варочными агрегатами, объединенными в одном корпусе.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание машины и способа для приготовления напитков, которые устраняют по меньшей мере некоторые из описанных проблем.
Соответственно согласно настоящему изобретению предлагается способ эксплуатации машины для приготовления напитков, относящейся к типу, содержащему варочный агрегат, содержащий:
резервуар, содержащий воду;
раздаточную головку для приема картриджа при использовании содержащего один или более ингредиентов напитка;
насос для прокачивания воды из резервуара в раздаточную головку;
первичный нагреватель для нагрева воды, содержащейся в резервуаре;
вторичный нагреватель между резервуаром и раздаточной головкой;
контроллер для управления подачей питания на первичный нагреватель и на вторичный нагреватель;
при этом контроллер предотвращает подачу питания на первичный нагреватель одновременно с подачей питания на вторичный нагреватель.
В этом варианте машина содержит один варочный агрегат с первичным и вторичным нагревателями. Контроллер исключает возможность одновременной подачи питания на первичный и на вторичный нагреватель, за счет чего общая потребляемая машиной мощность снижается. Таким образом, имеется возможность использовать более мощный первичный нагреватель и вторичный нагреватель, чем в случае, когда питание требуется подавать на оба нагревателя одновременно.
Предпочтительно машина для приготовления напитков предназначена для раздачи напитка во время цикла раздачи из варочного агрегата, где контроллер управляет подачей питания на первичный нагреватель во время части цикла раздачи, когда насос этого варочного агрегата не активен.
Предпочтительно цикл раздачи содержит одну паузу или более, когда вода не прокачивается на раздаточную головку и где контроллер подает питание на первичный нагреватель во время одной такой паузы или более.
Например, одна пауза или более может использоваться для замачивания одного или более ингредиента напитка в чалде или в картридже.
Во время цикла раздачи питание на первичный и вторичный нагреватели может подаваться поочередно. Альтернативно, во время цикла раздачи вторичный нагреватель может быть постоянно включен, а первичный нагреватель - постоянно выключен.
Предпочтительно вода в резервуаре нагревается до температуры 70 - 95°С.
Более предпочтительно вода в резервуаре нагревается до температуры приблизительно 85°С.
Предпочтительно температура воды, прокачиваемой на раздаточную головку, повышается вторичным нагревателем на величину 0-30°С.
Предпочтительно температура воды, прокачиваемой на головку, повышается вторичным нагревателем так, что температура воды на входе в раздаточную головку составляет 85 - 94°С.
Способ может далее содержать этап, при котором после раздачи напитка из варочного агрегата сквозь раздаточную головку пропускают пар.
Пар можно генерировать во вторичном нагревателе.
Согласно настоящему изобретению также предлагается машина для приготовления напитков, содержащая варочный агрегат, содержащий:
резервуар, содержащий воду;
раздаточную головку для приема картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка;
насос для прокачивания воды из резервуара в раздаточную головку;
первичный нагреватель для нагрева воды, содержащейся в резервуаре;
вторичный нагреватель между резервуаром и раздаточной головкой;
контроллер для управления подачей питания на первичный нагреватель и на вторичный нагреватель; и
в которой контроллер предотвращает подачу питания на первичный нагреватель во время подачи питания на вторичный нагреватель.
Предпочтительно контроллер предотвращает подачу питания на первичный нагреватель во время прокачки воды насосом.
Предпочтительно первичный нагреватель расположен в резервуаре.
Предпочтительно первичный нагреватель содержит электрический нагревательный элемент.
Предпочтительно вторичный нагреватель расположен на траектории потока, проходящей от резервуара до раздаточной головки.
Предпочтительно вторичный нагреватель содержит проточный нагреватель мгновенного действия.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения далее предлагается способ эксплуатации машины для приготовления напитков, относящейся к типу, содержащему первый варочный агрегат и второй варочный агрегат, при этом каждый из варочных агрегатов содержит:
резервуар, содержащий воду;
раздаточную головку для приема картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка;
первичный нагреватель для нагрева воды, содержащейся в резервуаре;
при котором машина для приготовления напитков далее содержит:
по меньшей мере один насос для прокачивания воды из резервуаров в раздаточные головки;
контроллер для управления подачей питания на первичный нагреватель каждого из первого варочного агрегата и второго варочного агрегата,
при этом способ эксплуатации содержит этап, при котором управляют контроллером так, чтобы предотвратить одновременную подачу питания на первый варочный агрегат и на второй варочный агрегат.
Управляя подачей питания на первичные нагреватели так, чтобы они не включались одновременно, можно снизить общую потребляемую мощность машины. Таким образом, имеется возможность использовать более мощный первичный нагреватель в каждом варочном агрегате.
Предпочтительно способ далее содержит этап, при котором управляют контроллером так, чтобы предотвратить подачу питания на первичный нагреватель любого из первого варочного агрегата и второго варочного агрегата во время прокачки воды, по меньшей мере, одним насосом.
Предпочтительно способ далее содержит этап, при котором управляют контроллером так, чтобы предотвратить подачу питания на первичный нагреватель любого из первого варочного агрегата и второго варочного агрегата во время раздачи напитка в приемную емкость из любого из первого варочного агрегата и второго варочного агрегата.
Таким образом, варочные агрегаты не используют мощность для прокачки воды или раздачи напитка в то время, когда на любой из варочных агрегатов подано питание. И вновь, это позволяет использовать более мощный первичный нагреватель в каждом из варочных агрегатов, и при этом общая потребляемая мощность машины не будет превышать возможности имеющегося источника питания.
Предпочтительно способ далее содержит этап, на котором питание подается на первичный нагреватель одного из первого и второго варочных агрегатов по первому требованию от контроллера и управляют контроллером так, чтобы предотвращать подачу питания на первичный нагреватель другого из первого и второго варочных агрегатов, пока питание подается на включенный первичный нагреватель.
Таким образом, контроллер управляет первичными нагревателями двух варочных агрегатов по принципу обслуживания первого обратившегося. Другими словами, после того как первичный нагреватель одного из варочных агрегатов будет включен, он остается включенным, пока вода в резервуаре этого нагревателя не достигнет требуемой температуры, или пока нагрев не прервет какое-либо другое действие - например, требование о раздаче напитка из другого варочного агрегата. Это сводит к минимуму задержку, пока по меньшей мере один из варочных агрегатов будет готов к раздаче напитка.
Предпочтительно способ далее содержит этап, на котором нагревают воду в резервуаре первого и/или второго варочного агрегата для температуры от 70°С до 95°С.
Более предпочтительно воду в резервуаре первого и/или второго варочного агрегата нагревают до температуры приблизительно 85°С.
Предпочтительно каждый из первого и второго варочных агрегатов содержит насос. Использование отдельного насоса для каждого варочного агрегата вместо одного насоса для обоих варочных агрегатов позволяет упростить гидравлическую цепь варочных агрегатов и устраняет необходимость в сложных клапанах для переключения потока между варочными агрегатами.
Предпочтительно каждый из первого и второго варочных агрегатов далее содержит вторичный нагреватель на траектории потока между резервуаром и выходным отверстием раздаточной головки, и в котором контроллером управляют так, чтобы предотвратить подачу питания на любой из первичных нагревателей одновременно подачей питания на любой из вторичных нагревателей.
Применение вторичных нагревателей дает преимущество, заключающееся в возможности точного управления температурой воды, когда она достигает ингредиентов напитка, а также в ускорении реакции машины, когда необходимо последовательно раздавать напитки с разной температурой. Используя контроллер для предотвращения подачи питания на любой из вторичных нагревателей, при включенном любом из первичных нагревателей можно ограничить общую потребляемую мощность машины в соответствии с доступной мощностью источника питания, в то же время используя в каждом варочном агрегате первичные нагреватели высокой мощности.
Предпочтительно контроллер выполнен с возможностью допускать одновременную подачу питания на вторичные нагреватели первого и второго варочных агрегатов.
Преимущественно возможность включать оба вторичных нагревателя одновременно позволяет раздавать напитки одновременно из обоих варочных агрегатов.
Предпочтительно машина для приготовления напитков предназначена для раздачи напитка во время цикла раздачи из первого или второго варочного агрегата, при этом контроллер подает питание на первичный нагреватель первого или второго варочного агрегата во время той части цикла раздачи, когда по меньшей мере один насос выключен.
Предпочтительно машина для приготовления напитков предназначена для раздачи одного или одновременно двух напитков во время цикла раздачи из первого и второго варочного агрегата; при этом контроллер подает питание на первичный нагреватель первого и второго варочного агрегата во время части цикла раздачи, когда по меньшей мере один насос выключен.
Таким образом, машина может гибко раздавать один напиток из одного или обоих варочных агрегатов или два напитка, используя оба варочных агрегата последовательно или одновременно. Дополнительно первичный нагреватель одного или другого из варочных агрегатов можно включать, когда вторичные нагреватели машины не используются, или когда насосы выключены.
Цикл раздачи может содержать одну паузу или более, когда вода не прокачивается на раздаточную головку, и при этом контроллер подает питание на первичный нагреватель первого или второго варочного агрегата во время этой одной паузы или более.
Например, одна пауза или более может использоваться для замачивания одного или более ингредиентов напитка в чалде или в картридже или для продувки чалда или картриджа в конце цикла раздачи.
Таким образом, преимущественно даже во время относительно коротких периодов, когда насосы и вторичные нагреватели выключены, один из первичных нагревателей может включаться, чтобы подготовить воду в резервуарах для быстрой раздачи следующего напитка. Например, паузы могут иметь длительность в несколько секунд, например 10-секундная пауза для замачивания молотого кофе.
Предпочтительно способ далее содержит этап, на котором повышают температуру воды, прокачиваемой на раздаточную головку первого и второго варочного агрегата, используя вторичный нагреватель, на величину от 0°С до 30°С.
Например, температуру воды, прокачиваемой на раздаточную головку первого и/или второго варочного агрегата, можно повышать вторичным нагревателем так, чтобы температура воды, входящей в раздаточную головку, составляла 85 - 94°С.
В зависимости от фактической температуры воды в резервуаре и целевой температуры напитка при раздаче температура воды может требовать или не требовать повышения вторичным нагревателем. Если повышения температуры воды не требуется, тогда вода просто проходит через выключенный вторичный нагреватель. Если температуру необходимо поднять, вторичный нагреватель включается.
Способ далее может содержать этап, на котором после раздачи напитка из первого и/или второго варочного агрегата сквозь раздаточную головку первого и/или второго варочного агрегата пропускают пар.
Предпочтительно пар генерируют вторичным нагревателем первого и/или второго варочного агрегата.
Пар можно использовать и для очистки раздаточной головки после нескольких циклов раздачи или после каждого цикла раздачи, а также для выдувания большей части или всей жидкости, остающейся в упаковке одной порции в раздаточной головке. Это уменьшает степень загрязнения раздаточной головки при удалении упаковки и, кроме того, помогает обеспечить соответствие объема жидкости, раздаваемой на каждом цикле раздачи.
Способ может содержать этап, на котором включают первый варочный агрегат и второй варочный агрегат одновременно для раздачи одного и того же напитка, при этом этот напиток содержит первую часть, раздаваемую из раздаточной головки первого варочного агрегата, и вторую часть, раздаваемую из раздаточной головки второго варочного агрегата.
Альтернативно, способ может содержать этап, на котором включают первый варочный и второй варочный агрегат одновременно для раздачи первого напитка и второго напитка, при этом первый напиток раздается раздаточной головкой первого варочного агрегата, а второй напиток раздается раздаточной головкой второго варочного агрегата.
Общая мощность, потребляемая машиной для приготовления напитков, может составлять менее 3120 Вт. Это является особенно значимым преимуществом для машин, предназначенных для использования в Европе для соответствия с имеющимися источниками питания.
Общая мощность, потребляемая машиной для приготовления напитков, может составлять менее 1800 Вт. Это является особенно значимым преимуществом для машин, предназначенных для использования в США для соответствия с имеющимися источниками питания.
Согласно настоящему изобретению также предлагается машина для приготовления напитков, содержащая первый варочный агрегат и второй варочный агрегат, каждый из которых содержит:
резервуар для воды,
раздаточную головку для приема при использовании картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка;
первичный нагреватель для нагрева воды в резервуаре;
в которой машина для приготовления напитков далее содержит:
по меньшей мере один насос для прокачки воды из резервуаров к раздаточным головкам;
контроллер для управления подачей питания на первичный нагреватель каждого из первого и второго варочных агрегатов, при этом контроллер выполнен с возможностью предотвращать одновременную подачу питания на первичные нагреватели первого варочного агрегата и второго варочного агрегата.
Предпочтительно контроллер выполнен с возможностью предотвращать подачу питания на первичный нагреватель любого из первого и второго варочного агрегатов во время прокачки воды насосом любого из первого и второго варочного агрегата.
Предпочтительно контроллер выполнен с возможностью предотвращать подачу питания на первичный нагреватель любого из первого и второго варочного агрегатов во время раздачи напитка в приемную емкость из любого из первого и второго варочных агрегатов.
Предпочтительно первичный нагреватель первого варочного агрегата расположен в резервуаре первого варочного агрегата, а первичный нагреватель второго варочного агрегата расположен в резервуаре второго варочного агрегата.
Каждый первичный нагреватель может иметь номинальную мощность 3120 Вт или менее.
Каждый первичный нагреватель может иметь номинальную мощность 1800 Вт или менее.
Каждый первичный нагреватель содержит электрический нагревательный элемент.
Контроллер может содержать первое устройство контроллера для управления работой первого варочного агрегата и второе устройство контроллера для управления работой второго варочного агрегата.
Предпочтительно первое устройство контроллера расположено в первом варочном агрегате, а второе устройство контроллера расположено во втором варочном агрегате.
Первое устройство контроллера и второе устройство контроллера предпочтительно оперативно соединены.
Предпочтительно каждый из первого и второго варочных агрегатов далее содержит вторичный нагреватель, расположенный между резервуаром и выпускным отверстием раздаточной головки, при этом контроллер выполнен с возможностью предотвращать подачу питания на любой из первичных нагревателей одновременно с подачей питания на любой из вторичных нагревателей.
Предпочтительно контроллер выполнен с возможностью подавать питание на вторичные нагреватели и первого, и второго варочных агрегатов одновременно.
Предпочтительно каждый вторичный нагреватель расположен на траектории потока, которая проходит от резервуара для раздаточной головки.
Каждый вторичный нагреватель может иметь номинальную мощность 1500 Вт или менее.
Каждый вторичный нагреватель может иметь номинальную мощность 900 Вт или менее.
Предпочтительно каждый вторичный нагреватель содержит нагреватель мгновенного действия. Например, вторичные нагреватели могут быть врезными проточными электрическими нагревателями.
Преимущественно машина может содержать единственное соединение подвода питания. Это позволяет устанавливать машину в разных местах, не занимая несколько розеток, и машина при поставке не требует специализированного источника питания.
Согласно настоящему изобретению также предлагается система для приготовления напитков, содержащая машину для приготовления напитков, описанную выше, и один или более картридж, содержащий один или более ингредиентов напитка.
Согласно настоящему изобретению далее предлагается машина для приготовления напитка, содержащая:
резервуар для воды;
раздаточную головку для приема при эксплуатации картриджа, содержащего один или более из ингредиентов напитка;
насос для прокачки воды из резервуара к раздаточной головке;
первичный нагреватель для нагревания воды, содержащейся в резервуаре;
датчик температуры для измерения температуры воды в резервуаре;
впускной клапан, сообщающийся с резервуаром и выполненный с возможностью соединения с внешним источником воды и предназначенный для управления подачей воды в резервуар;
контроллер для управления работой впускного клапана, при этом контроллер оперативно соединен с датчиком температуры для приема сигналов температуры, указывающих на температуру воды в резервуаре, и оперативно соединен с впускным клапаном для управления открыванием и закрыванием впускного клапана;
в которой контроллер выполнен с возможностью открывать впускной клапан для подачи воды в резервуар в ответ на сигналы температуры от датчика температуры;
в которой контроллер выполнен с возможностью открывать впускной клапан для подачи воды в резервуар, когда температура воды в резервуаре отличается от заданной температуры воды не более, чем на величину, определенную для заполнения резервуара;
далее, в которой контроллер выполнен с возможностью включать насос для раздачи напитка, только когда температура воды в резервуаре отличается от заданной температуры воды не более чем на величину, определенную для раздачи напитка.
Таким образом, заполнение резервуара регулируется так, чтобы это заполнение не ограничивало способность машины находиться в готовности к раздаче напитка по требованию.
Предпочтительно заданная температура составляет 70 - 95°С.
Предпочтительно заданная температура составляет приблизительно 85°С.
Преимущественно разница температур, определенная для заполнения, меньше, чем разница температур, определенная для раздачи. Так, заполнение резервуара разрешено только тогда, когда имеется некоторое пространство для добавляемой воды так, чтобы температура воды в резервуаре не падала ниже точки, при которой машина может раздавать напитки.
Предпочтительно разница температур, определенная для заполнения, составляет приблизительно 5°С.
Предпочтительно разница температур, определенная для раздачи, составляет приблизительно 10°С.
Предпочтительно контроллер выполнен с возможностью осуществлять задержку между закрыванием впускного клапана и повторным открыванием впускного клапана. Эта задержка дает возможность воде успокоиться, чтобы обеспечить точность показаний любых датчиков объема, установленных в резервуаре, а также дает время на измерение охлаждающего эффекта, создаваемого добавленной водой, датчиком температуры, установленным в резервуаре.
Машина для приготовления напитков может содержать первый варочный агрегат и второй варочный агрегат; при этом каждый их первого и второго варочных агрегатов содержит описанную выше машину для приготовления напитков.
Согласно настоящему изобретению также предлагается способ эксплуатации машины для приготовления напитков, относящейся к типу, содержащему:
резервуар для воды;
раздаточную головку для приема при использовании картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка;
насос для прокачки воды из резервуара к раздаточной головке;
первичный нагреватель для нагрева воды, содержащейся в резервуаре;
датчик температуры для измерения температуры воды в резервуаре;
впускной клапан, сообщающийся с резервуаром и соединенный с внешним источником воды и выполненный с возможностью управлять подачей воды в резервуар;
контроллер для управления работой впускного клапана, при этом контроллер оперативно соединен с датчиком температуры для приема сигналов температуры воды в резервуаре и оперативно соединен с впускным клапаном для управления открыванием и закрыванием впускного клапана;
при этом способ содержит этапы, при которых управляют контроллером для открывания впускного клапана для подачи воды в резервуар в ответ на сигналы температуры от датчика температуры;
управляют контроллером для открывания впускного клапана для подачи воды, когда температура воды в резервуаре отличается от заданной температуры воды не более чем на величину, определенную для заполнения;
далее управляют контроллером для включения насоса для раздачи напитка только, когда температура воды в резервуаре отличается от заданной температуры воды не более чем на величину, определенную для раздачи напитка.
Предпочтительно контроллером управляют для создания задержки между моментом закрытия впускного клапана и моментом повторного открытия впускного клапана.
Далее следует более подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенных только для примера, со ссылками на приложенные чертежи, где:
Фиг.1 - вид в перспективе первого варианта машины для приготовления напитков по настоящему изобретению, содержащей первый и второй варочные агрегаты.
Фиг.2 - вид в перспективе второго варианта варочной машины по настоящему изобретению, содержащей единственный варочный агрегат.
Фиг.3 - схематическая диаграмма машины для приготовления напитков по Фиг.1.
Фиг.4 - схематическая диаграмма траектории потока воды в машинах для приготовления напитков по фиг.1 и 2.
Фиг.5 - диаграмма последовательности, иллюстрирующая аспекты работы контроллера машины для приготовления напитков по фиг.1.
Фиг.6 - диаграмма, иллюстрирующая работу машины для приготовления напитков по фиг.1 при первом включении.
Каждая из машин 1 для приготовления напитков согласно фиг.1 и 2 содержит корпус 2, в котором расположены внутренние механизмы машины, такие как резервуар для воды, насос и нагревательное средство.
Машина 1 согласно фиг.2 содержит один варочный агрегат. Машина 1 по фиг.1 содержит первый варочный агрегат и второй варочный агрегат, соединенные друг с другом.
Каждый варочный агрегат машин 1 содержит раздаточную головку 3, установленную на верхней части корпуса 2, и в которую при эксплуатации вставляется картридж, содержащий один или более из ингредиентов напитка. Напиток раздается из варочного агрегата через выпускной носик 5 путем прокачивания воды из резервуара варочного агрегата через картридж для формирования напитка, который затем направляется через выпускной носик 5 в чашку 6. Как показано на фиг.1, машина с двумя варочными агрегатами оснащена двумя выпускными носиками 5.
Как показано на фиг.3, первый и второй варочные агрегаты машины 1 для приготовления напитков согласно фиг.1 имеют одинаковую внутреннюю и функциональную конфигурацию. Компоненты первого варочного агрегата показаны на фиг.3 с индексом "а", а компоненты второго варочного агрегата показаны с индексом "b". Каждый варочный агрегат содержит резервуар 30, источник питания 45, контроллер 47, насос 50, вторичный нагреватель 51, раздаточную головку (показанную на фиг.3 общей позицией 55), и пользовательский интерфейс 61, 62.
Машина 1 далее содержит общий элемент 63 отклонения потока, который направляет выходной поток из раздаточных головок 55 в одну или более приемную емкость 6, расположенную на сборнике 64 капель или на держателе 4 чашек. Сборник 54 капель может быть снабжен датчиком 66, соединенным с одним или более из контроллеров 47, указывая на момент заполнения сборника 64 капель. Кроме того, имеется корзина 60 для отходов для сбора извлеченных картриджей. Корзина 60 для отходов снабжена датчиком 65, соединенным с одним или обоими из контроллеров 47 для определения момента заполнения корзины 60. Держатель чашек может содержать стойку 6 для чашек, установленную на валу 10.
Каждый резервуар 10 содержит первичный нагреватель 31, выполненный в форме погружного нагревательного элемента, датчик 32 температуры, датчик 33 перегрева, датчики 34 уровня воды, датчик 45 кипения, отверстие 36 перелива и место 36 слива. Дополнительно резервуар 30 имеет место 38 заполнения, через которую можно осуществлять ручное заполнение, например, осуществляя доступ к резервуару через съемную крышку, или автоматическое заполнение, используя впускной клапан 31, врезанный в водопроводную сеть 40.
Каждый источник 45 питания подает электроэнергию на соответствующий варочный агрегат. Источник 45 питания соединен внешним источником 46 питания. Используется единое внешнее соединение с сетью 46 питания. Например, имеется один сетевой кабель, заканчивающийся вилкой с двумя или тремя контактами.
Каждый контроллер 47 содержит печатную плату со смонтированными на ней процессором и запоминающим устройством, а также интерфейсом ввода/вывода для передачи и приема сигналов от первичного нагревателя 31, датчика 32 температуры, датчика 33 перегрева, датчиков 34 уровня воды, датчика 35 кипения, впускного клапана 41, источника питания 45, насоса 50, вторичного нагревателя 51, раздаточной головки 55 и пользовательского интерфейса 61, 62 соответствующего варочного агрегата. Дополнительно, контроллеры 47 двух варочных агрегатов передают и принимают сигналы друг от друга, используя соединение 48 для координации работы двух варочных агрегатов, как описано ниже. Соединение 48 может быть проводным соединением, или специализированной шиной данных с собственным контроллером.
В запоминающем устройстве хранится рабочий код, который используется для управления рабочим поведением машины в соответствии с различными сценариями работы, как будет описано ниже. Запоминающее устройство может быть постоянным запоминающим устройством, или записываемым запоминающим устройством, таким как СППЗУ.
Впуск каждого насоса 50 соединен с соответствующим резервуаром 30, а выпуск соединен с соответствующим вторичным нагревателем 51. Насосы 50 могут быть перистальтическими насосами, в которых за каждый цикл или оборот насосного элемента прокачивается известный объем воды. Альтернативно, для определения прокачиваемого объема можно использовать импульсное кодирующее устройство. Расход, создаваемый насосами 50, может меняться под управлением контроллера 47 как между отдельными циклами раздачи, так и в пределах отдельного цикла раздачи. Типично используется расход в пределах от 0 до 13 мл/с. Преимущественно в начале цикла раздачи используется очень небольшой расход, чтобы увеличить до максимума теплообмен во вторичных нагревателях 51.
Предпочтительно между насосом 50 и вторичным нагревателем 51 установлен электромагнитный обратный клапан. Дополнительно в линию подачи врезан предохранительный клапан, рассчитанный на срабатывание при давлении 2,5 бар.
Каждый вторичный нагреватель 51 содержит проточный нагреватель мгновенного действия, имеющий проточную трубку, по которой течет нагреваемая вода, и электрический нагревательный элемент 52, находящийся в тепловом соединении с внешней поверхностью трубки. На выходе вторичного нагревателя 51 расположен датчик 53 температуры, отслеживающий температуру воды, выходящей из вторичного нагревателя. Данные этих измерений подаются на контроллер 47.
Вода, выходящая из вторичного нагревателя 51, подается на раздаточную головку 55.
Раздаточная головка 55 содержит прокалывающий элемент 56 и зажимной элемент 58, который при использовании может принимать картридж 70, содержимое, которое должно раздаваться. Для считывания идентификационного штрихового кода, имеющегося на картридже 70, имеется устройство 57 считывания штриховых кодов. Раздаточная головка 55 может перемещаться между открытой конфигурацией, в которой в нее можно вставлять картридж 70, и закрытой конфигурацией, в которой картридж 70 зажат зажимным элементом 58 и в нем прокалывающим элементом 56 сформированы впускное и выпускное отверстия.
Для выброса картриджа 70 из раздаточной головки 55 после раздачи может использоваться выбрасывающий механизм 59. Однако для целей настоящего изобретения выбрасывающий механизм и детальная работа раздаточной головки 55 не требуют подробного описания.
Каждый пользовательский интерфейс содержит кнопку 61 пуска/остановки и жидкокристаллическую панель 62 для отображения информации для пользователя.
При эксплуатации, предполагая, что вода в одном из резервуаров 30 находится при требуемой температуре, жидкокристаллический дисплей 62 для этого варочного агрегата покажет, что в раздаточную головку 55 нужно вставить картридж. Затем пользователь вставляет картридж 70 и закрывает раздаточную головку 55 для прокалывания картриджа 70. Затем пользователь нажимает кнопку 61 пуска/остановки для запуска цикла раздачи. Во время раздачи вода течет по траектории, схематически показанной на фиг.4. Часть воды в резервуаре 30, нагретой для температуры хранения первичным нагревателем 31, прокачивается насосом 50 через вторичный нагреватель 51 в раздаточную головку 55. При прохождении через вторичный нагреватель 51 температура воды при необходимости повышается за счет подачи питания на вторичный нагревательный элемент 52. При достижении раздаточной головки 55 вода направляется через картридж 70 для формирования напитка. Напиток выходит из выпускного отверстия картриджа и направляется через распределитель 63 потока и одно из выпускных отверстий 5 машины 1 в приемную емкость 6.
Температура хранения резервуара составляет от 70°С до 95°С и предпочтительно равна 85°С.
Температура воды на выходе из вторичного нагревателя 55 задается контроллером 47 и с помощью датчика 53 температуры реализуется регулирование с положительной обратной связью, при котором контроллер 47 регулирует мощность нагревательного элемента 52 по мере необходимости для получения требуемой температуры воды в точке, в которой вода достигает раздаточной головки. Желательно, чтобы температура воды, достигающей раздаточной головки, составляла 85 - 94°С в зависимости от типа раздаваемого напитка. Поэтому требуемая температура воды непосредственно на выходе вторичного нагревателя будет выше указанной, чтобы скомпенсировать потери теплоты во время транспортировки воды из вторичного нагревателя к раздаточной головке. На практике требуемые уровни температуры воды на выходе вторичного нагревателя определяются экспериментально, однако они могут составлять, например, от 90°С до 103°С.
Согласно настоящему изобретению управление машиной, определенное работой контроллера 47, запрограммировано на ограничение максимальной потребляемой мощности машины 1.
Во-первых, каждый контроллер 47 предотвращает одновременную подачу питания на первичный нагреватель 31 и на вторичный нагреватель 51 своего варочного агрегата. Во-вторых, контроллеры 47 обоих варочных агрегатов поддерживают связь друг с другом, используя соединение 48, для предотвращения подачи питания на первичный нагреватель 31 одного варочного агрегата, одновременно с подачей питания на первичный нагреватель 31 или вторичный нагреватель 51 другого варочного агрегата. Другими словами, два первичных нагревателя 31 не могут получать питание одновременно, и ни один из первичных нагревателей 31 не может получать питание одновременно с любым из вторичных нагревателей 51. Достоинством предлагаемой машины является то, что оба вторичных нагревателя 51 могут получать питание одновременно. Это позволяет обоим варочным агрегатам раздавать напитки одновременно.
Логика управления, применяемая обоими контроллерами 47, схематически показана на диаграмме последовательности на фиг.5. Прямоугольник "пуск" представляет начальную точку алгоритма управления, и машина изначально находится в этом положении при первом включении. Первичные нагреватели 31 варочных агрегатов работают по принципу обслуживания первого обратившегося так, что контроллер 47, первый запросивший разрешение на включение своего первичного нагревателя 31, получит это разрешение, и питание на этот первичный нагреватель будет продолжать подаваться до тех пор, пока вода в резервуаре 30 не достигнет температуры хранения, или пока не начнется цикл раздачи.
Оба контроллера 47 могут задавать или сбрасывать условие "запрет нагрева", которое предотвращает подачу питания на первичный нагреватель 31 другого варочного агрегата.
Пример работы логики управления приведен на фиг.6, где показана начальная работа машины при включении. Сначала температура в резервуарах 30 первого и второго варочных агрегатов находится ниже температуры хранения, поэтому при включении питания на обоих жидкокристаллических дисплеях появляется сообщение "Нагрев. Пожалуйста, подождите". В этом примере при включении питания машины первый варочный агрегат первым запрашивает разрешение на подачу питания на свой первичный нагреватель 31а, поэтому включается первичный нагреватель 31а. Поэтому первичный нагреватель 31b второго варочного агрегата остается выключенным. Когда температура в резервуаре 30а достигнет температуры хранения, на дисплее 62а первого варочного агрегата появится сообщение "Пожалуйста, вставьте картридж". В это время контроллер 47а первого варочного агрегата выключает свой первичный нагреватель 31а и снимает условие "запрет нагрева", позволяя контроллеру 47b второго варочного агрегата подать питание на свой первичный нагреватель 31b.
На фиг.6 показано, что если во время нагрева воды в резервуаре 30b пользователь запустит цикл раздачи на первом варочном агрегате, нажав кнопку 61а пуска/остановки, эта операция получит приоритет и подача питания на первичный нагреватель 31b второго варочного агрегата прекратится, чтобы можно было включить вторичный нагреватель 51а первого варочного агрегата.
На фиг.6 далее показано, что если раздача из первого варочного агрегата приводит к падению температуры в резервуаре 30а ниже температуры хранения (на практике для этого потребуется раздать подряд несколько напитков), то в конце цикла раздачи первичный нагреватель 31а запросит подачу питания. Однако в этом примере на основе принципа обслуживания первого обратившегося, контроллер 47b второго варочного агрегата является первым, кто запросил подачу питания на свой первичный нагреватель 31b. Поэтому резервуар 30b второго варочного агрегата первым нагревается до температуры хранения, после чего первичный нагреватель 31b выключается, и позволяет вновь включить первичный нагреватель 31а первого варочного агрегата.
Преимущество такого способа управления заключается в том, что один из варочных агрегатов быстро нагревается при первоначальном включении и позволяет быстро приступить к раздаче напитка.
Наличие связи между контроллерами 47 позволяет подавать питание на первичный нагреватель 31 одного из варочных агрегатов, даже во время относительно коротких пауз в использовании насосов или вторичных нагревателей 51 варочных агрегатов. Например, на первичный нагреватель 31 одного из варочных агрегатов можно подавать питание во время паузы на замачивание в цикле раздачи.
Опционально, варочные агрегаты могут использовать продувку паром для очистки раздаточных головок 55 и, кроме того, для выведения жидкости или напитка из картриджей 70. Пар генерируется вторичным нагревателем 51. Пар можно получать из воды, подаваемой на вторичный нагреватель 51 специально для этой цели, но предпочтительно он генерируется из остатков воды, остающейся во вторичном нагревателе 51 и в подсоединенных трубках в конце фазы раздачи напитка цикла раздачи. Пар может генерироваться специально подаваемым на вторичный нагреватель 51 для этой цели питанием в течение некоторого периода, или остаточной тепловой энергией, сохраняющейся во вторичном нагревателе 51 и в подсоединенных трубках после нагревания жидкой воды.
Аспекты настоящего изобретения также относятся и к машине для приготовления напитков, содержащей единственный варочный агрегат, показанной на фиг.2. Работа, конструкция и управление температурой единственного варочного агрегата с необходимыми изменениями соответствуют описанным выше в отношении машины, содержащей первый и второй варочные агрегаты. В частности, работой машины с одним варочным агрегатом управляет контроллер 47. В этом случае контроллер 47 обеспечивает невозможность одновременной подачи питания на первичный нагреватель 31 и вторичный нагреватель 51 так же, как описано выше.
В вышеописанных вариантах температура воды, выходящей из вторичного нагревателя 51, может регулироваться системой регулирования с положительной обратной связью, в которой используются контроллер 47 и датчик 53 температуры. Было обнаружено, что регулирование температуры воды с положительной обратной связью недостаточно эффективно в первые несколько секунд течения воды. Другими словами, для возникновения контура обратной связи требуется несколько секунд, пока можно будет осуществлять точное регулирование температуры. Для создания более эффективной системы регулирования температуры, особенно для начального периода течения воды, реализована система упреждающего регулирования. В контроллере 47 заранее запрограммировано множество сценариев, в соответствии с которыми он регулирует работу вторичного нагревателя 51. Контроллер 47 выбирает режим работы на основе времени, прошедшего с последнего цикла раздачи, и температуры вторичного нагревателя 51.
Например, когда после последнего цикла раздачи прошло относительно много времени (например, более 10 минут), запускается программа "холодного старта", при которой небольшой объем (около 10 мл) воды прокачивается через трубки во вторичный нагреватель 51 и удерживается в нем, в то время как вторичный нагреватель 51 включается для нагрева воды до требуемой температуры предварительного смачивания прежде, чем подать воду на варочную головку. Длительность такого "времени стабилизации" будет больше для "холодного старта", чем для "промежуточного старта", когда напиток раздавался в последние пять минут. Для "горячего старта", когда напиток раздавался сразу или через небольшой промежуток времени после предыдущей раздачи, время стабилизации будет еще короче, или такого времени стабилизации может вовсе не потребоваться.
Упреждающее регулирование вторичным нагревателем 51 относится в равной степени ко всем описанным вариантам.
В вышеописанных вариантах цикл раздачи напитка может выполняться при подаче питания только на вторичный нагреватель (нагреватели) 51. Другими словами, первичный нагреватель (нагреватели) могут быть выключены в течение всего времени, когда раздается напиток. После этого первичный нагреватель (нагреватели) при необходимости могут включаться для поддержания или повышения температуры в резервуаре (резервуарах) 30.
Контроллеры 47 машины 1 согласно фиг.1 и 2 также можно использовать для управления автоматическим заполнением каждого резервуара 30. Впускной клапан 41 работает под управлением контроллера 47. Контроллер 47 ограничивает падение температуры в резервуаре 30, вызванное подачей холодной воды в нагретую воду, уже находящуюся в резервуаре 30. Это достигается путем отслеживания фактической температуры воды с помощью датчика 32 температуры и открыванием впускного клапана 41 только тогда, когда фактическая температура отличается от заданной температуры хранения не более чем на величину, при которой разрешено заполнение. Например, когда заданная температура хранения составляет 85°С, можно использовать разницу в 5°С, при которой разрешено заполнение, а это значит, что впускной клапан 41 нельзя открыть для подачи воды в резервуар, пока фактическая температура составляет по меньшей мере 80°С. Дополнительно, контроллер 47 использует параметр разницы температуры для раздачи, для управления, когда температура воды в резервуаре достаточно близка к заданной температуре хранения, чтобы разрешить выполнение цикла раздачи. Например, разница температур, при которой разрешена раздача, может быть задана в 10°С, что означает, что раздача может осуществляться, пока фактическая температура воды составляет по меньшей мере 75°С (в этом случае используется вторичный нагреватель 51 для компенсации недостаточной температуры, чтобы вода имела заданную температуру подачи, когда она достигнет раздаточной головки 55).
В результате резервуар 30, вода в котором находится при заданной температуре, можно пополнять водой, когда вода выкачивается из резервуара, пока температура в резервуаре не упадет на 5°С. Такое пополнение воды в резервуаре в таких обстоятельствах не помешает немедленному использованию дополнительной воды, если она потребуется. В условиях очень интенсивной эксплуатации (или при первом заполнении резервуара после подсоединения или после опорожнения для обслуживания) уровень воды в резервуаре 30 может достигнуть датчика 34 низкого уровня, и в этой точке контроллер 47 откроет впускной клапан 41, чтобы заполнить резервуар, и раздача напитков будет невозможна, пока температура в резервуаре не достигнет по меньшей мере 75°С.