CH700233B1

CH700233B1 - Process and displacement pump for delivering a volume of hot drink.

Info

Publication number: CH700233B1
Application number: CH00023/09A
Authority: CH
Inventors: Vincent Grenon; Luis Duarte
Original assignee: Gotec Sa
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2013-01-15
Also published as: CH700233A2; WO2010079116A1

Abstract

Procédé pour délivrer un volume de boisson chaude, comportant les étapes suivantes: a) Ouverture d’une soupape d’admission (4) de liquide afin de permettre à un liquide de pénétrer dans un cylindre chauffant (2), b) Déplacement longitudinal dans un premier sens d’un piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à aspirer ledit volume déterminé de liquide dans ledit cylindre chauffant (2), c) Fermeture de ladite soupape d’admission (4), et ouverture d’une soupape d’expulsion (5), d) Déplacement longitudinal dans un deuxième sens opposé audit premier sens dudit piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à expulser au moins une partie du liquide chauffé hors dudit cylindre et à humecter une poudre, e) Attente pendant une durée prédéterminée, f) Déplacement longitudinal dans ledit premier sens dudit piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à réduire la pression du liquide dans la poudre, g) Déplacement longitudinal dans ledit deuxième sens dudit piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à expulser le liquide à travers ladite poudre et à délivrer ledit volume de boisson chaude. L’invention concerne également une pompe volumétrique pour mettre en œuvre le procédé ci-dessus.A method for delivering a volume of hot beverage, comprising the following steps: a) Opening a liquid inlet valve (4) to allow a liquid to enter a heating cylinder (2), b) Longitudinal displacement in a first direction of a piston (3) in said cylinder (2), so as to suck said determined volume of liquid into said heating cylinder (2), c) closing said intake valve (4), and opening of said an expulsion valve (5), d) Longitudinal displacement in a second direction opposite to said first direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to expel at least a portion of the heated liquid from said cylinder and to moistening a powder, e) Waiting for a predetermined time, f) Longitudinal displacement in said first direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to reduce the pressure of the liquid in the powder, g) Longitudinal displacement in said second sen s said piston (3) in said cylinder (2), so as to expel the liquid through said powder and to deliver said volume of hot drink. The invention also relates to a positive displacement pump for implementing the method above.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne un procédé pour délivrer un volume de boisson chaude à l’aide d’une pompe à liquide volumétrique incluant un corps de chauffe, ainsi qu’une pompe adaptée à la mise en œuvre du procédé. The present invention relates to a method for delivering a volume of hot drink using a volumetric liquid pump including a heater, and a pump adapted to the implementation of the method.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] On connaît de nombreux exemples de pompes à liquide fonctionnant selon différents principes. Il existe par ailleurs différents types de dispositifs de chauffage d’eau. De nombreuses machines à café emploient un réservoir dans laquelle l’eau est préchauffée avant d’être pompée à travers la poudre de café puis versée dans les tasses. Ces dispositifs nécessitent de préchauffer un volume d’eau plus important que celui qui sera finalement utilisé, ce qui occasionne un gaspillage énergétique. Lorsqu’inversement on a besoin d’un volume de café supérieur à la contenance du réservoir, il est nécessaire d’attendre après le remplissage que l’eau nouvellement introduite ait été chauffée. [0002] Numerous examples of liquid pumps operating according to different principles are known. There are also different types of water heaters. Many coffee machines use a tank in which the water is preheated before being pumped through the coffee powder and then poured into the cups. These devices require preheating a larger volume of water than that which will ultimately be used, which causes energy waste. Conversely, when a volume of coffee is required that is greater than the capacity of the tank, it is necessary to wait after filling until the newly introduced water has been heated.

[0003] On connaît par ailleurs des dispositifs de chauffage de liquide en continu dans lesquels l’eau est chauffée lors de son passage dans un tube ou un tuyau. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans la demande de brevet EP-A1-1 380 243 (Nestec SA) qui illustre un module de chauffage de liquide comportant un tube creux revêtu d’au moins deux résistances chauffantes, par exemple des fils ou des encres conductrices déposées sur un substrat. Une solution similaire est aussi décrite dans EP-A1-1 097 663. Also known are continuous liquid heating devices in which the water is heated during its passage through a tube or pipe. Such devices are described for example in the patent application EP-A1-1 380 243 (Nestec SA) which illustrates a liquid heating module comprising a hollow tube coated with at least two heating resistors, for example wires or wires. conductive inks deposited on a substrate. A similar solution is also described in EP-A1-1 097 663.

[0004] Les solutions de l’art antérieur nécessitent en général une pompe pour faire circuler l’eau dans un tube chauffant ou un thermobloc, et un débitmètre pour contrôler la quantité d’eau fournie. Le dispositif complet comporte donc de nombreuses pièces discrètes distinctes, complexes à combiner, et dont l’assemblage nécessite un volume important. Par ailleurs, la température de l’eau dépend à la fois du courant électrique dans le module de chauffage et du débit de l’eau dans le tube, ce qui nécessite une régulation assez complexe. The solutions of the prior art generally require a pump to circulate the water in a heating tube or a thermoblock, and a flow meter to control the amount of water supplied. The complete device therefore comprises many discrete discrete parts, complex to combine, and whose assembly requires a large volume. Moreover, the temperature of the water depends both on the electric current in the heating module and the flow rate of the water in the tube, which requires rather complex regulation.

[0005] La demande de brevet FR 2 780 262 décrit une machine à café comportant une pompe à piston creux animé par un moteur électromagnétique. Le piston creux traversé par le liquide est difficile à nettoyer; en outre, il ne permet pas de déplacer un volume d’eau constant à chaque actionnement. Un débitmètre est donc requis, formé dans ce cas d’une roue folle à ailettes mise en rotation par le flux de liquide. The patent application FR 2 780 262 discloses a coffee machine comprising a hollow piston pump driven by an electromagnetic motor. The hollow piston traversed by the liquid is difficult to clean; in addition, it does not allow to move a constant volume of water with each actuation. A flowmeter is therefore required, formed in this case of a crazy wheel with blades rotated by the flow of liquid.

[0006] Des autres exemples de distributeur de boisson chaude comportant une pompe à piston sont décrits dans les brevets US 2 654 505 et FR 2 012 636. Other examples of a hot drink dispenser comprising a piston pump are described in patents US Pat. Nos. 2,654,505 and FR 2,012,636.

[0007] La demande de brevet EP-A1-496 939 décrit une autre pompe pour machine à café comportant un piston coulissant dans un cylindre actionné par un moteur et un actuateur. La course du piston, qui détermine le volume de liquide aspiré puis rejeté dans le cylindre, est contrôlée à l’aide de microconnecteurs ou d’un encodeur connectés au moteur. Les signaux des microswitches ou de l’encodeur sont traités par une électronique qui génère des signaux de commande pour le moteur. Le volume d’eau dans le cylindre est chauffé à l’aide d’un fil résistif bobiné autour de la surface externe du cylindre et parcouru par un courant électrique. The patent application EP-A1-496 939 discloses another pump for a coffee machine comprising a piston sliding in a cylinder actuated by a motor and an actuator. The stroke of the piston, which determines the volume of liquid sucked and then rejected into the cylinder, is controlled using microconnectors or an encoder connected to the engine. The signals from the microswitches or the encoder are processed by electronics that generate control signals for the motor. The volume of water in the cylinder is heated using a resistive wire wound around the outer surface of the cylinder and traversed by an electric current.

[0008] Cet arrangement permet de chauffer le liquide directement à l’intérieur de la pompe, de sorte qu’un tube chauffant additionnel n’est pas requis. Par ailleurs, l’usage d’une pompe à piston permet de contrôler facilement le volume de liquide aspiré, simplement en modifiant la course du piston. Toutefois, le temps nécessaire à l’obtention d’une tasse de café chaud est important, pour plusieurs raisons: This arrangement makes it possible to heat the liquid directly inside the pump, so that an additional heating tube is not required. Moreover, the use of a piston pump makes it possible to easily control the volume of liquid aspirated, simply by modifying the stroke of the piston. However, the time it takes to get a cup of hot coffee is important for several reasons:

[0009] Tout d’abord, le tube est chauffé à l’aide d’un fil discret enroulé autour du cylindre. Seule une partie de la chaleur émise par le fil est transmise au cylindre puis au liquide; le reste est dissipé dans l’air. La résistance thermique entre le fil et le cylindre est en effet importante, à moins que des mesures coûteuses, par exemple l’utilisation d’une pâte conductrice électriquement, ne soient mises en œuvre. First, the tube is heated using a discrete wire wound around the cylinder. Only a part of the heat emitted by the wire is transmitted to the cylinder and then to the liquid; the rest is dissipated in the air. The thermal resistance between the wire and the cylinder is indeed important, unless expensive measurements, for example the use of an electrically conductive paste, are implemented.

[0010] D’autre part, le chauffage du cylindre commence uniquement lorsque celui-ci est plein de liquide. L’inertie thermique importante du fil chauffant et du cylindre ralentit la transmission de chaleur et augmente le temps nécessaire au chauffage du volume de liquide aspiré. Cette inertie rend en outre difficile le maintien précis d’une température du liquide constante; le temps de réaction du système est trop important, notamment lorsque les conditions externes changent, par exemple lors de l’évacuation du liquide. Par ailleurs, en raison de l’inertie thermique importante et de la résistance thermique entre le fil et le cylindre, le système reste chaud pendant une durée relativement importante même lorsque le courant électrique est interrompu. On the other hand, the heating of the cylinder begins only when it is full of liquid. The significant thermal inertia of the heating wire and the cylinder slows the heat transfer and increases the time required to heat the volume of liquid sucked. This inertia also makes it difficult to precisely maintain a constant temperature of the liquid; the reaction time of the system is too important, especially when the external conditions change, for example during the evacuation of the liquid. Moreover, because of the high thermal inertia and the thermal resistance between the wire and the cylinder, the system remains hot for a relatively long time even when the electric current is interrupted.

[0011] Il a été découvert dans le cadre de cette invention que la qualité d’un café ou dépend fortement de la température de l’eau traversant la poudre. En effet, une température trop basse ne permet pas à l’eau d’emporter tous les arômes du café, tandis qu’une température trop élevée brûle certains arômes, ou produit des bulles de vapeur qui traversent simplement la poudre de café sans en prendre le goût. Une température précisément contrôlée et constante tout au long de l’écoulement au travers de la poudre permet d’améliorer considérablement la qualité du café obtenu. It has been discovered in the context of this invention that the quality of a coffee or strongly depends on the temperature of the water passing through the powder. Indeed, a temperature too low does not allow the water to carry all the aromas of the coffee, while a too high temperature burns some aromas, or produces bubbles of vapor which simply pass through the coffee powder without taking any taste. A precisely controlled and constant temperature throughout the flow through the powder can significantly improve the quality of coffee obtained.

[0012] La qualité du café dépend en outre de la vitesse à laquelle le liquide traverse le café: un écoulement trop rapide ne permet pas au liquide d’emporter tous les arômes, tandis qu’un écoulement trop lent risque de provoquer la dissolution de parties indésirables du grain. Par ailleurs, un café réussi dépend de la pression du liquide à travers la poudre. The quality of the coffee also depends on the speed at which the liquid passes through the coffee: a too fast flow does not allow the liquid to carry all the aromas, while a too slow flow may cause the dissolution of unwanted parts of the grain. Moreover, a successful coffee depends on the pressure of the liquid through the powder.

[0013] Les machines à café ordinaires ne permettent pas de contrôler précisément ces différents paramètres. Par exemple, la température de l’eau n’atteint qu’approximativement la température de consigne idéale; cette température varie en outre de manière considérable entre le début et la fin de l’expulsion du liquide. Ordinary coffee machines do not allow precise control of these different parameters. For example, the water temperature only reaches approximately the ideal setpoint temperature; this temperature also varies considerably between the beginning and the end of the expulsion of the liquid.

[0014] D’autre part, ces paramètres ne sont pas entièrement indépendants les uns des autres. Par exemple, la vitesse d’écoulement dépend de la pression du liquide. La température diminue si la vitesse d’écoulement est trop lente. Il est donc extrêmement difficile d’obtenir les valeurs idéales pour chacun de ces paramètres avec une machine à café ou un distributeur de liquide conventionnel. On the other hand, these parameters are not entirely independent of each other. For example, the flow rate depends on the pressure of the liquid. The temperature decreases if the flow rate is too slow. It is therefore extremely difficult to obtain the ideal values for each of these parameters with a coffee machine or a conventional liquid dispenser.

Résumé de l’inventionSummary of the invention

[0015] Un but de la présente invention est de proposer un procédé pour délivrer un volume de boisson chaude qui ne présente pas les inconvénients des procédés ci-dessus. An object of the present invention is to provide a method for delivering a volume of hot beverage that does not have the disadvantages of the above methods.

[0016] Un autre but est aussi de proposer un dispositif permettant de mettre en œuvre ce procédé et de contrôler indépendamment la température de l’eau tout au long de son expulsion, la vitesse d’écoulement et la durée d’humectation de la poudre, ainsi que la pression du liquide. Another object is also to provide a device for carrying out this method and to independently control the temperature of the water throughout its expulsion, the flow rate and the duration of wetting of the powder , as well as the pressure of the liquid.

[0017] Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’un procédé comportant les caractéristiques de la revendication principale, et à l’aide d’une pompe comportant les caractéristiques de la revendication indépendante de dispositif. Des formes d’exécution préférentielles mais non essentielles sont indiquées dans les revendications dépendantes et dans la description. According to the invention, these objects are achieved in particular by means of a method comprising the features of the main claim, and with the aid of a pump comprising the characteristics of the independent device claim. Preferred but non-essential embodiments are indicated in the dependent claims and in the description.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0018] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles: Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which:

[0019] La fig. 1 illustre une vue en perspective d’une pompe selon un mode de réalisation préféré de l’invention. FIG. 1 illustrates a perspective view of a pump according to a preferred embodiment of the invention.

[0020] La fig. 2 illustre une vue en coupe d’une pompe selon un mode de réalisation préféré de l’invention, représentée sans l’élément moteur. FIG. 2 illustrates a sectional view of a pump according to a preferred embodiment of the invention, shown without the motor element.

[0021] La fig. 3 est un schéma-bloc du système. FIG. 3 is a block diagram of the system.

Exemple(s) de mode de réalisation de l’inventionExample (s) of embodiment of the invention

[0022] Un exemple de pompe selon un mode de réalisation préféré de l’invention est illustré sur la fig. 1. La pompe comporte un cylindre 2 de section cylindrique dans cet exemple non limitatif. Un piston 3 peut coulisser à l’intérieur du cylindre, en étant mu par un élément moteur. Un liquide provenant d’un réservoir non représenté ou d’une source de liquide non représentée peut pénétrer dans le volume interne du cylindre par une soupape d’admission 4, ou être éjecté hors de ce volume par une soupape d’expulsion 5. Les soupapes 4 et 5 peuvent être commandées électromécaniquement par des actuateurs, mécaniquement par les mouvements du piston, ou ouvertes et fermées automatiquement en fonction des différences de pression entre l’intérieur et l’extérieur du cylindre. An example of a pump according to a preferred embodiment of the invention is illustrated in FIG. 1. The pump comprises a cylinder 2 of cylindrical section in this non-limiting example. A piston 3 can slide inside the cylinder, being moved by a motor element. A liquid from a not shown reservoir or from a source of liquid not shown can enter the internal volume of the cylinder through an intake valve 4, or be ejected out of this volume by an expulsion valve 5. Valves 4 and 5 can be controlled electromechanically by actuators, mechanically by the movements of the piston, or opened and closed automatically depending on the pressure differences between the inside and the outside of the cylinder.

[0023] Le moteur 1 est de préférence un vérin linéaire électrique capable de se déplacer alternativement dans un sens puis dans l’autre lorsqu’un courant électrique lui est fourni. Selon une caractéristique préférentielle de l’invention, le moteur peut être alimenté en 12 ou en 24 volts, ou à une tension inférieure, ce qui permet de l’utiliser dans une automobile avec le courant produit par une batterie. D’autres sources de tension continues ou alternatives sont également envisageables dans le cadre de l’invention. Des moteurs rotatifs avec un système de vis sans fin, de came, de bielle ou de courroie crantée, pour convertir la rotation en une translation, ou des vérins pneumatiques, peuvent aussi être employés. The motor 1 is preferably an electric linear actuator capable of moving alternately in one direction and then in the other when an electric current is supplied thereto. According to a preferred feature of the invention, the motor can be powered at 12 or 24 volts, or at a lower voltage, which allows it to be used in an automobile with the current produced by a battery. Other DC or alternating voltage sources are also conceivable within the scope of the invention. Rotary motors with a worm, cam, connecting rod or toothed belt system for converting rotation into a translation, or pneumatic cylinders can also be employed.

[0024] Dans un mode de réalisation préférentiel, la course du piston peut être contrôlée afin de varier la quantité de liquide aspirée par la soupape d’admission 4 puis expulsée via la soupape d’expulsion 5. La course est de préférence contrôlée par un microcontrôleur en modifiant la durée d’alimentation du moteur 1. La commande peut être effectuée en circuit ouvert, c’est-à-dire en appliquant une durée d’impulsion qui dépend uniquement de la valeur de consigne choisie pour la course et le volume, ou de préférence en circuit fermé avec une boucle de contre-réaction prenant en compte une valeur de mesure fournie par un capteur de position 6. Le capteur de position peut comporter par exemple un ou plusieurs capteurs de hall, ou un encodeur, lié à l’arbre mobile du moteur 1. In a preferred embodiment, the stroke of the piston can be controlled to vary the amount of liquid sucked by the intake valve 4 and then expelled via the expulsion valve 5. The stroke is preferably controlled by a microcontroller by modifying the duration of power supply of the motor 1. The control can be carried out in open circuit, that is to say by applying a duration of pulse which depends only on the set value chosen for the race and the volume , or preferably in closed circuit with a feedback loop taking into account a measurement value provided by a position sensor 6. The position sensor may comprise for example one or more hall sensors, or an encoder, linked to the moving shaft of the engine 1.

[0025] Le piston comporte une tête de piston munie dans cet exemple de deux joints périphériques 30, 31 engagés chacun dans une gorge annulaire à la périphérie de la tête de piston. Les joints 30, 31 sont par exemple des joints o-ring et sont légèrement comprimés contre la face interne du cylindre. Un lubrifiant 32, par exemple une graisse compatible alimentaire, est emprisonnée entre les deux joints, la surface externe du piston et la face interne du cylindre afin de lubrifier le piston et de faciliter ses déplacements. The piston comprises a piston head provided in this example with two peripheral seals 30, 31 each engaged in an annular groove at the periphery of the piston head. The seals 30, 31 are for example o-rings and are slightly compressed against the inner face of the cylinder. A lubricant 32, for example a food compatible grease, is trapped between the two seals, the outer surface of the piston and the inner face of the cylinder in order to lubricate the piston and facilitate its movements.

[0026] Le cylindre est de préférence réalisé en métal, par exemple en acier inoxydable ou dans un autre matériau bon conducteur thermique. Ses faces externes sont au moins partiellement recouvertes de pistes électriques 70, 71 faisant partie d’un circuit électrique de chauffage 7; les pistes ont une résistance électrique qui permet de produire de la chaleur lorsqu’un courant les traverse. Dans un mode de réalisation préférentiel, les pistes 70, 71 sont constituées d’encre conductrice électriquement déposée en couches fines par sérigraphie ou par un autre procédé d’impression sur la surface externe 20 du cylindre 2. En effet, il a été constaté de manière surprenante que ce procédé permet d’imprimer des couches suffisamment épaisses et résistantes pour ne pas être détruites par les courants importants nécessaires au chauffage de l’eau – même si la tension d’alimentation est réduite, par exemple 12 V ou 24 V continu. The cylinder is preferably made of metal, for example stainless steel or another material good thermal conductor. Its outer faces are at least partially covered with electric tracks 70, 71 forming part of an electric heating circuit 7; the tracks have an electrical resistance that can produce heat when a current flows through them. In a preferred embodiment, the tracks 70, 71 consist of conductive ink electrically deposited in thin layers by screen printing or by another printing process on the outer surface 20 of the cylinder 2. In fact, it has been found that Surprisingly, this process makes it possible to print sufficiently thick and resistant layers so as not to be destroyed by the large currents necessary for heating the water - even if the supply voltage is reduced, for example 12 V or 24 V continuous. .

[0027] Le circuit électrique constitué par les pistes comporte de préférence plusieurs branches 70, resp. 71 connectées en parallèle, ce qui permet de réduire le courant dans chaque branche. Des interrupteurs électriques 72 resp. 73, par exemple des transistors, des circuits intégrés ou des relais, permettent de modifier la configuration du circuit et de contrôler les branches qui sont alimentées en courant et qui contribuent au chauffage du cylindre et du liquide dans le cylindre. Ces interrupteurs peuvent être prévus sur la surface du cylindre, ou plus facilement dans le circuit électronique qui fournit le courant aux différentes branches du circuit. The electric circuit constituted by the tracks preferably comprises several branches 70, resp. 71 connected in parallel, which reduces the current in each branch. Electrical switches 72 resp. 73, for example transistors, integrated circuits or relays, make it possible to modify the configuration of the circuit and to control the branches which are supplied with current and which contribute to the heating of the cylinder and the liquid in the cylinder. These switches may be provided on the surface of the cylinder, or more easily in the electronic circuit which supplies the current to the various branches of the circuit.

[0028] Dans un mode de réalisation préférentiel, le circuit électrique de chauffage 7 comporte au moins deux branches 70, 71 qui occupent ou recouvrent des portions longitudinales distinctes du cylindre. Il est ainsi possible de choisir la portion longitudinale du cylindre qui est chauffée en chaque instant en sélectionnant les branches 70 ou 70+71 alimentées en courant. On alimentera donc un nombre de branches qui dépend de la quantité de volume à chauffer, de manière à éviter de larges portions du cylindre au-dessus de la limite de course supérieure du piston. Dans un exemple, seule la moitié inférieure du cylindre est chauffée avec la branche 70 lorsqu’un souhaite produite un demi-volume de cylindre d’eau chaude. Le nombre de pistes de chauffage 70, 71 peut être supérieur à deux. In a preferred embodiment, the electric heating circuit 7 comprises at least two branches 70, 71 which occupy or overlap separate longitudinal portions of the cylinder. It is thus possible to choose the longitudinal portion of the cylinder which is heated at each instant by selecting the branches 70 or 70 + 71 supplied with current. Thus, a number of branches will be fed depending on the amount of volume to be heated, so as to avoid large portions of the cylinder above the upper stroke limit of the piston. In one example, only the bottom half of the cylinder is heated with the branch 70 when a desired produces a half volume of hot water cylinder. The number of heating tracks 70, 71 may be greater than two.

[0029] Le choix du nombre de branches alimentées en courant peut aussi dépendre de la température du liquide souhaitée. De manière générale, la puissance de chauffe, et donc le temps nécessaire à l’obtention d’une température de liquide donnée, peut être contrôlé en agissant sur un ou plusieurs des paramètres suivants: Nombre de branches 70, 71 du circuit alimentées en courant Connexion des branches entre elles (série, parallèle, etc.) Durée du courant dans les différentes branches 70, 71. Il est possible d’alimenter certaines branches plus longtemps, ou différemment, que d’autres. Intensité du courant dans chaque branche, ou modulation de cette intensité en fonction du temps.The choice of the number of branches supplied with current may also depend on the temperature of the desired liquid. In general, the heating power, and therefore the time required to obtain a given liquid temperature, can be controlled by acting on one or more of the following parameters: Number of branches 70, 71 of the circuit supplied with current Branch connection between them (series, parallel, etc.) Duration of the current in the different branches 70, 71. It is possible to feed certain branches longer, or differently, than others. Intensity of the current in each branch, or modulation of this intensity as a function of time.

[0030] Le choix du ou des paramètres ci-dessus dépend du volume de liquide à chauffer et de la température de consigne introduite avec un circuit de commande 12, et éventuellement de la température initiale du cylindre si elle est connue. Un capteur de température 11 peut en outre être utilisé pour mesurer la température du liquide ou d’une pièce en contact avec le liquide, afin d’interrompre ou de modifier le courant électrique en fonction de la température mesurée. The choice of the above parameter or parameters depends on the volume of liquid to be heated and the set temperature introduced with a control circuit 12, and possibly the initial temperature of the cylinder if it is known. A temperature sensor 11 may furthermore be used to measure the temperature of the liquid or a piece in contact with the liquid, in order to interrupt or modify the electric current as a function of the measured temperature.

[0031] Les différentes branches du circuit 70, 71 n’ont pas nécessairement toutes la même longueur, la même épaisseur, la même largeur et/ou la même résistance électrique. The different branches of the circuit 70, 71 do not necessarily all have the same length, the same thickness, the same width and / or the same electrical resistance.

[0032] Dans un mode de réalisation avantageux, la pression du liquide éjecté hors du cylindre est également contrôlée à l’aide d’une boucle de contre-réaction, afin d’employer une pression du liquide à travers la poudre de boisson adaptée au type de boisson désiré. La pression du liquide influence en effet directement la qualité du café ou de la boisson. Dans ce but, le dispositif de l’invention comporte avantageusement un détecteur de pression en aval du cylindre, fournissant une valeur de mesure utilisée par un circuit de régulation pour contrôler le courant appliqué au système de translation du piston et obtenir ainsi une pression de liquide constante au cours de l’évacuation et proche de la valeur de consigne dépendant de la boisson désirée. In an advantageous embodiment, the pressure of the liquid ejected from the cylinder is also controlled by means of a feedback loop, in order to use a pressure of the liquid through the beverage powder adapted to the type of drink desired. The pressure of the liquid directly influences the quality of the coffee or drink. For this purpose, the device of the invention advantageously comprises a pressure sensor downstream of the cylinder, providing a measurement value used by a control circuit to control the current applied to the piston translation system and thus obtain a liquid pressure. constant during evacuation and close to the set point depending on the desired beverage.

[0033] L’élément chauffant à couches minces peut être remplacé par une résistance de type Egotherm (marque déposée), ou d’autres systèmes de chauffage similaires comportant des éléments chauffants enroulés et soudés autour de la surface externe d’un cylindre. Dans une variante, l’élément chauffant est remplacé ou complété par un élément refroidissant, par exemple de type Peltier, afin d’abaisser la température d’un liquide qui entre préchauffé dans la pompe. The thin-film heating element may be replaced by an Egotherm (trademark) type resistor, or other similar heating systems having heating elements wound and welded around the outer surface of a cylinder. Alternatively, the heating element is replaced or supplemented with a cooling element, for example Peltier type, to lower the temperature of a liquid that enters the preheated pump.

[0034] Le dispositif décrit ci-dessus peut en outre être modifié en utilisant deux pistons ou plus travaillant avantageusement de façon déphasée pour transférer et chauffer plusieurs fois des quantités de liquide contrôlées. Cela permet de fournir un liquide chaud en continu, sans point mort lors du remplissage du piston. Par ailleurs, en modifiant le nombre de pistons effectivement utilisés, on peut contrôler le volume de liquide chauffé et transféré. Le nombre de pistons utilisés peut être modifié à l’aide de commandes numériques pour contrôler les soupapes qui doivent être ouvertes ou fermées lors de chaque cycle, et éventuellement les pistons qui doivent être déplacés. Les différents pistons peuvent être entraînés par le même moteur ou vérin, ou par des vérins individuels. Il est également possible d’employer des pistons à double effet, qui aspire et refoule le liquide en continu afin de réduire le temps de tirage. The device described above can be further modified using two or more pistons advantageously working out of phase to transfer and heat several times controlled amounts of liquid. This makes it possible to supply a hot liquid continuously without any dead point when filling the piston. Moreover, by modifying the number of pistons actually used, it is possible to control the volume of heated and transferred liquid. The number of pistons used can be modified using numerical controls to control the valves that must be opened or closed during each cycle, and possibly the pistons that need to be moved. The different pistons can be driven by the same engine or cylinder, or by individual cylinders. It is also possible to use double-acting pistons, which sucks and pumps the liquid continuously to reduce the pulling time.

[0035] Nous allons maintenant décrire le procédé mis en œuvre pour produire une quantité désirée de liquide chaud. Dans une première étape, au moins un interrupteur électrique (par exemple 72 ou 72+73) est ouvert afin de faire circuler un courant électrique dans une des pistes conductrices 70, 71 sur la surface externe 20 du cylindre, de manière à préchauffer ce cylindre. La chaleur produite par les couches minces résistives est immédiatement transmise à la portion correspondante des parois du cylindre 2. Simultanément, ou peu de temps avant ou après, la soupape d’admission 4 est ouverte tandis que la soupape d’expulsion 5 est fermée, par exemple de manière électromécanique sous le contrôle d’un circuit électronique de commande, ou de façon mécanique, par exemple à l’aide de ressorts. We will now describe the process used to produce a desired amount of hot liquid. In a first step, at least one electrical switch (for example 72 or 72 + 73) is open in order to circulate an electric current in one of the conductive tracks 70, 71 on the outer surface 20 of the cylinder, so as to preheat this cylinder . The heat produced by the thin resistive layers is immediately transmitted to the corresponding portion of the walls of the cylinder 2. Simultaneously, or shortly before or after, the inlet valve 4 is opened while the expulsion valve 5 is closed, for example electromechanically under the control of an electronic control circuit, or mechanically, for example using springs.

[0036] Le piston 3 est ensuite relevé sous l’action du moteur 1, de manière à aspirer le liquide à l’intérieur du cylindre 2 et au travers de la soupape d’admission 4. Le chauffage du cylindre est de préférence poursuivi au cours de l’aspiration. La course du piston 3 est de préférence régulée de manière à correspondre au volume de liquide à produire à l’aide de la commande à boucle ouverte ou à boucle de contre-réaction fermée évoqué plus haut. Le chauffage du liquide peut donc être entamé au début de l’aspiration, afin d’arriver rapidement à la température souhaitée, ou seulement à la fin de l’aspiration, après un temps donné, afin d’éviter le risque d’une température excessive si une énergie importante est transmise à un volume de liquide réduit. The piston 3 is then raised under the action of the engine 1, so as to suck the liquid inside the cylinder 2 and through the intake valve 4. The heating of the cylinder is preferably continued at course of aspiration. The stroke of the piston 3 is preferably regulated so as to correspond to the volume of liquid to be produced by means of the open-loop control or closed feedback loop mentioned above. The heating of the liquid can thus be started at the beginning of the aspiration, in order to arrive quickly at the desired temperature, or only at the end of the aspiration, after a given time, in order to avoid the risk of a temperature. excessive if a significant amount of energy is transmitted to a reduced volume of liquid.

[0037] Lorsque le piston 3 est arrivé en bout en course ou à la hauteur correspondant au volume de liquide désiré, il est de préférence maintenu à cette position pendant la durée nécessaire au chauffage du liquide à la température désirée. Cette durée peut être déterminée en fonction du volume de liquide, ou de préférence interrompue lorsque la sonde de température 11 indique que le liquide a atteint la température souhaitée, par exemple 94° C pour le café. Dans un mode de réalisation, le courant traversant les résistances est réduit progressivement lorsque la température du liquide s’approche de la valeur de consigne, afin d’arriver précisément à cette valeur, rapidement et sans la dépasser. Le courant électrique injecté dans le circuit, ainsi que le nombre de branches traversées par un courant, peuvent être régulés en fonction du volume de liquide à chauffer et/ou de la température de consigne à atteindre. La soupape d’admission 4 est de préférence fermée dès que le piston a atteint sa hauteur maximale, afin d’éviter que le liquide chauffé ne ressorte par le canal d’admission ou que la chaleur ne s’échappe par convexion ou mélange de liquide. When the piston 3 has reached the end in stroke or at the height corresponding to the desired volume of liquid, it is preferably maintained at this position for the time necessary for heating the liquid to the desired temperature. This time can be determined according to the volume of liquid, or preferably interrupted when the temperature sensor 11 indicates that the liquid has reached the desired temperature, for example 94 ° C for the coffee. In one embodiment, the current flowing through the resistors is progressively reduced when the temperature of the liquid approaches the setpoint, in order to arrive precisely at this value quickly and without exceeding it. The electric current injected into the circuit, as well as the number of branches through which a current flows, can be regulated according to the volume of liquid to be heated and / or the target temperature to be reached. The inlet valve 4 is preferably closed as soon as the piston has reached its maximum height, in order to prevent the heated liquid from coming out through the inlet channel or the heat escaping by convection or mixture of liquid. .

[0038] La soupape d’expulsion 5 est ensuite ouverte, et le piston 3 redescendu de manière à expulser un premier volume de liquide chaud. Ce volume de liquide pénètre dans un volume de café ou de poudre (non représenté), de manière à humecter et mouiller cette poudre. L’avance du piston est interrompue pendant une durée T1 prédéterminée lorsque le liquide a suffisamment pénétré dans la poudre et avant qu’une quantité substantielle de liquide ne l’ait traversée. Cette durée permet aux arômes du café ou de la poudre de se dissoudre dans le liquide. The expulsion valve 5 is then opened, and the piston 3 down to expel a first volume of hot liquid. This volume of liquid enters a volume of coffee or powder (not shown), so as to moisten and wet the powder. The advance of the piston is interrupted for a predetermined time T1 when the liquid has sufficiently penetrated into the powder and before a substantial amount of liquid has passed through it. This duration allows the flavors of coffee or powder to dissolve in the liquid.

[0039] Dans un mode de réalisation préférentiel, le piston est légèrement relevé dans un premier sens au début de cette durée T1, afin de relâcher la pression du liquide autour de la poudre et de permettre ainsi aux arômes de se dissoudre plus facilement dans le liquide. On utilisera avantageusement une pression d’environ un bar, ou même légèrement inférieure à un bar, pendant une durée de 1 à 3 secondes, et avec une température de l’eau de 94 °C environ. L’emploi d’une pompe à piston permet de contrôler très précisément la pression du liquide et le volume de liquide injecté dans la poudre. Dans un mode de réalisation avantageux, une partie du liquide qui mouille la poudre est réaspiré dans le cylindre au cours de cette étape. Le liquide peut ainsi circuler dans les deux sens au travers de la soupape 5, ce qui permet également de ré-aspirer une partie du café extrait ou de rincer les pièces en aval du cylindre. In a preferred embodiment, the piston is slightly raised in a first direction at the beginning of this period T1, in order to release the pressure of the liquid around the powder and thus allow the flavors to dissolve more easily in the liquid. Advantageously, a pressure of about one bar, or even slightly less than one bar, will be used for a period of 1 to 3 seconds, and with a water temperature of about 94 ° C. The use of a piston pump makes it possible to control very precisely the pressure of the liquid and the volume of liquid injected into the powder. In an advantageous embodiment, a part of the liquid wetting the powder is sucked back into the cylinder during this step. The liquid can thus flow in both directions through the valve 5, which also allows to re-suck some of the extracted coffee or rinse the parts downstream of the cylinder.

[0040] Après cette durée T1, le piston est à nouveau actionné dans le deuxième sens, de façon à augmenter à nouveau la pression du liquide dans la chambre de poudre, jusqu’à provoquer l’expulsion du liquide de l’autre côté de la poudre, en direction de la tasse. L’emploi d’une pression nettement plus importante au cours de cette étape d’expulsion permet de dégager d’autres arômes qui ne se dissolvent pas facilement dans l’eau chaude mais qui peuvent être en quelque sorte arrachés par cette pression. After this period T1, the piston is again actuated in the second direction, so as to increase again the pressure of the liquid in the powder chamber, to cause the expulsion of the liquid on the other side of the powder, towards the cup. The use of a much higher pressure during this expulsion step allows to release other flavors that do not dissolve easily in hot water but can be somehow torn by this pressure.

[0041] Le chauffage du cylindre peut être maintenu et régulé pendant la durée T1 et pendant la phase d’expulsion qui s’ensuit, de manière à garantir une température du liquide constante tout au long de l’expulsion. Dans une variante préférentielle, le chauffage est interrompu, ou au moins réduit par diminution du courant électrique, avant l’expulsion complète du liquide hors du cylindre. On exploite ainsi l’inertie thermique du cylindre et on évite de transmettre une chaleur au cylindre qui n’aura pas le temps d’être communiquée au liquide. L’interruption ou la réduction rapide du chauffage permet en outre d’éviter des différences de température trop importantes entre les dernières gouttes du liquide expulsées et celles qui quittent le cylindre en premier, ce qui permet par exemple d’éviter la production de vapeur inutile par évaporation des dernières gouttes de liquide. Il est aussi possible de modifier les connexions électriques du circuit de chauffage durant le déplacement du piston, et par exemple d’interrompre plus rapidement l’alimentation des pistes imprimées qui recouvrent le haut du cylindre vidé en premier. The heating of the cylinder can be maintained and regulated during the duration T1 and during the expulsion phase that follows, so as to ensure a constant temperature of the liquid throughout the expulsion. In a preferred embodiment, the heating is interrupted, or at least reduced by decreasing the electric current, before the complete expulsion of the liquid out of the cylinder. This exploits the thermal inertia of the cylinder and it avoids transmitting heat to the cylinder which will not have time to be communicated to the liquid. The interruption or the rapid reduction of the heating also makes it possible to avoid excessive temperature differences between the last drops of liquid expelled and those leaving the cylinder first, which makes it possible, for example, to avoid the production of unnecessary steam. by evaporation of the last drops of liquid. It is also possible to modify the electrical connections of the heating circuit during the displacement of the piston, and for example to interrupt more quickly the supply of printed tracks which cover the top of the emptied cylinder first.

[0042] Un circuit électronique de régulation 8, par exemple un microcontrôleur contrôlé par un programme d’ordinateur ou un circuit FPGA, commande de préférence la séquence d’événements suivants: Ouverture de la soupape d’admission 4, et fermeture de la soupape d’expulsion 5. Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans un premier sens, afin d’aspirer le liquide dans le cylindre. Fermeture de la soupape d’admission 4. Commande des différentes pistes 70, 71 du circuit de chauffage 7, afin de chauffer le liquide dans le cylindre jusqu’à la température de consigne Interruption ou réduction du courant électrique dans les pistes 70, 71 dès que la température du liquide atteint ou s’approche de la température de consigne. Ouverture de la soupape d’expulsion 5 Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans un deuxième sens, afin d’expulser une partie du liquide dans le réservoir de poudre non représenté. Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans le premier sens, afin de réaspirer une partie du liquide dans le réservoir de poudre et de relâcher la pression du liquide autour de la poudre. Attente pendant une durée T1 Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans le deuxième sens, afin d’expulser la totalité du liquide contenu dans le cylindre, ou un volume correspondant à la quantité de boisson chaude désirée.An electronic control circuit 8, for example a microcontroller controlled by a computer program or an FPGA circuit, preferably controls the sequence of following events: Opening of the intake valve 4, and closing of the expulsion valve 5. Feeding the motor 1 so as to cause the displacement of the piston in a first direction, to suck the liquid into the cylinder. Closing the inlet valve 4. Control of the different tracks 70, 71 of the heating circuit 7, in order to heat the liquid in the cylinder up to the set temperature Interruption or reduction of the electric current in the tracks 70, 71 as soon as the temperature of the liquid reaches or approaches the set temperature. Opening the expulsion valve 5 Motor 1 supply so as to cause the movement of the piston in a second direction, in order to expel a portion of the liquid in the powder reservoir not shown. Feeding the motor 1 so as to cause the piston to move in the first direction, in order to suck up a portion of the liquid in the powder reservoir and to release the pressure of the liquid around the powder. Waiting for a period of time T1 Feeding the motor 1 so as to cause the displacement of the piston in the second direction, in order to expel all the liquid contained in the cylinder, or a volume corresponding to the desired quantity of hot drink.

[0043] Le dispositif et le procédé de l’invention peuvent être employés par exemple notamment pour une machine à café, y compris une machine à café pour voiture ou caravane ou mobilhome, ou tous véhicules autonomes électriquement tels qu’avions, taxi, trains, bateaux, etc. Une pompe similaire peut aussi être employée pour le dosage de liquide chauffé, dans l’industrie alimentaire pour la production d’autres boissons chaudes, y compris du thé, des bouillons, des chocolats chauds, etc. The device and the method of the invention can be used for example for a coffee machine, including a coffee machine for car or caravan or mobile home, or all electrically autonomous vehicles such as aircraft, taxi, trains , boats, etc. A similar pump can also be used for the dosing of heated liquid, in the food industry for the production of other hot drinks, including tea, broths, hot chocolates, etc.

Claims

A method for delivering a volume of hot drink, comprising the steps of: a) Opening a liquid inlet valve (4) to allow a liquid to enter a heating cylinder (2), b) longitudinal displacement in a first direction of a piston (3) in said cylinder (2), so as to suck up a determined volume of liquid in said heating cylinder (2), c) Closing said inlet valve (4), and opening an expulsion valve (5), d) longitudinal displacement in a second direction opposite to said first direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to expel at least a portion of the heated liquid from said cylinder and to moisten a powder, e) Waiting for a predetermined period, f) longitudinal displacement in said first direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to reduce the pressure of the liquid in the powder, g) longitudinal displacement in said second direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to expel the liquid through said powder and to deliver said volume of hot drink.

The method of claim 1, wherein the liquid in said cylinder is heated in step e above.

The method of claim 2, wherein heating of the liquid in said cylinder is reduced in step e above.

4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the heating of the liquid in said cylinder is maintained during step g above.

5. The method of claim 4, wherein the heating of the liquid in said cylinder is regulated in step g above, so as to ensure a constant liquid temperature throughout the expulsion.

6. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the liquid is heated to a first setpoint temperature in step e above, and at a different setpoint temperature in step g above.

7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the heating is interrupted before starting the expulsion of the liquid and as soon as the liquid has reached a predetermined set temperature.

The process of claim 1, wherein the liquid is already heated in step b above.

9. Method according to one of claims 1 to 8, wherein the pressure of the liquid downstream of the cylinder is measured using a pressure sensor and controlled using an electronic control circuit (8). ).

10. Liquid pump comprising: A cylinder (2); An inlet valve (4) for liquid in the cylinder; - an expulsion valve (5) of said liquid out of the cylinder; - a piston (2) sliding in said cylinder so as to suck said liquid into the cylinder and then to expel it out of the cylinder; An electric circuit (7) for heating the cylinder with at least one resistor (70, 71) for electrically heating the liquid in the cylinder, characterized by: a temperature sensor for measuring the temperature of the liquid in the cylinder, an electronic control circuit (8), and preferably a pressure sensor downstream of the cylinder, arranged to implement the method according to one of claims 1 to 9.