КОФЕМАШИНА
COFFEE MACHINE

Изобретение относится к кофемашине, предназначенной для приготовления и выдачи кофейных напитков и содержащей по меньшей мере один гидравлический насос, бойлер и варочный блок, выполненный с возможностью приема молотого кофе и пропускания через него горячей воды, поступающей из бойлера, и дополнительно содержащей расходомер для измерения расхода воды и блок управления, принимающий электрические сигналы от расходомера и управляющий по меньшей мере одним гидравлическим насосом для регулирования расхода воды. Изобретение также относится к способу приготовления и выдачи кофейных напитков, включающему этапы нагрева воды и пропускания нагретой воды через варочный блок, в который помещают молотый кофе, при этом измеряют расход воды и регулируют его.
В документе EP 2 314 182 описана кофемашина в соответствии с преамбулой, которая также содержит систему управления давлением выдачи и датчик давления, предназначенный для генерирования сигнала управления, представляющего измеренное давление, причем датчик давления электронно соединен с блоком управления для определения давления выдачи, причем в этой системе гидравлический насос предназначен для подачи переменного количества воды и может быть приведен в действие посредством электронного привода, управляемого блоком управления в зависимости от измеренного значения давления выдачи.
В документе EP 2 314 182 также сказано, что если блок управления с помощью устройства измерения расхода обнаруживает расход, который является слишком низким или который в целом ниже расхода, соответствующего номинальному давлению, то операция выдачи происходит медленнее, потому что, например, кофе помолот слишком мелко, что приводит к увеличению времени выдачи по сравнению с номинальным временем выдачи. С другой стороны, если блок управления обнаруживает расход, являющийся слишком высоким, то операция выдачи происходит быстро, потому что, например, кофе помолот слишком крупно, что приводит к сокращению времени выдачи по сравнению с номинальным временем выдачи. Соответственно, если система обнаруживает расход, который не соответствует оптимальному значению расхода, то блок по EP 2 314 182 регулирует скорость вращения насоса до тех пор, пока расход не достигнет оптимального значения. Регулирование расхода воды, соответственно, приводит к тому, что время выдачи по существу становится равным номинальному времени выдачи.
Устройство и способ по EP 2 314 182 в целом согласуются с подходом, применяемым в существующем уровне техники, когда расход воды следует удерживать как можно более постоянным при фиксированном номинальном значении. При заданном таким образом постоянном расходе воды, а также при заданном оптимальном времени выдачи кофе, которое может быть установлено на основе типа, пористости и проницаемости кофе, введенного в варочный блок, наилучшие с точки зрения качества кофе результаты будут достигнуты только для одного размера чашки, в которую наливают сваренный кофе. Это означает, что если для наполнения более крупных чашек для кофе требуется более длительное время выдачи, то для молотого кофе в варочном блоке может осуществлена чрезмерная экстракция, что дает горький вкус кофе. С другой стороны, при меньших кофейных чашках время выдачи будет меньше номинального, и для молотого кофе в варочном блоке будет осуществлена недостаточная экстракция, что придаст кислый вкус кофе.
В документе DE 10 2015 217 999 описана кофемашина для приготовления и выдачи кофейных напитков, содержащая гидравлический насос, бойлер и варочный блок, выполненный с возможностью приема молотого кофе и пропускания через него горячей воды, поступающей из бойлера, и содержащая расходомер для измерения расхода воды, а также блок управления, принимающий электрические сигналы от расходомера и управляющий гидравлическим насосом так, чтобы регулировать расход воды, причем кофемашина содержит ПИД-регулятор для регулирования расхода в зависимости от требуемого фиксированного времени экстракции молотого кофе, подаваемого в варочный блок.
Задача изобретения заключается в том, чтобы поддерживать высокое качество кофе, наливаемого в кофейную чашку, независимо от размера, требуемого для заполнения кофейных чашек различного размера.
Изобретение направлено на то, чтобы предложить машину для варки кофе, в которой расход воды меняется в зависимости от требуемого фиксированного времени экстракции молотого кофе, подаваемого в варочный блок. Таким образом, время экстракции может поддерживаться постоянным при оптимальном значении, соответствующем молотому кофе, подаваемому в варочный блок. Тогда изменение расхода воды обеспечивает такое количество кофе, которое точно соответствует объему кофейной чашки, в которую должен быть налит кофе.
В документе DE 10 2015 217 999 описано применение ПИД-регулятора, имеющего недостатки с точки зрения больших изменений, которые могут возникнуть в регулируемом расходе. Другой недостаток заключается в том, что эта известная кофемашина является шумной. Соответственно, одна из задач изобретения заключается в том, чтобы предложить тихую кофемашину.
В соответствии с изобретением предложена кофемашина, в которой средство управления приводит в действие конвертер, преобразующий мощность постоянного тока на линии электропередачи в электрический импульсный сигнал с переменной амплитудой на линии привода, приводящей в действие по меньшей мере один гидравлический насос. На практике было доказано, что такой способ управления приводит к более тихой работе кофемашины, в частности, если машина работает на мощности ниже полной.
Более конкретно, кофемашина согласно изобретению содержит признак, заключающийся в том, что блок управления выполнен с возможностью вычисления разности между входом блока управления, обеспечивающим переменное заданное значение расхода, и измеренным значением, определенным расходомером, и подачи этой разницы в виде значения ошибки через сигнальную линию на средство управления, которое приводит в действие конвертер, преобразующий мощность постоянного тока на линии электропередачи в электрический импульсный сигнал с переменной амплитудой на линии привода, приводящей в действие по меньшей мере один гидравлический насос. Помимо снижения громкости благодаря признакам независимого пункта, признаки независимого пункта обладают дополнительными существенными преимуществами. Одно дополнительное преимущество заключается в том, что регулирование расхода становится простым на всем диапазоне от 0 до 100%. Другим дополнительным преимуществом является линейное соотношение между амплитудой электрического импульсного сигнала и результирующим расходом, обеспечиваемым по меньшей мере одним насосом. Кроме того, количество электромагнитных помех в окружающей среде сводится к минимуму, и, как уже упоминалось, по меньшей мере один насос работает менее шумно, чем при применении других способов привода насоса.
Другие признаки кофемашины также обеспечивают значительные преимущества, которые вносят вклад в бесшумную работу и качество кофе, приготавливаемого в этой кофемашине.
Один предпочтительный признак заключается в том, что машина содержит два гидравлических насоса. Это не только удваивает производительность кофемашины, но также поддерживает качество приготавливаемого кофе, сохраняя расход настолько постоянным, насколько это возможно, что становится возможным при соответствующем приведении в действие этих двух гидравлических насосов. Так как соответствующие насосы могут вносить вклад в требуемую производительность на более низком уровне, звуковая нагрузка на окружающую среду уменьшается. Наилучшие результаты достигаются тогда, когда два гидравлических насоса размещены параллельно и приводятся в действие с фазовым сдвигом на 180°. При приведении гидравлических насосов в действие с фазовым сдвигом на 180° насосы будут иметь последовательный рабочий цикл, так что когда один насос работает на полную силу, другой насос находится на грани обращения своего цикла, не обеспечивая при этом эффективного усилия. Одно и другое можно сравнить с плавной работой 12-, 8- или даже 6-цилиндрового двигателя по сравнению со сравнительно резкой и шумной работой четырехцилиндрового двигателя. Этого преимущества достигают, в частности, путем параллельной работы двух гидравлических насосов.
Плавность работы кофемашины может быть дополнительно повышена благодаря тому, что по меньшей мере один гидравлический насос соединен с бойлером гибким шлангом.
Далее изобретение будет дополнительно описано со ссылкой на схему приведенного в качестве примера варианта выполнения кофемашины в соответствии с изобретением, который не ограничивает прилагаемую формулу изобретения.
На фиг. 1 показана схема кофемашины в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 – подробности схемы управления кофемашины, показанной на фиг. 1.
На фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
На фиг. 1 показана кофемашина 1 для приготовления и выдачи кофейных напитков, содержащая по меньшей мере один гидравлический насос 2, 3, бойлер 4 и варочный блок 5, выполненный с возможностью приема молотого кофе и пропускания через него горячей воды, поступающей из бойлера 4. Кофемашина 1 также содержит расходомер 6 для измерения расхода воды и блок 7 управления, принимающий электрические сигналы от расходомера 6 и управляющий по меньшей мере одним гидравлическим насосом 2, 3 для регулирования расхода воды, поступающей в бойлер 4.
Кофемашина 1 содержит вход 8 блока 7 управления, который устанавливает переменное заданное значение расхода. Вход 8 блока 7 управления для переменного заданного значения расхода соединен со средством 9 установки заданного значения, которое автоматически устанавливает вход 8 блока 7 управления на значение, которое зависит от желаемого фиксированного времени экстракции молотого кофе, подаваемого в варочный блок 5. Это фиксированное номинальное время экстракции может быть задано органом 18 ввода, таким как ручное устройство ввода.
На фиг. 2 показаны подробности блока 7 управления, который выполнен с возможностью вычисления разницы между входным сигналом 8 блока 7 управления, который предоставляет переменное заданное значение 8 расхода, и измеренным значением расходомера 6. Блок 7 управления подает эту разность в виде значения ошибки по сигнальной линии 16 на средство 11 управления. Средство 11 управления приводит в действие конвертер 12, который преобразует мощность постоянного тока на линии 14 электропередачи в электрический импульсный сигнал с переменной амплитудой на приводной линии 17. Приводная линия 17 приводит в действие по меньшей мере один гидравлический насос 2, 3. Предпочтительно, чтобы мощность постоянного тока на линии электропередачи получали из подаваемой на линию электропередачи мощности переменного тока, которую выравнивают в напряжение постоянного тока с помощью выпрямителя 13.
Как показано на фиг. 1, предпочтительно, чтобы кофемашина 1 содержала два гидравлических насоса 2, 3. На данной фигуре также показано, что два гидравлических насоса 2, 3 расположены параллельно. Кроме того, блок 7 управления выполнен с возможностью управления двумя гидравлическими насосами 2, 3 так, чтобы они работали с фазовым сдвигом на 180°.
Наконец, на данной фигуре показано, что два гидравлических насоса 2, 3 соединены с бойлером 4 гибким шлангом.
Хотя изобретение обсуждалось выше со ссылкой на пример выполнения кофемашины в соответствии с изобретением, изобретение не ограничено этим частным вариантом осуществления, который можно дополнительно изменить многими способами, не отклоняясь от изобретения. Поэтому описанный пример осуществления изобретения не следует использовать для толкования прилагаемой формулы изобретения строго в соответствии с ним. Наоборот, вариант осуществления изобретения приведен только для того, чтобы объяснить формулировку прилагаемой формулы изобретения, не ограничивая формулу изобретения примером осуществления. Поэтому объем защиты изобретения следует рассматривать в только соответствии с прилагаемой формулой изобретения, в которой возможную двусмысленность формулировки следует разрешать с использованием этого примера осуществления изобретения.