CN105640343A - 一种控制阀、咖啡机及咖啡酿造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及咖啡机技术领域，特别指一种控制阀，包括阀体及阀芯，所述阀体具有进水端和出水端，所述阀芯的头端径向尺寸小于所述阀芯的直径，并且所述阀芯上还连接有驱动器，所述驱动器驱动所述阀芯在阀体内来回移动，当阀芯完全伸入至阀体内时使进水端和出水端之间完全封闭，当阀芯部分伸出阀体时使进水端和出水端之间部分连通，当阀芯完全伸出阀体时使进水端和出水端之间完全连通。本发明还包含控制阀的咖啡机、使用该咖啡机的咖啡酿造方法，通过对控制阀的开启状态和时机进行控制，使咖啡机预先产生蒸汽对咖啡进行预热，当咖啡达到一定温度后再冲入热水冲泡咖啡，可以完全避免因咖啡前段温度过低而造成咖啡有酸味的问题，提升咖啡冲泡品质。

Description

一种控制阀、咖啡机及咖啡酿造方法

技术领域

本发明涉及咖啡机技术领域，特别指一种控制阀、咖啡机及咖啡酿造方法。

背景技术

现在的滴漏式咖啡机，由于结构的限制使得在发热管的两侧都有水，这样就导致有一部分水是没有被加热而冲进咖啡，造成前段咖啡温度偏低，使咖啡冲泡不完全，造成咖啡有酸味而口感较差。有鉴于此，中国专利公开号为CN201855139U提供的滴落式咖啡机的温度提升结构，对此进行了改进，包括出水嘴和发热管，该发热管上的入水管与水箱相接，出水嘴与发热管之间设置有一个以上的储热管，储热管呈上窄下宽的中空结构，储热管中部设置有储水腔，该储水腔的内径尺寸大于储热管的第一开口和第二开口的内径尺寸。储水腔横截面积大于发热管和出水管的横截面积。本实用新型通过增设储热管，使发热管的煮水方式由传统的管状加热形式转为煲体状的加热形式，使得流经储热管的水和蒸汽减速，延长热交换时间，有利于使水充分加热，提高热交换率，使冲进咖啡的水温度得到提升。虽然该方案可以使冲泡咖啡的水温度升高，增加的储热管形成煲体的形式，但仍未完全解决两端均有水而加热不充分的情况，储热管两端同样有水，加热不够完全，出水端的水温提升仍然有限，使咖啡冲泡温度不足而口感不好。

发明内容

本发明的目的是提出一种控制阀，通过控制阀对咖啡机的进水进行控制，提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

同时，本发明还提供一种咖啡机，包含有上述控制阀，可以提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

另外，本发明还提供一种咖啡酿造方法，配合上述咖啡机，可以提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种控制阀,包括阀体及阀芯，所述阀体具有进水端和出水端，所述阀芯位于阀体内，其特征在于，所述阀芯的头端径向尺寸小于所述阀芯的直径，并且所述阀芯上还连接有驱动器，所述驱动器驱动所述阀芯在阀体内来回移动，当阀芯完全伸入至阀体内时使进水端和出水端之间完全封闭，当阀芯部分伸出阀体时使进水端和出水端之间部分连通，当阀芯完全伸出阀体时使进水端和出水端之间完全连通。本发明通过控制阀对咖啡机的进水进行控制，提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

根据以上方案，所述阀芯的头端沿轴向设有豁口，使阀芯的头端径向尺寸小于所述阀芯的直径，使阀芯部分伸出阀体时进水端和出水端之间部分连通，同时阀芯位于阀体内的一段位置中的任一位置均可以达到上述效果，简化阀芯位置的控制，便于对控制阀进行控制。

根据以上方案，所述阀芯的头端沿轴向设有多级豁口，并且所述多级豁口的厚度从阀芯的头端向尾端逐级变小，多级的豁口可以使进水端和出水端之间连通的程序逐渐变化，使通过的水量可以得到控制。

根据以上方案，所述驱动器包括同步电机、齿轮、齿条及控制器，所述齿轮套置于所述同步电机的转轴上，所述齿条与所述阀芯固定连接，所述控制器控制所述同步电机运动，所述齿轮与所述齿条相啮合以带动齿条移动从而驱动阀芯移动，通过同步电机来驱动阀芯移动，使移动位置更精确，实现自动控制过程。

根据以上方案，所述齿条上固定设有挡块，所述挡块的一侧设有第一传感器，当所述阀芯完全伸入阀体内时所述挡块与第一传感器接触以产生第一信号发送给控制器以控制同步电机，通过第一传感器来控制阀芯的位置，使阀芯移动位置更精确，实现自动控制过程。

根据以上方案，所述挡块的另一侧设有第二传感器，当所述阀芯完全伸出阀体时所述挡块与第二传感器接触以产生第二信号发送给控制器以控制同步电机，通过第一传感器来控制阀芯的位置，进一步使阀芯移动位置更精确，实现自动控制过程，第一传感器和第二传感器相结合，阀芯的位置可以被控制得更准确。

本发明还提供一种咖啡机，包括水箱，加热装置及酿造装置，所述水箱通过管路连接于加热装置，所述加热装置通过花洒连接于酿造装置，所述水箱与加热装置之间的连接管路中安装有如上所述的控制阀，所述控制阀的进水端连接于水箱一端，所述控制阀的出水端连接于加热装置一端。采用上述控制阀的咖啡机，提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

本发明还提供一种咖啡酿造方法，应用于如上所述的咖啡机上，包括以上步骤：

开启所述加热装置，使加热装置达到预定温度；

部分开启所述控制阀，进水端与出水端部分连通，以使水箱中部分水进入加热装置以产生蒸汽，蒸汽由花洒喷入酿造装置中对咖啡粉进行加热；

完全开启所述控制阀，进水端与出水端完全连通，以使水箱中的水进入加热装置产生热水，热水从花洒喷入酿造装置中对咖啡粉进行冲泡。

由控制阀先控制少量水进行加热装置产生蒸汽对咖啡进行预热，以提升咖啡温度，然后再冲入热水冲泡咖啡，使前段咖啡温度达到要求，避免温度过低而造成咖啡酸味影响咖啡品质。

根据以上方案，开启所述加热装置，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第一传感器发送的第一信号；

若是，则开启所述加热装置；

若否，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸入所述阀体内。

通过第一传感器来检测阀芯位置，使发热装置在预先开启时控制阀完全关闭，避免有水进入而降低发热装置的温度，能有效提升蒸汽发生效果。

根据以上方案，部分开启所述控制阀，进水端与出水端部分连通，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第一传感器发送的第一信号；

若是，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸出所述阀体；

若否，则控制所述同步电机停止使所述阀芯保持当前位置。

在产生蒸汽的过程中，控制阀必须部分开启，通过第一传感器可以准确检测控制阀是否部分开启，以在发热装置达到预定温度时放入少量水至发热装置产生蒸汽。

根据以上方案，当所述控制器未接收到第一传感器发送的第一信号时：

所述控制器判断是否有接收到第二传感器发送的第二信号；

若是，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸入所述阀体；

若否，则控制所述同步电机停止使所述阀芯保持当前位置。

通过第二传感器可以检测控制阀是否完全开启，在产生蒸汽过程中，放入发热装置中的水不能过量，否则不能产生蒸汽或是蒸汽过少，均会影响咖啡冲泡温度，通过第二传感器的检测即可避免上述问题的产生。

根据以上方案，完全开启所述控制阀，进水端与出水端完全连通，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第二传感器发送的第二信号；

若是，则控制所述同步电机停止使所述阀芯保持当前位置；

若否，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸出所述阀体。

在冲泡咖啡过程中，需要加入足够量的热水，通过第二传感器可以准确检测控制阀是否完全开启，提高咖啡冲泡的效率。

本发明提供的控制阀，应用到咖啡机后，同时采用本发明提供的酿造方法，在冲泡咖啡过程中，通过对控制阀的开启状态和时机进行控制，使咖啡机预先产生蒸汽对咖啡进行预热，当咖啡达到一定温度后再冲入热水冲泡咖啡，可以完全避免因咖啡前段温度过低而造成咖啡有酸味的问题，提升咖啡冲泡品质。

附图说明

图1是本发明的控制阀结构示意图；

图2是本发明的控制阀结构剖示图；

图3是本发明的咖啡机结构示意图。

图中：10、阀体；11、阀芯；12、豁口；13、同步电机；14、齿轮；15、齿条；16、挡块；17、第一传感器；18、第二传感器；20、水箱；21、加热装置；22、花洒；30、酿造装置。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1和图2所示，本发明所述的一种控制阀,包括阀体10及阀芯11，所述阀体10具有进水端和出水端，所述阀芯11位于阀体10内，其特征在于，所述阀芯11的头端径向尺寸小于所述阀芯11的直径，并且所述阀芯11上还连接有驱动器，所述驱动器驱动所述阀芯11在阀体10内来回移动，当阀芯11完全伸入至阀体10内时使进水端和出水端之间完全封闭，当阀芯11部分伸出阀体10时使进水端和出水端之间部分连通，当阀芯11完全伸出阀体10时使进水端和出水端之间完全连通。本发明通过控制阀对咖啡机的进水进行控制，提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

所述阀芯11的头端沿轴向设有豁口12，使阀芯11的头端径向尺寸小于所述阀芯11的直径，使阀芯11部分伸出阀体10时进水端和出水端之间部分连通，同时阀芯11位于阀体10内的一段位置中的任一位置均可以达到上述效果，简化阀芯11位置的控制，便于对控制阀进行控制。进一步地，所述阀芯11的头端沿轴向设有多级豁口12，并且所述多级豁口12的厚度从阀芯11的头端向尾端逐级变小，多级的豁口12可以使进水端和出水端之间连通的程序逐渐变化，使通过的水量可以得到控制。

所述驱动器包括同步电机13、齿轮14、齿条15及控制器，所述齿轮14套置于所述同步电机13的转轴上，所述齿条15与所述阀芯11固定连接，所述控制器控制所述同步电机13运动，所述齿轮14与所述齿条15相啮合以带动齿条15移动从而驱动阀芯11移动，通过同步电机13来驱动阀芯11移动，使移动位置更精确，实现自动控制过程。优选地，所述齿条15上固定设有挡块16，所述挡块16的一侧设有第一传感器17，当所述阀芯11完全伸入阀体10内时所述挡块16与第一传感器17接触以产生第一信号发送给控制器以控制同步电机13，通过第一传感器17来控制阀芯11的位置，使阀芯11移动位置更精确，实现自动控制过程。进一步地，所述挡块16的另一侧设有第二传感器18，当所述阀芯11完全伸出阀体10时所述挡块16与第二传感器18接触以产生第二信号发送给控制器以控制同步电机13，通过第一传感器17来控制阀芯11的位置，进一步使阀芯11移动位置更精确，实现自动控制过程，第一传感器17和第二传感器18相结合，阀芯11的位置可以被控制得更准确。

本发明还提供一种咖啡机，如图3所示，包括水箱20，加热装置21及酿造装置30，所述水箱20通过管路连接于加热装置21，所述加热装置21通过花洒22连接于酿造装置30，所述水箱20与加热装置21之间的连接管路中安装有如上所述的控制阀，所述控制阀的进水端连接于水箱20一端，所述控制阀的出水端连接于加热装置21一端。采用上述控制阀的咖啡机，提升咖啡冲泡温度，避免因咖啡冲泡时温度过低造成咖啡酸味影响口感。

本发明还提供一种咖啡酿造方法，应用于如上所述的咖啡机上，包括以上步骤：

开启所述加热装置21，使加热装置21达到预定温度；

部分开启所述控制阀，进水端与出水端部分连通，以使水箱20中部分水进入加热装置21以产生蒸汽，蒸汽由花洒22喷入酿造装置30中对咖啡粉进行加热；

完全开启所述控制阀，进水端与出水端完全连通，以使水箱20中的水进入加热装置21产生热水，热水从花洒22喷入酿造装置30中对咖啡粉进行冲泡。

由控制阀先控制少量水进行加热装置21产生蒸汽对咖啡进行预热，以提升咖啡温度，然后再冲入热水冲泡咖啡，使前段咖啡温度达到要求，避免温度过低而造成咖啡酸味影响咖啡品质。

根据以上方案，开启所述加热装置21，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第一传感器17发送的第一信号；

若是，则开启所述加热装置21；

若否，则控制所述同步电机13以驱动所述阀芯11伸入所述阀体10内。

通过第一传感器17来检测阀芯11位置，使发热装置在预先开启时控制阀完全关闭，避免有水进入而降低发热装置的温度，能有效提升蒸汽发生效果。

根据以上方案，部分开启所述控制阀，进水端与出水端部分连通，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第一传感器17发送的第一信号；

若是，则控制所述同步电机13以驱动所述阀芯11伸出所述阀体10；

若否，则控制所述同步电机13停止使所述阀芯11保持当前位置。

在产生蒸汽的过程中，控制阀必须部分开启，通过第一传感器17可以准确检测控制阀是否部分开启，以在发热装置达到预定温度时放入少量水至发热装置产生蒸汽。

根据以上方案，当所述控制器未接收到第一传感器17发送的第一信号时：

所述控制器判断是否有接收到第二传感器18发送的第二信号；

若是，则控制所述同步电机13以驱动所述阀芯11伸入所述阀体10；

若否，则控制所述同步电机13停止使所述阀芯11保持当前位置。

通过第二传感器18可以检测控制阀是否完全开启，在产生蒸汽过程中，放入发热装置中的水不能过量，否则不能产生蒸汽或是蒸汽过少，均会影响咖啡冲泡温度，通过第二传感器18的检测即可避免上述问题的产生。

根据以上方案，完全开启所述控制阀，进水端与出水端完全连通，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第二传感器18发送的第二信号；

若是，则控制所述同步电机13停止使所述阀芯11保持当前位置；

若否，则控制所述同步电机13以驱动所述阀芯11伸出所述阀体10。

在冲泡咖啡过程中，需要加入足够量的热水，通过第二传感器18可以准确检测控制阀是否完全开启，提高咖啡冲泡的效率。

一个酿造咖啡的具体过程如下：首先通过第一传感器17检测阀芯11位置，查看控制阀是否处于完全关闭状态，传感器可以使用微动开关等类似装置，如果控制阀未完全关闭便会有水从进水端经出水端进入发热装置，使发热装置的温度不能提升到产生蒸汽的程度，因此当控制阀未完全关闭时便需要控制同步电机13驱动阀芯11移动，使阀芯11伸入阀体10内，即图2中所示方位，阀芯11向左侧移动至最左侧插入阀体10内，将控制阀完全关闭，进水端与出水端之间被阀芯11阻隔起来不连通。当控制阀完全关闭后，才可以开启发热装置，使发热装置干烧一段时间，温度达到能瞬间产生蒸汽的程度，比如100℃。发热装置加热的温度不能过高，否则可能导致发热装置烧坏，发热装置上还可以配以温度控制等其它设施对其进行保护。

当发热装置的温度达到产生蒸汽的程度后，控制同步电机13使阀芯11伸出阀体10，即图2中所示方位，阀芯11向右侧移动一段距离，让控制阀部分开启，即阀芯11的豁口12连接进水端与出水端，使水箱20内的水可以缓慢流过并进入到发热装置内，由于发热装置的温度较高，水一接触到发热装置便被汽化从而产生高温蒸汽，高温蒸汽从共洒喷出到酿造装置30内，对咖啡粉及酿造装置30进入预热。在制造蒸汽的过程中进入发热装置的水量过大时，发热装置本身的温度便会逐渐降低，加热效果变差，从而产生蒸汽的量减少或不能制作蒸汽，因此为了避免这一问题，需要在此过程中保证控制阀持续处于部分开启状态，即阀芯11的位置需要在阀体10内两端行程的中间，具体地通过第一传感器17和第二传感器18相结合来对阀芯11的位置进行反馈控制，当第一传感器17产生第一信号时阀芯11处于完全封闭控制阀的位置，当第二传感器18产生第二信号时阀芯11处于完全开启控制阀的位置，所以必须使阀芯11处在的位置既不能让第一传感器17产生信号，也不能让第二传感器18产生信号，否则便需要控制同步电机13驱动阀芯11相对的移动，使阀芯11处于两者之间的位置。具体地，当第一传感器17产生第一信号时，需要控制阀芯11伸出阀体10，当第二传感器18产生信号时需要控制阀芯11伸入阀体10，当二个传感器均无信号时，便可以使阀芯11保持当前位置。

采用蒸汽对咖啡粉及酿造装置30持续预热一段时间，它们的温度经过提升达到冲泡要求后，便可以进行咖啡的冲泡酿造。这时便需要加入足量的热水到酿造装置30中，需要将控制阀完全开启，进水端与出水端之间完全连通，即如图2中所示方位，阀芯11要向右侧移动至最右侧，阀芯11处于使第二传感器18产生信号的位置。若控制阀未完全开启，加入水的速度较慢，可以会产生少量蒸汽，同时等待时间较久，会对能源及时间造成浪费。因此，可以通过第二传感器18来检测控制阀是否完全开启，即第第二传感器18是否有产生第二信号，没有信号则控制阀芯11伸出阀体10，有信号则表白已经完全开启，等热水充满酿造装置30进行咖啡的冲泡，冲泡完成后将咖啡机关闭即完成一次咖啡的冲泡过程。

本发明在冲泡咖啡过程中，通过对控制阀的开启状态和时机进行控制，使咖啡机预先产生蒸汽对咖啡进行预热，当咖啡达到一定温度后再冲入热水冲泡咖啡，可以完全避免因前段温度过低而造成咖啡有酸味的问题，提升咖啡冲泡品质。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (12)

1.一种控制阀，包括阀体及阀芯，所述阀体具有进水端和出水端，所述阀芯位于阀体内，其特征在于，所述阀芯的头端径向尺寸小于所述阀芯的直径，并且所述阀芯上还连接有驱动器，所述驱动器驱动所述阀芯在阀体内来回移动，当阀芯完全伸入至阀体内时使进水端和出水端之间完全封闭，当阀芯部分伸出阀体时使进水端和出水端之间部分连通，当阀芯完全伸出阀体时使进水端和出水端之间完全连通。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯的头端沿轴向设有豁口，使阀芯的头端径向尺寸小于所述阀芯的直径。

3.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯的头端沿轴向设有多级豁口，并且所述多级豁口的厚度从阀芯的头端向尾端逐级变小。

4.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述驱动器包括同步电机、齿轮、齿条及控制器，所述齿轮套置于所述同步电机的转轴上，所述齿条与所述阀芯固定连接，所述控制器控制所述同步电机运动，所述齿轮与所述齿条相啮合以带动齿条移动从而驱动阀芯移动。

5.根据权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述齿条上固定设有挡块，所述挡块的一侧设有第一传感器，当所述阀芯完全伸入阀体内时所述挡块与第一传感器接触以产生第一信号发送给控制器以控制同步电机。

6.根据权利要求5所述的控制阀，其特征在于，所述挡块的另一侧设有第二传感器，当所述阀芯完全伸出阀体时所述挡块与第二传感器接触以产生第二信号发送给控制器以控制同步电机。

7.一种咖啡机，包括水箱，加热装置及酿造装置，所述水箱通过管路连接于加热装置，所述加热装置通过花洒连接于酿造装置，其特征在于，所述水箱与加热装置之间的连接管路中安装有如权利要求1～6任一项所述的控制阀，所述控制阀的进水端连接于水箱一端，所述控制阀的出水端连接于加热装置一端,。

8.一种咖啡酿造方法，应用于如权利要求7所述的咖啡机上，其特征在于，包括以下步骤：开启所述加热装置，使加热装置达到预定温度；

部分开启所述控制阀，进水端与出水端部分连通，以使水箱中部分水进入加热装置以产生蒸汽，蒸汽由花洒喷入酿造装置中对咖啡粉进行加热；

完全开启所述控制阀，进水端与出水端完全连通，以使水箱中的水进入加热装置产生热水，热水从花洒喷入酿造装置中对咖啡粉进行冲泡。

9.根据权利要求8所述的咖啡酿造方法，其特征在于，开启所述加热装置，具体地包括：所述控制器判断是否有接收到第一传感器发送的第一信号；

若是，则开启所述加热装置；

若否，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸入所述阀体内。

10.根据权利要求8所述的咖啡酿造方法，其特征在于，部分开启所述控制阀，进水端与出水端部分连通，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第一传感器发送的第一信号；

若是，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸出所述阀体；

若否，则控制所述同步电机停止使所述阀芯保持当前位置。

11.根据权利要求10所述的咖啡酿造方法，其特征在于，当所述控制器未接收到第一传感器发送的第一信号时：

所述控制器判断是否有接收到第二传感器发送的第二信号；

若是，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸入所述阀体；

若否，则控制所述同步电机停止使所述阀芯保持当前位置。

12.根据权利要求8所述的咖啡酿造方法，其特征在于，完全开启所述控制阀，进水端与出水端完全连通，具体地包括：

所述控制器判断是否有接收到第二传感器发送的第二信号；

若是，则控制所述同步电机停止使所述阀芯保持当前位置；

若否，则控制所述同步电机以驱动所述阀芯伸出所述阀体。