阅读说明：本技术 具有用于调节水温度的改进系统的浓缩咖啡机以及用于调节浓缩咖啡机中的水温度的方法 (Espresso coffee machine with improved system for regulating the temperature of the water and method for regulating the temperature of the water in an espresso coffee machine ) 是由 A·迪奥尼西奥 G·萨尔维 于 2018-03-20 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种浓缩咖啡机,该机器包括：分配组和相应咖啡锅炉,该咖啡锅炉在压力下容纳水；加热器装置,用于加热咖啡锅炉中的水；温度传感器,用于测量咖啡锅炉中的水的温度；处理器,该处理器与所述温度传感器连接,并设置成驱动所述加热器装置,以使得咖啡锅炉中的所述水处于设定的参考温度；其中,所述处理器包括反馈系统；以及所述设定参考温度的值根据以下参数中的至少一个而变化：(a)第一参数,该第一参数是从机器操作循环经过的时间或在一个时间间隔内机器的使用频率的函数；(b)第二参数,该第二参数是机器的部件温度的函数；以及(c)第三参数,该第三参数是环境的函数。(The present application relates to an espresso coffee machine comprising: a dispensing group and a respective coffee boiler containing water under pressure; a heater device for heating water in the coffee boiler; a temperature sensor for measuring a temperature of water in the coffee boiler; a processor connected to the temperature sensor and arranged to drive the heater means such that the water in the coffee boiler is at a set reference temperature; wherein the processor comprises a feedback system; and the value of the set reference temperature varies according to at least one of the following parameters: (a) a first parameter that is a function of elapsed time from a machine operation cycle or frequency of use of the machine over a time interval; (b) a second parameter that is a function of a temperature of a component of the machine; and (c) a third parameter, the third parameter being a function of the environment.)

具有用于调节水温度的改进系统的浓缩咖啡机以及用于调节 浓缩咖啡机中的水温度的方法

技术领域

本发明通常涉及用于制备饮料的机器的领域。更特别是，本发明涉及一种用于制备浓缩咖啡(或另一饮料)的机器，该机器设置有用于调节锅炉中的水温度的改进系统。本发明还涉及一种用于调节浓缩咖啡机中的水温度的方法。

背景技术

EP2490580涉及一种用于制备咖啡等的机器。该机器包括一个或多个操作组，各操作组包括至少一个锅炉、泵、加热单元以及用于通过相关导管来提取香气和分配浓缩咖啡灌注的单元。各组提供有用于控制和调节浓缩咖啡的生产参数的系统。根据一个实施例，该机器包括用于调节浓缩咖啡灌注的提取压力的部件。根据一个实施例，该机器包括用于调节浓缩咖啡灌注的提取温度的部件。根据一个实施例，该机器包括控制单元，该控制单元包含能够由操作人员调用的各种存储压力曲线。

用于咖啡浸透所需的水通常通过该水与加热元件(通常是电阻)的直接或间接接触来加热。

在为了保证足够稳定的水温度的尝试中，已知使用闭环调节系统的浓缩咖啡机。该系统包括水容器(储罐)、加热元件(例如电阻等)、温度传感器和调节装置。

调节装置根据由温度传感器感测的温度而使得加热元件打开或关闭。特别是，当传感器的温度低于参考温度(所希望温度)时，调节装置使得加热元件打开，否则调节装置使得加热元件关闭。

本申请人的WO2017009186和WO2017009189介绍了杠杆或活塞机器。

EP2789276介绍了一种模块式机器。

发明内容

本申请人注意到，在已知机器中采用的温度调节系统不能保证足够的精度。特别是，本申请人注意到系统的精度可能受到机器的使用频率和/或其它因素的负面影响，例如机器的结构和/或环境因素。

本申请人还注意到，水沿它的流动通路(从它加热的那一时刻直至它到达咖啡粉的圆盘(puck)的那一时刻)与金属(或非金属)部件接触，它向该部件释放热量或者在某些情况下它从该部件接收热量。

本申请人还注意到，到达咖啡粉圆盘的水的温度可能受到安装机器的房间的温度的影响。

本申请人还注意到，机器的使用频率显著影响到达咖啡粉圆盘的水的温度。换句话说，当机器基本连续使用时，到达咖啡粉圆盘的水的温度基本恒定和可预测，但在其它使用情况下，温度变化很大。众所周知，浓缩咖啡机经常有高峰时段、频繁使用的时段，但是也有停用或零星使用的时段，这些时段并不是完全可预测。例如，在一夜停用之后，早晨分配的第一份咖啡通常在低于所希望温度的温度下分配。

在任何情况下，由于至少一些上述原因，与咖啡粉接触的水的温度与由温度传感器感测的参考温度不同。

本申请人的目的是提供一种用于制备浓缩咖啡(或其它饮料)的机器，该机器提供热水，以使得它在预定温度下到达咖啡粉的圆盘(而与机器的使用频率、水的流动通路和与多种部件的接触和/或环境因素无关)，以便在分配饮料时获得较高的可重复性和质量均匀性。

根据第一方面，本发明涉及一种用于制备和分配浓缩咖啡的机器，它包括：

水供给源；

分配组和相应咖啡锅炉，该咖啡锅炉在压力下容纳水；

加热器装置，用于加热咖啡锅炉中的水；

温度传感器，用于测量咖啡锅炉中的水的温度；

处理器，该处理器与所述温度传感器连接，并设置成驱动所述加热器装置，以使得咖啡锅炉中的所述水处于设定的参考温度Trif、Trif_new；

其中，所述处理器包括反馈系统；以及

所述设定参考温度的值根据以下参数中的至少一个而变化：

(a)第一参数，该第一参数是从机器操作循环经过的时间或在一个时间间隔内机器的使用频率的函数；

(b)第二参数，该第二参数是机器的部件温度的函数；以及

(c)第三参数，该第三参数是安装机器的环境的函数。

优选是，处理器设置成基于由温度传感器感测的温度来控制加热器装置的打开或关闭。

加热器装置可以包括电阻。

反馈系统可以包括比例-积分(integral)-微分或者比例-积分(integrative)-微分控制器。

第一参数可以是从最后一次机器操作循环经过的时间的函数。

当用于改变所述设定参考温度(Trif、Trif_new)的第一参数是从最后一次饮料提取循环经过的时间，且从最后一次分配操作经过的时间称为t₀时，Trif可以变化如下：

t₀<t₁：Trif_new＝Trif+ΔΤ1；

t₁<t₀<t₂：Trif_new＝Trif+ΔT2；

t₂<t₀<t₃：Trif_new＝Trif+ΔT3；

…

t_n-1<t₀<t_n：Trif_new＝Trif+ΔTn；

其中：

t₁<t₂<...<t_n是时间，

ΔT1、ΔT2，...ΔTn是温度(正、负或零)，

其中n＝1、2、3......

优选是，第二参数可以是在饮料分配操作过程中与来自咖啡锅炉的水流接触的机器部件的温度的函数。

第三参数可以是安装机器的环境的温度的函数。

根据另一方面，本发明提供了一种制备和分配浓缩咖啡的方法，它包括：

供给在咖啡锅炉中的水，该咖啡锅炉在压力下容纳水；

提供分配组；

加热在咖啡锅炉中的水；

测量在咖啡锅炉中的水的温度；

控制在咖啡锅炉中的水的加热，以使得在咖啡锅炉中的所述水处于设定的参考温度；

提供反馈系统；以及

根据以下参数中的至少一个来改变所述参考温度的所述值：

(a)第一参数，该第一参数是从机器操作循环经过的时间或在一个时间间隔内机器的使用频率的函数；

(b)第二参数，该第二参数是机器的部件温度的函数；以及

(c)第三参数，该第三参数是安装机器的环境的函数。

附图说明

通过参考附图阅读下面的详细说明(通过非限定示例来提供)，将完全清楚本发明，附图中：

-图1是简化液压图，它只表示了用于理解本发明的主要元件；

-图2是第一温度相对于时间的曲线图；以及

-图3是另一温度相对于时间的曲线图。

具体实施方式

图1是简化液压图。特别是，图1中的液压图只表示了浓缩咖啡机的几个部件，即对于理解本发明所需的部件。

为了方便，下面的说明特别涉及浓缩咖啡机，但是本发明并不局限于这种机器，并可用于分配其它饮料的机器。例如，可以使用大麦粉或其它谷物粉来代替咖啡粉。因此，措辞“浓缩咖啡机”必须理解为还包括用于制备其它饮料的机器。类似地，措辞“浓缩咖啡”必须被理解为具有较宽的含义，对应于用于制备饮料的产品(咖啡、大麦或其它谷物)。

本发明涉及的机器也可以是杠杆或活塞类型的机器。作为还一替代方案，本发明还可以应用于模块式类型的机器，例如EP2789276中所述类型的机器。

通常，浓缩咖啡机10从储罐或管1接收水，并通过泵2而将该冷水在压力下送给下游的部件。在其它实施例中，泵2不存在，因为在任何情况下都保证足以使机器正确操作的压力(通常来自于自来水供给)。例如，该压力可以是大约3巴。

泵2的下游可以有电磁阀3和咖啡锅炉4。水在咖啡锅炉4的内部加热至参考温度，下面表示为Trif。

用于分配饮料(浓缩咖啡等)的组9与咖啡锅炉4流体连接。在一些机器中，两个或更多分配组9与相同咖啡锅炉连接。各分配组9设置成使得移动式过滤器(也称为过滤器保持器)5可以以可拆卸的方式附接。再有，各移动式过滤器5包括本体，该本体通常基本圆柱形，具有封闭底部，该封闭底部设置有一个或多个喷嘴51。移动式过滤器5的本体设置成支承过滤器52，该过滤器52至少局部充装有压制咖啡粉53。

为了制备浓缩咖啡，使得容纳在咖啡锅炉4内的、在压力下的热水通过咖啡粉53，从过滤器52渗出并从喷嘴51流出。

机器10优选是还包括基本封闭的盒状本体和支承表面，该支承表面有相关滴液托盘，用于在分配饮料时搁置杯子或其它容器。

图1还以示意形式表示了处理器8(CPU等)，用于管理机器的某些电和/或电子功能。优选是，处理器8安装在电子板上。为了本发明目的，术语“处理器”不仅包括CPU等，还包括其它电和/或电子部件，例如一个或多个存储器(优选是非易失存储器)、继电器、连接器或类似部件。

为了本发明目的，处理器8与温度传感器7连接，该温度传感器7设置成感测咖啡锅炉内部的水温度。处理器8还与加热元件连接，该加热元件用于加热所述咖啡锅炉内部的水。加热元件通常可包括电阻。显然，在处理器8和加热元件之间的连接可以是物理连接(例如通过电缆)，但优选是间接或逻辑连接。例如，处理器8能够通过操作继电器等来控制加热元件(例如电阻)的打开或关闭。

如上所述，处理器还可以管理机器的其它重要功能，不过，这些功能与本发明的目的无关。基于图1中所示的附图，处理器可以与泵2和/或电磁阀3连接。

在图1的视图中的连接表示为物理电缆连接，但也可以是使用任何数据传输标准的无线连接，该数据传输标准用于无线个人局域网(WPAN)，例如Bluetooth、Zigbee等。在任何情况下，优选是电缆连接。

通常，处理器8设置成在咖啡锅炉内保持特定合适的参考温度。处理器基于由温度传感器感测的温度来控制加热元件的打开或关闭。特别是，当传感器的温度低于参考温度(所希望的温度)时，处理器8使得加热元件打开，否则处理器8使得加热元件关闭。

优选是，为了提高热稳定性，处理器8并不只是执行在参考温度和由温度传感器7感测的温度之间的比较，而是还使用更复杂的逻辑系统。优选是，根据本发明，处理器8使用所谓的比例-积分-微分或比例-积分-微分(PID)控制器系统。众所周知，PID系统是通常用于控制系统中的反馈系统。由于确定当前值的输入，系统能够对趋向于值0的任何正或负误差做出反应。对误差的反应可以调节，这使得该系统非常通用。基本上，PID技术也考虑温度差的微分和积分。

根据本发明，参考温度Trif并不恒定，而是根据以下至少一个而变化：

(a)第一参数，该第一参数表示机器的使用频率和/或从参考提取循环经过的时间；

(b)第二参数，该第二参数表示机器部件的温度，优选是在饮料的制备和/或分配过程中由水流作用的部件的温度；以及

(c)第三环境参数，该第三环境参数表示机器安装的环境。

关于参数(a)，本申请人认识到，分配的水的温度和因此饮料的温度特别受到浓缩咖啡机的使用频率和/或从作为参考循环的提取循环经过的时间的影响。优选是，由机器执行的最后(或倒数第二个)咖啡分配操作可以作为参考提取循环。

根据本申请人，具有变化频率的机器使用(每小时很多咖啡或每小时少许咖啡)将使得水释放不同量的热量。这意味着到达咖啡粉的水根据使用而有不同的温度。

根据本发明，处理器8设置成随时间合适地修改锅炉内部的水的参考温度Trif，以便补偿由于机器的不频繁使用而引起的温度下降。换句话说，当预计水温度较大下降时，Trif将相应增加。另一方面，当预计只有轻微的温度下降时，Trif将与前一种情况相比增加更少。当机器在正常情况下操作，并以特定连续性来使用时，则Trif将不增加，即保持不变。

例如，当认为从最后一次饮料提取循环经过的时间是用于修改参考温度Trif的重要参数，且从最后一次分配操作开始的时间称为t0时，Trif可以修改如下：

t₀<t₁：Trif_new＝Trif+ΔΤ1；

t₁<t₀<t₂：Trif_new＝Trif+ΔT2；

t₂<t₀<t₃：Trif_new＝Trif+ΔT3；

…

t_n-1<t₀<t_n：Trif_new＝Trif+ΔTn；

其中，

t₁<t₂<...<t_n是时间，

ΔT1、ΔT2，...ΔTn是温度(正、负或零)，

其中n＝1、2、3......。通常n可以是在2和4之间。

例如，当：

t₀<30s时，Trif_new＝Trif+0℃

30s<t₀<60s时，Trif_new＝Trif+1℃

60s<t₀<90s时，Trif_new＝Trif+2℃

t₀>90s时，Trif_new＝Trif+3℃

显然，一旦重新建立规则的使用频率，即使长时间停用之后(例如Trif增加3℃)，Trif_new也将是Trif_new＝Trif+0℃。

另外或者作为上述标准(基于从最后一次分配操作经过的时间)的替代，温度调节系统的处理器可以设置成基于特定时间间隔内的提取循环数量来修改参考温度Trif。该时间间隔可以是几秒或几分钟，例如1、5或10分钟。

根据本发明，当该时段中的提取循环数量小于预定阈值时，可能需要提高咖啡锅炉中的水温度，因此增加Trif。因此，处理器8作用成相应提高加热器装置的温度。

当提取循环的数量等于设定值或者在提取循环的设定时间间隔内时，处理器并不提高温度Trif。

在某些情况下，当咖啡锅炉内部的温度太高(由于某种原因)时，处理器可以作用成关闭供给电阻的电源。

如上所述，另外或者作为上述Trif变化标准的替代，参考温度Trif可以根据表示机器部件(优选是在饮料的分配过程中由水流作用的部件)温度的第二参数而变化。

换句话说，用于调节咖啡锅炉内部的水温度的系统的处理器也可以通过浓缩咖啡机的一个或多个部件(包括分配组)的温度信息来控制。

例如，处理器可以设置成接收与电磁阀、接头、管、连接器、移动式过滤器、容纳它的过滤器篮或者其它部件(流出锅炉和到达过滤器的水流经过该部件)相关的温度信息。这样，处理器作用成根据一个或多个部件的温度(该温度再表示将影响从锅炉流向分配组的水的温度下降)来提高温度Trif。因此，当预定部件的温度低于特定值时，可能需要提高咖啡锅炉内部的水温度。因此，处理器作用成以相应的方式提高加热器装置的温度。

显然，除了需要响应机器中特定部件的非最佳温度而提高温度的情况之外，还可能出现这样的情况，其中，该部件的温度在特定最佳温度范围内或者(相反)太高。在这些情况下，处理器相应操作。

如上所述，另外或者作为上述Trif变化标准的替代(单独或组合地考虑)，参考温度可以根据表示安装机器的环境的第三环境参数而变化。

该环境信息例如可以包括安装机器的房间的周围温度、外部温度、大气压力或者湿度。例如，当安装机器的房间内部的温度低于特定值时，可能需要提高温度Trif。

图2是表示水温度随时间的变化的曲线图。可以看见，由于根据本发明的调节系统(包括PID或类似类型的反馈系统)的作用，温度调节至在设定参考温度(Trif)范围中的值。曲线图的形状是纯粹定性性质。

图3也是表示水温度随时间的变化的曲线图。图3中的曲线图定性地表示了用于一个或多个上述标准(a)，(b)和/或(c)的Trif变化。从图3可以看见，由于根据本发明的调节系统(包括PID或类似类型的反馈系统)的作用，温度调节至在设定参考温度(Trif)范围中的值或在新设定温度Trif_new范围中的值。