CN107529916A - 用于分配热饮、特别是浓缩咖啡的单元以及包括该分配单元的咖啡机 - Google Patents

Abstract

用于分配热饮、特别是浓缩咖啡的单元(1)，该单元包括：主体(2)，其设置有可拆卸地被约束于该主体(2)的咖啡过滤器保持器单元(3)；炉子(4)，其机械地连接于主体(2)并设置有一个或多个加热元件(5)，用于加热炉子中所存在的水(X)；第一回路，其在炉子(4)中延伸，用于加热在其中循环的水(X)；第二回路，其用于朝向过滤器保持器单元(3)输送分配水(Y)。该分配单元包括管状筒体(10)，该筒体(10)属于第二回路并浸没在包含于炉子(4)内的水中。在筒体(10)的表面(13)之一中设有：供分配水(Y)流入的第一孔(14a)；供分配水(Y)朝过滤器保持器单元(3)流出的第二孔(14b)。第一和第二孔分别构成供分配水(Y)通过的通路(12)的起始和终点，该通路根据螺旋路径延伸。

Description

用于分配热饮、特别是浓缩咖啡的单元以及包括该分配单元 的咖啡机

本发明涉及一种用于分配热饮、特别地但非排他地为用于分配浓缩咖啡的单元。

如已知的，在市场中存在多种类型的咖啡机可供获取。

特别地，在主要的专业咖啡机中，存在以下系统用于分配冲泡浓缩咖啡所需要的水，即：

1)热虹吸循环系统；

2)有关于饱和冲泡组技术的系统。

在上述两种系统中的第一种中，分配的水被加热，并且由于对热的传递以及供水系统的水压而保持循环，对热的传递是通过布置在供应炉(service boiler)中的热交换器而发生的。该循环效应保持用于分配浓缩咖啡所需的系统温度。

一方面，虽然这种热虹吸循环系统能够使用来自供水系统的水用以分配浓缩咖啡以及以9巴(bar)的恒定压力来连续分配咖啡，但另一方面，它也显示出以下的缺点：

-在供应炉分配回路之间的互相依赖性；

-难以控制咖啡饮料的分配温度；

-较大的能量消耗。

自此以下，表述“分配水”将用于指由咖啡机所分配的水，且该水在与过滤器保持件中容纳的咖啡粉适当地混合之后被分配到咖啡杯中。

第二种系统设置为存在两个炉子：一个用于分配咖啡饮料，另一个用于供应炉。

这种系统设置为，用于分配咖啡饮料的水是由直接连接到咖啡分配单元的饱和冲泡炉加热和直接抽取，而不是来自供水系统。浓缩咖啡分配单元通过对热的传递而保持在所需温度下，对热的传递是发生在炉子和分配单元之间。

自此以下，表述“分配单元”将用于指包括炉子和过滤器保持器单元的部件的组件，该炉子设置有加热单元，该过滤器保持器单元容纳有咖啡粉，通过该分配单元，分配有足以注满杯子的给定量的咖啡饮料。

虽然此种第二分配系统一方面使得能够非常精确地控制咖啡饮料的分配温度，并确保水的分配温度不再依赖于炉子压力，但在另一方面，它表现出如下缺点，其使用不纯净的水(混浊的)来用于分配咖啡。实际上，在该情况中，分配水并不直接从供水系统中抽取，而是来自饱和冲泡炉。

饱和冲泡组技术则从双炉系统发展到多炉系统，在多炉系统中，为每个分配单元设一个炉子，且有为供应炉设一个炉子。

虽然该多炉系统一方面使得能够对每个分配系统良好地控制分配水(且由此咖啡)的温度，但在另一方面显示出如下缺点：

-咖啡饮料水分配回路有关于供应炉水回路的互相依赖性；在该情况下，系统的热稳定性受到供应炉的操作的约束；

-没有切实地减少能量消耗，这是由于系统的整体效率依赖于咖啡饮料水分配回路和炉子的水回路的操作。

专利文献DE20 2011 050945 U1揭示了一种用于分配热饮、特别是用于浓缩咖啡的单元，包括：

-主体，其具有至少一个过滤器保持器单元；

-连接到主体的炉子；

-在炉子中的第一回路，用于加热存在于其中的水；

-第二回路，该第二回路独立于第一回路，用于向过滤器保持器单元输送分配水。

专利文献US1 631 753 A揭示了一种电动水加热器，包括多根管道，这些管道螺旋缠绕并相对于彼此为同轴的。

本发明的目的是克服上述缺点。

特别地，本发明的目标是提供一种热饮分配单元，该分配单元具有如下系统，该系统用于相对于已知类型的系统在分配过程中更精确地控制水的温度，且使得能够有更恒定的水分配温度。

本发明的进一步的目标是提供一种用于分配热饮、特别是浓缩咖啡的单元，该单元能够减少在刚结束了分配一杯咖啡和紧接着的下一次分配之间所经过的时间内降低分配温度所需的时间。

上述目标通过有关于分配单元的本发明来达到，该分配单元的主要特征由权利要求1来阐明。

上述目标还通过一种浓缩咖啡机来达到，该浓缩咖啡机的主要特征由权利要求12来阐明。

本发明的进一步的具体特征在从属权利要求中阐明。

有利地，根据本发明的分配单元并不提供分配水与供应炉的加热元件之间的任何直接接触。

进一步有利地，根据本发明的分配单元提供了为获得浓缩咖啡所需的分配水量的即时加热，对分配到杯子中的咖啡赋予更大的浓度。

进一步有利地，根据本发明的分配单元提供了水分配回路，在该水分配回路中，没有分配回路和热虹吸回路之间的直接接触，即，它们互相之间完全独立。由此，分配水与属于热虹吸回路的加热元件(电阻器)没有直接接触。

进一步有利地，根据本发明的咖啡机提供了一种水分配回路，该水分配回路能够完全用适于处理食物的材料制成。

上述目标和优点可从对本发明的较佳实施例的描述中变得更加明显，该实施例在以下参照附图以非限制性的示例来阐述，其中：

-图1示出了根据本发明的分配单元的平面图；

-图2示出了沿线A-A得到的图1的截面图；

-图3示出了沿线E-E得到的图1的另一截面图；

-图4示出了沿线C-C得到的图1的另一截面图；

-图5示出了沿线D-D得到的图1的另一截面图；

-图6示出了沿线B-B得到的图1的另一截面图；

-图7示出了沿线F-F得到的图1的另一截面图；

-图8和9分别示出了可从图2中看到的筒体的细部的轴测图和截面图；

-图10示出了图2中用K指示出的细部的放大图；

-图11和12分别示出了用于调节空气/水混合物的插入件的显示为处于两种不同的操作构造的两种截面图，该插入件插入在图2中的区域K中；

-图13示出了详细地显示了分别可在图2、4、7和10中看到的用于分配水流动的各通路的连接的轴测图。

参照图1和图2，其中看出总体用1来表示的分配单元，该分配单元包括主体2，主体2中设置有咖啡过滤器保持器单元3，该咖啡过滤器保持器单元3可拆卸地被约束在主体2中。

参照图2，从中看到，分配单元1包括炉子4，炉子4与主体2机械连接并设置有一个或多个加热单元5，加热单元5被约束在炉子的底部6，并适合于加热被容纳在炉子中的水。

特别地，在本实施例中，容纳在炉子4中的水X由电阻器5加热，并且水X构成热虹吸循环回路的炉子的水。

一旦被加热，水X被向上输送，直至到达第一热虹吸管7，可在图3和5中看到，该热虹吸管7将热虹吸循环水X朝着过滤器保持器单元3输送，并且具体是朝向咖啡过滤器的区域输送。

如图3中可以看到的，循着环形类型的路径70，水随后以低于加热的水的温度沿着第二热虹吸管8返回，直到其再次流入炉子4，这可从图3和6中看出。

基本上，存在自支持热虹吸类型的第一回路，在该第一回路中，由于不同温度下的水体积之间特有的密度差，发生水X的对流循环。

特别地参照图4和7，还看出用于将水Y分配到咖啡杯中的第二回路，该第二回路将来自供水系统的水Y以大约15－20℃经第一进口管9直接抽取出来，并将该水Y经第二出口管15和电磁阀23朝着过滤器保持器单元3输送。此种第二分配回路的操作将在下面进一步地详细解释。

根据本发明且参照图2、4、5、6和7，分配单元1包括筒体10，该筒体10浸没在容纳于炉子4的水X中，且属于用于分配水Y的第二回路。

如从图7中可见的，筒体10连接于以下部件：

-第一进口管9，该第一进口管将水Y输送自供水系统；

-第二导管15，该第二导管用于使水Y流出。

从图8和9中更详细地可见的，筒体10由第一部件11a和第二管状部件11b构成，第一部件11a较佳地由可与食品工业兼容的铜合金制成，第二管状部件11b则较佳地由不锈钢制成。

此种第一部件11a较佳地是使用CNC技术来获得，并且在其外部部分上获得有螺旋通路12。

仍然参照图8，螺旋通路12为双螺旋通路，在该双螺旋通路中，螺旋121和122互相平行地延伸。

在筒体10的上表面13上存在有所获得的两个互相间隔开的孔，其中它们定义为：

-与螺旋121相连接的进口孔14a；

-与螺旋122相连接的出口孔14b。

此种孔14a、14b分别构成双螺旋通路12的起始与终点，且它们以通路12在筒体10的同一侧上开始和终止的方式而获得。

有利地，在双螺旋通路12中，穿过螺旋121的流体(在本情况中为水)相对于穿过另一螺旋122的流体逆向地流动。

进一步有利地，流体的此种螺旋通路获得逆向于流动的热交换，且它由此比在沿着单一流动方向的流体中发生的热交换更有效率。由此，水Y的温度升高到选定的温度，该选定的温度是根据所要转变成的咖啡混合物。

有利地，上述第二管状部件11b密封地楔接在第一部件11a上，并作为用于筒体10的护套，从而与第一部件11a相联而形成上述螺旋通路12(该螺旋通路12为气密密封的通路)。

参照图9，可看到，由铜合金制成的部件11a是理想的热导体(且由此从热虹吸回路的所传递的水X向分配回路的水Y传热)，而由不锈钢制成的部件11b是热传导性较低的材料，且由此充当绝缘体。

有利地，部件11a是气密绝缘体的这一事实使得分配单元1的第一热虹吸回路对于用于分配水Y的第二回路热绝缘，该第二回路也包括筒体10。

进一步有利地，上述两种材料(即作为筒体10的内部部件的铜以及作为其外部部件的不锈钢)的组合产生了温差，该温差使第一热虹吸回路的温度保持恒定。

参照图2，在电阻器5的上方定位有第一插入件40，该第一插入件设置有校正孔41。

有利地，也可在筒体10中直接获得的此种校正孔41构成约束装置，并由此构成对水X的流出的阻碍，该水X是加热热虹吸回路的，由此增加水X的压力并生成水X的紊流。

进一步较佳地，可从图3中看出的，由校正孔41产生的压力差出发热虹吸回路中的水循环，并且使得能够将热虹吸回路的水保持在所需的温度。

除了上述用于分配水Y的流入的第一管9之外，筒体10还设置有第二管15，用于分配水朝着电磁阀23的流出(参见图13)。

从第二管15流出的分配水被朝着电磁阀23经第三供应管25输送，在图4和13中可见。

第二分配回路的操作将在下面进一步地详细说明。

还有外部泵(图中未示出)联接于分配单元1，该外部泵实质为已知类型，用来将被泵送到分配回路中的水Y保持在9和15巴之间的压力值。

关于过滤器保持器单元3，如图2所示，它包括扩散器30和在下面的过滤器保持器容器31，扩散器30被放置成与第三供应管16连通，而过滤器保持器容器31则适于填充有所需的咖啡粉末混合物。

在过滤器保持器31下方存在有用于支承过滤器保持器容器31自身的元件32，将由使用人握持的抓持元件33侧向地连接于该元件32。

在与分配回路的水Y混合之后，咖啡饮料经出口34流出。

仍然参照图2，借助于盖子21，分配单元1在上部处相对于外部环境绝缘，盖子21在内部设置有多个合适地互相间隔开的空气用空间22。

有利地，此种空气用空间22使过滤器保持器单元3的上表面与外界环境绝缘，并由此，就分配单元1所吸收的较少的千瓦(kW)数而言，能够节省较多的能量。

参照图10，在与分配回路的第二出口管15的连通部中，存在有预充注腔室50。

根据一种较佳的实施例，预充注腔室50与容纳于其中的第二插入件51相结合，具有在分配咖啡饮料的过程中改进水和空气的混合的功能，由此产生泡沫。

较佳地但并非必须地，在图11和12中示出的第二插入件51被容纳在预充注腔室50中，处于图2所示的区域K处。

插入件51为带螺纹的，并且其螺纹可与局部带螺纹的座部52中的螺纹相结合，该局部带螺纹的座部52是在分配单元1的主体2中获得的。由此，第二插入件51可通过旋入上述座部52而插入。

如可从图11和12中看到的，第二插入件51经第一通路53与分配回路的第三供应管16的出口连通，该第一通路53在插入件51中延伸。然而，根据在图中未示出的一种变型实施例，第二插入件51可不同地定位。

在第一通路53的上端有两个互相间隔开的孔，分别为孔54a和54b。

仍然参照图11和12，插入件51借助于O形环55密封地插入在座部52中，并且可由使用人手动地在该座部52中旋入和旋出。

插入件51的存在有利地使使用人能够调节所分配的咖啡中存在的泡沫量，如在以下将进一步地详细解释的。

可操作地以及参照所有附图，分配单元1如下地操作。

为了使过滤器保持器单元3保持于所需的温度，炉子4总是被设置为充注有流体X。

热虹吸回路的水/流体X接着由电阻器5加热，并且通过加热，其借助对流而上升穿过校正孔41，直到它沿着环形热虹吸回路70进入第一热虹吸管7(参见图5)。

在环形回路70中，在回到炉子4并再次借助于电阻器5而被加热之前，水X经第二热虹吸管8较冷地返回(参见图6)。

关于浸没在炉子4中的筒体10的操作，分配回路的水Y被从供水系统中抽取，并经进口管9朝着筒体10输送(参见图7)。

如可从图7中看到的，第一进口管9具有基本上竖直的第一部分9a和基本上与第一部分9a相垂直的第二部分9b。

有利地，此种结构使得流入分配回路的第一进口管9的水Y改变其流动方式，从层流变为在第一进口管9的弯头部分90处的紊流。

因此，通过筒体10的螺旋通路12的采取紊流形式的水显著地增加了水Y的热交换表面，且这使得分配水Y的温度提高。

由此加热的分配水Y从分配回路的第二管15流出，并在分配回路的第二出口管15的弯头部分150处再次获得基本上的层流。

如仍然从图7中可以看到的，第二出口管15具有类似于第一进口管9的构造，且由此它具有基本上竖直的第一部分15a和基本上垂直于该第一部分9a的第二部分9b。

在从第二管15流出之后，被加热的水Y被输送到电磁阀23，当被开启时，该电磁阀使得来自供水系统并在筒体10中被加热的水Y能够向着管道16流动，并由此朝着过滤器保持器单元3流动，以与咖啡混合，并被分配到杯子中(图中不可见)。

若在预充注腔室50中存在第二插入件51，当过滤器保持器单元3被脱开，则经第二通路56朝着插入件51的座部52输送的空气从外界环境流入。

与此同时，从管道24流出的分配水流入插入件51中的第一通路53，比国内且从两个孔54a和54b流出，与流入第二通路56的外界空气混合。

当插入件51被完全旋入座部52时(参见图12)，在座部52中生成的空气腔室57达到其最小容积，由此存在最小空气容积，这导致在咖啡杯中同等的最小泡沫生成量。

反之，如图11中所示的，当使用人将插入件51从其座部52旋出时，空气腔室57扩张，达到其最大容积。在此情形中，空气量为最大，由此在咖啡杯中将有最大泡沫量。

由此，该空气/水混和系统有利地使得能够调节对分配到杯子中的咖啡所提供的泡沫量。

鉴于以上所述，可以看到，根据本发明的分配单元和咖啡机达到了预设的目标。

特别地，达到了如下目标，即由于优化的热绝缘系统而获得分配温度的恒定调节系统，其所具有的分配温度误差显示为等于±0.5℃。这样结果的获得极大地减少了用于每个分配单元的功率，由此，关于已知类型的咖啡机而言，这能够显著地节约能源。

此外，克服与根据本发明的分配单元的热惯性相关的问题的目标得以获得，这在于现在以15-20℃而来自供水系统的所流入的水被带至所希望的温度(大约90℃)，直接被带向分配回路以将咖啡分配到杯子中，而不必在此之前与热虹吸回路的水混合或与供应炉的水混合。这表明，与现有的系统所需的时间相比，根据本发明的分配单元可以在更短的时间段内将咖啡分配到杯子中。

有利地，在根据本发明的分配单元中，分配水和热虹吸回路的炉子的加热元件之间没有直接接触。

进一步有利地，根据本发明的分配单元的热虹吸回路的低操作压力使得能够使用由聚合材料来制造炉子，对该炉子供应蒸馏水或其他流体，从而消除在加热元件上的垢石沉积。

进一步有利地，上述筒体的螺旋通路的尺寸可以设定为，容纳精确量的水，该精确量的水是分配所需浓缩咖啡所需要的。

进一步较佳地，根据本发明的咖啡机设置有一个或多个分配单元，所有这些分配单元都互相独立，且与炉子的热虹吸回路相独立，这避免了将来自供水系统的水与热虹吸回路的水进行预混合的需求。

此外，热虹吸回路对于供水系统压力的独立使得热虹吸回路的水的循环速度恒定，从而获得在分配单元的所有步骤中更加均匀的加热。

最后，除了在第一次分配之后的分配中保持咖啡饮料的分配温度之外，根据本发明的分配系统还能够保持存在于杯子中的咖啡饮料的感官特性不随时间而改变。

Claims (12)

1.用于分配热饮、特别是浓缩咖啡的单元(1)，所述单元包括：

-主体(2)，所述主体设置有至少一个咖啡过滤器保持器单元(3)，所述过滤器保持器单元可拆卸地被约束于所述主体(2)；

-炉子(4)，所述炉子机械地连接于所述主体(2)，并在所述炉子(4)内部设置有一个或多个加热元件(5)，用于加热存在于所述炉子中的水(X)；

-第一回路，所述第一回路在所述炉子(4)中延伸，用于加热在其中循环的水(X)，从而保持预设操作温度值，该预设操作温度值是用于在所述过热器保持器单元(3)中循环的水(Y)的；

-第二回路，所述第二回路用于朝向所述过滤器保持器单元(3)输送分配水(Y)，所述第二回路连接于所述过滤器保持器单元(3)并独立于所述第一回路；

其特征在于，所述单元包括筒体(10)，所述筒体具有实质上管状的形状，所述筒体(10)属于所述第二回路，并浸没在容纳于所述炉子(4)内的水中，在所述筒体(10)的表面(13)中的一个上获得有：

-第一孔(14a)，所述第一孔供来自所述供水系统的分配水(Y)流入；

-第二孔(14b)，所述第二孔与所述第一孔间隔开，用于流向所述过滤器保持器单元(3)的分配水(Y)的流出，

所述第一孔和所述第二孔分别构成供所述分配水(Y)通过的通路(12)的起始和终点，所述通路(12)获取于所述筒体10的外部部分，并根据螺旋路径延伸。

2.如权利要求1所述的分配单元(1)，其特征在于，所述通路(12)根据双螺旋的螺旋路径延伸。

3.如权利要求2所述的分配单元(1)，其特征在于，在所述双螺旋的螺旋路径中形成有两个螺旋路径(121、122)，在这两个螺旋路径中，沿一个方向穿过所述螺旋路径中的一个螺旋路径(121)的水相对于沿相反的方向穿过另一个螺旋路径(122)的水逆向地流动。

4.如前述权利要求中的任一项所述的分配单元(1)，其特征在于，所述筒体(10)包括：

-内部的第一部件(11a)，所述第一部件(11a)是用具有良好热传导性的材料获得的；

-第二部件(11b)，所述第二部件相对于所述第一部件(11a)位于外部，并具有比所述第一部件(11a)低的热传导性，所述第二部件(11b)被构造成密封地楔接在所述第一部件(11a)上，从而获得防水螺旋管。

5.如权利要求4所述的分配单元(1)，其特征在于，所述第二部件(11b)是由不锈钢制成的护套，而所述第一部件(11a)则是由适用于食品生产工业的铜合金制成。

6.如前述权利要求中的任一项所述的分配单元(1)，其特征在于，所述第二分配回路包括：

-第一管(9)，所述第一管用于来自所述供水系统流向所述筒体(10)的分配水(Y)的流入；

-第二管(15)，所述第二管用于从所述筒体(10)朝向所述过滤器保持器单元(3)的分配水的流出。

7.如权利要求6所述的分配单元(1)，其特征在于，所述第一管(9)和所述第二管(15)被构造成，包括第一部分(9a、15a)和第二部分(9b、15b)，所述第二部分(9b、15b)与所述第一部分(9a、15a)相接且与之基本上相垂直，所述构造为，允许流入所述管(9、15)的分配水(Y)从层流转变为紊流，以及反向转变。

8.如前述权利要求中的任一项所述的分配单元(1)，其特征在于，所述分配单元在所述筒体(10)上方包括第一插入件(40)，在所述第一插入件(40)中获得有校正孔(41)，所述校正孔(41)适于允许触发水(X)在所述第一回路中的循环。

9.如前述权利要求中的任一项所述的分配单元(1)，其特征在于，所述分配单元还包括第二插入件(51)，所述第二插入件(51)连接于用于所述分配水(Y)的流出的所述第二管(15)，并且经第三供应管(16)与所述过滤器保持器单元(3)连通，所述第二插入件(51)被插入在座部(52)中，并且被构造成，通过对所述第二插入件(51)在所述座部(52)中的旋入和旋出，调节包含在咖啡饮料中的空气/水混合物。

10.如权利要求9所述的分配单元(1)，其特征在于，所述第二插入件(51)局部带螺纹，并且其螺纹具有如下部分，该部分能够与所述座部(52)的螺纹的部分相接。

11.如前述权利要求中的任一项所述的分配单元(1)，其特征在于，所述第一分配回路是热虹吸回路。

12.包括一个或多个分配单元(1)的咖啡机，其特征在于，每个所述分配单元(1)是根据前述权利要求中的任一项制成的。